Sáng kiến kinh nghiệm Xây dựng một số bài tập thí nghiệm Vật lí để tổ chức hoạt động dạy học phần quang hình - Vật lí lớp 11

 BÁO CÁO KẾT QUẢ 
 NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN
I. Lời giới thiệu 
 Đổi mới PPDH là một trọng tâm của đổi mới giáo dục. Luật giáo dục (điều 28) yêu 
cầu: “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, 
sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng 
phương pháp tự học, rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến 
tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh”.
 Sự xuất hiện nền kinh tế toàn cầu hóa và nền kinh tế tri thức đang đưa xã hội 
loài người tới một kỉ nguyên mới và nó cũng đòi hỏi một hệ thống giáo dục mới và 
phương pháp giáo dục mới sao cho thích nghi với môi trường xã hội thay đổi.Việt 
Nam không thể đứng ngoài xu thế đó. Đổi mới phương pháp dạy học (PPDH) là một 
trong những mục tiêu lớn được nghành giáo dục đào tạo đặt ra trong giai đoạn hiện 
nay và là mục tiêu chính đã được nghị quyết TW 2, khóa VIII chỉ ra rất rõ và cụ thể: 
 “Đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo dục - đào tạo, khắc phục lối truyền thụ 
một chiều, rèn luyện nếp tư duy sáng tạo của người học. Từng bước áp dụng các 
phương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học, đảm bảo điều 
kiện và thời gian tự học, tự nghiên cứu cho học sinh ” 
 Giáo dục phổ thông nước ta hiện nay đang thực hiện bước chuyển từ chương 
trình giáo dục tiếp cận nội dung sang chương trình tiếp cận năng lực người học, nghĩa 
là từ chỗ quan tâm HS được học cái gì đến chỗ quan tâm HS vận dụng được cái gì qua 
việc học.
 Việc đổi mới giáo dục trung học dựa trên những đường lối quan điểm chỉ đạo 
giáo dục của nhà nước, đó là những định hướng quan trọng về chính sách và quan 
điểm trong việc phát triển và đổi mới giáo dục trung học. Việc đổi mới phương pháp 
dạy học, kiểm tra đánh giá cần phù hợp với những định hướng đổi mới chung của 
chương trình giáo dục trung học. 
 Dạy học định hướng năng lực đòi hỏi việc thay đổi mục tiêu, nội dung, phương 
pháp dạy học và đánh giá, trong đó việc thay đổi quan niệm và cách xây dựng các 
nhiệm vụ học tập, câu hỏi và bài tập có vai trò quan trọng. Chương trình dạy học định 
hướng năng lực được xây dựng trên cơ sở chuẩn năng lực của môn học.Năng lực chủ 
yếu hình thành thông qua hoạt động của HS. Hệ thống bài tập định hướng năng lực 
chính là công cụ để HS luyện tập nhằm hình thành năng lực và là công cụ để GV và 
các cán bộ quản lí giáo dục kiểm tra đánh giá năng lực của HS và biết được mức độ 
đạt chuẩn của quá trình dạy học. Bài tập là một thành phần quan trọng trong môi 
trường học tập mà người GV cần thực hiện.Vì vậy, trong quá trình dạy học, người GV 
cần biết xây dựng các bài tập định hướng năng lực.
 1 thành một thông tin mới để chuyển nó ra ngoài hệ đó là I o (output). Nhà thực nghiệm 
thu lấy thông tin cuối cùng của thí nghiệm là Io.
 Nếu xét thí nghiệm là một quá trình thì hệ còn bao gồm cả nhà thực nghiệm thí 
nghiệm nữa. Như vậy thí nghiệm gồm hai bộ phận:
 a. Nhà thực nghiệm thí nghiệm giữ vai trò bộ phận điều khiển thí nghiệm.
 b. Bộ phận bị điều khiển thí nghiệm, tức là TBTN và HTKQ và theo lý thuyết 
thông tin - quá trình thí nghiệm là một hệ điều khiển.
