Luận văn Xây dựng một sốbài giảng trong chương Quang học-Vật lý lớp 9 theo các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm nhằm phát huy tính tích cực của học sinh

động học tập rất thiết thực cho các em (các hoạt động thí nghiệm). Nếu chỉ cần đọc qua các cuốn SGK cấp THCS, cũng có thể thấy nhu cầu thực hiện TN trong chương trình là khá nhiều. Không kể các bài TN thực hành, ở lớp 6 có 24 TN, lớp 7 có 24 TN, lớp 8 có 21 TN và lớp 9 có 38 TN lớn nhỏ. Ý đồ của các tác giả đã rất rõ về việc sử dụng TN ở cấp học “nhập môn VL” này. Hầu hết các TN đều có thể thực hiện được tại lớp hoặc HS tự làm ở nhà. Vấn đề là ở chỗ, làm thế nào tận dụng các TN (dù chỉ trong SGK) để phát huy hết tác dụng của ThNVL. Đã từ lâu, nhiều nhà khoa học về LLDH VL (Ví dụ: ở Trường ĐHSP Hà Nội, Trường ĐH Cần Thơ…) đã nghiên cứu và đưa vào giáo trình hướng dẫn cho SVSP VL tận dụng các nguyên vật liệu sẵn có để làm các ThNVL đơn giản, rèn luyện tư duy thực nghiệm và tăng cường các hoạt động HS trong và ngoài giờ học. Gần đây, trong công trình luận văn tiến sĩ của mình, tác giả Nguyễn Văn Giang đã nghiên cứu tổng hợp hai phương pháp “dạy học nêu và giải quyết vấn đề” và “phương pháp thực nghiệm” thành một phương pháp đặc trưng riêng cho mình. Đây cũng là một sự tìm kiếm nhằm nâng cao hiệu quả của các phương pháp sử dụng TN ở nhà trường phổ thông. Tuy nhiên, cách làm này mang nhiều tính lí thuyết và đòi hỏi GV phải soạn giảng khá công phu. Trong luận văn này, chúng tôi muốn sử dụng PPTN (ở trên đã sử dụng chữ viết tắt là PPThN cho các phương pháp thí nghiệm để phân biệt với chữ PPTN – phương pháp thực nghiệm) nhưng không có ý đồ sử dụng trọn vẹn phương pháp này cho một bài TN hoặc trong một tiết học vì nó khá phức tạp và đòi hỏi cao đối với HS cấp THCS. Ở phần tiếp theo, chúng tôi sẽ trình bày vấn đề này. 1.7. PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VL 1.7.1. Từ Phương pháp thực nghiệm trong nghiên cứu VL đến các PPThN: Aristot, nhà triết học thuộc nhóm các nhà bác học đầu tiên của loài người, rất uyên bác và đã có những tác phẩm nghiên cứu về triết học tự nhiên đầu tiên làm nền tảng cho nhiều ngành khoa học sau này của nhân loại. Tuy nhiên ông cũng để lại một số quan niệm sai lầm do một số quan điểm chính thống về khoa học luận duy tâm của ông. Ví dụ ông cho rằng trí tuệ con người là chân lí (thực chất là trí tuệ của ông). Nếu con người suy luận đúng thì tự nhiên sẽ là như vậy. Ông không nói đến một vấn đề vô cùng quan trọng tiếp theo, đó là làm thí nghiệm kiểm tra những suy luận của mình. Trong các công trình của mình hầu như mọi suy luận của ông đều rất đúng. Tuy nhiên sự ngộ nhận của ông khi quan sát tự nhiên đôi khi đã để lại những kết luận rất đơn giản nhưng sai lầm. Ví dụ: Ông quan niệm rằng vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ, lực làm cho vật chuyển động v..v.. Galile là người nghi ngờ học thuyết của Aristot. Ông cho rằng thế giới tồn tại tuân theo theo những qui luật riêng của chúng chứ không tuân theo sự suy nghĩ đơn giản hay phức tạp của con người. Theo ông, muốn hiểu tự