BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
VŨ THỊ THU DUNG
TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NGOẠI KHÓA
VỀ CHỦ ĐỀ HỘP ĐEN PHẦN QUANG HÌNH HỌC
VẬT LÍ 11 - THPT Chuyên ngành: Lí luận và Phƣơng pháp dạy học bộ môn Vật lí
Mã số: 60 14 01 11
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC
Hà Nội, tháng 6 năm 2014
Tác giả luận văn Vũ Thị Thu Dung

CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

ĐC Đối chứng
TN Thực nghiệm
THPT Trung học phổ thông


1.1.2. Vị trí , vai trò của hoạt động ngoại khóa trong hệ thống các hình thức
tổ chức dạy học ở trƣờng phổ thông 5
1.1.3. Đặc điểm của hoạt động ngoại khóa Vật lí 6
1.1.4. Nội dung của hoạt động ngoại khóa Vật lí 7
1.1.5. Các hình thức hoạt động ngoại khóa Vật lí 8
1.1.6. Phƣơng pháp hƣớng dẫn hoạt động ngoại khóa Vật lí 9
1.1.7. Quy trình tổ chức hoạt động ngoại khóa Vật lí. 10
1.1.8. Vai trò của giáo viên và học sinh trong hoạt động ngoại khóa 12
1.2. Bồi dƣỡng phƣơng pháp hộp đen cho học sinh trong dạy học Vật lí
ở trƣờng phổ thông 13
1.2.1. Phƣơng pháp hộp đen 13
1.2.2. Sự cần thiết phải bồi dƣỡng phƣơng pháp hộp đen cho học sinh trong
dạy học Vật lí ở trƣờng phổ thông 15
1.2.3. Bồi dƣỡng phƣơng pháp hộp đen cho học sinh trong dạy học Vật lí ở
trƣờng phổ thông 15
1.3. Thiết kế, chế tạo và sử dụng các dụng cụ thí nghiệm đơn giản trong
dạy học Vật lí ở trƣờng phổ thông 17
1.3.1. Các đặc điểm cơ bản của dụng cụ thí nghiệm đơn giản 17
1.3.2. Sự cần thiết của việc sử dụng các dụng cụ thí nghiệm đơn giản trong
dạy học Vật lí ở trƣờng phổ thông 18
1.3.3. Các khả năng sử dụng các dụng cụ thí nghiệm đơn giản trong dạy
học Vật lí ở trƣờng phổ thông 19
1.4. Tính tích cực và năng lực sáng tạo của học sinh trong học tập 20
1.4.1. Tính tích cực trong học tập 20
1.4.1.1. Khái niệm về tính tích cực của học sinh trong học tập Vật
lí. 20
1.4.1.2. Các biểu hiện của tính tích cực học tập. 20

2.2.2. Nội dung của hoạt động ngoại khóa các bài toán hộp đen quang hình
cho học sinh lớp 11 THPT 37
2.2.2.1. Nội dung và các bƣớc giải theo phƣơng pháp hộp đen các
bài tập hộp đen về chủ đề quang hình học trong tổ chức hoạt động
ngoại khóa. 38
2.2.2.2. Quy trình bồi dƣỡng phƣơng pháp hộp đen cho học sinh
thông qua việc giải các bài tập đã soạn thảo 54
2.2.2.3. Xây dựng nội dung các bài tập thí nghiệm giao học sinh. 74
2.2.3. Dự kiến hình thức tổ chức và phƣơng pháp dạy học của hoạt động
ngoại khóa 75
2.2.3.1. Dự kiến hình thức tổ chức ngoại khóa 75
2.2.3.2. Dự kiến các khó khăn, sai lầm của học sinh khi giải quyết
các nhiệm vụ và phƣơng pháp hƣớng dẫn tƣơng ứng của giáo viên. 77
CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 81
3.1. Mục đích thực nghiệm sƣ phạm 81
3.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm 81
3.3. Đối tƣợng và thời gian thực nghiệm sƣ phạm 81
3.4. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm 82
3.5. Kết quả thực nghiệm sƣ phạm 82
3.5.1. Phân tích và đánh giá diễn biến quá trình thực nghiệm sƣ phạm 82
3.5.1.1. Học sinh nhận nhiệm vụ thực nghiệm, thảo luận nhiệm vụ
và phân công nhóm 82
3.5.1.2. Học sinh làm việc theo nhóm thực hiện các nhiệm vụ đƣợc
giao tại nhà. 83
3.5.1.3. Buổi báo cáo kết quả thực nghiệm 85
3.5.2. Phân tích kết quả bài kiểm tra cuối đợt thực nghiệm sƣ phạm 86
KẾT LUẬN 93

việc tổ chức hoạt động ngoại khóa với tƣ cách là một trong những giải pháp 2
tháo gỡ khó khăn cho dạy học nội khóa về mặt thời gian và chƣơng trình bắt
buộc, tạo điều kiện phát triển nhiều loại năng lực hoạt động thực tiễn. Tuy
nhiên chƣa có đề tài nào nghiên cứu lí luận và thực nghiệm việc tổ chức hoạt
động ngoại khóa về chủ đề hộp đen phần quang hình học.
