Xây dựng tình huống học tập trong dạy học
phần “Quang hình học” Vật lý 11 nhằm phát
huy tính tích cực, tự chủ và bồi dưỡng năng
lực sáng tạo của học sinh

Dương Việt Sơn

Trường Đại học Giáo dục
Luận văn Thạc sĩ ngành: Lý luận và phương pháp dạy học
Mã số: 60 14 10
Người hướng dẫn: TS: Ngô Diệu Nga
Năm bảo vệ: 2011

Abstract: Tổng quan cơ sở lí luận của việc tổ chức các tình huống học tập trong dạy
học vật lí. Nghiên cứu nội dung chương trình Vật lí 11 nói chung, phần “Quang hình”
nói riêng. Xây dựng hệ thống các tình huống học tập trong dạy học phần “Quang
hình” Vật lí 11 THPT. Tiến hành thực nghiệm sư phạm, kiểm nghiệm tính hiệu quả
khi sử dụng các tình huống học tập đã soạn thảo trong giảng dạy.

Keywords: Quang hình học; Vật lý; Phương pháp giảng dạy; Năng lực sáng tạo

Content
MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Đổi mới phương pháp dạy học hiện nay không chỉ là phong trào mà là một yêu cầu
bắt buộc với mọi giáo viên. Trong xu thế đổi mới phương pháp giảng dạy, có rất nhiều
phương pháp dạy học mới ra đời. Việc lựa chọn phương pháp giảng dạy phù hợp với đặc
trưng của từng bộ môn, của từng bài học rất quan trọng.
Đối với bộ môn Vât lý cũng như hầu hết các bộ môn khác trong chương trình phổ
thông hiện nay, học sinh của chúng ta phải tiếp thu một lượng thông tin khổng lồ. Điều khó
tránh khỏi là tâm lý nhàm chán, thụ động trong học tập và lĩnh hội kiến thức làm ảnh hưởng

1.1.2.1. Chu trình sáng tạo khoa học
1.1.2.2. Tiến trình hoạt động giải quyết vấn đề
1.1.2.3. Sơ đồ tiến trình hoạt động giải quyết vấn đề
1.1.2.4. Vai trò của tương tác xã hội trong tiến trình giải quyết vấn đề
1.1.2.5. Sự khác biệt giữa nghiên cứu khoa học và dạy học
1.2. Tổ chức dạy học theo hƣớng pháp huy tính tích cực, tự chủ, sáng tạo của học sinh
1.2.1. Tính tích cực của học sinh trong học tập
1.2.2. Phát triển tư duy của học sinh
1.2.3. Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh
1.3. Tổ chức tình huống học tập trong dạy học Vật lý
1.3.1. Khái niệm tình huống học tập
1.3.2. Một số kiểu tình huống học tập trong dạy học vật lý
1.3.3. Tiêu chuẩn của một tình huống học tập nhằm giúp HS phát huy tính tích cực, tự chủ
và bồi dưỡng năng lực sáng tạo của HS
1.3.4. Các biện pháp xây dựng tình huống học tập trong dạy học vật lý
1.4. Thực trạng việc tổ chức các tình huống học tập trong dạy học Vật lý ở trƣờng trung
học phổ thông thuộc tỉnh Lạng Sơn
1.4.1. Khái quát về điều tra khảo sát thực tế
1.4.2. Kết quả điều tra , khảo sát
CHƢƠNG 2
XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÁC TÌNH HUỐNG HỌC TẬP TRONG
DẠY HỌC PHẦN “QUANG HÌNH HỌC” VẬT LÝ 11
2.1. Phân tích nội dung khoa học kiến thức phần “Quang hình” Vật lí 11
2.1.1. Những khái niệm cơ bản của quang hình học
2.1.1.1. Tia sáng và chùm sáng

4
2.1.1.2. Ảnh thật. Ảnh ảo. Vật thật, vật ảo
2.1.1.3. Quang trình
2.1.2. Những định luật cơ bản của quang hình học

