bộ giáo dục và đào tạo
Tr-ờng Đại học Vinh

thiều văn cƯờng

XÂY DựNG Và Sử DụNG Hệ THốNG BàI TậP THí NGHIệM
DạY HọC PHầN QUANG HìNH HọC VậT Lý 11 THPT
Chuyờn ngnh: LL&PPDH VT Lí
Mó s: 60 14 10

LUN VN THC S KHOA HC GIO DC

Ngi hng dn khoa hc:
PGS. TS. NGUYN èNH THC

NGH AN - 2012


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình tiến hành thực hiện luận văn này tác giả đã nhận được
sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy giáo, cô giáo, các bạn bè, đồng nghiệp và
người thân. Hôm nay, khi luận văn đã hoàn thành, tác giả xin bày tỏ lòng biết
ơn đến những người đã giúp đỡ tác giả trong thời gian vừa qua.
Trước hết, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS. TS. Nguyễn
Đình Thước - người trực tiếp hướng dẫn tác giả thực hiện luận văn này.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy giáo, cô giáo trong Khoa
Vật lý, Khoa Sau đại học đã tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trong quá trình làm
luận văn.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến những người thân đã động viên,
chia sẻ những khó khăn trong quá trình làm luận văn.
Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn tới tất cả mọi người!


SBT

Sách bài tập

SGK

Sách giáo khoa

THCS

Trung học cơ sở

THPT

Trung học phổ thông

TL

Trả lời

TN

Thí nghiệm


MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
1.


Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN ...................................................................... 5
1.1.

Tư duy Vật lý và bồi dưỡng tư duy Vật lý cho học sinh trong dạy học ..... 5

1.1.1. Tư duy Vật lý......................................................................................... 5
1.1.2. Đặc điểm của tư duy Vật lý ................................................................... 5
1.1.3. Bồi dưỡng tư duy Vật lý trong dạy học môn Vật lý ở trường THPT ..... 8
1.2.

Bài tập thí nghiệm Vật lý .................................................................... 14

1.2.1. Khái niệm ............................................................................................ 14
1.2.2. Phân loại bài tập thí nghiệm Vật lý ..................................................... 15
1.2.3. Phương pháp giải bài tập thí nghiệm................................................... 18
1.3.

Quy trình xây dựng và sử dụng BTTN theo hướng bồi dưỡng tư
duy Vật lý cho học sinh THPT ............................................................ 21

1.4.

Thực trạng sử dung bài tập thí nghiệm ở trường THPT ..................... 23

1.4.1. Nhận thức của giáo viên về bài tập thí nghiệm ................................... 23
1.4.2. Sử dụng bài tập và bài tập thí nghiệm trong thực tiễn ........................ 23


1.4.3. Nguyên nhân thực trạng ...................................................................... 24

3.2.1. Đối tượng thực nghiệm ....................................................................... 74
3.2.2. Nội dung thực nghiệm ......................................................................... 75
3.3.

Phương pháp thực nghiệm................................................................... 75

3.3.1. Chọn mẫu thực nghiệm ....................................................................... 75
3.3.2. Dạy mẫu và quan sát giờ học .............................................................. 76
3.3.3. Kiểm tra đánh giá ................................................................................ 76


3.4.

Kết quả đánh giá .................................................................................. 76

3.4.1. Lựa chọn tiêu chí đánh giá .................................................................. 76
3.4.2. Nhận xét chung .................................................................................... 77
3.4.3. Đánh giá kết quả học tập ..................................................................... 81
Kết luận chương 3 ........................................................................................... 83
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 85
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 87
PHỤ LỤC


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Bài tập thí nghiệm về Vật lý là một phương tiện dạy học có hiệu quả
thực hiện được các nhiệm vụ dạy học Vật lý ở trường phổ thông, giải bài tập

2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu xây dựng hệ thống bài tập thí nghiệm phần “Quang hình
học” Vật lý 11 trung học phổ thông và đề xuất phương án sử dụng bài tập thí
nghiệm vào quá trình dạy học Vật lý nhằm phát huy tính tích cực và bồi
dưỡng tư duy Vật lý cho học sinh.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
Bài tập thí nghiệm trong quá trình dạy học Vật lý ở trung học phổ thông.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
- Bài tập thí nghiệm phần “Quang hình học” Vật lý 11 THPT.
- Những BTTN sử dụng vào dạy học phần “Quang hình học” Vật lý 11
trung học phổ thông.
4. Giả thuyết khoa học
Nếu xây dựng được hệ thống bài tập thí nghiệm phần “Quang hình
học” Vật lý 11 trung học phổ thông đảm bảo tính khoa học và sử dụng hệ
thống bài tập đó vào quá trình dạy học một cách hợp lý thì sẽ góp phần nâng
cao chất lượng học tập của học sinh.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
5.1. Nghiên cứu cơ sở lý luận liên quan đến đề tài.
5.2. Nghiên cứu mục tiêu nội dung, cấu trúc phần “Quang hình học”
Vật lý 11.


