TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀ
Trong những năm gần đây, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra tầm quan trọng của việc áp dụng thí nghiệm vật lý và bài tập thí nghiệm vào quá trình giảng dạy môn vật lý tại trường THCS.
Tác giả Huỳnh Trọng Dương trong bài viết "Bài tập thí nghiệm vật lý với việc phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh THCS" đã xây dựng một hệ thống lý luận vững chắc về thí nghiệm thực hành vật lý Luận văn nhấn mạnh tầm quan trọng của việc sử dụng thí nghiệm tự tạo nhằm khắc phục những quan niệm sai lệch của học sinh trong quá trình dạy học vật lý, từ đó nâng cao tính tích cực nhận thức của các em.
Luận văn thạc sĩ của Vũ Thị Bạch Thúy tập trung vào việc xây dựng bài giảng trong chương quang học vật lý lớp 9 theo các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm Tác giả nghiên cứu lý thuyết về phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lý, nhằm phát huy tính tích cực của học sinh Qua đó, luận văn đã xây dựng một số kiến thức trong chương quang học và tổ chức thực nghiệm để kiểm tra kết quả nghiên cứu.
Luận án tiến sĩ của tác giả Lê Văn Giáo tập trung vào việc nghiên cứu quan niệm của học sinh về một số khái niệm vật lý trong phần Quang học và Điện học, đồng thời đề xuất phương pháp giảng dạy hiệu quả các khái niệm này tại trường THCS Tác giả đã xây dựng hệ thống lý luận vững chắc về thí nghiệm thực hành vật lý, nhấn mạnh việc sử dụng thí nghiệm tự tạo để khắc phục những quan niệm sai lệch của học sinh trong quá trình học tập môn vật lý.
Luận án tiến sĩ của Trần Văn Thạnh nghiên cứu việc kết hợp thí nghiệm vật lý với phương tiện nghe nhìn nhằm nâng cao hoạt động nhận thức của học sinh trong giờ học vật lý lớp 9 THCS Nghiên cứu này không chỉ tập trung vào việc sử dụng thí nghiệm vật lý mà còn mở rộng ra nhiều công trình khác, như luận văn của Thạc sĩ Lương Thị Thanh Thanh về việc khai thác thí nghiệm tự tạo trong dạy học nhiệt học, và luận văn Phương về xây dựng bài tập thí nghiệm trong dạy học cơ học lớp 10 THPT Ban KHTN, tất cả đều nhằm phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh.
MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Bài viết đánh giá thực trạng và phân tích nguyên nhân ảnh hưởng đến việc dạy và học môn vật lý tại một số trường THCS ở tỉnh Bình Dương.
Đề xuất giải pháp khắc phục thực trạng của việc dạy và học vật lý ở một số trường THCS trên địa bàn tỉnh Bình Dương.
Xây dựng, hệ thống các bài tập thí nghiệm Vật lý phần quang học lớp 9
Đề xuất phương án sử dụng các bài tập thí nghiệm này vào quá trình dạy học Vật lý ở trường THCS.
Đánh giá được tác động của BTTN vật lý đối với quá trình nhận thức của HS
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Phương pháp nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu cơ sở lý luận về bài tập thí nghiệm.
Phương pháp phân tích tổng hợp: Phân tích và tổng hợp các tài liệu có liên quan.
Phương pháp thống kê toán học: Thống kê kết quả điều tra, khảo sát từ các trường THCS thông qua phần mềm excel.
Phương pháp điều tra: Điều tra, khảo sát việc dạy và học Vật lý ở trường THCS
Phương pháp thực nghiệm:Tổ chức dạy học theo các giáo án đã biên soạn đánh giá kết quả thực nghiệm.
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIỆN CỨU
Đối tượng: Các cơ sở lý luận về bài tập thí nghiệm vật lý ở bậc THCS và học sinh lớp 9.
Phạm vi: Chương trình Vật lý phần quang học lớp 9 THCS.
Tính tích cực nhận thức của HS
Để nâng cao hoạt động nhận thức của học sinh trong môn vật lý, cần đổi mới phương pháp dạy học bằng cách kết hợp nhiều phương pháp giáo dục khác nhau Việc khai thác thí nghiệm trong quá trình dạy học cũng đóng vai trò quan trọng trong việc kích thích sự chủ động của học sinh Bên cạnh đó, việc cải tiến kiểm tra và đánh giá kết quả học tập sẽ giúp học sinh củng cố kiến thức một cách hiệu quả hơn.
Vật lý học là một môn khoa học nghiên cứu cấu trúc, tính chất và các hình thức biến đổi của vật chất Quá trình nhận thức trong vật lý đòi hỏi sự kết hợp giữa nhiều phương pháp riêng biệt của môn học này và các khoa học khác Để đạt được hiệu quả trong nhận thức vật lý, việc hình thành kỹ năng và kỹ xảo thực hiện các thao tác là rất quan trọng Ngoài ra, cần có phương pháp suy luận cùng với khả năng tư duy trừu tượng, logic và sáng tạo.
Vật lý học, với bản chất là môn khoa học thực nghiệm, yêu cầu việc áp dụng thí nghiệm trong giảng dạy tại trường trung học phổ thông Việc sử dụng thí nghiệm Vật lý một cách rộng rãi không chỉ nâng cao chất lượng dạy học mà còn thúc đẩy sự tích cực trong hoạt động nhận thức của học sinh.
Thí nghiệm vật lý trong trường học đóng vai trò quan trọng trong quá trình nhận thức của học sinh, nhờ vào sự hướng dẫn của giáo viên Những thí nghiệm này giúp tạo ra hình ảnh trực quan sinh động, hỗ trợ học sinh hiểu rõ hơn về các khái niệm vật lý.
Thí nghiệm Vật lý đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển năng lực và nhận thức khoa học cho học sinh, giúp họ làm quen với phương pháp nghiên cứu khoa học Qua các thí nghiệm, học sinh học cách quan sát hiện tượng và đo đạc, từ đó rèn luyện tính cẩn thận và kiên trì Điều này rất cần thiết cho giáo dục kỹ thuật tổng hợp và chuẩn bị cho học sinh tham quan thực tế.
Thí nghiệm vật lý đóng vai trò quan trọng trong việc kích thích hoạt động nhận thức trong dạy học và nghiên cứu khoa học Là một phương pháp dạy học hiệu quả, thí nghiệm vật lý được thực hiện tại trường phổ thông thông qua nhiều hình thức khác nhau Giáo viên sử dụng thí nghiệm để giới thiệu vấn đề nghiên cứu, khảo sát, hoặc minh họa các định luật và quy tắc vật lý Học sinh tham gia thực hiện thí nghiệm giúp họ hiểu rõ hơn về hiện tượng, làm quen với dụng cụ thiết bị, và củng cố kiến thức đã học.
Bài tập vật lý- Phương tiện và phương pháp dạy học vật lý ở trường THCS
1.2.1 Bài tập giúp cho việc đào sâu, mở rộng kiến thức
Trong quá trình xây dựng kiến thức, học sinh nắm vững các khái niệm và định luật vật lý ở mức độ tổng quát và trừu tượng Qua các bài tập, học sinh áp dụng những kiến thức này vào các trường hợp cụ thể, từ đó nhận diện được biểu hiện thực tiễn của chúng Việc phát hiện các hiện tượng liên quan đến khái niệm và định luật giúp học sinh hiểu rõ hơn về ứng dụng của chúng trong đời sống Quá trình nhận thức không chỉ dừng lại ở việc xây dựng nội hàm mà còn mở rộng sang việc ứng dụng kiến thức vào thực tiễn, giúp học sinh nhận ra sự đa dạng của các ứng dụng vật lý trong kỹ thuật và cuộc sống hàng ngày.
Bài tập vật lý là công cụ hiệu quả giúp củng cố và ôn tập kiến thức một cách sinh động Khi giải bài tập, học sinh không chỉ cần nhớ lại kiến thức đã học mà còn phải tổng hợp nhiều kiến thức từ các chương khác nhau trong chương trình học.