Lăng kính phản
xạ toàn phần
Kính cận,
kính viễn
Máy
ảnh
Kính
lúp
Kính
hiển vi
Kính
thiên văn

5
Phần “Quang hình học” – Vật Lý 11 nghiên cứu sự khúc xạ ánh sáng. Trong đó,
nghiên cứu ba vấn đề lớn: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng; Định luật khúc xạ ánh sáng; Ứng
dụng của khúc xạ ánh sáng.
Khi nghiên cứu hiện tượng khúc xạ ánh sáng một cách định lượng thì tìm ra định luật
khúc xạ ánh sáng. Sử dụng định luật khúc xạ ánh sáng để nghiên cứu các ứng dụng của khúc
xạ ánh sáng. Đồng thời, chính những ứng dụng của khúc xạ ánh sáng lại làm sáng tỏ định luật
khúc xạ ánh sáng và minh chứng cho tính đúng đắn của định luật khúc xạ ánh sáng.
Khi nghiên cứu sự truyền sáng từ môi trường truyền sáng có chiết suất lớn sang môi
trường có chiết suất nhỏ, người ta còn phát hiện một trường hợp đặc biệt: tia sáng bị phản xạ
toàn bộ tại mặt phân cách hai môi trường truyền sáng, không có tia khúc xạ, chỉ có tia phản xạ
gọi là hiện tượng phản xạ toàn phần.
Nghiên cứu ứng dụng của khúc xạ ánh sáng, ta nghiên cứu sự nhìn của mắt và các
dụng cụ quang bổ trợ cho mắt. Với quan niệm về phương diện quang hình học “Mắt” được
coi như một thấu kính hội tụ có độ tụ thay đổi được và nguyên tắc truyền sáng qua thấu kính
để giải thích sự nhìn thấy một vật của mắt, chỉ ra nguyên nhân, cách khắc phục các tật cận thị,
viễn thị và mắt lão Để giải quyết vấn đề giúp mắt nhín rõ những vật quá nhỏ hoặc quá xa

+ Toàn bộ ánh sáng phản xạ lại môi trường thứ nhất không có tia khúc xạ đi vào môi
trường hai người ta gọi đó là hiện tượng phản xạ toàn phần

Hiện tượng gì xảy ra ở mặt phân cách giữa
hai môi trường, khi tia sáng đi từ môi trường trong suốt này sang
môi trường trong suốt khác?

Trong môi trường trong suốt, đồng tính ánh sáng chuyền thẳng
* Thí nghiệm 1: Tia sáng đi từ không khí vào thủy tinh
* Thí nghiệm 2: Tia sáng đi từ thủy tinh vào không khí

7

Vấn đề 2: Định luật khúc xạ ánh sáng

8

Vấn đề 3: Điều kiện xảy ra phản xạ toàn phần
Vị trí tia khúc xạ phụ thuộc vào vị trí tia tới
tương ứng như thế nào?

* Trở lại các TN trên để khảo sát mối quan hệ giữa vị trí tia tới và vị trí tia khúc xạ.
+ CM tia khúc xạ và tia tới nằm trong cùng một mặt phẳng(mặt phẳng tới)
+ Để xác định vị trí tia tới và tia khúc xạ, chọn vật mốc(điểm tới I, pháp tuyến

, IR được xác định bởi (i,r) và SI và IR ở hai phía của pháp tuyến NN
’

+ Thay đổi i ghi nhận các cặp giá trị (i,r ) ghi vào bảng. Sử lí kết quả TN
bằng cách xét tỉ số sini/sinr ta có:

r
i
sin
sin
hằng số
* Làm TN với các cặp môi trường trong suốt khác cho KQ tương tự
* Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới (tạo bởi tia tới và pháp tuyến) và ở phía bên
kia pháp tuyến so với tia tới.
* Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin góc tới (sini) va sin góc
khúc xạ (sinr) luôn không đổi:

1
2
21
sin
sin
n
n
n
r
i
hằng số
+ Nếu n
2

1
+ Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn: i ≥ i
gh
với
1
2
sin
n
n
i
gh