3
5.3. Tìm hiểu thực trạng sử dụng BTTN ở trường trung học phổ thông.
5.4. Xây dựng hệ thống BTTN phần “Quang hình học” Vật lý 11 THPT
5.5. Đề xuất phương án sử dụng BTTN phần “Quang hình học” Vật lý
11 THPT vào quá trình dạy học.
5.6. Thiết kế một số tiến trình dạy học cụ thể sử dụng BTTN phần
“Quang hình học” Vật lý 11 THPT.

Chương 3. Thực nghiệm sư phạm


5
Chương 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN
1.1. Tư duy Vật lý và bồi dưỡng tư duy Vật lý cho học sinh trong dạy học
1.1.1. Tư duy Vật lý
Tư duy là giai đoạn cao nhất của nhận thức, đi sâu vào bản chất và phát
hiện ra tính qui luật của sự vật hiện tượng bằng những hình thức như biểu
tượng, khái niệm, phán đoán và suy lý. Tư duy với tính cách là sự phản ánh
khách quan hiện thực, được thực hiện thông qua ngôn ngữ, từ ngữ.
Tư duy vượt qua giới hạn cảm giác, tri giác rất nhiều nhưng nó vẫn
gắn chặt với nhận thức cảm tính với tư cách là nguồn tri thức chủ yếu về
thế giới.
Nhận thức Vật lý là nhận thức chân lý khách quan, là quá trình phân
tích, tổng hợp, so sánh, trừu tượng hoá và khái quát hoá trên con đường tìm ra
cái mới. Dựa trên các dữ liệu cảm tính, con người thực hiện các thao tác để
rút ra những tính chất chủ yếu của đối tượng nhận thức và xây dựng thành
những khái niệm. Sự nhận thức không dừng lại ở sự phản ánh vào trong óc
những thuộc tính của sự vật, hiện tượng khách quan mà còn thực hiện các
phép suy luận để rút ra những kết luận mới, dự đoán những hiện tượng mới
trong thực tiễn.
Nhờ thế mà tư duy luôn có tính sáng tạo, có thể mở rộng sự hiểu biết
của mình vào việc cải tạo thế giới khách quan, phục vụ lợi ích con người.
Hoạt động tư duy luôn gắn chặt với thực tiễn. Tư duy là hình thức cao nhất
của sự phản ánh hiện thực.
1.1.2. Đặc điểm của tư duy Vật lý
1.1.2.1. Tính có vấn đề của tư duy Vật lý

hiện tượng.
Vật lý hợp thành một nhóm,một loại một phạm trù. Nhờ phản ánh khái
quát sự vật hiện tượng, tư duy Vật lý không chỉ giải quyết những nhiệm vụ


7
hiện tại, mà còn nhìn xa vào tương lai, qua đó có thể xử lí kịp thời, phù hợp
nhất và có khả năng cải tạo thế giới.
Tư duy Vật lý có quan hệ mật thiết với nhận thức cảm tính
Tư duy và nhận thức cảm tính có quan hệ chặt chẽ với nhau bổ sung
cho nhau.
Tư duy phải dựa trên tài liệu cảm tính, kinh nghiệm, cơ sở trực quan
sinh động. Nhận thức cảm tính là một khâu của mối quan hệ trực tiếp giữa tư
duy với hiện thực. Thiếu tài liệu cảm tính thì không có gì để tư duy. Ngược lại
tư duy và những kết quả của nó có ảnh hưởng mạnh mẽ chi phối các quá trình
nhận thức cảm tính.
Tính gián tiếp của tư duy Vật lý
Tư duy Vật lý giúp con người phản ánh những đối tượng không tác
động trực tiếp vào các giác quan thông qua những dấu hiệu gián tiếp và ngôn
ngữ, nhờ sử dụng những công cụ, phương tiện ngôn ngữ mà con người có
khả năng tư duy phát hiện ra bản chất của sự vât hiện tượng, quy luật giữa
chúng, đồng thời giúp mở rộng không giới hạn những khả năng nhận thức
của con người.
Tư duy Vật lý có quan hệ chặt chẽ với ngôn ngữ
Tư duy Vật lý không thể tồn tại bên ngoài ngôn ngữ Vật lý, tư duy
bao giờ cũng sử dụng ngôn ngữ làm phương tiện. Ngược lại ngôn ngữ
cũng được hình thành và biểu hiện trong tư duy vì vậy trong quá trình dạy
học ta cần chú ý trao đổi khả năng ngôn ngữ Vật lý của bản thân và của
học sinh để góp phần phát triển tư duy Vật lý, ý thức và khả năng nhận
thức nói chung.