1.2.2 Bài tập có thể là điểm khởi đầu để dẫn dắt đến kiến thức mới Ở những lớp trên của bậc trung học cơ sở, với trình độ toán học đã khá phát triển, nhiều khi các bài tập đã được sử dụng khéo léo có thể dẫn học sinh đến những suy nghĩ về một hiện tượng mới để giải thích hiện tượng mới do bài tập phát hiện ra
1.2.3 Giải bài tập vật lý rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát
Bài tập vật lý đóng vai trò quan trọng trong việc rèn luyện kỹ năng áp dụng lý thuyết vào thực tiễn Chúng giúp học sinh phát triển thói quen sử dụng kiến thức đã học để giải quyết các vấn đề thực tế Nhiều bài tập có thể được thiết kế với nội dung thực tiễn, yêu cầu học sinh vận dụng lý thuyết để giải thích hoặc dự đoán các hiện tượng xảy ra trong các điều kiện cụ thể.
1.2.4 Giải bài tập là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của học sinh
Khi thực hiện bài tập, học sinh cần tự phân tích các điều kiện đề bài, xây dựng lập luận để kiểm tra và phê phán các kết luận của mình Quá trình này không chỉ giúp phát triển tư duy mà còn nâng cao năng lực làm việc độc lập và rèn luyện tính kiên trì.
Việc rèn luyện học sinh giải bài tập vật lý không chỉ là mục tiêu dạy học, mà còn nhằm giúp học sinh hiểu sâu sắc các quy luật vật lý Mục đích này bao gồm việc phân tích và ứng dụng kiến thức vào thực tiễn, hỗ trợ tính toán kỹ thuật, và quan trọng hơn là phát triển năng lực tư duy và khả năng giải quyết vấn đề.
1.2.5 Giải bài tập vật lý góp phần làm phát triển tư duy sáng tạo của học sinh
Nhiều bài tập vật lý không chỉ áp dụng kiến thức mà còn phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh Đặc biệt, các bài tập giải thích hiện tượng, thí nghiệm và thiết kế dụng cụ mang lại lợi ích lớn trong việc rèn luyện kỹ năng này.
1.2.6 Giải bài tập vật lý để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của học sinh
Bài tập vật lý là công cụ hiệu quả để đánh giá kiến thức của học sinh Qua cách đặt câu hỏi, chúng ta có thể phân loại mức độ nắm vững kiến thức, từ đó giúp đánh giá chất lượng học tập một cách chính xác hơn.
Thí nghiệm vật lý- Phương tiện đặc thù của dạy học vật lý
1.3.1 Thí nghiệm là phương tiện của việc thu nhận tri thức
Thí nghiệm đóng vai trò quan trọng trong quá trình nhận thức, tùy thuộc vào mức độ hiểu biết của con người về đối tượng nghiên cứu Khi học sinh chưa có kiến thức hoặc chỉ có ít hiểu biết về đối tượng, thí nghiệm trở thành công cụ để thu nhận kiến thức ban đầu Nó được coi là “câu hỏi đối với tự nhiên” mà chỉ có thể trả lời thông qua thí nghiệm Quá trình thiết kế thí nghiệm, tiến hành và xử lý kết quả quan sát là cách tìm kiếm câu trả lời cho các câu hỏi đã đặt ra Do đó, thí nghiệm không chỉ là phương pháp phân tích thực tế khách quan mà còn giúp thu nhận tri thức khách quan thông qua quá trình thiết lập chủ quan.
1.3.2 Thí nghiệm là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã thu được
Theo lý luận nhận thức, thí nghiệm trong dạy học vật lý có chức năng kiểm tra tính đúng đắn của tri thức học sinh đã tiếp thu Kết quả thí nghiệm có thể phủ định tri thức đã biết, từ đó yêu cầu phát triển giả thuyết khoa học mới và kiểm tra lại qua các thí nghiệm khác Quá trình này giúp chúng ta thu được tri thức khái quát hơn, bao hàm cả những tri thức đã biết như các trường hợp riêng và trường hợp giới hạn.
Trong giảng dạy vật lý tại trường THCS, một số kiến thức được hình thành từ suy luận logic dựa trên những kiến thức đã có Để xác minh tính chính xác của những kiến thức này, việc tiến hành thí nghiệm là rất cần thiết.
1.3.3 Thí nghiệm là phương tiện của việc vận dụng tri thức đã thu được vào thực tiễn
Trong quá trình thiết kế và chế tạo thiết bị kỹ thuật, việc áp dụng tri thức lý thuyết thường gặp khó khăn do tính trừu tượng và phức tạp của các định luật liên quan Những yếu tố như kinh tế và an toàn cũng ảnh hưởng đến quá trình này Do đó, thí nghiệm trở thành công cụ quan trọng giúp chuyển giao tri thức lý thuyết vào thực tiễn hiệu quả.
Chương trình vật lý tại trường phổ thông giới thiệu nhiều ứng dụng của vật lý trong đời sống và sản xuất Thực hiện thí nghiệm giúp học sinh nắm bắt và hiểu rõ hơn về ứng dụng thực tiễn của kiến thức đã học Qua các thí nghiệm, học sinh có thể thấy rõ sự liên kết giữa lý thuyết và thực tiễn trong vật lý.
1.3.4 Thí nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thức vật lý
Việc trang bị cho học sinh các phương pháp nhận thức phổ biến trong nghiên cứu vật lý là cần thiết để hình thành kiến thức cơ bản về môn học này ở trường phổ thông Thí nghiệm có vai trò quan trọng trong cả phương pháp thực nghiệm và phương pháp mô hình trong vật lý.
1.3.5 Các chức năng của thí nghiệm theo quan điểm của lý luận dạy học
Thí nghiệm có thể được áp dụng ở mọi giai đoạn của quá trình dạy học, từ việc đề xuất vấn đề nghiên cứu, hình thành kiến thức và kỹ năng mới, đến củng cố và kiểm tra, đánh giá kiến thức của học sinh Trong giai đoạn định hướng mục đích nghiên cứu, thí nghiệm đặc biệt hiệu quả trong việc tạo ra tình huống có vấn đề, khi kết quả thí nghiệm mâu thuẫn với kiến thức đã biết hoặc kỳ vọng của học sinh, từ đó kích thích nhu cầu và hứng thú tìm tòi kiến thức mới.
Thí nghiệm đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành kiến thức mới, không thể thay thế Nó cung cấp dữ liệu thực nghiệm hệ thống, giúp khái quát hoá, kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết và các hệ quả logic, từ đó hình thành kiến thức mới.
Trong chương trình vật lý THCS, nhiều kiến thức được rút ra từ các suy luận logic dựa trên thông tin đã được xác nhận Tuy nhiên, để nâng cao tính thực nghiệm và sự tin tưởng của học sinh vào kiến thức, giáo viên cần thực hiện các thí nghiệm kiểm tra Do hạn chế về trình độ toán học, thiết bị thí nghiệm đơn giản và thời gian học tập hạn hẹp, một số kiến thức không thể được xây dựng hoàn toàn bằng lý thuyết hoặc thực nghiệm.
Thí nghiệm đóng vai trò quan trọng trong việc củng cố kiến thức và kỹ năng của học sinh, được áp dụng đa dạng trong quá trình ôn tập, đào sâu, mở rộng và hệ thống hoá kiến thức Việc củng cố này diễn ra ngay trong từng bài học mới, trong các tiết luyện tập, ôn tập và thực hành sau mỗi chương của chương trình vật lý phổ thông Quá trình này không chỉ diễn ra trong giờ học chính thức mà còn tiếp tục ở các hoạt động ngoại khoá, cả trong lớp học và tại nhà.
Thí nghiệm là công cụ quan trọng để đánh giá kiến thức và kỹ năng của học sinh Qua các hoạt động thực tiễn như thiết kế phương án thí nghiệm, dự đoán và giải thích hiện tượng, học sinh không chỉ thể hiện hiểu biết về sự kiện mà còn về phương pháp thí nghiệm Việc lựa chọn, lắp ráp dụng cụ và tiến hành thí nghiệm giúp học sinh phát triển cả kiến thức và kỹ năng cần thiết.
1.3.6 Thí nghiệm là phương tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện của học sinh
Việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lý góp phần quan trọng vào việc phát triển nhân cách toàn diện của học sinh.