* Từ :
rnin sinsin
21


+ n
1
< n
2
: Khi i tăng r cũng tăng và i luôn lớn hơn r → với mọi giá trị của i
luôn xác định được r → vẫn có tia khúc xạ, hiện tượng PXTP không xảy ra.
+ n
1
> n
2

- Đề xuất được phương án làm thí nghiệm khảo sát đường truyền của tia sáng đi qua mặt phân
cách giữa hai môi trường trong suốt.
- Nêu được các hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm khảo sát.
Vấn đề 2: Định luật khúc xạ ánh sáng
- Đề xuất được phương án khảo sát sự phụ thuộc của vị trí tia khúc xạ vào vị trí tia tới.
- Từ việc quan sát thí nghiệm và sử lý số liệu lấy được từ thực ngiệm đưa ra nội dung của
định luật khúc xạ ánh sáng
Vấn đề 3: Điều kiện xảy ra phản xạ toàn phần
- Từ biểu thức của định luận khúc xạ ánh sáng HS thảo luận đưa ra được điều kiện xảy ra hiện
tượng phản xạ toàn phần, xây dựng được biểu thức tính góc giới hạn phản xạ toàn phần.
2.4.1.4. Xây dựng các tình huống học tập chương “Khúc xạ ánh sáng”
Tiết 1: Hiện tƣợng khúc xạ ánh sáng và phản xạ toàn phần
* Chuẩn bị của GV:
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1.

Câu 1: Vẽ tiếp đường đi của tia sáng đơn sắc từ không khí tới các bề mặt sau:

Câu 2: Nêu nhận xét
- Khi ánh sáng truyền trong môi trường trong suốt dồng tính thì:
- Khi ánh sáng tới gặp bề mặt bóng, nhẵn, sáng thì
- Khi ánh sáng tới gặp bề mặt sù sì, gồ ghề, không trong suốt thì:
- Khi tia sáng chuyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác
thì:
Câu 3: Hãy đề xuất phương án làm TN để quan sát được hiện tượng sảy ra, khi cho tia
sáng đơn sắc đi qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau?
a. Nêu các dụng cụ cần có?
b. Cách bố trí thí nghiệm (Vẽ hình)?
c. Nêu cách làm thí nghiệm?
Câu 4: Hãy tiến hành TN theo phương án đã thiết kế.
a. Kết quả TN (mô tả bằng hình vẽ)?

nghiên cứu
- Qua việc trả lời phiếu học tập trên theo em
chúng ta cần tìm hiểu vấn đề gì trong bài hom
nay?
* Vận dụng kiến thức đã học, thảo luận nhóm
trả lời câu hỏi (1) và (2) của GV trên phiếu
học tập
* Cử đại diện trả lời câu hỏi (1) và (2) trên
phiếu học tập.
* Câu trả lời mong đợi
- Ánh sáng truyền thẳng trong môi trường
trong suốt, đồng tính
- Ánh sáng bị phản xạ khi gặp bề mặt nhẵn,
bóng, sáng
- Khi gặp bề mặt sù sì, gồ ghề một phần ánh
sáng bị hấp thụ, một phần bị tán xạ
- Khi tia sáng qua mặt phân cách giữa hai môi
trường trong suốt: (Câu trả lời có thể là bất
kì)
* Chữa bài trên phiếu học tập
* Câu trả lời mong đợi

- Tìm hiểu hiện tượng gì xảy ra khi chiếu tia
sáng tới mặt phân cách giữa hai môi trường
trong suốt.

Tình huống giải quyết vấn đề (15 phút)
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS


* Chữa bài trên phiếu học tập

Tình huống rút ra nhận xét hoặc kết luận (15 phút)
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
* Phát dụng cụ TN và đề nghị HS làm việc
nhóm trả lời câu hỏi số (4) trên phiếu học tập
* Đề nghị các nhóm cử đại diện trả lời câu hỏi
(4) trên phiếu học tập.
* Tổ chức thảo luận, nhận xét, bổ sung, xác
nhận ý kiến đúng.

