LL & PP dạy học bộ môn Vật lí

1
B GIO DC V O TO
TRNG I HC S PHM H NI 2
PHM èNH LNG

SON THO V S DNG H THNG BI TP
TH NGHIM V KHC X NH SNG LP 11 TRUNG
HC PH THễNG THEO CHNG TRèNH NNG CAO
NHM PHT HUY TNH TCH CC V NNG CAO
CHT LNG KIN THC CA HC SINH Chuyên ngành: Lí luận và phơng pháp dạy học bộ
môn vật lí
Mã số: 60 14 10


không tránh khỏi những hạn chế, thiếu sót. Rất mong sự đóng
góp ý kiến của thầy cô và các bạn
.
Hà Nội, tháng 10 năm 2009
Tác giả

Phạm Đình Lợng LL & PP dạy học bộ môn Vật lí

3
Cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam
Độc lập Tự do Hạnh phúc Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan đề tài này là do tôi nghiên cứu, không sao chép và đề
tài này cha đợc công bố trên sách, báo hay tạp chí.

Hà Nội, ngày 16, tháng 10 năm 2009
Tác giả Phạm Đình Lợng



3
4. Đối tợng và phạm vi nghiên cứu

4
5. Phơng pháp nghiên cứu

4
6. Giả thuyết khoa học

5
Chơng I. Cơ sở lí luận của đề tài
6
1.1. Khái niệm về bài tập vật lí

6
1.2. Vai trò và tác dụng của bài tập vật lí trong dạy học

6
1.3. Phân loại bài tập vật lí

8
1.4. Bài tập thí nghiệm

11
1.5. Tính tích cực của học sinh trong học tập

13
1.6. Kiến thức vật lí. Các dấu hiệu của chất lợng kiến thức


32
2.3. Soạn thảo hệ thống bài tập thí nghiệm về khúc xạ ánh sáng

33
2.4. Dự kiến tổ chức cho học sinh giải hệ thống bài tập

56
Kết luận chơng II

63
Chơng III. Thực nghiệm s phạm 64
3.1. Mục đích thực nghiệm

64
3.2. Đối tợng thực nghiệm

64
3.3. Phơng pháp thực nghiệm

64
3.4. Kết quả thực nghiệm

65
Kết luận chơng III

82
Kết luận

83
Tài liệu tham khảo

thực tiễn. Bài tập vật lí giúp học sinh thể hiện sâu hơn những quy luật vật lí,
những hiện tợng vật lí, biết phân tích chúng vào những vấn đề thực tiễn. Trong
nhiều trờng hợp, dù giáo viên có cố gắng trình bày tài liệu mạch lạc, lôgic, phát
biểu định nghĩa, định luật thật chính xác, làm thí nghiệm đúng phơng pháp và
có kết quả thì đó mới là điều kiện cần, chứ cha phải là điều kiện đủ để học sinh
hiểu sâu kiến thức. Chỉ có thông qua bài tập dới hình thức này hoặc hình thức

LL & PP dạy học bộ môn Vật lí

7
kia, tạo điều kiện cho học sinh vận dụng kiến thức để tự lực giải quyết thành
công những tình huống cụ thể khác nhau thì kiến thức đó mới trở nên sâu sắc,
hoàn thiện và biến thành vốn riêng của học sinh.
Đổi mới phơng pháp dạy học là phải đổi mới mọi khâu của quá trình dạy
học, trong đó có khâu củng cố (ôn tập, đào sâu, mở rộng, hệ thống hoá kiến
thức), vận dụng kiến thức vào thực tiễn, Đồng thời phải đổi mới cả quá trình
làm việc với bài tập vật lí, sao cho phát huy tính tích cực, nâng cao chất lợng
kiến thức của học sinh.
Do đó, về mặt hiệu quả của việc dạy học vật lí ở trờng phổ thông, đặc
biệt là rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức đã lĩnh hội thì vai trò của bài tập
vật lí là hết sức quan trọng. Vì vậy, vấn đề hớng dẫn học sinh giải bài tập vật
lí khoa học, qua đó học sinh hiểu sâu hơn ý nghĩa vật lí của các vấn đề cần
giải quyết, rèn luyện t duy vật lí là hết sức cần thiết.
Vật lí là môn khoa học thực nghiệm, các thí nghiệm vật lí đóng vai trò
quan trọng trong việc hình thành tri thức vật lí của học sinh. Một trong những
nhiệm vụ quan trọng của vật lí hiện nay trong việc bồi dỡng cho học sinh
phơng pháp nhận thức là phơng pháp thực nghiệm. Chỉ có thông qua các bài
thực hành của học sinh, các thí nghiệm biểu diễn của giáo viên và các bài tập
thí nghiệm mới có thể bồi dỡng phơng pháp thực nghiệm cho học sinh đạt
hiệu quả và cũng qua đó mà học sinh hiểu sâu hơn kiến thức vật lí.