nhiên không những phải quan sát trực tiếp, phán đoán, suy luận mà còn cần phải làm TN kiểm tra các suy luận rồi mới có kết luận đúng đắn. Bắt đầu từ đó, ngành Vật lý thực nghiệm ra đời. Hay nói khác đi, PPTN trong nghiên cứu Vật lý đã xây dựng nên toàn bộ bức tranh Vật lý học cổ điển đẹp đẽ và vững chắc. Spaski đã đưa ra các giai đoạn của PPTN trong nghiên cứu VL như sau[23]: Giai đọan 1: Xây dựng giả thuyết (hay mô hình). Xuất phát từ quan sát các hiện tượng mang tính qui luật trong thực tế, nhà khoa học nảy sinh ý tưởng về bản chất chung nhưng chưa được chứng minh. Hay nói cách khác, một mô hình lí thuyết được xây dựng một cách giả định (giả thuyết). Đây là một sự tinh túy về phẩm chất tư duy của các nhà khoa học mà không phải ai cũng có được. Thông thường, các giả thuyết đưa ra là đúng vì nó dựa vào sự suy nghĩ sâu sắc về bản chất các quá trình, tuy không có một con đường qui chuẩn nào để có được nó. Vì vậy, các giả thuyết cần phải được chứng minh để trở thành chân lí. Có thể có nhiều giả thuyết đưa ra để nhà khoa học chọn giả thuyết hợp lí nhất bằng cách từ đó có thể có các hệ quả có lí hay không. Cho nên, để có được một giả thuyết, đa phần các nhà khoa học dựa vào trực giác của mình. Giai đoạn 2: Từ giả thuyết suy ra hệ quả. Bằng phép suy luận logic hoặc bằng toán học, các nhà khoa học có thể rút ra một hoặc một số kết luận để có thể kiểm tra bằng thực nghiệm. Việc suy luận để đưa ra được các hệ quả tuy có vẻ mang tính “máy móc”(logic) nhưng không phải ở mức độ tri thức nào cũng làm được. Đây là một bước đi rất khó, nó đòi hỏi không những kinh nghiệm nghiên cứu mà còn một khả năng hiểu biết sâu, rộng các vấn đề VL và các thao tác các hoạt động tư duy, cấu trúc ngôn ngữ mạnh mẽ của nhà khoa học. Giai đọan 3: Làm thí nghiệm kiểm tra. Giai đọan này sẽ khẳng định các kết quả suy luận, đồng nghĩa với việc khẳng định giả thuyết (mô hình) đã đưa ra là đúng đắn. Vấn đề là ở chỗ làm sao thiết kế được TN này. Một thói quen tư duy xen lẫn kinh nghiệm thực nghiệm mà người ta vẫn gọi là trực giác sẽ cho phép nhà khoa học tìm ra phương án TN kiểm tra. Giai đọan 4: Kết luận khẳng định giả thuyết. Nếu kết quả TN cho thấy hệ quả là đúng thì những giả thuyết đề ra trước đó là đúng đắn và nó sẽ là những qui luật của tự nhiên. Như vậy, PPTN là phương pháp nhận thức sáng tạo trong nghiên cứu VL thực nghiệm. Qua các giai đoạn trên cũng cho thấy rằng PPTN không phải chỉ là một “bài thí nghiệm đơn thuần”, một phép qui nạp giản đơn mà là cả một quá trình phân tích sâu sắc các sự kiện quan sát được, khái quát các nguyên nhân giả định, diễn dịch ra hệ quả và thiết kế TN kiểm tra. Phương pháp thực nghiệm trong nghiên cứu Vật lí đã được các nhà LLDH VL vận dụng vào dạy học từ rất lâu. Tuy nhiên, các nhà khoa học đã kết hợp nó với phương pháp sư phạm nhằm làm dễ dàng hơn cho GV khi dạy và cho HS khi nhận thức. Chủ yếu vẫn là “lấy thí nghiệm” làm phương tiện để dạy nội dung VL. Đó là các PPThN như đã trình bày ở trên. Ngày nay, các nhà nghiên cứu sư phạm không thỏa mãn với các mức độ tác dụng tích cực của các PPThN như