1.3.6.1 Thí nghiệm là phương tiện để nâng cao chất lượng kiến thức và rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo về vật lý của học sinh
Chất lượng kiến thức của học sinh được đánh giá qua các yếu tố như tính chính xác, tính khái quát, tính hệ thống, tính bền vững và khả năng vận dụng Thí nghiệm đóng vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu các hiện tượng và quy luật vật lý, cũng như trong việc xây dựng lý thuyết và ứng dụng kiến thức vào thực tiễn sản xuất và đời sống Do đó, thí nghiệm là phương tiện hữu ích giúp nâng cao chất lượng kiến thức của học sinh theo các tiêu chí đã nêu.
Thí nghiệm vật lý là một phần quan trọng trong các phương pháp nhận thức vật lý, giúp học sinh làm quen và vận dụng các phương pháp này một cách có ý thức Kiến thức về phương pháp mà học sinh tiếp thu không chỉ có giá trị trong môn vật lý mà còn mở rộng ra nhiều lĩnh vực khác Qua các thí nghiệm tự thực hiện, học sinh được rèn luyện kỹ năng và kỹ xảo thí nghiệm, góp phần phát triển tư duy khoa học.
1.3.6.2 Thí nghiệm là phương tiện kích thích hứng thú học tập vật lý, tổ chức quá trình học tập tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh
Trong quá trình thí nghiệm, học sinh thực hiện nhiều hoạt động trí tuệ và thực tiễn như thiết kế phương án, lập bảng giá trị đo, và xử lý kết quả thí nghiệm Thí nghiệm không chỉ giúp bồi dưỡng năng lực sáng tạo mà còn phát triển các yếu tố của năng lực thực nghiệm và trí tuệ, bao gồm đề xuất giả thuyết, phân tích hiện tượng vật lý và so sánh kết luận với giả thuyết Để nâng cao năng lực sáng tạo, cần sử dụng đa dạng hình thức thí nghiệm, đặc biệt là thí nghiệm thiết kế – kỹ thuật, và tránh chỉ chú trọng vào kỹ năng thực hiện thao tác mà quên đi việc phát triển tư duy vật lý Việc này giúp học sinh hiểu rõ mối quan hệ giữa lý thuyết và thực tiễn, đồng thời khuyến khích sử dụng các dụng cụ thí nghiệm đơn giản và dễ hiểu hơn là chỉ tập trung vào thiết bị đắt tiền mà không nắm rõ nguyên tắc hoạt động.
Quá trình làm việc với thí nghiệm sẽ kích thích sự hứng thú và ham muốn nghiên cứu của học sinh, đồng thời mang lại niềm vui khi họ thành công trong việc giải quyết nhiệm vụ Điều này góp phần quan trọng vào việc phát triển động lực học tập của học sinh.
1.3.6.3 Thí nghiệm là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc tập thể khác nhau, bồi dưỡng các phẩm chất đạo đức của học sinh
Bài tập thí nghiệm vật lý
1.4.1 Bài tập thí nghiệm Vật lý
Các bài tập thực nghiệm là những hoạt động yêu cầu học sinh tiến hành thí nghiệm và quan sát để kiểm chứng lý thuyết hoặc thu thập số liệu phục vụ cho việc giải bài tập và nghiên cứu mối quan hệ giữa các đại lượng vật lý Những thí nghiệm này có thể được giáo viên hướng dẫn cho học sinh quan sát, hoặc cho phép học sinh tự thực hiện, giúp phát triển phương pháp thực nghiệm và nâng cao khả năng nhận thức vật lý của các em.
Các bước trong quá trình giải BTTNVL
Đọc đề bài , hiệu rõ câu hỏi của bài toán phân tích bản chất Vật lý của bải toán.
Xây dựng phương án giải ( Phương án TN, lập luận , tính toán )
Để thực hiện giải, cần tiến hành tính toán, lập luận và trình bày lời giải một cách rõ ràng Nếu có thể, hãy áp dụng lý thuyết để hỗ trợ quá trình giải Ngoài ra, có thể lập phương án thí nghiệm hoặc quan sát để thu thập số liệu cần thiết.
Tiến hành thí nghiệm, quan sát hiện tượng ghi nhận số liệu và sử lý kết quả.
Đánh giá kết quả và trả lời câu hỏi bài tập
Các hành động nhận thức khi giải bài tập thí nghiệm tương tự như khi nghiên cứu bằng phương pháp thực nghiệm, tạo nên cơ sở tâm lý và lý luận cho việc dạy học bằng phương pháp này Việc học sinh giải các bài tập thí nghiệm không chỉ giúp phát triển tư duy phân tích, tổng hợp, phán đoán, mà còn rèn luyện khả năng trừu tượng hoá, khái quát hoá và trực giác khoa học Những bài tập thí nghiệm này, với tính chất là những nghiên cứu nhỏ, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển tư duy và khả năng nhận thức của học sinh.
1.4.2 Vai trò bài tập thí nghiệm
Bài tập thí nghiệm yêu cầu người giải phải thực hiện thí nghiệm hoặc quan sát để thu thập số liệu, dữ kiện Điều này giúp nghiên cứu sự phụ thuộc giữa các thông số, từ đó giải bài tập hoặc kiểm tra lại lời giải lý thuyết một cách chính xác.
Trong quá trình giải bài tập thí nghiệm, học sinh thực hiện thí nghiệm để trả lời các câu hỏi theo yêu cầu của bài tập, từ đó kết hợp giữa lý thuyết và thực hành Việc này không chỉ giúp học sinh hiểu sâu hơn mà còn kích thích sự hứng thú và sáng tạo Nếu giáo viên biết cách khai thác tốt, bài tập thí nghiệm sẽ phát huy được những lợi ích của cả hai phương tiện dạy học, tạo ra môi trường học tập tích cực và hiệu quả.
Bài tập thí nghiệm giúp học sinh áp dụng kiến thức lý thuyết vào thực hành, kết hợp tư duy sáng tạo với kỹ năng thực tế Qua đó, học sinh được rèn luyện khả năng thiết kế, chế tạo và lắp ráp, từ đó kích thích hứng thú học tập, đặc biệt là với những bài học gắn liền với thực tế.
Giải các bài tập thí nghiệm giúp học sinh rèn luyện nhiều thao tác tư duy quan trọng như phân tích, tổng hợp, và phán đoán Học sinh còn xây dựng phương án thí nghiệm, lựa chọn thiết bị, dự đoán kết quả, quan sát, đo đạc, xử lý số liệu và rút ra kết luận Qua đó, các em không chỉ phát triển năng lực thực nghiệm mà còn nâng cao khả năng hoạt động độc lập.
Bài tập thí nghiệm khắc phục tình trạng giải bài tập một cách hình thức, tình trạng áp dụng công thức một cách máy móc.
Giải các bài tập thí nghiệm vật lý không chỉ nâng cao chất lượng học tập mà còn tạo hứng thú cho học sinh Hoạt động này kết hợp hiệu quả giữa lý thuyết và thực hành, giúp phát huy tính tích cực, trí thông minh và khả năng sáng tạo của học sinh Bài tập thí nghiệm là cơ hội tuyệt vời để phát triển tư duy và phát hiện năng khiếu riêng về vật lý của từng học sinh.
1.4.3 Phân loại bài tập thí nghiệm
Dựa vào yêu cầu và điều kiện ta có thể phân loại bài tập thí nghiệm vật lý theo hai loại sau [5]:
Bài tập thí nghiệm định tính.
Bài tập thí nghiệm định lượng.
1.4.3.1 Bài tập thí nghiệm định tính
Những bài tập này không yêu cầu đo đạc hay tính toán định lượng, mà dựa vào suy luận logic từ các định luật và khái niệm Vật lý, cùng với những quan sát định tính.
Bài tập thí nghiệm, quan sát và giải thích hiện tượng : Đó là những bài tập yêu cầu học sinh :
- Làm thí nghiệm theo chỉ dẫn
- Quan sát theo mục tiêu đã chỉ sẵn
- Mô tả hiện tượng bằng kiến thức đã có.
Câu hỏi của loại bài tập này thường là: (Cái gì xảy ra nếu…? và tại sao lại xảy ra như vậy?)