Nghiên cứu nội dung chơng trình, sách giáo khoa, sách bài tập
để xác định mục tiêu (kiến thức, kĩ năng, phát triển t duy) dạy học của
phần này.
Soạn thảo hệ thống bài tập thí nghiệm về khúc xạ ánh sáng ở lớp 11
trung học phổ thông theo chơng trình nâng cao, đáp ứng yêu cầu đối với bài
tập thí nghiệm.

LL & PP dạy học bộ môn Vật lí

9
Soạn thảo tiến trình tổ chức hoạt động giải hệ thống bài tập trong
dạy học về khúc xạ ánh sáng ở lớp 11 trung học phổ thông theo chơng trình
nâng cao.
Thực nghiệm s phạm để đánh giá tính khả thi, hiệu quả của hệ thống
bài tập và tiến trình dạy học hệ thống bài tập đã soạn thảo đối với việc phát
huy tính tích cực, nâng cao chất lợng kiến thức.
4. Đối tợng và phạm vi nghiên cứu
a) Đối tợng nghiên cứu
Quá trình dạy học bài tập thí nghiệm về khúc xạ ánh sáng ở lớp 11 trung
học phổ thông theo chơng trình nâng cao.
b) Phạm vi nghiên cứu
Hệ thống bài tập thí nghiệm về khúc xạ ánh sáng ở lớp 11 trung học
phổ thông theo chơng trình nâng cao.
Tiến trình dạy học hệ thống bài tập thí nghiệm về khúc xạ ánh sáng ở
lớp 11 trung học phổ thông theo chơng trình nâng cao.
5. Phơng pháp nghiên cứu
a) Nghiên cứu lí luận
Nghiên cứu những tài liệu về lí luận dạy học về bài tập vật lí và thí
nghiệm vật lí.
Nghiên cứu chơng trình, nội dung sách giáo khoa, sách bài tập và


LL & PP dạy học bộ môn Vật lí

11
Chơng 1. cơ sở lí luận của đề tài

1.1. Khái niệm về bài tập vật lí
Cũng nh một số bộ môn khoa học tự nhiên, giảng dạy vật lí phải gắn
liền với giảng dạy bài tập vật lí. Giữa bài tập và lí thuyết có mối liên hệ chặt
chẽ với nhau. Về một góc độ nào đó thì bài tập vật lí đợc coi là phơng tiện để
dạy học vật lí.
Bài tập vật lí là một yêu cầu học tập đặt ra cho học sinh và đợc học
sinh giải quyết trên cơ sở các lí luận lôgic nhờ các phép tính toán, các thí
nghiệm, dựa trên những kiến thức về khái niệm, định luật và các thuyết vật lí.
Thật ra trong các giờ học vật lí, mỗi vấn đề xuất phát do nghiên cứu tài
liệu giáo khoa chính là một bài tập đối với học sinh. Học sinh t duy tìm câu
trả lời giải đáp cho vấn đề thắc mắc chính là học sinh đã giải bài tập.
Bài tập thí nghiệm là bài tập đòi hỏi phải làm thí nghiệm để kiểm chứng
lời giải lí thuyết hoặc để tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài tập.
Những thí nghiệm trong bài tập thí nghiệm, thờng là những thí nghiệm đơn
giản, có thể làm ở nhà, với các dụng cụ đơn giản dễ tìm hoặc tự làm đợc. Để
giải đợc bài tập thí nghiệm, đôi khi cũng cần tới những thí nghiệm đòi hỏi
học sinh phải tới phòng thí nghiệm, nhng dù sao cũng là các các thí nghiệm
đơn giản. Bài tập thí nghiệm cũng có thể có dạng định tính hoặc định lợng.
1.2. Vai trò và tác dụng của bài tập vật lí trong
dạy học
Việc giải bài tập vật lí ngoài mục đích chủ yếu là nghiên cứu các hiện
tợng vật lí, hình thành các khái niệm, phát triển t duy của học sinh và rèn
luyện kĩ năng vận dụng kiến thức của học sinh, còn có tác dụng giáo dục học
sinh, kiểm tra và đánh giá kiến thức, kĩ năng và kĩ xảo của học sinh.