Vì vậy, để khắc phục các khó khăn về mặt thời gian trong dạy học nội
khóa mà vẫn tận dụng đƣợc các ƣu thế trên của phần kiến thức về quang hình
học chúng tôi lựa chọn đề tài: “Tổ chức hoạt động ngoại khóa về chủ đề
hộp đen phần quang hình học Vật lí 11 - THPT”.
2. Mục đích nghiên cứu
Tổ chức hoạt động ngoại khóa hƣớng dẫn học sinh chế tạo các hộp
đen quang hình và giải các bài toán hộp đen đó nhằm bồi dƣỡng cho học sinh
phƣơng pháp hộp đen và qua đó phát triển tính tích cực, nâng cao năng lực
hoạt động thực nghiệm.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
Để đạt đƣợc mục đích nêu trên, đề tài có các nhiệm vụ nghiên cứu cụ
thể sau:
- Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn về hoạt động ngoại khóa ở
trƣờng THPT.
- Nghiên cứu cơ sở lý luận về phƣơng pháp hộp đen.
- Nghiên cứu về tính tích cực và năng lực sáng tạo của HS.
- Điều tra, khảo sát thực trạng dạy học các kiến thức phần quang hình
học ở Vật lí 11, đặc biệt là việc sử dụng bài tập vật lí nói chung và việc sử
dụng bài tập hộp đen nói riêng trong dạy học ngoại khóa phần này của học
sinh THPT.
- Soạn thảo nội dung và tiến trình dạy học cụ thể một số bài toán hộp
đen phần quang hình học Vật lí 11 - THPT ứng với các hộp đen đã chế tạo để
4
Trao đổi với giáo viên và học sinh về thực trạng dạy và học về hoạt
động ngoại khóa nói chung và hoạt động ngoại khóa về chủ đề hộp đen nói
riêng ở lớp 11.
- Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm:
Thực nghiệm sƣ phạm ở lớp 11 về tiến trình hoạt động ngoại khóa về
chủ đề hộp đen phần quang hình học đã soạn thảo để đánh giá tính khả thi của
việc tổ chức hoạt động ngoại khóa cho học sinh lớp 11 nói chung và của tiến
trình hoạt động ngoại khóa về chủ đề hộp đen phần quang hình học đã soạn
thảo nói riêng. So sánh những hiệu quả của chúng đối với việc phát huy tính
tích cực và năng lực sáng tạo của học sinh.
- Phƣơng pháp thống kê:
Thống kê kết quả.
7. Đóng góp của đề tài
Xây dựng đƣợc một số bài tập hộp đen về phần quang hình học và kế
hoạch dạy học ngoại khóa về chủ đề hộp đen phần quang hình học Vật lí 11-
THPT nhằm phát triển tính tích cực, năng lực hoạt động của học sinh và tạo
điều kiện để học sinh tìm tòi khám phá, phát huy tốt khả năng suy luận, tƣ
duy logic của học sinh.
8. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, phụ lục các tài liệu tham khảo, luận văn
gồm 3 chƣơng:
Chƣơng 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc tổ chức hoạt động ngoại
khóa về chủ đề hộp đen phần quang hình học Vật lí 11 - THPT.