ta bình bàn mà muốn có tác dụng cao hơn đối với HS. Họ muốn đưa “hình mẫu” của phương pháp thực nghiệm VL vào nhà trường, PPDH bằng thực nghiệm gọi tắt là phương pháp thực nghiệm (PPTN). Theo Nguyễn Đức Thâm và nhiều tác giả, PPTN được diễn ra theo các bước như sau: Thực tiễn,thí nghiệm… làm nẩy sinh vấn đề cần nghiên cứu (câu hỏi cần trả lời) Suy luận logic từ giả thuyết ra hệ quả kiểm tra được bằng thí nghiệm. Vận dụng kiến thức Đề xuất giả thuyết Kiểm tra hệ quả bằng thí nghiệm Hình 1.8: Sơ đồ PPTN trong dạy học vật lý Giải thích sơ đồ: Giai đoạn 1: Làm xuất hiện vấn đề. GV mô tả một hoàn cảnh thực tiễn hoặc biểu diễn một vài thí nghiệm và yêu cầu HS dự đoán diễn biến của hiện tượng, tìm nguyên nhân hoặc xác lập một mối quan hệ nào đó. Tóm lại là GV dùng cách này hay cách khác để nêu lên một câu hỏi mà HS chưa biết câu trả lời và câu trả lời cho câu hỏi đó cũng chính là nội dung của bài học. Giai đoạn 2: Xây dựng giả thuyết. Dựa vào những kinh nghiệm của bản thân HS, những kiến thức đã có và những quan sát hàng ngày của các em, GV hướng dẫn, gợi ý HS tìm câu trả lời cho câu hỏi đã nêu ở trên. Câu trả lời mang tính chất dự đoán nhưng có vẻ hợp lí. Giai đoạn 3: Từ câu trả lời mang tính chất dự đoán ở trên, GV sẽ hướng dẫn, định hướng cho HS dùng suy luận logic hay suy luận toán học để suy ra hệ quả. Tức là dự đoán một hiện tượng trong thực tế hay một quan hệ giữa các đại lượng. Giai đoạn 4: Từ hệ quả, GV sẽ hướng dẫn, định hướng cho HS xây dựng phương án thí nghiệm kiểm tra và tiến hành thí nghiệm đó. Nếu kết quả thí nghiệm phù hợp với suy luận ở bước 3 thì giả thuyết ở trên trở thành chân lý, nếu không phù hợp thì phải xây dựng lại giả thuyết mới. Giai đoạn 5: Ứng dụng kiến thức. HS sẽ vận dụng những kiến thức vừa xây dựng được để giải thích các hiện tượng trong thực tiễn hoặc dự đoán một số hiện tượng. Thông qua đó, sẽ xuất hiện một số trường hợp mà kiến thức vừa xây dựng không thể giải thích một cách trọn vẹn, dẫn tới giới hạn áp dụng của kiến thức và xuất hiện mâu thuẫn nhận thức mới cần giải quyết. Tác giả Nguyễn Văn Giang thì đưa ra các bước kết hợp giữa PPTN và PPDH nêu và giải quyết vấn đề như sau: 1.7.2. PPTN và tư duy sáng tạo 1/ Chu trình sáng tạo Razumoxki và PPTN trong dạy học VL Thực chất, PPTN mà các nhà Vật lý đã đi sau Galile là con đường mà nhận thức luận Mac – Lênin đã khái quát hóa (xem mục 1.3.1.3). Thí nghiệm kiểm tra chính là một lần kiểm nghiệm thực tế trên con đường nhận thức đúng đắn. Nhà khoa học luận Razumopxki đã khái quát con đường đi của 1. Xây dựng tình huống có vấn đề. Nêu câu hỏi 2. Xây dựng câu trả lời dự đoán cho câu hỏi mới nêu ra 3. Suy luận logic rút ra hệ quả có thể kiểm tra được trong thực tiễn 4. Đề xuất phương án thí nghiệm để kiểm tra hệ quả 5. Chuyển đổi phương án thí nghiệm đề xuất thành phương án thí nghiệm khả thi thực hiện được ngay trong tiết học 6. Thực hiện phương án thí nghiệm khả thi 7. Báo cáo kết quả thực hiện phương án thí nghiệm Phủ nhận dự đoán Khẳng định dự đoán 8. Ứng dụng kiến thức Khẳng định tính phổ biến của kết luận trong thực tiễn Hình 1.9: Sơ đồ kết hợp giữa PP NVGQVĐ và PPTN Sự kiện Giả thuyết Hệ quả Thí nghiệm kiểm tra Giả thuyết Hệ quả Thí nghiệm kiểm tra Sự kiện Trực giác Trực giác Logic Hình 1.10: Chu trình sáng tạo Razumopxki Quan sát Giả thuyết Hệ quả TN K.tra Vận dụng Các bước của PPTN Phân đoạn PPTN trong dạy học VL G.