Với câu hỏi thứ nhất HS phải làm thí nghiệm để quan sát, mô tả, đó là quá trình trích
HS cần liên hệ sự kiện quan sát trong TN với các định nghĩa và khái niệm Vật lý đã học Các hành động tư duy và thực hành này giúp bồi dưỡng cho HS kỹ năng phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa, cũng như các kỹ năng thực hành trong thí nghiệm Đồng thời, HS cũng phát triển khả năng quan sát có mục đích và kỹ năng lập luận, diễn đạt bằng ngôn ngữ nói và viết.
Ví dụ:Chiếu ánh sáng từ không khí vào nước xảy ra hiên tượng gì Làm thí nghiệm mô tả hiện tượng và giải thích ?
Học sinh cần thực hiện thí nghiệm theo hướng dẫn của bài toán và quan sát hiện tượng xảy ra, sau đó liên hệ với kiến thức đã học về đường truyền và hiện tượng khúc xạ ánh sáng để giải thích hiện tượng này.
Bài tập thiết kế phương án thí nghiệm là loại bài tập phổ biến trong các bài tập thực hành tại trường phổ thông, giúp học sinh phát triển tư duy khoa học Thí nghiệm có thể được thực hiện ngay cả trong điều kiện thiếu thốn trang thiết bị tại các trường cơ sở ở Việt Nam, tạo cơ hội cho học sinh trải nghiệm thực tiễn Những bài tập này không chỉ là bước đệm cho việc học tập mà còn khuyến khích sự sáng tạo và khả năng giải quyết vấn đề của học sinh.
HS giải các bài tập thí nghiệm định lượng.
Nội dung bài tập yêu cầu học sinh vận dụng các định luật một cách hợp lý để thiết kế phương án thí nghiệm dựa trên yêu cầu của bài toán.
- Đo đác một đại lượng Vật lý nào đó.
Việc xác định sự phụ thuộc giữa các thông số vật lý không chỉ giúp học sinh phát triển năng lực thiết kế mà còn hình thành trực giác khoa học và tư duy sáng tạo Những kiến thức này là nền tảng quan trọng cho việc nâng cao khả năng tư duy phản biện và giải quyết vấn đề trong lĩnh vực khoa học.
Câu hỏi của loại bài tập này thường là:
- “ Làm thế nào để đo được …với các thiết bị…?”
- “ Hãy tìm cách xác định đại lượng…với các thiết bị…?”
- “ Nêu phương án đo… với các dụng cụ…”
- “ Nêu các phương án đo…”
Để xác định tiêu cự của một thấu kính, có thể thực hiện thí nghiệm bằng cách sử dụng một nguồn sáng và một màn chắn Đặt thấu kính giữa nguồn sáng và màn chắn, điều chỉnh vị trí của thấu kính cho đến khi hình ảnh rõ nét xuất hiện trên màn Ghi lại khoảng cách giữa thấu kính và màn chắn để tính toán tiêu cự Đồng thời, thí nghiệm mô tả sự điều tiết của mắt có thể được thực hiện bằng cách quan sát các vật ở khoảng cách khác nhau và nhận thấy sự thay đổi của hình ảnh khi mắt điều chỉnh tiêu cự.
1.4.3.2 Bài tập thí nghiệm định lượng
Những bài tập này yêu cầu HS
- Đo đạc đại lượng Vật lý với các thiết bị nào đó.
- Tìm quy luật về mối liên hệ phụ thuộc giữa các đại lượng Vật lý ( với các thiết bị nhất định )
Có thể chia làm 3 mức độ ( Căn cứ vào tính chất khó khăn, phức tạp của bài toán).
Mức độ1 Cho thiết bị Hướng dẫn cách làm thí nghiệm.
Yêu cầu : HS làm thí nghiệm tìm quy luật, đo đạc đại lượng.
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: HS thiết kế phương án thí nghiệm, làm thí nghiệm tìm quy luật hoặc đo đạc
1, Làm thí nghiệm để mô tả sự điều tiết của mắt
Dụng cụ: vật kính, giá gỗ, thấu kính mắt, xilanh.
2, Làm thí nghiệm quan sát đường truyền của một tia sáng từ môi trường này sang môi trường khác (từ môi trường không khí sang môi trường nước).
Dụng cụ: 1 nguồn sáng, 1 chậu nước trong suốt.
- HS tự lựa chọn thiết bị.
- Thiết kế phương án thí nghiệm.
- Làm thí nghiệm đo đạc hoặc tìm quy luật.
Các ví dụ ở mức độ 2, nếu không có thiết bị sẽ là những bài tập ở mức độ 3
Ví dụ: Làm thí nghiệm quan sát màu của ánh sáng trắng khi chiếu qua tấm kính lọc màu.
Quan hệ giữa bài tập giáo khoa và bài tập thí nghiệm
Bài tập giáo khoa thường mang tính lý thuyết, ít liên quan đến thực tiễn, dẫn đến việc giải bài tập chỉ dựa vào công thức mà không hiểu rõ quá trình vật lý Mục đích của các bài tập này là củng cố và mở rộng kiến thức lý thuyết, đồng thời giúp học sinh rèn luyện khả năng áp dụng kiến thức vào thực tế.
Bài tập thí nghiệm có quan hệ như thế nào với bài tập giáo khoa ?
Bài tập giáo khoa đóng vai trò quan trọng trong việc thiết lập các bài tập thí nghiệm, giúp học sinh hình thành những kỹ năng vận dụng cơ bản Những bài tập này không chỉ mang tính chất luyện tập mà còn kích thích tư duy của học sinh, tạo nền tảng vững chắc cho việc học tập và phát triển kỹ năng.
Bài tập thí nghiệm giúp phát triển tư duy sáng tạo và tư duy thực nghiệm trong giáo dục vật lý, biến mỗi bài tập thành một vấn đề có ý nghĩa thiết thực cho cuộc sống của học sinh.
Hai loại bài tập, bài tập giáo khoa và bài tập thí nghiệm, đều cần được áp dụng trong dạy học vật lý vì mỗi loại có tác dụng riêng Trong khi bài tập giáo khoa được sử dụng phổ biến và có mặt trong nhiều tài liệu dạy học như sách giáo khoa, sách bài tập và sách tham khảo, bài tập thí nghiệm vẫn chưa được khai thác nhiều Việc sử dụng bài tập thí nghiệm trong giảng dạy còn rất hạn chế, do đó, cần thiết phải biên soạn và xây dựng các bài tập thí nghiệm để phát huy hiệu quả của loại bài tập này trong quá trình dạy học.
Phương pháp biên soạn bài tập thí nghiệm
Các bài tập thực hành nhằm củng cố và mở rộng kiến thức cơ học cho học sinh phổ thông, đồng thời phát triển tư duy Vật lý thông qua các thao tác tư duy logic và thực hành Mục tiêu là bồi dưỡng kỹ năng thực hành và tư duy phản biện cho học sinh.
Các bài tập giáo dục gần gũi với cuộc sống hàng ngày có thể được giải quyết trong khi dạo chơi hoặc tham quan Những bài tập này không chỉ khuyến khích sự sáng tạo mà còn giúp bồi dưỡng hứng thú học Vật lý, lòng yêu khoa học và óc tò mò quan sát của học sinh.
Hệ thống bài tập cần được sắp xếp từ đơn giản đến phức tạp, giúp mọi học sinh có thể tiếp cận và giải quyết ở nhiều mức độ khác nhau Nội dung bài tập phải liên hệ chặt chẽ với kiến thức cơ bản của bài học và gần gũi với cuộc sống hàng ngày Thiết bị thí nghiệm nên dễ tìm kiếm hoặc có thể tự chế tạo Hiện tại, tài liệu về bài tập Vật lý cơ sở phần quang học lớp 9 chưa có hệ thống bài tập thực hành được sắp xếp theo chủ đề và đạt yêu cầu Do đó, việc sắp xếp, lựa chọn và biên soạn các bài tập thực hành theo các hình thức dạy học của giáo trình Vật lý phổ thông là rất cần thiết, nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho học sinh.
GV lựa chọn BTTN vào dạy học.
1.6.3 Phương pháp biên soạn các BTTN
Sưu tầm, lựa chọn các bài tập thí nghiệm trong các tài liệu tham khảo, sách chuyên sâu về BTTN phù hợp với các hình thức dạy học.