Chƣơng 2. Tiến trình hoạt động ngoại khóa về chủ đề hộp đen phần
quang hình học Vật lí 11- THPT.
Chƣơng 3. Thực nghiệm sƣ phạm.



6
nhóm, ngoài ra còn góp phần phát triển kỹ năng giao tiếp, kỹ năng chế tạo
dụng cụ và làm thí nghiệm, kỹ năng giải quyết vấn đề…
* Về phát triển tƣ duy: Hoạt động ngoại khóa rèn luyện và phát triển
các năng lực tƣ duy cho học sinh nhƣ: Tƣ duy logic, tƣ duy trừu tƣợng, tƣ duy
sáng tạo…
* Về giáo dục tinh thần thái độ: Hoạt động ngoại khóa có tác dụng
khơi dậy niềm say mê hứng thú học tập, thực hành, lòng ham hiểu biết, yêu
khoa học và phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo của học sinh. Góp phần
giáo dục tính tổ chức, tính kế hoạch, tinh thần làm chủ,và hợp tác trên cơ sở
những hoạt động thực tế. Ngoài ra còn giúp cho học sinh có thể hiểu sâu hơn
về những giá trị văn hóa, truyền thống của cha ông, của quê hƣơng, đất nƣớc,
nâng cao nhận thức về các vấn đề xã hội.
Nhƣ vậy, hoạt động ngoại khóa đóng một vai trò rất quan trọng trong
việc bổ sung các kiến thức, kỹ năng và kinh nghiệm sống cho học sinh, giúp
học sinh hoàn thiện nhân cách và phát triển toàn diện, cân đối về trí tuệ, đạo
đức, thể dục, thẩm mỹ, những điều mà ở nội khóa còn yếu.
1.1.3. Đặc điểm của hoạt động ngoại khóa Vật lí
Hoạt động ngoại khóa Vật lí nói riêng cũng nhƣ hoạt động ngoại khóa
nói chung có những đặc điểm sau:
- Đƣợc thực hiện ngoài giờ học chính khóa.
- Có thể đƣợc tổ chức dƣới nhiều dạng: Dạng tập thể cả lớp, dạng theo
nhóm năng khiếu, dạng học tập, dạng vui chơi, dạng thƣờng kì, dạng đột xuất
nhân những dịp kỉ niệm hay lễ hội…
- Nội dung của hoạt động ngoại khóa thƣờng liên quan đến nội dung
học tập trong chƣơng trình nội khóa, phù hợp với trình độ và đặc điểm của đối
tƣợng tham gia.
8
Căn cứ vào các hƣớng có thể tổ chức hoạt động ngoại khóa về Vật lí
nhƣ trên và thực tế dạy học Vật lí ở trƣờng phổ thông hiện nay, chúng tôi lựa
chọn nội dung của đề tài chủ yếu là hoạt động thực nghiệm: Thiết kế, chế tạo
và sử dụng dụng cụ và làm thí nghiệm đơn giản sẽ giúp các em hiểu đƣợc bản
chất của hiện tƣợng, học sinh tự tìm tòi chế tạo, tự tay thực hiện thí nghiệm
không những dẫn đến sự tin tƣởng về các kiến thức đã học mà còn phát huy
đƣợc tính tích cực và khả năng sáng tạo của học sinh…để bù đắp sự hạn chế
về thời gian của giờ học nội khóa. Vì vậy, chúng tôi chọn nội dung kiến thức
của phần quang hình học trong sách giáo khoa Vật lí lớp 11 phổ thông để xây
dựng nội dung cho hoạt động ngoại khóa.