Những cơ sở định hướng đối với GV để giúp HS có thể tự lực thực hiện
các thao tác tư duy và phương pháp luận:
Lựa chọn con đường hình thành những kiến thức Vật lý phù hợp với
các qui luật của lôgic học và tổ chức quá trình học tập sao cho ở từng giai


9
đoạn xuất hiện những tình huống bắt buộc HS phải thực hiện các thao tác tư
duy và suy luận lôgic mới có thể giải quyết được vấn đề và hoàn thành nhiệm
vụ học tập. GV cần hỗ trợ, động viên, khuyến khích HS bằng các nhận xét
theo kiểu phân biệt, cố gắng việc thông báo kết quả có tính áp đặt.
Những tình huống phổ biến trong đó bắt buộc HS phải thực hiện các
thao tác tư duy là:
+ Nhận biết những dấu hiệu biểu thị đặc tính của sự vật hiện tượng.
+ Tìm những yếu tố ảnh hưởng đến diễn biến của hiện tượng hoặc gây
ra một biến đổi trong tính chất của sự vật hiện tượng.
+ Xác định yếu tố nào là quan trọng nhất tác động đến diễn biến của
hiện tượng, tính chất của sự vật.
+ Tìm những dấu hiệu giống nhau và khác nhau trong các sự vật hiện tượng.
+ Tìm những dấu hiệu chung, tính chất chung của nhiều sự vật hiện tượng.
+ Rút ra kết luận chung sau khi quan sát nhiều hiện tượng, thí nghiệm.
+ Nhận biết những biểu hiện cụ thể trong thực tế của các khái niệm
trừu tượng, những mối quan hệ thực chất.
+ Tìm mối quan hệ nhân quả của các hiện tượng.
+ Giải thích hoặc dự đoán diễn biến của hiện tượng.
+ Bố trí một thí nghiệm để đo lường một đại lượng Vật lý hoặc để kiểm
tra một giả thuyết.
Tăng cường sử dụng các câu hỏi vấn đáp, tìm tòi hỗ trợ cho quá trình
học. Với những câu hỏi rõ ràng, có tính chất gợi ý nêu vấn đề, GV có thể tạo
điều kiện cho mọi HS phải động não, tư duy để tích cực tham gia vào quá

1.1.3.3. Bồi dưỡng kĩ năng giải quyết vấn đề nhận thức theo
phương pháp thực nghiệm
Để rèn luyện tư duy Vật lý cho HS thì có thể tập được cho các em giải
quyết các nhiệm vụ nhận thức bằng chính phương pháp nhận thức của các nhà
Vật lý. Trong quá trình hướng dẫn HS tự lực hoạt động để tái tạo kiến thức


11
Vật lý thông qua việc giải BTTN, GV làm cho các em hiểu được nội dung các
phương pháp nhận thức Vật lý và tư duy của các phương pháp này ở mức độ
thích hợp.
Tùy theo trình độ của HS và điều kiện của nhà trường, sau một số lần
áp dụng các phương pháp nhận thức cụ thể, GV có thể giúp HS khái quát hóa
thành một trình tự các giai đoạn của mỗi phương pháp, dùng làm cơ sở định
hướng tổng quát cho hoạt động nhận thức Vật lý của HS. Phương pháp thí
nghiệm trong dạy học Vật lý đã trở thành tư tưởng chỉ đạo của các nhà cải
cách giáo dục.
Khi giải BTTN, HS phải quan sát các hiện tượng, loại bỏ đặc điểm
không bản chất, xác định đặc điểm bản chất, thiết kế các phương án, sử dụng
dụng cụ thí nghiệm... đó là điều kiện để HS tham gia tích cực các thao tác
chân tay và trí tuệ. Ngoài ra khi giải BTTN, HS trải qua các giai đoạn gần
giống như chu trình sáng tạo khoa học. Nếu bài toán đưa ra một vấn đề cần
giải quyết, HS phải suy nghĩ, xem xét cân nhắc xem vấn đề đó liên quan đến
kiến thức Vật lý nào ta đã biết, đề ra giả thuyết, xây dựng phương án, tiến
hành thí nghiệm kiểm tra và rút ra kết luận một cách khoa học từ kết quả.
Việc giải BTTN giúp HS tiếp cận với phương pháp nghiên cứu khoa
học, làm quen cách làm việc của các nhà khoa học, góp phần bồi dưỡng tư
duy Vật lý cho HS. Như vậy, BTTN là phương tiện rèn luyện cho HS kĩ năng
giải quyết vấn đề nhận thức theo BTTN.
Trong quá trình dạy theo BTTN. GV có thể sử dụng các BTTN định