 I
 Người I m
 TN i TBTN HTK
 Id Q
 Io
 Như vậy thí nghiệm là phương pháp nghiên cứu đối tượng và hiện tượng trong 
những điều kiện nhân tạo để tìm hiểu sâu hơn những mối nhân quả trong các đối tượng 
và hiện tượng.
 Ưu thế của thí nghiệm là nó cho phép tìm hiểu bản chất của các hiện tượng, tìm 
hiểu qui luật của chúng cùng những mối liên hệ nhân quả. 
1.1.2. Vai trò của thí nghiệm
 Thí nghiệm là mô hình đại diện cho hiện thực khách quan, nó là cơ sở, điểm 
xuất phát cho quá trình học tập - nhận thức của học sinh. Từ đây xuất phát quá trình 
nhận thức cảm tính của trò, để rồi sau đó diễn ra sự trừu tượng hoá và sự tiến lên từ 
trừu tượng đến cụ thể trong tư duy.
 Thí nghiệm là cầu nối giữa lý thuyết và thực tiễn. Vì vậy nó là phương tiện duy 
nhất giúp hình thành ở học sinh những kỹ năng, kỹ xảo thực hành và tư duy kỹ thuật.
 Thí nghiệm giúp học sinh đi sâu vào tìm hiểu bản chất của các hiện tượng vật lí, 
thí nghiệm còn là hình thức để học sinh vận dụng kiến thức vào đời sống hàng ngày, 
làm chủ kiến thức, gây được niềm tin sâu sắc cho bản thân, kết quả thu được càng làm 
tăng lòng say mê, hứng thú học tập.
 Thực hiện thí nghiệm vật lí sẽ đưa việc học tập của học sinh tiến gần đến cách 
nghiên cứu của các nhà khoa học, giúp học sinh hứng thú trong công việc.
 Thí nghiệm do giáo viên biểu diễn phải mẫu mực về thao tác để qua đó học sinh 
học tập, bắt chước, để rồi sau đó khi học sinh làm thí nghiệm, học sinh sẽ học được 
cách thức làm thí nghiệm và từ đó rèn kỹ năng, kỹ xảo thực hành thí nghiệm.
 3 b) Bài tập thí nghiệm định lượng 
 Bài tập thí nghiệm định lượng là loại bài tập thí nghiệm mà khi giải đòi hỏi HS 
phải tiến hành thí nghiệm, thu thập và xử lí số liệu để trả lời câu hỏi mà đề bài đặt ra. 
Các câu hỏi có thể là đo đạc một đại lượng vật lí hoặc tìm quy luật về mối liên hệ giữa 
các đại lượng vật lí. Bài tập định lượng có thể được xây dựng với các mức độ khác 
nhau.
1.2.3. Vai trò của bài tập thí nghiệm
 Bài tập thí nghiệm có nhiều tác dụng tốt cả về ba mặt giáo dưỡng, giáo dục và 
giáo dục kĩ thuật tổng hợp, đặc biệt chúng làm sáng tỏ mối quan hệ giữa lí thuyết và 
thực tiễn. Có thể kể đến các vai trò nổi bật của bài tập thí nghiệm như sau: 
a) Ôn tập, củng cố và mở rộng kiến thức
 Để giải được một bài tập thí nghiệm đòi hỏi HS cần phải vận dụng được những 
kiến thức đã học một cách linh hoạt. Qua đó mà những kiến thức này được khắc sâu, 
và có thể vận dụng được vào thực tiễn. Ngoài ra, trong quá trình làm thí nghiệm để 
giải bài tập sẽ phát sinh những tình huống không đúng như kiến thức lí thuyết đã được 
học(trường hợp lí tưởng). Do đó mà HS có thể thấy được phạm vi áp dụng của kiến 
thức, hoặc phát triển tiếp kiến thức theo hướng mới.