đoạn 1: . Làm TN . Quan sát . Phán đoán . Phát biểu G.đoạn 2: . Chính xác hóa g. thuyết . Suy luận HQ G.đoạn 3: . Đề xuất TN . Phát biểu phương án TN G.đoạn 4: .Thiết kế (dụngcụ) . Thực hiệnTN .Khẳng định GT G.đoạn 5: Đề xuất ứng dụng Hình 1.11: Các bước và phân đoạn PPTN trong DHVL các nhà khoa học nói chung, các nhà khoa học VL nói riêng, thường được gọi là “chu trình sáng tạo” (Hình 1.10) bởi vì tiếp theo TN kiểm tra, có thể phát hiện ra hiện tượng mới để lại có một chu trình khám phá qui luật mới. Theo chu trình Razumôpxki thì hai giai đoạn quan trọng nhất thể hiện sự sáng tạo của nhà khoa học đó là tư duy trực giác từ “Sự kiện” đến “Giả thuyết” và từ “Hệ quả” đến “Thí nghiệm kiểm tra” (như đã phân tích ở “Các giai đoạn của PPTN nghiên cứu VL”). Dựa vào các qui trình của PPTN VL đã được giới thiệu ở trên, kết hợp với chu trình Razumopxki, chúng tôi đưa ra qui trình PPTN của chúng tôi như sau: 1. Quan sát hiện tượng (tự nhiên, kĩ thuật, thí nghiệm) phát hiện vấn đề 2. Phán đoán nguyên nhân hiện tượng (giả thuyết) 3. Suy luận ra một hoặc một số hệ quả 4. Làm TN kiểm tra - Lập phương án TN kiểm tra - Tiến hành thí nghiệm kiểm tra - Rút ra kết luận cho hệ quả, khẳng định giả thuyết 5. Vận dụng vào thực tế Với qui trình 5 bước này, dựa vào các hoạt động dạy và học, chúng tôi phân thành các giai đoạn như sau: * Giai đoạn 1: Quan sát- phán đoán (bằng các giác quan và tư duy trực giác. * Giai đoạn 2: Từ giả thuyết đã có đến suy luận ra các hệ quả (sử dụng các suy luận logic). * Giai đoạn 3: Sử dụng các kết quả suy luận (một kết luận về sự vật hiện tượng, một qui luật VL…), tìm kiếm một TN và tự tìm ra phương án của TN đó. * Giai đoạn 4: Thiết kế và thực hiện TN đã có phương án. * Giai đoạn 5: Đưa ra các ứng dụng từ các kết quả suy luận (khi đã được “chứng minh” bằng TN. (Hình 1.11) Việc phân đoạn PPTN như trên là để lựa chọn cách thực hiện các thí nghiệm sao cho phù hợp với thời gian bài học và đặc biệt là làm “đơn giản hóa” trong việc áp dụng PPTN cho HS cấp THCS. Tất nhiên kèm theo đó là những hướng dẫn rất cụ thể để HS quen dần với các hoạt động tư duy thực nghiệm. Trong đợt thực nghiệm sư phạm, chúng tôi sẽ thử nghiệm các bước mang tính tư duy trực giác. Nói cho đúng hơn, chúng tôi muốn cho HS phát huy khả năng tư duy tự do để dần dần xuất hiện trong các em có những đề xuất trực giác khi giải quyết một vấn đề trong khoa học. 2) Áp dụng cụ thể PPTN trong dạy học vật lý Như trên đã trình bày, chúng tôi chỉ thực nghiệm các bước “trực giác” trong PPTN đã đưa ra: - Từ quan sát hiện tượng, đề xuất giả thuyết (Giai đoạn 1) - Từ hệ quả, đề xuất thí nghiệm kiểm tra (Giai đoạn 3). Giai đoạn này chấm dứt ở phần đề xuất phương án thí nghiệm (không thiết kế và thực hiện TN). Cách làm này, chúng tôi gọi