một chất lượng mới.
1.1.3.5. Bồi dưỡng kĩ năng giải BTTN
Khi giải BTTN, trí tuệ của HS phải vận động để từ các điều kiện đến
câu trả lời. Thông qua các hoạt động quan sát, vận dụng trí nhớ, phân tích
tổng hợp, suy luận phán đoán... HS giải quyết các vấn đề thực tiễn, hiểu rõ


13
hơn bản chất, đặc điểm của các kiến thức Vật lý, nắm vững vị trí của mỗi yếu
tố kiến thức trong hệ thống tương ứng, dần dần làm cho khả năng vận dụng
kiến thức Vật lý một cách linh hoạt, nhuần nhuyễn, làm cho tư duy Vật lý của
các em thêm mềm dẻo.
Để HS vận dụng linh hoạt các bước cơ bản giải BTTN Vật lý, GV cần
rèn luyện cho HS các kĩ năng như thu thập thông tin, xử lí thông tin, vận dung
thông tin.
- Kĩ năng thu thập thông tin: Đây là kĩ năng quan trọng giúp HS thực
hiện linh hoạt các bước tìm hiểu, phân tích nội dung bài tập. Để giải BTTN,
trước hết HS cần phải đọc kĩ đề bài, xác định ý nghĩa Vật lý của các thuật
ngữ, các “Từ khóa”, phân biệt dữ liệu xuất phát và yêu cầu phải tìm. Đồng
thời HS phải thu thập các thông tin liên quan đến nội dung bài tập để xác định
được loại BTTN đang giải, hoặc kiến thức về đặc điểm cấu tạo, cách dùng,
công dụng,... của các dụng cụ đo lường, hoặc các định nghĩa, định luật, các
quy tắc Vật lý liên quan đến hiện tượng, đại lượng, quá trình Vật lý đang xét.
- Kĩ năng xử lý thông tin được rèn luyện trong quá trình HS xử lí các
thông tin thu thập được. Trên cở sở thông tin đó, HS xác định những nội
dung, các mối liên hệ cơ bản. Thực hiện các thao tác tư duy như phân tích,
tổng hợp, so sánh,... và các suy luận qui nạp, diễn dịch, HS nhận biết được
diễn biến của các hiện tượng thí nghiệm hoặc xác lập được mối liên hệ giữa
dự kiện xuất phát và yêu cầu tìm mối quan hệ trực tiếp hoặc gián tiếp thông
qua mối quan hệ trung gian.

- Xây dựng phương án giải (phương án thí nghiệm, lập luận, tính toán)
- Thực hiện giải, tính toán, lập luận, trình bày lời giải (nếu có thể giải
bằng lí thuyết). Hoặc lập phương án thí nghiệm, quan sát để thu thập số liệu.
- Tiến hành thí nghiệm, quan sát hiện tượng ghi nhận số liệu và xử lí
kết quả.
Đánh giá kết quả và trả lời câu hỏi bài tập. Các hành động nhận thức
diễn ra khi thực hiện một BTTN có tính chất tương tự với những hành động


