B GIO DC V O TO TRNG I HC VINH NGUYN TH THANH NGA XÂY DựNG Và Sử DụNG BàI TậP SáNG TạO TRONG DạY HọC PHầN QUANG HìNH HọC LớP 11 NÂNG CAO LUN VN THC S GIO DC HC 1 VINH, 2008 B GIO DC V O TO TRNG I HC VINH NGUYN TH THANH NGA XÂY DựNG Và Sử DụNG BàI TậP SáNG TạO TRONG DạY HọC PHầN QUANG HìNH HọC LớP 11 NÂNG CAO LUN VN THC S GIO DC HC CHUYấN NGNH: Lí LUN V PHNG PHP DY HC VT L M S: 60. 14. 10 Cỏn b hng dn khoa hc: TS. NGUYN èNH THC 2 VINH, 2008 Danh mục từ viết tắt: 1. BTST: 2. BTLT: 3. GV: 4. HS: 5. SBT: 6. SGV: 7. SGK: Bài tập sáng tạo Bài tập luyện tập Giáo viên Học sinh Sách bài tập Sách giáo viên Sách giáo khoa LỜI CẢM ƠN Tác giả luận văn chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Khoa sau đại học, Khoa vật lý, Tổ phương pháp giảng dạy khoa vật lý của trường Đại học Vinh. Cảm ơn Ban giám hiệu, Tổ vật lý trường THPT Nguyễn Trung Thiên (Huyện Thạch Hà - Hà Tĩnh), Ban giám hiệu và Tổ vật lí trường THPT Phan Đình Phùng (TP Hà Tĩnh). Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc về sự hướng dẫn tận tình của Thầy giáo hướng dẫn: TS. Nguyễn Đình Thước trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Tác giả xin chân thành cảm ơn Quý Thầy, Cô giáo và các Bạn đồng nghiệp đã quan tâm giúp đỡ, đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho luận văn. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đối với gia đình và những người thân yêu, đã động viên và tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn này. 3 Vinh, ngày 20 tháng 12 năm 2008 Tác giả Nguyễn Thị Thanh Nga MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG Mở đầu ……………………………………………………………. 1 1. Lí do chọn đề tài…………………………………………. 1 2. Mục đích nghiên cứu ……………………………………. 2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ……………………… 2 4. Giả thuyết khoa học……………………………………… 2 5. Nhiệm vụ nghiên cứu ……………………………………. 2 6. Phương pháp nghiên cứu………………………………… 3 7. Cấu trúc luận văn………………………………………… 3 CHƯƠNG 1: Cơ sở lí luận của việc xây dựng bài tập sáng tạo trong dạy học vật lí …………………………………………………. 4 1.1. Phát triển tư duy vật lí và năng lực sáng tạo cho HS ……. 4 1.1.1. Khái niệm tư duy ….……………………….……………. 4 1.1.2. Khái niệm năng lực ……………………………………… 5 1.1.2.1. Khái niệm ……………………………………………… 5 1.1.2.2. Sự hình thành và phát triển năng lực ……………………. 6 1.1.3. Năng lực sáng tạo………………………………………… 7 1.1.3.1. Khái niệm sáng tạo ………………………………………. 7 4 1.1.3.2. Năng lực sáng tạo………………………………………… 8 1.1.4. Những biện pháp phát triển tư duy vật lí và năng lực sáng tạo cho học sinh …………………………………………. 9 1.1.4.1. Tổ chức hoạt động sáng tạo gắn liền với quá trình xây dựng kiến thức mới…………………… . 9 1.1.4.2. Luyện tập phỏng đoán, dự đoán………………………… 10 1.1.4.3. Luyện tập đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán………………………………………………………. 11 1.1.4.4. Bài tập sáng tạo ………………………………………… 12 1.2. BTST và vai trò của BTST trong dạy học Vật lí ……… 12 1.2.1. Cơ sở lí thuyết của BTST ……………………………… 12 1.2.2. Phân biệt BTLT và BTST ……………………………… 13 1.2.3. Vai trò của BTST trong dạy học Vật lí ………………… 15 1.2.4. Các hình thức sử dụng BTST trong dạy học vật lí ………. 