là “PPTN có giới hạn hay phân đoạn thực hiện PPTN”. Trong chương trình VL phổ thông nói chung, VL cấp THCS nói riêng, rất nhiều ThNVL được đưa ra cho HS. Đặc biệt ở THCS, hầu hết các bài TN từ đơn giản đến phức tạp đều được đưa vào dưới hai hình thức: đưa ra tình huống, làm TN kiểm tra đúng hay sai và hình thức TN kiểm chứng sau khi học lí thuyết (TN kiểm tra). Ở hình thức thứ nhất, nếu có chuẩn bị, có thể cho HS phán đoán một số giả định nguyên nhân của hiện tượng. (Đối với HS cấp THCS, có thể gọi như vậy, thay vì gọi là “giả thuyết”). Hình thức thứ hai, các thí nghiệm kiểm tra, là điều kiện thuận lợi cho GV thực hiện giai đoạn 3 của PPTN, nếu như GV ý thức được rằng đây là dịp dạy cho các em tư duy thực nghiệm rất tốt thì nên để cho các em đề xuất TN trước khi thực hiện TN kiểm tra trong sách. Song hai cơ hội rèn luyện cho HS tư duy thực nghiệm VL và sự sáng tạo trong quá trình dạy học hầu như bị bỏ qua. Cũng cần phải nói thêm rằng, để thực hiện ý đồ như trên đối với các bài TN được cho trong SGK, sự hỗ trợ của GV là nhất thiết phải có. Thói quen học thụ động đã ăn rất sâu vào mỗi HS cộng với việc làm mới mẻ sẽ là những cản trở lớn khi tiến hành thực hiện PPTN ở HS chúng ta. Những khó khăn này sẽ giảm dần nếu chúng ta biết dẫn dắt HS đi từ ít đến nhiều (hoạt động tự lực), từ đơn giản đến phức tạp (nội dung các bài TN)…Cố gắng có những thành công ban đầu (HS làm được) để khích lệ tính tích cực tư duy và tính tự lực của các em. Một số biện pháp hỗ trợ có thể là: - Đối với giai đoạn 1: . Sử dụng nhiều hiện tượng thực tế gần gũi, có bản chất giống nhau . Sử dụng nhiều TN đơn giản để gây hiện tượng rõ ràng . Gợi ý phù hợp. - Đối với giai đoạn 3: . Cần chuẩn bị trước kĩ năng trình bày phương án TN . Sử dụng thêm bài tập TN ở nhà. Chúng tôi trích ra đây hai bài TN mà chúng tôi đã soạn cho cuộc thực nghiệm sư phạm. 1/ Hai bài thí nghiệm phát hiện ra hiện tượng khúc xạ (Mục I. “Hiện tượng khúc xạ ánh sáng”; bài 40; trang 108 – SGK Vật lí 9). Mục này có hai thí nghiệm (hình 40.1 và hình 40.2). *) Thí nghiệm đầu tiên (40.1) (Thầy hướng dẫn để HS thực hiện ở giai đoạn 1) vừa là mở đầu bài học vừa có thể hướng dẫn để HS đưa ra phỏng đoán “ánh sáng truyền qua hai môi trường trong suốt khác nhau sẽ bị gãy khúc”. Một TN (40.1) sẽ không đủ cơ sở cả về nội dung lẫn trực quan để HS có thể phỏng đoán được như vậy. Chúng tôi thiết kế như sau: - Cho HS quan sát TN 40.1 để “nêu vấn đề” khi các em thấy chiếc đũa đặt trong chén nước bị gãy khúc. Có thể đặt câu hỏi để HS phát biểu được từ “gãy”. - Cho HS quan sát trực diện vào bình TN 40.2 (khi không có nước và khi có nước). Dùng mặt sau của tấm bảng (không có điểm I và vạch NN’) để các em thấy đường đi của tia sáng trong hai trường hợp. Đặt câu hỏi giống như trên để HS có nhận xét cũng như trên. - Hướng dẫn HS một số khái niệm như: chất trong suốt, mặt phân cách. - Câu hỏi: Các em có nhận xét gì qua hai TN vừa rồi? Nguyên nhân của hiện tượng này là gì? Công việc của GV sau đó chỉ là sửa các câu phát biểu cho chính xác về mặt từ ngữ (như kết luận của SGK) và đưa