* Thảo luận nhóm trả lời câu hỏi (4) của GV trên
phiếu học tập

* Cử đại diện trả lời câu hỏi (4) trên phiếu học
tập.
* Câu trả lời mong đợi:
a. Kết quả TN:
- Tia sáng đi từ không khí vào thủy tinh

13
bị gãy khúc (đổi hướng đột ngột) đi vào môi
trường thứ hai.
+ Toàn bộ ánh sáng phản xạ lại môi trường thứ
nhất không có tia khúc xạ đi vào môi trường hai.
* Chữa bài trên phiếu học tập
* Ghi nhận

Vấn đề 2: Định luật khúc xạ ánh sáng
* Chuẩn bị của GV:
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2

Câu 1: Vẽ đường đi của tia khúc xạ IJ trong các trường hợp sau:

Không khí
Nước
Không khí
Không khí
Nước
Thủy tinh
Không khí
Thủy tinh
Không khí
Nước
S
S
S
S
S
I
I


c. Dựa vào bảng số liệu đã cho dự đoán mối quan hệ giữa i và r?
Câu 4: Vị trí tia khúc xạ phụ thuộc vào vị trí tia tới tương ứng theo quy luật nào?
- Hai tia có đồng phẳng không, mặt phẳng đó được xác định như thế nào?
- Vị trí tia khúc xạ và tia tới so với pháp tuyến NN’?
- Biểu thức định lượng mối quan hệ giữa i và r?
Tình huống làm nảy sinh vấn đề (5 phút)
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS

15
* Yêu cầu HS nhắc lại định nghĩa hiện tượng
khúc xạ ánh sáng?
* Phát cho mỗi HS một phiếu học tập số 2 và
để nghị HS làm việc nhóm trả lời câu hỏi (1)
trong phiếu học tập
* Chọn một số HS lên trình bày kết quả
* Nhận xét câu trả lời của HS * Đề nghị một HS phát biểu vấn đề cần
nghiên cứu:
- Làm thế nào để vẽ được chính xác đường đi
của tia khúc xạ khi đã biết tia tới và cặp môi
trường trong suốt?
* Nhắc lại định nghĩa khúc xạ ánh sáng

* Vận dụng kiến thức đã học, trả lời câu hỏi
(1) của GV trên phiếu học tập số 2
* Một số HS lên trình bày kết quả trước lớp

giấy. Gập đôi tờ giẫy phần phía tia khúc xạ
→ không quan sát thấy hình ảnh tia khúc xạ
trên tờ giấy.
→ Tia khúc xạ và tia tới cùng nằm trong mặt
phẳng chứa tờ giấy (mặt phẳng tới)
b. Để xác định vị trí tia tới và tia khúc xạ

16 * Nhấn mạnh các khái niệm: Mặt phẳng tới,
góc tới i, góc khúc xạ r, tia khúc xạ nằm ở
bên kia pháp tuyến so với tia tới.
chọn vật mốc là pháp tuyến NN
’
qua điểm I.
Khi đó vị trí tia tới được xác định bởi độ lớn
góc SIN

“hằng số” trong biểu thức liên hệ giữa i và r
* Thảo luận nhóm trả lời câu hỏi (3), (4) của
GV trên phiếu học tập

* Cử đại diện trả lời câu hỏi (3), (4) trên
phiếu học tập.
* Câu trả lời mong đợi:
- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở
bên kia pháp tuyến so với tia tới
- Tỉ số:

r
i
sin
sin
hằng số
* Chữa bài trên phiếu học tập

17
có giá trị khác nhau.
* Nếu ý nghĩa của “hằng số” trong biểu thức
liên hệ giữa i và r. Đưa ra biểu thức của định
luật khúc xạ ánh sáng dạng đối sứng.
* Yêu cầu HS về nhà tự tìm hiểu về “Tính
thuận nghịch của chiều chuyền ánh sáng”
SGK cơ bản trang 164