Chúng tôi chủ yếu sử dụng các bài tập từ sách giáo khoa và sách bài tập Vật lý 9 để chuyển đổi thành bài tập tự nhiên, bằng cách điều chỉnh một số dữ liệu và điều kiện của bài toán, nhằm tạo ra một bài tập mới.
Ví dụ1: Bài tập 42 – 43.5 SBT.
1 thấu kính hội tụ có tiêu cự f (cm), đặt một vật sáng AB cao 10cm cách thấu kính 1 khoảng 15cm Hãy xác định tiêu cự của thấu kính.
Để xác định tiêu cự f một cách gián tiếp, chúng ta cần đo các thông số khác như d, d’, h, h’ trong một thí nghiệm Việc lập phương án thí nghiệm và sử dụng thước đo để ghi lại kết quả là cần thiết để có được giá trị của f.
Ví dụ 2: Đo chiều cao ảnh của một vật tạo bởi máy ảnh có f = 16cm, vật cao 5cm cách vật kính của máy ảnh một khoản bằng 48 cm.
1.6.4 Các bài tập thí nghiệm theo chủ đề phần quang học 9 Để thuận tiện cho việc sử dụng của giáo viên khi giảng dạy theo quy định của chương trình, chúng tôi biên soạn các BTTN theo chủ đề sau tức là theo vị trí diễn ra các hoạt động giải BTTN: Bài học bài tập vật lý, bài học thực hành, bài học ngoại khoá, báo bảng, kiểm tra đánh giá.
Mỗi bài tập có câu hỏi gợi mở kèm theo để các bạn GV tham khảo khi hướng dẫn HS giải chúng hoặc HS tự tham khảo.
Phương pháp sử dụng BTTN vào dạy học Vật lý
Trong quá trình dạy bài toán, việc hướng dẫn học sinh tìm ra phương pháp giải là rất quan trọng để phát triển kỹ năng giải toán cơ bản và phức tạp Tùy thuộc vào đối tượng học sinh, độ khó của bài tập và mục đích giáo dục, giáo viên cần áp dụng các kiểu định hướng khác nhau cho phù hợp Có ba kiểu hướng dẫn chính để hỗ trợ học sinh trong việc giải bài toán.
Hướng dẫn theo mẫu (hướng dẫn Angôrit)
Hướng dẫn Angôrit là một quy tắc hành động rõ ràng và chính xác, giúp người thực hiện đạt được kết quả mong muốn Bằng cách tuân thủ trình tự các bước được chỉ định trong hướng dẫn, người dùng có thể đảm bảo rằng hành động của mình sẽ dẫn đến thành công.
Hướng dẫn Angôrit cung cấp cho học sinh những chỉ dẫn cụ thể về các hành động cần thực hiện và trình tự thực hiện để đạt được kết quả mong muốn Những hành động này được xem là cơ bản, yêu cầu học sinh hiểu một cách đơn giản và nắm vững kiến thức.
Kiểu hướng dẫn Angôrit yêu cầu học sinh thực hiện theo các bước mà giáo viên chỉ định, giúp học sinh giải quyết bài tập mà không cần tự tìm hiểu Giáo viên cần phân tích khoa học để xác định trình tự chính xác của các hành động, đảm bảo chúng là hành động sơ cấp cho học sinh Phương pháp này thường được áp dụng để dạy học sinh cách giải quyết các bài toán điển hình, từ đó rèn luyện kỹ năng giải bài toán cụ thể Các Angôrit được xây dựng cho từng loại bài toán cơ bản, giúp học sinh nắm vững kỹ thuật giải quyết hiệu quả.
Hướng dẫn Angôrit có ưu điểm là giúp học sinh giải bài toán một cách chắc chắn, từ đó nâng cao hiệu quả rèn luyện kỹ năng giải toán Tuy nhiên, nếu chỉ áp dụng phương pháp này, học sinh sẽ chỉ quen với việc thực hiện theo mẫu có sẵn, dẫn đến việc hạn chế khả năng tìm tòi, sáng tạo và phát triển tư duy.
Hướng dẫn tìm tòi là phương pháp giáo dục khuyến khích học sinh tự suy nghĩ và phát hiện cách giải quyết vấn đề Thay vì chỉ dẫn cụ thể để học sinh thực hiện theo, giáo viên đóng vai trò gợi mở, giúp học sinh tự xác định các hành động cần thiết để đạt được kết quả mong muốn.
Kiểu hướng dẫn tìm tòi giúp học sinh vượt qua khó khăn trong giải bài toán, đồng thời phát triển tư duy và khuyến khích tự lực tìm ra giải pháp Ưu điểm của phương pháp này là ngăn chặn giáo viên làm thay học sinh, tuy nhiên, nó yêu cầu học sinh phải chủ động tìm kiếm cách giải, điều này không đảm bảo rằng mọi học sinh đều có thể giải quyết bài toán một cách chắc chắn Khó khăn lớn nhất là giáo viên phải hướng dẫn mà không làm cho học sinh trở nên phụ thuộc, giúp họ định hướng suy nghĩ vào những vấn đề cần khám phá thay vì chỉ tái tạo lại những kiến thức có sẵn.
Định hướng khái quát chương trình hoá
Hướng dẫn học sinh tự tìm tòi giải quyết vấn đề là một phương pháp giáo dục quan trọng, trong đó giáo viên định hướng tư duy của học sinh theo cách khái quát Sự định hướng ban đầu khuyến khích học sinh tự lực tìm kiếm giải pháp Nếu học sinh gặp khó khăn, giáo viên có thể đưa ra gợi ý để thu hẹp phạm vi tìm tòi, giúp học sinh dễ dàng hơn trong việc giải quyết Khi học sinh vẫn không thể tự tìm ra giải pháp, giáo viên sẽ cung cấp hướng dẫn mẫu để đảm bảo học sinh hoàn thành từng bước, sau đó khuyến khích học sinh tự lực tìm tòi bước tiếp theo Phương pháp này không chỉ giúp học sinh giải quyết bài toán mà còn dạy cho các em cách suy nghĩ logic trong quá trình giải quyết vấn đề.
- Rèn luyện tư duy của học sinh trong quá trình giải toán.
Để học sinh giải quyết bài toán hiệu quả, giáo viên cần theo dõi sát sao quá trình học tập và điều chỉnh phương pháp giảng dạy phù hợp với từng đối tượng học sinh.
Trong 3 kiểu hướng dẫn trên thì mổi kiểu hướng dẫn có một số ưu điểm nhất định, tuy nhiên trong dạy học bài tập vật lý điều quan trọng là giáo viên phải biết phối hợp cả ba kiểu hướng dẫn đó sao cho có hiệu quả nhất [6].
Nội dung phần quang học vật lý lớp 9 THCS
Theo quy định của Bộ Giáo dục và Đào tạo, chương trình đào tạo phần quang bao gồm 16 bài học với nội dung cụ thể, cùng với 2 bài thực hành và một bài tổng kết.
1 Hiện tượng khúc xạ ánh sáng
2 Quan hệ giữa góc tới và góc khúa xạ
4 Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ
6 Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính phân kì
7 Thực hành: Đo tiêu cự của thấu kính hội tụ
8 Sự tạo ảnh trong máy ảnh
10 Mắt cận và Mắt lão
12 Bài tập quang hình học
13 Ánh sáng trắng và ánh sáng màu
14 Sự phân tích ánh sáng trắng
15 Sự trộn các ánh sáng màu
16 Màu sắc của vật dưới ánh sáng trắng và dưới ánh sáng màu
17 Các tác dụng của ánh sáng
18 Thực hành nhận biết ánh sáng đơn sắc và ánh sáng không đơn sắc bằng đĩa CD
19 Tổng kết chương III: Quang học
Thực trạng và nguyên nhân dạy và học vật lý ở trường THCS
2.2.1.Thực trạng sử dụng bài tập thí nghiệm vật lý trong chương trình vật lý THCS.
Trong chương trình vật lý THCS, đặc biệt là phần quang học lớp 9, chúng tôi nhận thấy sự thiếu hụt nghiêm trọng về bài tập thí nghiệm, thường chỉ dừng lại ở các câu hỏi định tính đơn giản Điều này cho thấy rằng lượng bài tập thí nghiệm vật lý được đưa vào chương trình là quá ít so với lợi ích to lớn mà nó mang lại Thực trạng này cần được xem xét và cải thiện để nâng cao chất lượng giảng dạy và học tập.