động, đức tính kiên trì và tính cách của học sinh.

LL & PP dạy học bộ môn Vật lí

13
Giải bài tập không phải là một công việc nhẹ nhàng mà nó đòi hỏi sự
làm việc căng thẳng, nó cũng có thể mang đến cho học sinh niềm phấn khởi
sáng tạo với những thành công, tăng thêm sự yêu thích bộ môn gây đợc
hứng thú với bộ môn vật lí.
Giải bài tập vật lí là một thớc đo tinh tế để giáo viên có thể thờng
xuyên theo dõi thành tích và tinh thần học tập của học sinh cùng với hiệu quả
công tác giáo dục giáo dỡng của mình.
1.3. Phân loại bài tập vật lí
Không có một quy định chung nào cho việc phân loại bài tập vật lí nhng
ta có thể phân loại chúng theo những dấu hiệu khác nhau. Tùy thuộc vào mục
đích sử dụng, bài tập vật lí có thể đợc phân loại khác nhau theo mức độ yêu
cầu phát triển t duy, hoặc theo nội dung hoặc theo phơng thức cho điều kiện
và phơng thức giải.
1.3.1. Nếu căn cứ theo yêu cầu mức độ phát triển t duy thì có thể
phân loại bài tập vật lí thành hai loại: Bài tập luyện tập và bài tập sáng tạo.
a) Loại bài tập luyện tập
Loại này đợc sử dụng sau khi học sinh đã nghiên cứu tài liệu nhằm
củng cố kiến thức lí thuyết cho học sinh, không cần có sự t duy sáng tạo.
Thờng thì khi giải bài tập này học sinh chỉ cần áp dụng những kiến thức rất
cơ bản, chỉ cần sắp xếp để vận dụng chúng cho phù hợp.
b) Loại bài tập sáng tạo
Là loại bài tập mà học sinh không những phải nắm vững kiến thức cơ
bản mà còn đòi hỏi học sinh có đầu óc t duy và năng lực sáng tạo, học sinh
phải có khả năng phân tích đề bài.



1
5
d) Bài tập vật lí có nội dung lịch sử
Đó là những bài tập chứa đựng những kiến thức có đặc điểm lịch sử.
Những dữ liệu về thí nghiệm vật lí cổ điển, về những phát minh, sáng chế hoặc
về những câu chuyện có tính chất lịch sử.
1.3.3. Nếu căn cứ vào phơng thức cho điều kiện và phơng thức
giải thì bài tập vật lí đợc phân ra 4 loại: Bài tập định tính, bài tập định
lợng, bài tập thí nghiệm và bài tập đồ thị.
a) Bài tập định tính
Là những bài tập mà khi giải chủ yếu dựa vào các suy luận lôgic hoặc
dựa vào các định luật vật lí mà không phải tính toán phức tạp.
b) Bài tập tính toán
Là những bài tập mà các dữ liệu là số cụ thể, học sinh phải giải chúng
bằng phép tính toán, cân đong, đo đếm một cách chính xác, phải vận dụng các
kiến thức cơ bản, các định luật vật lí để giải bài tập.
c) Bài tập đồ thị (giải bằng phơng pháp đồ thị)
Là loại bài tập mà đề bài có thể là cho sẵn đồ thị để tìm yếu tố nào đó
hoặc là từ các yếu tố đã biết phải xây dựng đồ thị.
d) Bài tập thí nghiệm
Là loại bài tập mà khi giải phải sử dụng thí nghiệm. Có thể là tiến hành
thí nghiệm ở trên lớp, hoặc có thể là nghiên cứu nhỏ trong phòng thí nghiệm
hoặc ở nhà.
Do đề tài của chúng tôi nghiên cứu là soạn thảo hệ thống về bài tập thí
nghiệm, nên sau đây chúng tôi sẽ trình bày chi tiết về bài tập thí nghiệm. LL & PP dạy học bộ môn Vật lí