ra tên gọi “Hiện tượng khúc xạ ánh sáng”. *) Thí nghiệm hình 40.2 sẽ được thiết kế cho dạng TN kiểm tra (các hoạt động ở giai đoạn 3). Kết luận ở trên cần được kiểm tra để khẳng định chắc chắn. Vì đây là bài đầu tiên để tập cho các em biết suy nghĩ tìm một TN kiểm tra hiện tượng và phát biểu (mô tả) dưới hình thức một phương án làm việc nên cần sự hướng dẫn khá cụ thể của GV. Có thể GV sẽ phát biểu “mẫu” sau khi HS đề xuất TN đúng. Chúng tôi cố ý đưa TN này lên trên vừa giúp HS được quan sát trực tiếp sự khúc xạ, vừa là gợi ý để HS có ý tưởng cho một TN kiểm tra. Giả sử HS đề xuất được TN tương tự TN hình 40.2, GV sẽ hướng HS đến việc kẻ các đường thẳng trên mặt tấm gỗ (có thêm đường thẳng theo phương “tới” của tia sáng - hình 1.12). Việc lập phương án sẽ được thiết kế theo mẫu: . Chúng ta sẽ làm TN…bằng (dụng cụ, mô tả từng dụng cụ - đặc biệt chú ý đương SK) đề kiểm tra…. . Chúng ta sẽ cho tia sáng…và sẽ quan sát… . Nếu tia sáng …..ta sẽ khẳng định được…. Những lần đầu, hãy để HS tập trình bày phương án TN dưới hình thức điền nội dung phù hợp vào chỗ trống những mệnh đề ở thể tương lai và giả định. Dần dần các em sẽ quen với cách trình bày phương án TN như vậy. 2/ Thí nghiệm kiểm tra (cho giai đoạn 3), bài TN ở mục II “Sự khúc xạ của tia sáng khi truyền từ nước sang không khí” (cùng bài trên) Bắt đầu mục này SGK đưa ra “dự đoán”, nhưng ai sẽ dự đoán? Chúng tôi thiết kế cho giai đoạn 3 của PPTN như sau: - Đặt vấn đề: nếu tia sáng đi ngược lại từ nước ra không khí thì hiện tượng sẽ xảy ra như thế nào? - Gợi ý: Chúng ta đã có nguyên lí ngược chiều của tia sáng (lớp 7). Đã là nguyên lí thì nó cũng đúng cho trường hợp này. (Giả sử HS phán đoán được) - Chúng ta có thể làm TN như thế nào đây để có thể kiểm tra phán đoán mà các em đưa ra? - Do TN này khá trừu tượng, có thể gợi ý bằng việc cho các em đọc SGK đoạn “Thí nghiệm kiểm tra”. Sau khi đọc, để các em thảo luận nhóm để hiểu TN và trình bày phương án (dựa vào mẫu trên). Chú ý: Trong thời gian thực hiện các thí nghiệm trên (trừ TN hình 40.3, HS không mở SGK) Để HS có thể luyện tập thuần thục cách trình bày phương án TN (Xem định hướng 2 Marzano, pha 3 của việc dạy kến thức qui trình), chúng tôi sẽ cho HS một số đề tài TN đơn giản để các em về nhà thực hiện. Ví dụ: Trong hai hình 1.13 và 1.14, người quan sát nào có khả năng nhìn thấy vật (qua ống thẳng) dưới đáy bình? Tại sao? Hãy chứng minh sự khẳng định của em bằng: - Vẽ đường truyền của tia sáng đi từ vật đến mắt trong trường hợp đã khẳng định đúng. - Một TN kiểm tra (với các dụng cụ trong hình và thêm một que thẳng). Hãy trình bày phương án thực hiện TN ấy. S N I N’ K Hình 1.12: Mặt trước tấm gỗ làm TN Trên đây chúng tôi trình bày ba TN theo giai đoạn 1 và giai đoạn 3 theo PPTN mà chúng tôi có ý định thực hiện trong đợt TNSP. Việc trình bày chi tiết hơn (kể cả dụng cụ TN) cho tất cả các TN sẽ dành cho các vấn đề chuẩn bị cho nội dung TNSP ở chương 2. Tóm tắt chương I Nội dung chương 1 được tóm tắt bằng sơ đồ hình 1.15 dưới đây Hình 1.14 Hình 1.13 ống thẳng Một số nghiên cứu Thực trạng dạy học