b) Phát triển tư duy, trí tưởng tượng, khả năng sáng tạo thực tiễn; phát huy hứng thú 
học tập và phương pháp tư duy khoa học
 Trong quá trình giải bài tập thí nghiệm, HS cần vận dụng các kiến thức lí 
thuyết, tiến hành suy luận logicđể thu được hệ quả có thể kiểm tra được bằng thực 
nghiệm. Quá trình này sẽ giúp cho HS phát triển tư duy, tăng hứng thú trong học tập.
c) Phát triển năng lực của HS
 Thông qua việc giải bài tập vật lí nói chung và bài tập thí nghiệm nói riêng, góp 
phần phát triển các kĩ năng như phân tích, so sánh, tổng hợp, khái quát hóa; kĩ năng 
lập kế hoạch giải quyết một vấn đề. Bài tập thí nghiệm còn là loại bài tập yêu cầu tính 
tự lực cao của HS trong quá trình giải. Chính vì thế mà các năng lực của HS đặc biệt là 
năng lực thực nghiệm được phát triển trong quá trình giải quyết một bài tập thí 
nghiệm.
d) Giúp HS làm quen với phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
 Quá trình giải một bài tập thí nghiệm cũng cần trải qua các bước như xác định 
cơ sở lí thuyết để suy luận ra một hệ quả có thể kiểm tra được bằng thực nghiệm, xây 
dựng phương án thí nghiệm để kiểm tra tính đúng đắn của hệ quả, tiến hành thí 
nghiệm, thu thập, xử lí và trình bày kết quả. Đó cũng chính là cách để HS tiếp cận với 
phương pháp nghiên cứu thực nghiệm.
e) Khai thác được các thiết bị thí nghiệm sẵn có
 5 Mặt khác, việc đưa các vấn đề tích hợp, liên môn vào bài dạy còn hạn chế, chưa hiệu 
quả đặc biệt là các môn tự nhiên.
 Nắm được những mặt hạn chế trong phương pháp dạy học truyền thống, một số 
giáo viên cũng vận dụng phương pháp dạy học tích cực, hiện đại: dạy học theo góc, 
dạy theo dự án, dạy theo hợp đồng kết hợp với các kĩ thuật: tia chớp, công não, sơ 
đồ tư duyTuy bước đầu cũng đã tạo ra được môi trường học tập mới, tạo ra sự hứng 
thú cho các em học sinh. Nhưng do kinh nghiệm để dạy học theo các phương pháp 
hiện đại còn thiếu, điều kiện áp dụng còn hạn chế, đặc biệt do đặc điểm về thời gian 
phân phối cho tiết học nên kết quả chưa thực sự như mục tiêu đặt ra.
 Khi tiến hành thực hiện dạy học có sử dụng bài tập thí nghiệm tạo ra động cơ, 
hứngthú học tập cho học sinh. Học sinh được tăng cường vận dụng kiến thức tổng hợp 
vào giải quyết các tình huống thực tiễn và đặc biệt là kỹ năng thực hành được nâng 
cao.
 Từ những suy nghĩ trên tôi thấy rằng một trong những nội dung đổi mới 
phương pháp dạy học môn vật lý để kích thích gây hứng thú cho học sinh học tập là 
việc nghiên cứu khai thác các thí nghiệm trong các giờ học, đó là điều kiện rất thuận 
lợi để có thể nâng cao hơn nữa hiệu quả trong việc tiếp thu kiến thức của học sinh. Tổ 
chức dạy học có sử dụng bài tập thí nghiệm chưa được áp dụng nhiều ở chương trình 
phổ thông. Nhưng nếu được áp dụng một cách sâu, rộng đồng thời kết hợp với các 
phương pháp và kĩ thuật dạy học hiện đại khác sẽ rất tôt để phát triển năng lực của học 
sinh.
3. XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI TẬP THÍ NGHIỆM VẬT LÍ PHẦN QUANG
HÌNH VẬT LÍ 11.