1.1.5. Các hình thức hoạt động ngoại khóa Vật lí
Các hình thức hoạt động ngoại khóa Vật lí đƣợc phân chia mang tính
chất tƣơng đối, không phân biệt đƣợc rõ ràng. Có thể dựa theo số lƣợng học
sinh tham gia, theo nội dung ngoại khóa, theo thời gian và địa điểm diễn ra
hoạt động ngoại khóa… Hiện nay, căn cứ vào thời gian và địa điểm diễn ra
hoạt động ngoại khóa ngƣời ta thƣờng tổ chức hoạt động ngoại khóa theo các
hình thức sau:
- Hoạt động ngoại khóa ở nhà trƣờng nhƣ: Hội thi Vật lí, hội vui Vật
lí, chuyên đề Vật lí, tổ chức câu lạc bộ (nhóm) Vật lí, viết báo tƣờng hoặc tập
san về Vật lí, luyện giải bài tập Vật lí…
- Hoạt động ngoại khóa ở nhà: Tham gia thiết kế, chế tạo dụng cụ và
tiến hành các thí nghiệm với các dụng cụ đã chế tạo.
- Hoạt động ngoại khóa ở các nơi khác: Tham quan các công trình kĩ
thuật, ứng dụng Vật lí…
Căn cứ vào thời gian dạy học nội khóa chƣa đáp ứng đƣợc nhu cầu đổi
mới, vào các dụng cụ thí nghiệm phục vụ cho việc dạy học kiến thức về phần
quang hình học còn thiếu. Chúng tôi lựa chọn hình thức tổ chức hoạt động
10
giải quyết của học sinh. Nếu học sinh không giải quyết đƣợc nhiệm vụ dƣới
sự hƣớng dẫn ban đầu thì giáo viên sẽ gợi ý thêm, cụ thể hóa hơn, chi tiết hơn
những vấn đề để thu hẹp hơn phạm vi, mức độ phải tìm tòi cho vừa sức của
học sinh sau đó học sinh tự thực hiện nhiệm vụ đƣợc giao.
Trong đề tài của mình, để tăng cƣờng tính tích cực, tự lực của học sinh
trong việc tổ chức hoạt động ngoại khóa chủ đề hộp đen phần quang hình học,
chúng tôi kết hợp các kiểu hƣớng dẫn trên một cách hợp lí, hiệu quả với yêu
cầu cao nhƣng vẫn đảm bảo tính vừa sức.
1.1.7. Quy trình tổ chức hoạt động ngoại khóa Vật lí.
Hoạt động ngoại khóa có thể thực hiện theo những bƣớc sau:
Bƣớc 1: Lựa chọn chủ đề ngoại khóa.
Căn cứ vào nội dung chƣơng trình, mục tiêu dạy học, tình hình thực tế
của dạy học nội khóa bộ môn, đặc điểm của học sinh và điều kiện của giáo
viên cũng nhƣ của nhà trƣờng để lựa chọn chủ đề của hoạt động ngoại khóa.
Việc lựa chọn này cần phải rõ ràng để có tác dụng định hƣớng tâm lí và kích
thích sự tích cực, sự sẵn sàng của học sinh ngay từ đầu.
Bƣớc 2: Lập kế hoạch ngoại khóa.
Khi lập kế hoạch ngoại khóa, giáo viên cần:
- Xác định mục tiêu của hoạt động ngoại khóa gồm các mục tiêu: Về
kiến thức, về rèn luyện kĩ năng, về phát triển tƣ duy, về thái độ, tình cảm.
- Xác định nội dung ngoại khóa: Giao cho học sinh những nhiệm vụ
cụ thể.
- Xác định đối tƣợng tham gia.
- Dự kiến hình thức tổ chức ngoại khóa.
- Dự kiến phƣơng pháp dạy học, đặc biệt là dự kiến những khó khăn
sai lầm của học sinh và hƣớng dẫn của giáo viên để giúp đỡ học sinh vƣợt qua
những khó khăn và khắc phục các sai lầm đó.
12
khóa thông qua sự hứng thú, tính tích cực, những biểu hiện của sự sáng tạo,
những nội dung kiến thức, kĩ năng, tình cảm thái độ mà học sinh đạt đƣợc và
những sản phẩm của học sinh.
- Giáo viên nhận xét, đánh giá quá trình tham gia hoạt động ngoại
khóa của học sinh và động viên, khích lệ, khen thƣởng để học sinh tích cực
hơn trong các hoạt động sau này.