VL ở các trường THCS Những cơ sở lí luận TÂM LÍ HỌC LÍ LUẬN DẠY HỌC PHƯƠNG PHÁP NC VL Cần đổi mới Một số PPDH tích cực Hình 1.15: tóm tắt chương I PPThN trong DHVL PPTN VL Chu trình Razumopxki PPTN trong DHVL Vận dụng PPTN trong DHVL có giới hạn Chương 2: XÂY DỰNG GIÁO ÁN CÁC BÀI THÍ NGHIỆM QUANG HÌNH HỌC LỚP 9 THEO HAI PHÂN ĐỌAN CỦA PPTN 2.1. MỐI LIÊN HỆ VỀ CẤU TRÚC CÁC VẤN ĐỀ QUANG HÌNH HỌC TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ PHỔ THÔNG 2.1.1. Tổng quan Các kiến thức về Quang hình học trong chương trình VL phổ thông được sắp xếp ở ba khối lớp 7, 9 và 11. Mức độ của các kiến thức này được đưa vào chương trình từ cơ bản đến phức tạp, kiến thức ở lớp sau bổ sung cho kiến thức ở lớp trước sao cho phù hợp với trình độ, lứa tuổi của HS và sau mỗi lần lặp lại của các kiến thức này các em sẽ hiểu các vấn đề một cách rõ ràng hơn, bản chất hơn. Có thể tóm lược các kiến thức Quang hình học trong chương trình vật lý phổ thông bằng sơ đồ sau: 2.1.2. Chương trình quang học lớp 7 và các bài thí nghiệm Ở chương trình tiểu học, những kiến thức về Quang học mà HS đã được học đó là: nguồn sáng, ánh sáng, sự nhìn thấy, bóng tối, vật cho và không cho ánh sáng truyền qua. Đây là những kiến thức cơ bản và sơ đẳng nhất về Quang học. HS nhỏ cần học các vấn đề này bởi vì ánh sáng là đối tượng tự nhiên, các em tiếp xúc hàng ngày nhưng cũng rất trừu tượng. Tuy nhiên, ở HS nhỏ, các em chưa đủ khả năng tiếp thu một cách chính xác, rõ ràng các khái niệm trên cũng như một số kiến thức cơ bản khác của quang học mà phải đợi lên cấp THCS mới có điều kiện học. Do đó mà hai bài đầu của Gương phẳng Kiến thức Quang hình học trong chương trình VLPT LỚP 7 LỚP 9 LỚP 11 Các khái niệm cơ bản Định luật truyền thẳng Định luật phản xạ Vận dụng Gương cầu Hiện tượng khúc xạ Vận dụng Máy ảnh Kính lúp Vẽ ảnh qua thấu kính Định luật khúc xạ Phản xạ toàn phần Công thức thấu kính Kính HV Vận dụng Máy ảnh Mắt Kính Lúp Kính TV Hình 2.1: Tổng quan về cấu trúc các kiến thức quang hình trong chương trình VL phổ thông chương “Quang học” – VL lớp 7 HS được học lại các khái niệm trên nhưng một cách khoa học hơn, mang tính vật lí hơn, đó là, sự nhận biết ánh sáng, nguồn sáng, vật sáng, đường truyền của ánh sáng, tia sáng, chùm sáng…Nghĩa là bài học bắt đầu từ những lí thuyết đơn giản (thuyết truyền thẳng của ánh sáng), các em được làm thí nghiệm để có nhận xét, thậm chí có thể rút ra được hai định luật (“Định luật truyền thẳng của ánh sáng” và “Định luật phản xạ ánh sáng”), được biết cách đưa những lí thuyết có được ấy vào giải thích các hiện tượng thông thường, rất thực tế đối với các em như: ảnh của vật tạo bởi gương phẳng, gương cầu lõm, gương cầu lồi… Điều này vô cùng quan trọng cho việc tiếp thu những kiến thức quang học sau này ở cuối cấp cũng như ở cấp THPT cả về kiến thức lẫn phương pháp nhận thức. Thật vậy, để chuẩn bị cho việc học Vật lí nói chung, các nội dung quang học nói riêng một cách “chính qui”, các em phải được dẫn dắt đi theo con đường “Từ trực quan đến tư duy, đến thực tiễn”. Nếu nói theo Razumopxki thì đó là con