16 1.2.4.1. Sử dụng BTST trên lớp theo chương trình bắt buộc …… 16 1.2.4.2. Sử dụng BTST trong giờ ngoại khóa ……………………. 18 1.2.4.3. Sử dụng BTST trong chương trình dạy học tự chọn …… 20 1.3. Kết luận chương 1……………………………………… 20 CHƯƠNG 2: Xây dựng và sử dụng BTST phần Quang hình học lớp 11 Nâng cao ……………………………………………… 21 2.1. Nội dung phần Quang hình học lớp 11 Nâng cao …… . 21 2.1.1. Vai trò và vị trí của phần Quang hình học lớp 11 Nâng cao ……………………………………………………. 21 2.1.2. Mục tiêu dạy học phần Quang hình học lớp 11 Nâng cao. . 21 2.1.2.1. Mục tiêu dạy học chương “Khúc xạ ánh sáng” 21 2.1.2.2. Mục tiêu dạy học chương “Mắt. Các dụng cụ quang”…… 22 2.1.3. Grap nội dung phần Quang hình học lớp 11 Nâng cao . 24 2.2. Thực trạng dạy học phần Quang hình học lớp 11 Nâng cao ……………………………………………………. 25 2.2.1. Những thuận lợi, khó khăn của HS và GV khi dạy học phần Quang hình học lớp 11 Nâng cao ……….……… 25 5 2.2.1.1. Thuận lợi …………………………………………………. 25 2.2.1.2. Khó khăn …………………………………………………. 25 2.2.2. Thực trạng việc sử dụng bài tập phần Quang hình học lớp 11 Nâng cao của GV trong dạy học hiện nay …… 26 2.3. Nguyên tắc xây dựng BTST phần Quang hình học lớp 11 Nâng cao ……………………………………… 27 2.3.1. Yêu cầu lựa chọn BTST …………………………………. 27 2.3.2. Phân loại BTST ………………………………………… 28 2.3.3. Cơ sở xây dựng BTST …………………………………… 31 2.3.4. Câu hỏi của GV trong quá trình hướng dẫn HS giải bài tập nhằm phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo của HS…. 31 2.4. Hệ thống BTST phần Quang hình học lớp 11 Nâng cao và tiến trình sử dụng chúng trong dạy học ………………… 32 2.4.1. Bài tập có nhiều cách giải ……………………………… . 32 2.4.2. Bài tập có hình thức tương tự như nội dung biến đổi ……. 41 2.4.3. Bài tập thí nghiệm ……………………………………… . 46 2.4.4. Bài tập cho thiếu, hoặc thừa hoặc sai dữ kiện ……………. 53 2.4.5. Bài tập nghịch lí và ngụy biện …………………………… 58 2.4.6. Bài toán “hộp đen”………………………………………. 61 2.5. Kết luận chương 2……………………………………… 65 CHƯƠNG 3: Thực nghiệm sư phạm …………………………………… 66 3.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm …………………… . 66 3.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm …………………… 66 3.3. Đối tượng của thực nghiệm sư phạm …………………… 66 3.4. Phương pháp tiến hành thực nghiệm sư phạm …………… 67 3.5. Nội dung thực nghiệm sư phạm …………………………. 67 3.5.1. Lựa chọn lớp đối chứng và lớp thực nghiệm …………… 67 3.5.2. Tiến hành thực nghiệm ………………………………… . 68 3.6. Kết quả thực nghiệm sư phạm …………………………… 69 6 3.6.1. Kết quả điểm số các bài kiểm tra ………………………… 69 3.6.2. Xử lí kết quả thực nghiệm sư phạm ……………………… 69 3.6.3. Phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm …………………. 71 3.7. Kết luận Chương 3 ……………………………………… 72 Kết luận ……………………………………………………………. 