0
÷ 45
0 ≈45
0 >45
0
Câu 3: Dựa vào bảng kết quả thí nghiệm cho biết?
* Khi nào xảy ra phản xạ toàn phần
* Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng để CM điều kiện xảy ra phản xạ toàn phần là
đúng:
* Tính góc giới hạn phản xạ toàn phần?
Câu 4: Kể tên các ứng dụng của phản xạ toàn phàn mà em biết

Tình huống làm nẩy sinh vấn đề (5 phút)

18
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
* Phát phiếu học tập số 3 và để nghị HS làm

; Khi i = 45
0
→ r = 90
0
; Khi i =
60
0
→ r không xác định được
* Đề xuất làm thí nghiệm khảo sát hiện tượng
trên Tình huống giải quyết vấn đề (25 phút)
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
* Phát dụng cụ TN cho HS. Để nghị HS làm
việc nhóm trả lời câu hỏi (2) trong phiếu học
tập
- Lứu ý HS làm TN theo các số liệu trong
bảng trên phiếu học tập
* Đề nghị các nhóm cử đại diện trả lời câu
* Hoạt động nhóm trả lời câu hỏi (2) của GV
trên phiếu học tập
* Cử đại diện trả lời câu hỏi (2) trên phiếu học

Rất sáng Tình huống rút ra nhận xét hoặc kết luận (15 phút)
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
* Đề nghị HS làm việc nhóm trả lời câu hỏi
(3), (4) trong phiếu học tập

* Đề nghị các nhóm cử đại diện trả lời câu
hỏi (3), (4), trên phiếu học tập.
* Tổ chức thảo luận, nhận xét, bổ sung, xác
nhận ý kiến đúng.

+ Gợi ý cho học sinh xét hai trường hợp: n
1
<
n
2
và n
1
< n
2


lớn hơn r → với mọi giá trị của i luôn xác
định được r
n
1
> n
2
: Khi i tăng thì r cũng tăng và i
luôn nhỏ hơn r, khi i đạt giá trị i
gh
, r đạt giá trị
cực đại 90
0
, khi i > i
gh
không xác định được r
→ Điều kiện xảy ra PXTP là: n
1
> n
2
và i >
i
gh

+ Khi khi i đạt giá trị i
gh
, r đạt giá trị cực đại
90
0
ta có:


Lớp đối chứng
Tính khả thi
của tiến trình
dạy học
- Mặc dù đã thay đổi tiến trình dạy học các
nội dung trong SGK, nhưng chúng tôi vẫn
truyền đạt đúng đủ nội dung theo chuẩn kiến
thức kĩ năng đề ra

- HS hoàn thành được phần lớn các nội dung
kiến thức trong phiếu học tập, và các yêu cầu
khác của giáo viến với khối lượng thời gian
trênh lệch không nhiều so với phân phối thời
gian của GV
- Tiến trình dạy học diễn ra
bình thường, GV truyền đạt
đúng đủ nội đúng chuẩn
kiến thức kĩ năng đề ra
- Tuy truyền đạt đầy đủ nội
dung kiến thức, phân bố
thời gian hợp lý, nhưng còn
nhiều câu hỏi GV phải tự
giải đáp.
Tính tích cực,
tự chủ của HS
trong học tập
- Không khí học tập sôi nổi, vui vẻ và thoải
mái. Đặc biệt HS tham ra rất tích cực trong
những tình huống “nẩy sinh vấn đề”.
- Ban đầu, trước những nhiệm vụ như thiết

đưa ra được những kết luận của bài học
- Các em có ít cơ hội được
đề xuất ý kiến của mình.
Chỉ chả lời khi được GV đặt
câu hỏi.