đường “thực tế - mô hình lí thuyết – qui luật - thí nghiệm kiểm tra – thực tế..” (Hình 1.10 – Chương 1). Rõ ràng các tác giả SGK đã có chủ ý hướng các em học Vật lí, mà cụ thể ở đây là quang học, theo con đường thực nghiệm mà các nhà Vật lí đã từng đi qua. Tuy nhiên, như đã phân tích ở chương 1 (mục 1.7.2) - ở cấp THCS, ngay cả HS lớp 9, không đủ điều kiện cả về thời gian lẫn năng lực nhận thức của HS – nên các bài học, mà cụ thể là các bài TN không thể đi hết theo chu trình Razumoxki được mà chỉ có thể thực hiện từng đoạn (PPTN có giới hạn hay phân đoạn thực hiện PPTN – xem 1.7.2). Việc làm này lại rất phù hợp với cách trình bày của SGK. Nếu làm được như vậy thì phần quang hình lớp 9 sẽ dễ dàng hướng dẫn HS học các bài TN cũng theo cách như vậy. Khi đó, HS sẽ quen dần với các hoạt động tư duy trực giác bằng chính sự tích cực học tập và hứng thú học tập của các em, đồng thời tập cho các em những động thái đầu tiên của tư duy sáng tạo. 2.1.3. Về chương trình quang học lớp 9 Nối tiếp với chương trình quang học lớp 7, kiến thức về sự khúc xạ được trình bày ở lớp 9. Có lẽ vì lí do toán học mà các tác giả chỉ trình bày vấn đề khúc xạ một cách định tính (không phát biểu dưới dạng định luật). Điều này cũng hợp lí. Vấn đề là ở chỗ việc hình thành kiến thức ở đây cũng tiếp tục hướng theo con đường thực nghiệm “thực tế, nhận xét và vận dụng vào thực tế”. Kiến thức về lí thuyết ở đây không nhiều song có yêu cầu cao hơn về nhận thức cũng như vận dụng. Có thể nói được như vậy là vì tia sáng bị “gãy” nhưng vẫn truyền liên tục qua các môi trường và truyền thẳng trong mỗi môi trường. Đối với HS lớp 9 thì đây là vấn đề khá trừu tượng và không dễ để hiểu chúng. Bù lại, các thí nghiệm về khúc xạ cũng như các hiện tượng thực tế được đưa ra trong chương trình là rất dễ quan sát, dễ nhận xét. Ở đây, các em được rèn luyện thêm một kĩ năng đặc biệt trong quang hình học, đó là vẽ tia sáng khúc xạ, mà cụ thể là vẽ tia sáng qua thấu kính. Kĩ năng này khó nhưng cần thiết cho HS học quang học theo phương pháp thực nghiệm. Các vật được đưa vào ứng dụng là các máy móc quang học gần gũi. Có thể một số chưa bao giờ tiếp xúc với máy ảnh, kính lúp song các vật dụng này không khó tìm để trực quan hóa cho bài học. Chắc chắn rằng các bài học sẽ gây hứng thú trong quá trình học tập của các em và sẽ hứng thú hơn, nếu dẫn dắt các em đi theo con đường thực nghiệm. Vấn đề trên được cụ thể hóa như sau: Vận dụng kiến thức về hiện tượng khúc xạ ánh sáng, bốn bài kế tiếp sau đó sẽ hướng dẫn HS cách vẽ ảnh của một vật và tính chất của nó khi qua các loại thấu kính hội tụ và phân kì. Các kiến thức này được xây dựng bằng cách cho HS quan sát thí nghiệm, rồi dựa vào đó để phát biểu tính chất của các đường truyền. Các em sẽ được luyện tập nhiều để nhập tâm cách vẽ, nếu GV ý thức được đây là một kiến thức kĩ năng (còn gọi là kiến thức qui trình) cơ bản, xây dựng thành các bước đi cho kĩ năng này (xem Định hướng thứ hai của Marzano). Trong các bài quang học lớp 9, các kĩ năng xử lí thông tin cũng thường xuyên được chú ý rèn luyện, đặc biệt là k