- Sau khi tổ chức hoạt động ngoại khóa, giáo viên phải đánh giá, rút
kinh nghiệm, điều chỉnh nội dung, hình thức và phƣơng pháp để những hoạt
động ngoại khóa sau phù hợp và đạt hiệu quả cao hơn.
Để tổ chức hoạt động ngoại khóa phù hợp và đạt hiệu quả cao thì
chúng ta phải vận dụng quy trình tổ chức hoạt động ngoại khóa một cách
mềm dẻo, linh động tùy thuộc vào nội dung ngoại khóa, yêu cầu giáo dục và
hoàn cảnh của từng lớp, từng trƣờng. Ngoài ra chúng ta nên kết hợp tổ chức
hoạt động ngoại khóa đi song hành với các phƣơng pháp, hình thức khác sẽ
làm cho giờ học thêm sinh động, trực quan, kích thích đƣợc hứng thú của học
sinh tùy thuộc vào kiến thức, nhiệm vụ và đối tƣợng học sinh. Ở đây chúng
tôi vận dụng phƣơng pháp hộp đen trong việc tổ chức hoạt động ngoại khóa
hƣớng dẫn học sinh chế tạo các hộp đen quang hình và giải các bài toán với
các hộp đen đó nhằm bồi dƣỡng cho học sinh phƣơng pháp hộp đen và qua đó
phát triển tính tích cực, nâng cao năng lực hoạt động thực nghiệm.
1.1.8. Vai trò của giáo viên và học sinh trong hoạt động ngoại khóa
- Vai trò của giáo viên:
+ Là ngƣời lựa chọn các vấn đề sao cho có tác dụng kích thích các
hoạt động nhận thức.
+ Là ngƣời thiết kế, tổ chức, điều khiển, hƣớng dẫn, hỗ trợ, phản hồi,
giúp hoạt động nhóm và tạo điều kiện cho học sinh tiến hành các hoạt động. 13

Tác
động
vào
đầu
vào
Tùy theo đầu
ra mà thay đổi
đầu vào
bên trong của nó. Để khám phá cấu trúc bên trong của nó hay khám phá một
đặc tính nào đó của hệ ngƣời ta dùng phƣơng pháp hộp đen.
- Phƣơng pháp hộp đen là phƣơng pháp nhận thức khoa học nhằm phát
hiện chức năng hoặc cấu trúc của hộp đen (black- box) bằng cách thông qua
thí nghiệm (thay đổi có chủ định đầu vào –Input, thâu tóm đầu ra –Output) và
suy luận, phát hiện mối liên hệ giữa các đại lƣợng ở đầu vào và đại lƣợng ở
đầu ra.
Sơ đồ biểu đạt tóm tắt phƣơng pháp hộp đen: b. Mục đích của việc sử dụng phƣơng pháp hộp đen:
Trong khoa học và kĩ thuật, ngƣời ta thƣờng sử dụng phƣơng pháp
hộp đen với những mục đích nhận thức sau:
- Phát hiện xem một hệ sẽ hoạt động nhƣ thế nào, “phản ứng” ra sao
khi chịu những tác động nhất định. Nhiệm vụ này đƣợc đặt ra nếu nhƣ ngƣời
ta cần tìm hiểu chức năng của một dụng cụ kĩ thuật, chỉ nhằm để biết cách sử

kiểm tra…) cũng nhƣ rèn luyện các kĩ năng thí nghiệm cho học sinh.
Trong dạy học Vật lí, để đƣa học sinh vào vị trí chủ thể của hoạt động
nhận thức bằng hoạt động tự giác, tích cực, tự lực của mình không những
trong việc chiếm lĩnh kiến thức mà còn trong quá trình vận dụng kiến thức, kĩ
năng để từ đó nâng cao chất lƣợng kiến thức, hình thành và phát triển năng
lực thực hành, năng lực hoạt động sáng tạo, ý thức hoạt động tập thể thì cần
thiết bồi dƣỡng phƣơng pháp hộp đen cho học sinh.
1.2.3. Bồi dưỡng phương pháp hộp đen cho học sinh trong dạy học Vật lí ở
trường phổ thông
a. Các khả năng bồi dƣỡng phƣơng pháp hộp đen cho học sinh trong
dạy học Vật lí.