Theo điều tra của chúng tôi, hơn 85% học sinh THCS chưa hiểu rõ về bài tập thí nghiệm, và nhiều em chưa bao giờ được học về loại bài tập này Học sinh chỉ tham gia thực hành thí nghiệm trong phòng thí nghiệm với những hướng dẫn đã có sẵn, điều này cho thấy sự thiếu hụt trong việc giảng dạy và nhận thức về bài tập thí nghiệm trong chương trình học.
2.2.2.Thực trạng dạy học bài tập thí nghiệm.
Theo kết quả điều tra, học sinh tại hầu hết các trường THCS không được tiếp cận với bài tập thí nghiệm, chỉ thực hiện thí nghiệm có trong sách giáo khoa trong các tiết học thực hành Chỉ những lớp chuyên mới quan tâm đến dạng bài tập này, nhưng vẫn chưa được thực hiện đầy đủ Học sinh bình thường chỉ làm thí nghiệm thực hành theo sách giáo khoa, trong khi chỉ những học sinh ôn luyện trong đội tuyển mới được học kỹ về bài tập thí nghiệm Đặc biệt, trong tất cả các bài kiểm tra 15 phút và 1 tiết, không có bài tập thí nghiệm nào được đưa ra.
Theo khảo sát, hơn 90% giáo viên THCS cho biết họ chưa bao giờ sử dụng bài tập thí nghiệm trong dạy học vật lý, cho thấy nhận thức của họ về loại bài tập này còn mơ hồ và chưa được định hình rõ ràng.
2.2.3.Thực trạng giáo trình liên quan tới BTTN.
Trong thị trường hiện nay, tài liệu tham khảo cho giáo viên và học sinh rất phong phú, nhưng lại thiếu tài liệu chuyên sâu về bài tập thí nghiệm Trước đây, tác giả V.Langue đã xuất bản tài liệu chuyên về bài tập thí nghiệm vào năm 1998, nhưng số lượng sách rất hạn chế và chưa được tái bản Hơn nữa, các tài liệu tham khảo hiện tại chủ yếu chỉ đề cập đến các dạng bài tập giáo khoa, mà không có bài tập thí nghiệm Đồng thời, sách giáo khoa và thư viện của các trường THCS cũng không có đầu sách nào liên quan đến bài tập thí nghiệm.
Kết quả điều tra cho thấy, số lượng sách giáo khoa và sách tham khảo môn vật lý lớp 9 tại các trường THCS ở tỉnh Bình Dương còn rất hạn chế, đặc biệt là thiếu tài liệu hướng dẫn về bài tập thí nghiệm.
Theo chúng tôi, thực trạng trên xảy ra là do các nguyên nhân sau đây:
Trong quản lý giáo dục, việc thiếu khen thưởng và kiểm tra cho phương pháp dạy học bằng PPTN, đặc biệt là thông qua bài tập thí nghiệm, đã dẫn đến tình trạng BTTN không được đưa vào chương trình giảng dạy ở bậc THCS.
Một số giáo viên chưa nhận thức đầy đủ về tầm quan trọng của bài tập thí nghiệm vật lý, cho rằng mục tiêu chính của học sinh chỉ là lên lớp, trong khi các đề kiểm tra không bao gồm bài tập thí nghiệm Điều này cho thấy họ hiểu sai lệch về nhiệm vụ cơ bản trong việc dạy học vật lý.
Mặc dù nhiều giáo viên đã nhận thức được tầm quan trọng của bài tập thí nghiệm, nhưng việc thực hiện chúng đòi hỏi trình độ chuyên môn cao và đầu tư thời gian cũng như công sức Để thành công trong việc tiến hành thí nghiệm, giáo viên cần tìm hiểu và cải tiến các dụng cụ thí nghiệm nhằm giảm thiểu sai số Trước khi thực hiện cùng học sinh, giáo viên thường phải luyện tập nhiều lần tại nhà, điều này không phải ai cũng có thể thực hiện.
Dụng cụ thí nghiệm tại các trường THCS, đặc biệt ở vùng nông thôn, thường rất thiếu thốn và không đồng bộ Nhiều thiết bị đã hư hỏng, trong khi phòng thí nghiệm lại trong tình trạng tồi tàn và chưa được đầu tư đúng mức.
Việc thực hiện thí nghiệm trong lớp thường chiếm phần lớn thời gian của tiết học, dẫn đến việc không thể thực hiện các hoạt động khác, gây khó khăn cho giáo viên trong việc tổ chức tiết học hiệu quả.
Tài liệu liên quan đến bài tập thí nghiệm hầu như không có.
Dựa trên các nguyên đã nêu chúng đề xuất giải pháp như sau:
Các nhà quản lý giáo dục cần kiểm tra việc thực hiện chương trình và đánh giá chất lượng học sinh thông qua các bài kiểm tra, bao gồm câu hỏi về tri thức và kỹ năng sử dụng PPTN, đặc biệt là trong các bài tập thí nghiệm Cần mở rộng các cuộc thi về kỹ năng thực hành thí nghiệm và thiết lập chính sách động viên kịp thời cho những giáo viên và trường học thực hiện tốt công việc này.
Giáo viên cần nhận thức rõ ràng về tầm quan trọng của bài tập thí nghiệm vật lý trong giảng dạy ở trường THCS Sinh viên đại học nên thực hiện các đề tài và bài tập lớn liên quan đến thiết kế và chế tạo dụng cụ thí nghiệm phục vụ cho việc giảng dạy Hơn nữa, việc đưa các bài tập thí nghiệm vào đề thi tốt nghiệp và đề thi đại học sẽ giúp giáo viên và học sinh tăng cường sự quan tâm đến môn học này.
Giáo viên cần liên tục nâng cao trình độ chuyên môn và tận tâm với nghề, đầu tư thời gian nghiên cứu và biên soạn bài tập thí nghiệm Họ cũng cần tìm tòi, chế tạo các dụng cụ thí nghiệm nhằm nâng cao hiệu quả giảng dạy.
Nhà trường và các cấp, ngành cần chú trọng đầu tư vào thiết bị và phòng thí nghiệm để nâng cao chất lượng dạy và học Sự phát triển của đất nước sẽ thúc đẩy việc này được quan tâm hơn Tuy nhiên, trong bối cảnh hiện tại, giáo viên và học sinh cần nỗ lực để vượt qua khó khăn, vì không phải bài tập thí nghiệm nào cũng yêu cầu dụng cụ phức tạp và khó tìm.
Phương pháp biên soạn bài tập thí nghiệm vật lý phần quang học lớp 9
Dựa trên các bài tập giáo khoa, chúng tôi chuyển các bài tập này thanh các bài tập thí nghiệm.
Tìm hiểu các bài tập thí nghiệm trong các tài liệu tham khảo, cũng như các tài liệu trên Internet.
2.3.1Các bài tập thí nghiệm ở lớp
Bài tập 1: Khi chiếu ánh sáng từ không khí vào nước xảy ra hiện tượng gì? Làm thí nghiệm mô tả hiện tượng Nêu nhận xét.
Bài tập 2 yêu cầu nghiên cứu một bình hình trụ tròn có chiều cao 8cm và đường kính 20cm Học sinh cần đặt mắt nhìn vào trong bình sao cho thành bình che khuất hoàn toàn đáy Khi đổ nước vào bình, học sinh sẽ quan sát thấy điểm O của đáy bình Thí nghiệm này nhằm tìm hiểu đường truyền của tia sáng từ điểm O đến mắt.
Dụngcụ: - 1nguồn sáng.- 1 thùng đựng nước như hình vẽ 1.1
-Chiếu nguồn sáng ngoài không khí vào nước.
Khi quan sát tại mặt phân cách giữa nước và không khí, ánh sáng sẽ bị khúc xạ và đi vào trong nước, trong khi một phần ánh sáng sẽ phản xạ trở lại không khí.
Bài tập 3: Làm thế nào biết được một nguồn sáng có phải là nguồn ánh sáng trắng?.