3.5.2. Phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm bằng việc kiểm tra chất lượng nắm vững
kiến thức của học sinh
* Dựa vào các bảng số liệu và đồ thị, ta nhận thấy:
- Điểm trung bình cộng của học sinh lớp thực nghiệm (6,81) cao hơn lớp đối chứng
(5,72).
- Độ lệch chuẩn của lớp thực nghiệm (S
TN
= 1,3) nhỏ hơn độ lệch chuẩn của lớp đối
chứng (S
ĐC
=1,4). Hệ số biến thiên ở lớp thực nghiệm (19,09) nhỏ hơn so với lớp đối chứng
(24,47). Điều này chứng tỏ mức độ phân tán ra khỏi điểm trung bình ở lớp thực nghiệm nhỏ
hơn mức độ phân tán của lớp đối chứng.
- Đồ thị phân bố tần suất (W; X) và đồ thị phân bố tần suất tích lũy (ω; X) của lớp
thực nghiệm nằm phía bên phải so với đồ thị của lớp đối chứng. Nghĩa là điểm số của bài
kiểm tra của lớp thực nghiệm cao hơn so với lớp đối chứng. Chứng tỏ kết quả học tập lớp
thực nghiệm cao hơn lớp đối chứng.

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
1. Kết luận
Căn cứ vào mục đích, nhiệm vụ của đề tài chúng tôi đã đạt được những kiết quả sau đây:
- Trình bày rõ cơ sở lý luận của việc tổ chức hoạt động nhận thức của HS trong dạy
học vật lý bằng việc tổ chức các tình huống dạy học theo hướng phát huy tính tích cực tự chủ
và rèn luyện năng lực sáng tạo của HS

thức của học sinh, NXB Giáo dục.
2. Đặng Thị Mai, Quang Học NXBGD 2002
3. N. M. Zvereva (1985), Tích cực hóa tư duy của học sinh trong giờ học Vật lí, NXB
Giáo dục.

23
4. Phạm Viết Vƣợng (1997), Phương pháp luận nghiên cứu khoa học, NXB Đại học
Quốc gia Hà Nội.
5. Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hƣng (1999), Tổ chức hoạt động nhận thức cho
học sinh trong dạy học Vật lý ở phổ thông, NXB Đại học quốc gia Hà Nội
6. Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hƣng, Phạm Xuân Quế (2002), Phương pháp
dạy học Vật lí ở trường phổ thông, NXB Đại học sư phạm.
7. Ngô Diệu Nga (2003), Phương pháp nghiên cứu khoa học dạy học Vật lí. Bài giảng
chuyên đề Cao học, Đại học sư phạm Hà Nội.
8. Phạm Hữu Tòng (2004), Dạy học vật lý ở trường phổ thông theo định hướng phát
triển hoạt động tích cực, tự chủ, sáng tao và tư duy khoa học, NXB ĐHSP Hà Nôi.
9. Phạm Hữu Tòng (2008), Lí luận dạy học Vật lí 1, NXB Đại học sư phạm.
10. Nguyễn Văn Khải, Nguyễn Duy Chiến, Phạm Thị Mai (2008), Lí luận dạy học Vật
lí ở trường phổ thông, NXB Giáo dục.
11. Ngô Diệu Nga (2009), Chiến lược dạy học Vật lí ở trường THCS. Bài giảng chuyên đề
Cao học, Đại học sư phạm Hà Nội.
12. Hồ Ngọc Đại, Tâm lý dạy học – NXB Giáo dục.
13. Lƣơng Duyên Bình (Tổng chủ biên), Vũ Quang (Chủ biên), Nguyễn Xuân Chi,
Đàm Trung Đồn, Bùi Quang Hân, Đoàn Duy Hinh (2007), Vật lí 11. NXB Giáo Dục, Hà
Nội.
14. Ngô Diệu Nga, Bài giảng chuyên đề phân tích chương trình Vật lý phổ thông.
15. Nguyễn Thế Khôi (Tổng chủ biên), Nguyễn Phúc Thuần (Chủ biên), Nguyễn
Ngọc Hƣng, Vũ Thanh Khiết, Phạm Xuân Quế, Phạm Đình Thiết, Nguyễn Trần Trác
(2007), Sách giáo viên Vật lí 11 nâng cao, NXB Giáo dục.
16. Nguyễn Thế Khôi (Tổng chủ biên), Nguyễn Phúc Thuần (Chủ biên), Nguyễn