17
Loại thứ ba: Cho các dụng cụ thí nghiệm, yêu cầu thiết kế phơng án
thí nghiệm. Loại bài tập này mức độ yêu cầu cao hơn so với hai loại trên,
nhằm phát huy tính tích cực, tự lực và phát triển t duy sáng tạo của học sinh.
Ví dụ nh bài 2: Cho các dụng cụ: Một tấm bìa cát tông trắng, phẳng;
một hộp kim và một thớc đo góc, làm thế nào để đo đợc chiết suất của một
bản thủy tinh ? Hãy làm thí nghiệm và tính chiết suất đó.
Loại thứ t: Nêu yêu cầu của thí nghiệm, học sinh phải tự chọn dụng
cụ thí nghiệm, bố trí thí nghiệm, rồi tiến hành thí nghiệm. Đây là loại bài tập
với mức độ yêu cầu cao nhất.
Ví dụ: Có những cách nào để đo chiết suất của nớc ? Hãy thiết kế và
tiến hành một phơng án thí nghiệm.
1.4.2. Các khả năng sử dụng bài tập thí nghiệm trong dạy học vật lí
Bài tập thí nghiệm vật lí có thể làm trên lớp, ở nhà hay trong các
chơng trình nội khóa, ngoại khóa.
Bài tập thí nghiệm vật lí có thể đợc sử dụng ở tất cả các giai đoạn
của quá trình dạy học:
+ Đề xuất vấn đề nghiên cứu: ví dụ, khi học về hiện tợng khúc xạ ánh
sáng, có thể sử dụng bài tập thí nghiệm là chiếu một tia sáng hẹp từ không khí
vào nớc, yêu cầu mô tả hiện tợng quan sát đợc từ đó nảy sinh vấn đề cần
nghiên cứu.
+ Hình thành kiến thức kĩ năng mới: ví dụ, khi học về hiện tợng phản
xạ toàn phần, giáo viên có thể yêu cầu học sinh làm một bài tập thí nghiệm,
chiếu tia sáng hẹp từ nớc ra ngoài không khí với góc tới lớn hơn 43
o
.
+ Củng cố kiến thức, kĩ năng đã thu đợc và kiểm tra, đánh giá kiến
thức, kĩ năng của học sinh.

LL & PP dạy học bộ môn Vật lí

19
Học sinh mong muốn đợc đóng góp với thầy, với bạn những tin
mới lấy từ những nguồn khác nhau, có khi vợt ra ngoài phạm vi bài học, môn
học.
Ngoài những biểu hiện nói trên mà giáo viên dễ nhận thấy, còn có
những biểu hiện về mặt xúc cảm khó nhận thấy hơn, nh thờ ơ hay hào hứng,
phớt lờ hay ngạc nhiên, hoan hỉ hay buồn chán trớc một nội dung nào đó của
bài học hoặc khi tìm ra lời giải cho một bài tập. Những dấu hiệu này biểu hiện
khác nhau ở từng cá thể học sinh, bộc lộ rõ ở các lớp học bé, kính đáo ở học
sinh lớp trên GI. Sukina còn phân biệt những biểu hiện của tính tích cực học
tập về mặt ý chí.
Tập trung chú ý vào vấn đề đang học.
Kiên trì làm xong các bài tập.
Không nản trớc những tình huống khó khăn.
Thái độ phản ứng khi chuông báo hết tiết học, tiếc rẻ cố gắng làm
cho xong hoặc vội vàng gấp vở, chờ lệnh ra chơi.
1.5.2. Các cấp độ của tính tích cực học tập
Có thể phân biệt ở 3 cấp độ khác nhau từ thấp đến cao.
Cấp độ 1 bắt chớc: học sinh tích cực bắt chớc hoạt động của
giáo viên và của bạn bè. Trong hành động bắt chớc cũng phải có sự gắng sức
của thần kinh và cơ bắp.
Cấp độ 2 tìm tòi: Học sinh tìm cách giải quyết bài tập nêu ra, mò
mẫm những cách giải khác nhau để tìm ra lời giải hợp lý nhất.
Cấp độ 3 sáng tạo: Học sinh nghĩ ra cách giải mới độc đáo hoặc
cấu tạo những bài tập mới, hoặc cố gắng lắp đặt những thí nghiệm mới để
chứng minh bài học.