Đặt một chiếc nắp bút thẳng đứng trước hai gương phẳng vuông góc với mặt bàn và tạo thành một góc ∝ Cần xác định số ảnh của nắp bút có thể thấy ở hai gương khi góc ∝ lần lượt là 90 độ, 60 độ và 45 độ Ngoài ra, cần xem xét liệu các ảnh quan sát có giống hệt chiếc nắp bút hay không và lý do cho sự khác biệt nếu có.
Bài tập 5: Đặt một chiếc hộp bằng bìa cứng như hình bên ở ngoài trời nắng (hoặc trong phòng rất sáng).
Nhìn qua lỗ thủng tròn (A) đường kính 2cm vào trong hộp ta thấy một cốc đựng nước màu.
Lấy quyển vở đậy kính lỗ thủng vuông (B) cỡ 88cm trên nắp hộp ta thấy một cốc đựng nước không màu.
Để xác định nội dung bên trong hộp tối đen mà không mở nắp, hãy sử dụng quyển vở khác để đậy kín lỗ thủng vuông (C) Trước tiên, cần xác định các vật chứa bên trong hộp và vị trí của chúng Nếu lỗ thủng (C) được đậy kín và lỗ thủng (B) được mở, mắt nhìn qua lỗ thủng (A) sẽ thấy những gì khác biệt bên trong Cuối cùng, kiểm tra các câu trả lời bằng cách mở nắp hộp để quan sát thực tế.
Dụng cụ: 1 lăng kính, 1 nguồn sáng cần phân tích.
- Chiếu nguồn sáng vào cạnh của lăng kính
- Quan sát hiện tượng ánh sáng bên kia lăng kính.
- Chúng ta nhận thấy ánh sáng sau khi qua lăng kính có màu của màu cầu vồng Từ đó khẳng định được nguồn sáng là nguồn sáng trắng.
Để xác định loại mắt kính phù hợp cho người bị tật viễn thị, có thể thực hiện các thí nghiệm sau: 1 Sử dụng một mảnh vải bông mềm để che một mắt và quan sát chữ viết trên trang sách Nếu chữ viết trở nên rõ ràng hơn khi sử dụng thấu kính hội tụ, thì đây là phương án đúng.2 Dùng một trang sách để kiểm tra khả năng nhìn rõ Nếu người thử nghiệm có thể đọc chữ từ một khoảng cách xa mà không cần điều chỉnh, điều này cho thấy cần thấu kính hội tụ.3 Ánh nắng Mặt Trời có thể được sử dụng để chiếu sáng chữ viết trên trang sách Khi sử dụng thấu kính hội tụ, ánh sáng sẽ tập trung và giúp nhìn rõ hơn.4 Cuối cùng, quan sát cảnh vật bên ngoài cửa sổ và bức tường trong phòng tối sẽ cho thấy sự khác biệt Nếu hình ảnh bên ngoài trở nên sắc nét hơn với thấu kính hội tụ, thì đây là kết luận đúng.Mỗi phương án thí nghiệm đều giúp xác định rõ loại thấu kính cần thiết cho người bị viễn thị.
Bài tập 7 yêu cầu bạn giữ một vật nhỏ như đầu bút bi hoặc nắp bút máy nằm ngang trước một cốc thủy tinh hình trụ mỏng, chứa gần đầy nước Hãy quan sát vật nhỏ từ phía bên kia cốc nước để trải nghiệm hiện tượng khúc xạ ánh sáng.
Mô tả và giải thích hiện tượng quan sát được.
Bài tập 8 yêu cầu nghiên cứu hiện tượng khi che kín nửa dưới của thấu kính trong thí nghiệm tạo ảnh phóng đại của ngọn nến trên tường Hãy tiến hành thí nghiệm để kiểm tra sự thay đổi của ảnh khi một nửa thấu kính bị che lại.
Bài tập 9: Hãy trình bày và giải thích phương án thực nghiệm để xác định tiêu cự của thấu kính phân kỳ.
Cho các dụng cụ sau:
– Một thấu kính phân kỳ
– Một bóng đèn sáng nhỏ, pin, dây dẫn
– Một thấu kính hội tụ
- Một thước đo có vạch chia tới milimet
Để phân biệt thấu kính hội tụ và thấu kính phân kỳ mà không cần sờ tay để xác định độ dày, bạn có thể dựa vào cách mà chúng tác động đến ánh sáng Thấu kính hội tụ sẽ hội tụ các tia sáng song song vào một điểm, trong khi thấu kính phân kỳ sẽ làm cho các tia sáng song song phân tán ra Quan sát hình ảnh mà mỗi loại thấu kính tạo ra cũng là một phương pháp hiệu quả để nhận biết chúng.
Hãy làm thí nghiệm kiểm tra.
Bài tập 1: Bằng thí nghiệm xác định đặc điểm ảnh thật của một vật qua TKHT.
GVHD: Ths.MAI VĂN DŨNG SVTH chính: NGUYỄN VĂN SƠN
- 1 TKHTcó tiêu cự xác định.
- 1 cây nến có giá đỡ.
- 1 bao diêm hoặc bật lửa.
- Di chuyển màn hứng ảnh ra xa dần cho đến khi thu được ảnh của ngọn lửa cây
Hãy thực hiện thí nghiệm quan sát sự truyền của tia sáng khi đi từ không khí vào thủy tinh hoặc nhựa trong suốt Trong thí nghiệm này, khi góc tới là 60 độ, bạn sẽ thấy sự thay đổi trong hướng đi của tia sáng.
Bài tập 3 yêu cầu thực hiện thí nghiệm để tìm hiểu đường đi của các tia sáng qua thiết bị quang học Dụng cụ cần sử dụng bao gồm buồng khói, một hộp có thấu kính hội tụ, nguồn laze và một mặt bàn.
- Đặt hộp tạo buồng khói trên mặt bàn, trong hộp có TKHT.
- Đặt hộp đựng nguồn laze ở đầu hộp khói, hướng vào cạnh hộp khói.
- Đốt một nén hương và đưa vào dưới khe nhỏ ở đáy hộp khói để khói hương bay vào trong hộp.
Chiếu ba chùm tia laze song song vào thấu kính, chùm tia laze ở giữa sẽ đi vào tấm thấu kính Quan sát ba chùm tia tới và ba chùm tia ló sau khi đi qua thấu kính.
Bài tập 4: Làm thế nào xác định được đặc điểm ảnh của một vật tạo bởi TKPK.
- Đặt vật và màn ảnh ở 2 đầu trục quang học.
Để thực hiện thí nghiệm, bạn cần cắm một đinh ghim tại điểm A với góc NIA = 60 độ Đặt mắt ở phía cạnh cong của miếng thủy tinh, sao cho nhìn qua khe I thấy điểm A Sau đó, di chuyển đỉnh kim A’ đến vị trí sao cho nó che khuất đồng thời khe I và đinh ghim A.
- 1 TKHTcó tiêu cự xác định.
- 1 cây nến có giá đỡ.
- 1 bao diêm hoặc bật lửa.
- Di chuyển màn hứng ảnh ra xa dần cho đến khi thu được ảnh của ngọn lửa cây nến rõ nét trên màn Nhận xét tính chất của ảnh
- Đặt kính phân kì ở giữa trục quang học sau đó di chuyển dần ngọn nến đến gần kính
- Trong tất cả các trường hợp trên có hứng được ảnh ngọn nến trên màn không?
- Nhìn ngọn nến qua kính trong các trường hợp có thấy được ảnh ngọn nến không? Ảnh đó có đặc điểm gì?
Bài tập 5 yêu cầu sử dụng một đĩa tròn được dán hoặc sơn với bảy màu sắc: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím, với các hình quạt tương ứng với các góc 51°, 33°, 55°, 67°, 68°, 10° và 76° Khi quay đĩa nhanh, hiện tượng xảy ra là sự hòa trộn màu sắc, tạo ra cảm giác màu sắc đồng nhất Tiến hành thí nghiệm này giúp giải thích hiện tượng quang học liên quan đến sự chuyển động và cách mắt người tiếp nhận màu sắc.
Hướng dẫn: Khi quay đĩa tròn có màu trắng, do có sự pha trộn của các ánh sáng màu.
Bài tập 6: Làm thí nghiệm minh họa đường đi của tia sáng qua thấu kính phân kì.