3.1. Nội dung kiến thức 
3.1.1. Nội dung kiến thức - kĩ năng cơ bản 
a) Ví trí, tầm quan trọng kiến thức trong chương trình vật lí THPT 
 Phần kiến thức khúc xạ ánh sáng, lăng kính và thấu kínhthuộc chương thứ sáu 
và thứ bảytrong chương trình Vật lí 11. 
 Nhìn chung, các kiến thức của phần này được xây dựng trên cơ sở kế thừa và 
phát triển từ chương trình vật lí trung học cơ sở. Các khái niệm về phản xạ, khúc xạ, 
phản xạ toàn phần, lăng kính,thấu kinh, kính lúp. đã được học ở chương trình Vật lí 
lớp 7 và lớp 9 nhưng ở mức độ nhận thức đơn giản, chưa yêu cầu cao về kiến thức cũng 
như kỹ năng cần đạt. Tuy nhiên đó cũng là những kiến thức nền, giúp HS có thể học tốt 
phần “Quang hình” ở chương trình Vật lí 11. Ở phần này, các kiến thức nêu trên được 
mở rộng, nâng cao hơn, đặt ra những yêu cầu cao hơn về kiến thức cũng như kĩ năng, 
thái độ của HS.
 7 Nếu n < 1 thì sini < sinr hay i < r, môi trường khúc xạ chiết quang kém môi 
trường tới.
+Hằng số n là chiết suất tỉ đối của môi trường khúc xạ đối với môi trường tới. Chiết 
suất tỉ đối bằng tỉ số giữa các tốc độ v1 và v2 của ánh sáng trong môi trường tới và môi 
 v1
trường khúc xạ : n = n21 = 
 v2
 Chiết suất tuyệt đối của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó 
đối với chân không.
 c c
Chiết suất tuyệt đối của môi trường 1 và của môi trường 2 là: n1 = ; n2 = . 
 v1 v2
+ Tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng : ánh sáng truyền đi theo đường nào thì 
cũng truyền ngược lại được theo đường đó.
 Theo định luật khúc xạ ánh sáng, nếu ánh sáng truyền từ môi trường 1 sang môi 
trường 2 với góc tới i và góc khúc xạ là r thì khi ánh sáng truyền từ môi trường 2 sang 
môi trường 1 với góc tới r thì góc khúc xạ sẽ bằng i.
b) Nội dung “Phản xạ toàn phần”
 Ở bài này các em cẩn hiểu rõ các đơn vị kiến thức sau:
+ Xét tia sáng đi từ môi trường có chiết suất n1sang môi trường có chiết suất n2 nhỏ hơn 
(r > i).
 Cho góc tới i tăng dần thì góc khúc xạ r cũng tăng dần và luôn lớn hơn i.
 o
 Khi r đạt giá trị lớn nhất là 90 thì góc tới i cũng có giá trị lớn nhất là igh , 
 n2
với sin igh .
 n1
 Khi i igh, toàn bộ ánh sáng sẽ bị phản xạ, không có tia khúc xạ vào môi 
trường thứ hai. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng phản xạ toàn phần.
+ Điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần: Khi ánh sáng đi từ môi trường có 
chiết suất lớn hơn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn và có góc tới i lớn hơn hoặc 
bằng góc giới hạn igh (i igh), thì sẽ xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần, trong đó mọi tia 
sáng đều bị phản xạ, không có tia khúc xạ. 
+ Biết nhận dạng các trường hợp xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần của tia sáng khi 
qua mặt phân cách. 
+ Sợi quang có lõi làm bằng thuỷ tinh hoặc chất dẻo trong suốt có chiết suất n1, được 
bao quanh bằng một lớp vỏ có chiết suất n2 nhỏ hơn n1.
 Một tia sáng truyền vào một đầu của sợi quang. Trong sợi quang, tia sáng bị 
phản xạ toàn phần nhiều lần tại mặt tiếp xúc giữa lõi và vỏ và ló ra đầu kia. Sau nhiều 
lần phản xạ như vậy, tia sáng được dẫn qua sợi quang mà cường độ sáng bị giảm 
 9