LL & PP dạy học bộ môn Vật lí

20

trong mối liên hệ của hệ thống các kiến thức.
Tính áp dụng đợc của kiến thức đặc trng bởi khả năng sử dụng
đợc các kiến thức trong hoạt động nhận thức hoặc thực tiễn.
Tính bền vững của kiến thức đặc trng bởi sự chắc chắn ổn định của
kiến thức có thể huy động và áp dụng đợc khi cần.
1.7. Cơ sở định hớng giải bài tập vật lí
Mục tiêu cần đạt tới khi giải một bài toán vật lí là tìm đợc câu trả lời
đúng đắn, giải đáp đợc vấn đề đặt ra một cách có căn cứ khoa học chặt chẽ.
Quá trình giải một bài toán vật lí thực chất là quá trình tìm hiểu điều
kiện của bài toán, xem xét hiện tợng vật lí đợc đề cập và dựa trên kiến thức
vật lí toán để nghĩ tới mối liên hệ có thể của những cái đã cho và những cái
phải tìm sao cho có thể thấy đợc cái phải tìm có liên hệ trực tiếp với cái đã
cho. Từ đó, đi tới chỉ rõ mối liên hệ tờng minh của cái phải tìm.
Hoạt động giải bài toán vật lí có hai phần việc cơ bản quan trọng là:
Việc xác lập đợc những mối liên hệ cơ bản cụ thể dựa trên sự vận
dụng kiến thức vật lí vào điều kiện cụ thể của bài toán đã cho.
Sự tiếp tục luận giải, tính toán đi từ những mối liên hệ đã xác lập
đợc đến kết luận cuối cùng của việc giải đáp vấn đề đợc đặt ra trong bài
toán.
Sự nắm vững lời giải một bài toán vật lí phải thể hiện ở khả năng trả lời
đợc câu hỏi: Việc giải bài toán này cần xác lập đợc mối liên hệ cơ bản nào ?
Sự xác lập các mối liên hệ cơ bản cụ thể này dựa trên sự vận dụng kiến thức
vật lí nào ? Vào điều kiện cụ thể gì của bài toán ?
Sự nắm vững hai phần việc cơ bản trên sẽ giúp cho ngời giáo viên có sự
định hớng phơng pháp dạy giải bài toán một cách đúng đắn và có hiệu quả.