- Dùng chân đỡ đèn nghiêng 10 0 để bắt vào đèn
- Lắp lên băng quang học các dụng cụ theo thứ tự: Đèn, 3 khe hẹp song song, đế mica.Sau đó đặt tấm nhựa tán xạ lên đế mica
- Bật đèn và điều chỉnh vị trí đèn để thu được 3 vết sáng song song trên tấm nhựa tán xạ
- Đặt thấu kính phân kì và quan sát đường đi của vết sáng trước và sau thấu kính
2.3.2 Các bài tập thí nghiệm ở nhà
Bài tập 1:Chiếu ánh sáng trắng qua tấm kính màu xanh, sau tấm kính ánh sáng có màu gì? Giải thích hiện tượng.
Bài tập 2:Hiện tượng xảy ra như thế nào khi chiếu ánh sáng trắng qua đĩa CD? Hãy làm thí nghiệm mô tả hiện tượng trên.
Tiến hành: Dựa vào đặc điểm của ánh sáng trắng, ánh sáng màu: kính màu xanh tán xạ các ánh sáng màu kháckhông phải là màu xanh.
- Quan sát màu của ánh sáng khi đi qua tấm kính lọc màu xanh, nhận thấy ánh sáng sau khi qua kính lọc là ánh sáng màu xanh Hình 2.10
Để thực hiện thí nghiệm chiếu đèn ánh sáng trắng vào mặt đĩa CD, cần tiến hành trong không gian tối, có thể thực hiện tại lớp học nhưng phải đóng kín cửa để ngăn ánh sáng bên ngoài.
Bài 3: Cho 4 chiếc kim khâu giống nhau, một tấm ván mỏng cỡ 140180 (cm), một chậu đựng nước, một thước thẳng Hãy nghĩ cách và thực hiện các thí nghiệm để chứng minh rằng: a Ánh sáng truyền thẳng trong không khí. b Ánh sáng truyền thẳng trong nước. c Khi truyền từ nước ra ngoài không khí thì ánh sáng đổi phương đột ngột, gãy khúc tại điểm tới trên mặt thoáng của nước; góc khúc xạ lớn hơn góc tới.
Đề xuất phương án sử dụng bài tập thí nghiệm trong dạy học vật lý phần quang học lớp 9
2.4.1 Bài học BTVL có sử dụng BTTN ở trên lớp
Theo chương trình PPCT vật lý lớp 9, phần quang học bao gồm 19 tiết, trong đó có 16 tiết lý thuyết và 2 tiết thực hành Bài tập vận dụng lý thuyết (BTVL) được sử dụng sau khi học sinh hoàn thành tài liệu mới, nhằm giúp học sinh hiểu sâu sắc và vững chắc kiến thức Việc giải bài tập là cần thiết để áp dụng lý thuyết vào thực tiễn, nếu không, kiến thức chỉ mang tính hình thức Trong giờ BTVL, học sinh hoạt động tích cực hơn so với giờ lý thuyết Do đó, đề thi vật lý thường bao gồm cả phần lý thuyết và bài tập với tỷ trọng tương đương Học sinh thường hứng thú với việc giải các bài tập vừa sức, và giờ học trên lớp được dùng để khái quát phương pháp giải bài tập cũng như giải đáp thắc mắc của học sinh.
Giờ học BTVL có thể chia làm 2 giai đoạn
Giai đoạn xây dựng phương pháp giải bài tập.
Giai đoạn rèn luyện kỹ năng bắt đầu với việc giáo viên sử dụng các bàn tập mẫu để khái quát hóa phương pháp giải bài tập cụ thể Các bài tập mẫu cần thể hiện rõ nội dung và phương pháp giải Tiếp theo, học sinh sẽ luyện tập áp dụng phương pháp đã học để giải các bài tập tương tự, chủ yếu thực hiện tại nhà, thể hiện tính tự lực cao Trong giai đoạn này, BTTN được sử dụng để hỗ trợ học sinh Khi học sinh đã thành thạo các bài tập và nắm vững kiến thức cơ bản, giáo viên sẽ giao thêm BTTN về nhà Trong giờ học, việc thảo luận giữa học sinh về các lời giải khác nhau diễn ra, với giáo viên giữ vai trò trọng tài.
Để đạt hiệu quả cao trong giờ giải bài tập, học sinh cần chuẩn bị các thí nghiệm và quan sát liên quan tại nhà, hoặc đã nhận bài tập về nhà Tính tích cực trong hoạt động nhận thức của học sinh phải được thể hiện ở mức cao nhất, và giáo viên không nên làm thay những gì học sinh có khả năng thực hiện Học sinh có thể trình bày bài giải của mình dưới dạng viết hoặc lời nói, và thực hiện các thí nghiệm cần thiết, trong khi giáo viên công khai đánh giá sản phẩm của học sinh Các thí nghiệm được chọn phải gắn liền với lý thuyết đang học, với nguyên tắc rằng bài tập là phương tiện để nắm vững lý thuyết và phương pháp áp dụng trong các tình huống cụ thể, không phải là mục đích tự thân.
Trong 3 giai đoạn trên của việc tiến hành giờ lên lớp giải BTVL thì giai đoạn chuẩn bị là bước quan trọng có tính quyết định Trong đó giáo án lên lớp là công việc chủ yếu của việc chuẩn bị[7].
2.4.2 Tiết dạy tự chọn có sử dụng bài tập thí nghiệm
Hiện nay, chương trình giảng dạy vật lý THCS bao gồm cả chương trình học chính khóa và chương trình tự chọn Mục tiêu bài học cần ghi rõ các yêu cầu về kiến thức và kỹ năng mà học sinh cần đạt được Các kiến thức quan trọng cần nhớ sẽ được tóm tắt để học sinh có thể vận dụng hiệu quả Ngoài ra, bài tập có lời giải sẽ được sử dụng trong lớp học, trong khi bài tập tự giải sẽ giúp học sinh rèn luyện thêm tại nhà hoặc bổ sung trên lớp.
Trong các tiết học bài tập trên lớp, việc sử dụng BTTN gặp phải một hạn chế lớn là thời gian chỉ có 45 phút Do đó, việc giải BTTN thường chỉ dừng lại ở mức lập phương án thí nghiệm mà chưa thể đi sâu vào thực hành.
Giáo viên cần xác định mục tiêu rõ ràng cho nội dung giảng dạy, đảm bảo rằng bài học được lựa chọn là điển hình và phù hợp với đối tượng học sinh.
2.4.3 BTTN trong các buổi thực hành thí nghiệm vật lý
Vật lý là một khoa học thực nghiệm quan trọng, và việc dạy học môn này không chỉ giúp học sinh nắm vững kiến thức lý thuyết mà còn phát triển kỹ năng và kỹ xảo thực hành Qua đó, giáo dục vật lý góp phần vào việc hình thành nền tảng kỹ thuật tổng hợp cho học sinh trong hệ thống giáo dục phổ thông.
Bài học thực hành thí nghiệm là một loại hình học tập quan trọng, nhưng hiện nay, do chương trình thi cử nặng nề về kiến thức tái hiện và thiếu yêu cầu về kỹ năng thực hành, thời lượng dành cho loại bài học này trong chương trình dạy học vật lý còn rất hạn chế Điều này dẫn đến chất lượng dạy học vật lý chưa đạt yêu cầu Trong các bài học thực hành thí nghiệm, học sinh cần vận dụng tổng hợp kiến thức lý thuyết và kỹ năng thực hành để thực hiện các nhiệm vụ cụ thể trong phòng thí nghiệm theo yêu cầu của bài học và giáo viên.
Trong sách giáo khoa vật lý phổ thông, các bài thực hành được hướng dẫn chi tiết, giúp học sinh thực hiện thí nghiệm và xử lý số liệu theo chỉ dẫn Hình thức hướng dẫn này phù hợp với học sinh trung bình và yếu, tạo điều kiện cho việc học tập hiệu quả hơn.
Giáo viên chuyển đổi các bài thực hành thí nghiệm thành dạng bài tập thiếu phương án thí nghiệm Sau đó, thực hiện chia lớp thành các nhóm nhỏ, yêu cầu học sinh lập phương án thí nghiệm và tiến hành thực hiện thí nghiệm Cuối cùng, giáo viên sẽ kiểm tra các phương án và ghi nhận kết quả từ các nhóm.