15
diễn ra khi nghiên cứu bằng PPTN. Đây chính là cơ sở tâm lí và lí luận dạy
học của dạy học PPTN bằng biện pháp sử dụng các BTTN, việc HS tiến hành
giải BTTN sẽ làm cho tư duy phân tích, tổng hợp, phán đoán, trừu tượng hóa,
khái quát hóa và cả trực giác khoa học được bồi dưỡng và rèn luyện.
Việc giải các BTTN, đó là nghiên cứu nhỏ - tạo điều kiện tốt để phát
huy tư duy và khả năng nhận thức cho HS.
1.2.2. Phân loại bài tập thí nghiệm Vật lý
Căn cứ vào mức độ khó khăn khi giải bài tập và phương thức giải, tôi
chia ra làm hai loai sau:
- Bài tập thí nghiệm định tính.
- Bài tập thí nghiệm định lượng.
1.2.2.1. Bài tập thí nghiệm định tính
Loại bài tập này không có các phép đo đạc, tính toán định lượng. Khi
giải nó thì HS phải lắp ráp TN theo sơ đồ cho trước hoặc theo những điều
kiện đã xác định, sau đó điều khiển cho TN vận hành. HS phải quan sát diễn
biến của hiện tượng vật lý trong TN và sử dụng những suy luận lôgic dựa trên
cơ sở các định luật, khái niệm Vật lý đã học để mô tả và giải thích những kết
quả đã quan sát được.
BTTN định tính có thể phân thành hai dạng:
Dạng 1: BTTN quan sát và giải thích hiện tượng.

+ Cho các thiết bị... hãy tìm cách đo...
+ Cho các thiết bị... nêu phương án đo...
+ Trình bày cách đo...
Ví dụ:
Giả sử bạn có một thấu kinh hội tụ và một thấu kính phân kỳ. Làm thế
nào để có thể xác định được trong hai thấu kính đó, cái nào có giá trị tuyệt đối
của độ tụ lớn hơn?


17
1.2.2.2. Bài tập thí nghiệm định lượng
Đây là loại bài tập yêu cầu HS phải đo đạc các đại lượng vật lý bằng
các thiết bị tìm mối liên hệ giữa các đại lượng Vật lý. BTTN định lượng có
thể ở các mức độ tăng dần như sau:
Mức độ 1: Cho thiết bị, cho sơ đồ thiết kế và hướng dẫn cách làm thí
nghiệm. Yêu cầu đo đạc các đại lượng, xử lí kết quả đo đạc để đi đến kết luận.
Những bài thí nghiệm thực hành của HS ở phòng thí nghiệm được biên
soạn ở SGK là những ví dụ về bài tập thí nghiệm ở mức độ 1.
Mức độ 2: Cho thiết bị, yêu cầu thiết kế phương án TN, làm TN đo đạc
các đại lượng cần thiết, xử lí số liệu để đi đến kết luận.
Ví dụ:
Một lăng kính thuỷ tinh có chiết suất n = 1,5 tiết diện chính là một tam
giác đều được đặt trong không khí.
Tính góc lệch của tia sáng qua lăng kính khi góc tới 300
Mức độ 3: Yêu cầu tự lựa chọn thiết bị, thiết kế phương án TN, làm
TN đo đạc, xử lí số liệu để tìm qui luật.
Các ví dụ ở mức độ 2, nếu không có thiết bị sẽ là những bài tập ở mức
độ 3. Đây thực sự là những nghiên cứu nhỏ.
Ví dụ:
Lăng kính có góc đỉnh là 600 , chùm sáng song song qua lăng kính có

2. Nêu PATN đo
…với các thiết bị …

Thiết lập, minh
hoạ quy luật Vật lý

Ba mức độ

MĐ1: Cho thiết bị hướng dẫn
cách làm thí nghiệm, yêu cầu đo
đạc, tìm quy luật.
MĐ2: Cho thiết bị
Yêu cầu: Lập PATN, làm thí
nghiệm đo đạc, tìm quy luật.
MĐ3: Yêu cầu: Lựa chọn thiết
bị, lập PATN, làm thí nghiệm.

1.2.3. Phương pháp giải bài tập thí nghiệm
Bài tập thí nghiệm là phương tiện rất tốt trong viêc bồi dưỡng tư duy
Vật lý, nâng cao năng lực cảm tính và lý tính cho học sinh. Việc giải bài tập
thí nghiệm giúp học sinh rèn luyện các phẩm chất tâm lý quan trọng như sự
kiên trì, nhẫn nại, ý trí vượt khó, tính cẩn trọng tỉ mỉ tính có kế hoạch trong
hoạt động nhận thức.


19
Các hiện tượng Vật lý xảy ra trong tự nhiên rất phong phú và đa dạng
nhưng có sự định hướng của GV thông qua bài tập thí nghiệm HS có thể quan
sát và giả thích các hiện tượng đó.
Giải bài toán Vật lý là quá trình tìm hiểu điều kiện bài toán, xem xét