Hiện nay, trong một số sách bài tập, sách tham khảo cho học sinh phổ
thông, các tác giả đã đƣa vào một số bài tập dƣới dạng hộp đen. Bài tập hộp 16
đen cũng đã từng xuất hiện trong các đề thi tuyển sinh vào khối lớp chuyên,
lớp chọn và đặc biệt trong các đề thi Olympic… Nhƣng việc giải bài tập đó
chỉ đòi hỏi học sinh dùng suy luận lí thuyết đoán nhận cấu trúc, chức năng
chứ không tiến hành thí nghiệm kiểm tra. Điều đó có nghĩa là đã không sử
dụng phƣơng pháp hộp đen để giải bài tập.
Trong chƣơng trình Vật lí phổ thông, có nhiều nội dung kiến thức giáo
viên có thể bồi dƣỡng cho học sinh phƣơng pháp hộp đen thông qua việc giải
bài tập hộp đen với các dụng cụ thí nghiệm phổ biến, đơn giản, sẵn có ở
trƣờng phổ thông hoặc tự làm từ những vật liệu dễ kiếm, rẻ tiền.
Giáo viên có thể sử dụng bài tập hộp đen để đặt vấn đề khi nghiên cứu
kiến thức mới, khi kiểm tra đánh giá kiến thức của học sinh và đặc biệt đào
sâu mở rộng hệ thống hóa kiến thức.
b. Các bƣớc của phƣơng pháp hộp đen.
Trong dạy học, việc hƣớng dẫn học sinh giải các bài toán hộp đen có

năng lực hoạt động thực tiễn , đặc biệt là năng lực sáng tạo.
1.3. Thiết kế, chế tạo và sử dụng các dụng cụ thí nghiệm đơn giản trong
dạy học Vật lí ở trƣờng phổ thông
1.3.1. Các đặc điểm cơ bản của dụng cụ thí nghiệm đơn giản
Các đặc điểm cơ bản của dụng cụ thí nghiệm đơn giản chính là những
yêu cầu đòi hỏi đối với việc thiết kế, chế tạo chúng, cụ thể là:
- Việc chế tạo dung cụ thí nghiệm đòi hỏi ít vật liệu, vật liệu đơn giản,
rẻ tiền, dễ kiếm kể cả đối với các thí nghiệm định lƣợng. Việc đo đạc chỉ đòi
hỏi các dụng cụ đo phổ biến nhƣ lực kế, nhiệt kế thƣờng…
- Dụng cụ thí nghiệm phải dễ làm từ việc gia công các vật liệu bằng
các công cụ thông dụng nhƣ kìm, búa, cƣa, giũa… 18
- Dễ lắp ráp, tháo rời các bộ phận của dụng cụ thí nghiệm. Vì vậy, với
cùng một dụng cụ thí nghiệm đơn giản, trong nhiều trƣờng hợp, ta chỉ cần
thay thế các chi tiết phụ trợ là có thể làm đƣợc thí nghiệm khác.
- Dễ bảo quản, vận chuyển và an toàn trong quá trình chế tạo cũng nhƣ
tiến hành thí nghiệm.
- Việc bố trí và tiến hành thí nghiệm với những dụng cụ thí nghiệm
này cũng đơn giản không tốn nhiều thời gian.
- Hiện tƣợng Vật lí diễn ra trong thí nghiệm phải rõ ràng, dễ quan sát.
Trong quá trình dạy học Vật lí ở trƣờng phổ thông, giáo viên có thể
cho học sinh thiết kế, chế tạo những dụng cụ thí nghiệm đơn giản trong khả
năng của các em. Từ đó, học sinh sẽ hiểu rõ hơn về bản chất của các quá trình
Vật lí, giúp các em tin tƣởng vào kiến thức mình đã học từ đó yêu thích, hứng
thú hơn với bộ môn Vật lí.
1.3.2. Sự cần thiết của việc sử dụng các dụng cụ thí nghiệm đơn giản trong
dạy học Vật lí ở trường phổ thông
- Việc học sinh tự tìm tòi thiết kế, chế tạo và sử dụng các dụng cụ thí