LL & PP dạy học bộ môn Vật lí

22
Đối với những bài toán đơn giản thì khi vận dụng kiến thức vật lí vào

* Đối với bài tập yêu cầu học sinh làm thí nghiệm, mô tả hiện tợng
quan sát đợc rồi giải thích hiện tợng hay bài tập yêu cầu học sinh dự đoán
hiện tợng, rồi làm thí nghiệm kiểm tra
Nắm vững phơng án thí nghiệm, nắm vững dụng cụ thí nghiệm, lắp
ráp dụng cụ thí nghiệm, nắm đợc nguyên lí vật lí của thí nghiệm.
Tiến hành thí nghiệm để quan sát hiện tợng, tìm mối liên hệ của
hiện tợng với các nguyên lí, các định luật vật lí liên quan, dự đoán các hiện
tợng vật lí khác có thể xảy ra, kết luận về tính đúng đắn của các nguyên lí
vật lí đã học.
Việc tổ chức thí nghiệm để giải bài tập thí nghiệm, phải thoả mãn mọi
điều kiện của việc thí nghiệm trong nhà trờng. Trong đó, phải đặc biệt chú ý
đến việc đảm bảo nhìn thấy rõ các dụng cụ thí nghiệm và các hiện tợng xảy
ra. Điều đó càng cần thiết đối với những học sinh đợc gọi lên bàn biểu diễn,
số học sinh này thờng bị lôi cuốn vào việc sử dụng các dụng cụ mà ít quan
tâm tới mặt hiện tợng và các nguyên lí vật lí của thí nghiệm.
1.8. Hớng dẫn học sinh giải bài tập vật lí
Muốn hớng dẫn học sinh giải bài toán cụ thể nào đó thì dĩ nhiên là
giáo viên là phải giải bài toán đó, nhng nh vậy cha đủ. Muốn cho việc
hớng dẫn giải đợc định hớng một cách đúng đắn, giáo viên phải phân tích
đợc phơng pháp giải bài toán cụ thể, bằng cách vận dụng những hiểu biết về
t duy giải bài toán vật lí để xem xét việc giải bài toán cụ thể. Mặt khác, phải
xuất phát từ mục đích s phạm cụ thể của việc cho học sinh giải bài toán để
xác định kiểu hớng dẫn phù hợp. Điều này có thể đợc minh hoạ bằng sơ đồ
sau đây: T duy giải bài toán
vật lí
Mục đích
s phạm

việc chấp hành các hành động theo mẫu đã đợc chỉ ra, nên không phải bao
giờ cũng đảm bảo cho học sinh giải đợc bài toán một cách chắc chắn. Khó
khăn của kiểu hớng dẫn này chính là ở chỗ sự hớng dẫn của giáo viên phải
sao cho không đợc đa học sinh đến chỗ chỉ còn việc thừa hành các hành
động theo mẫu, nhng đồng thời sự hớng dẫn đó lại không thể là sự hớng
dẫn viển vông, quá chung chung không giúp ích đợc cho sự định hớng t
duy của học sinh. Nó phải có tác dụng hớng t duy của học sinh vào phạm vi
cần và có thể tìm tòi phát hiện cách giải quyết.
b) Định hớng khái quát chơng trình hoá

LL & PP dạy học bộ môn Vật lí

25
Định hớng khái quát chơng trình hoá cũng là sự hớng dẫn cho học
sinh sự tìm tòi cách giải quyết (chứ không thông báo ngay cho học sinh cái
có sẵn).
Nét đặc trng của kiểu hớng dẫn này là giáo viên định hớng hoạt
động t duy của học sinh theo đờng lối khái quát của việc giải quyết vấn đề.
Sự định hớng ban đầu đòi hỏi sự tự lực tìm tòi giải quyết của học sinh. Nếu
học sinh không đáp ứng đợc thì sự giúp đỡ tiếp theo của giáo viên là sự phát
triển định hớng khái quát ban đầu, cụ thể hoá thêm một bớc bằng cách gợi ý
thêm cho học sinh để thu hẹp hơn phạm vi tìm tòi, giải quyết cho vừa với sức
của học sinh. Nếu học sinh vẫn không đủ khả năng tự lực tìm tòi giải quyết thì
hớng dẫn của giáo viên chuyển dẫn thành hớng dẫn theo mẫu để đảm bảo
cho học sinh hoàn thành đợc yêu cầu của một bớc, sau đó tiếp tục yêu cầu
học sinh tự lực tìm tòi giải quyết bớc tiếp theo. Nếu cần thì giáo viên lại
hớng dẫn thêm. Cứ nh vậy cho đến khi giải quyết xong vấn đề đặt ra.
Kiểu hớng dẫn này đợc áp dụng khi có điều kiện hớng dẫn tiến
trình hoạt động giải bài toán của học sinh, nhằm giúp cho học sinh tự giải
đợc bài toán đã cho, đồng thời dạy cho học sinh cách suy nghĩ trong quá