74 Tài liệu tham khảo ………………………………………………………… 75 MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong quá trình dạy học vật lí ở trường phổ thông thì số tiết bài tập chiếm tỷ trọng đáng kể trong nội dung chương trình. Hoạt động giải bài tập vật lí vừa giúp HS nắm vững các kiến thức vật lí vừa phát triển tư duy vật lí và năng lực sáng tạo. Nó có ý nghĩa to lớn trong việc giáo dục, giáo dưỡng và rèn luyện kỹ thuật tổng hợp cho HS ở trường phổ thông. Bài tập vật lí là phương tiện dạy học được sử dụng ở mọi giai đoạn của quá trình dạy học. Hoạt động sáng tạo chính là một phần của nội dung phát triển tư duy. Qua điều tra thực trạng sử dụng bài tập vật lí trong dạy học vật lí ở Trường phổ thông cho thấy đa số GV sử dụng bài tập vật lí có sẵn trong SGK, SBT, và các sách tham khảo một cách tràn lan, thiếu chọn lọc. Thực tế phần lớn GV dành nhiều công sức vào việc dạy HS nhận diện các kiểu, loại bài toán vật lí khác nhau và cách sử dụng các công thức vật lí cho từng kiểu loại đó. Nếu chúng ta không thay đổi quan điểm dạy HS giải bài tập vật lí như đã nêu trên thì các tài năng tiềm tàng của nhiều HS có đầu óc sáng tạo bị mất, bởi vì GV đã cố định vào các kiểu kiến thức cụ thể và bị hạn chế. 7 Hiện nay, chúng ta đang đổi mới mạnh mẽ giáo dục trung học phổ thông, đặc biệt là đổi mới phương pháp giảng dạy nhằm phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo trong học tập của HS. Nghiên cứu xây dựng và sử dụng BTST trong dạy học vật lí ở trường phổ thông góp phần nâng cao hiệu quả dạy học là một vấn đề có tính mới mẽ và cấp thiết đối với giáo dục ở nước ta. Những kiến thức về Quang hình học có ý nghĩa rất lớn trong đời sống và trong kỹ thuật công nghệ. Đã có một số đề tài nghiên cứu về xây dựng và sử dụng BTST song chưa có một đề tài nào nghiên cứu việc nâng cao chất lượng dạy học phần Quang hình học thông qua việc xây dựng và sử dụng BTST một cách phù hợp. Xuất phát từ cơ sở lý luận và thực tiễn nói trên, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu: “Xây dựng và sử dụng bài tập sáng tạo trong dạy học phần Quang hình học lớp 11 Nâng cao” 2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Xây dựng hệ thống BTST phần “Quang hình học” lớp 11 Nâng cao và xây dựng tiến trình sử dụng chúng hợp lý để góp phần phát triển tư duy vật lí và năng lực sáng tạo cho HS. 3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Phương pháp dạy học bài tập vật lí ở trường trung học phổ thông. - Những yêu cầu nâng cao chất lượng dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông. - HS lớp 11 Nâng cao. - Dạy học bài tập phần “Quang hình học” lớp 11 Nâng cao. 4. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Nếu xây dựng được hệ thống BTST phần Quang hình học và sử dụng vào dạy học một cách hợp lý thì sẽ góp phần phát triển tư duy vật lí và năng lực sáng tạo cho HS, nhằm góp phần nâng cao chất lượng dạy học ở trường phổ thông. 5. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU 8 5.1. Nghiên cứu thực trạng sử dụng bài tập trong dạy học vật lí nói chung và phần Quang hình học nói riêng ở trường trung học phổ thông. 5.2. Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc phát triển năng tư duy vật lí và năng lực sáng tạo cho HS. 5.3. Nghiên cứu các tiêu chí của BTST, xây dựng và phân loại hệ thống BTST phần Quang hình học lớp 11 Nâng cao. 5.4. Nghiên cứu mục tiêu dạy học phần Quang hình học lớp 11 Nâng cao để xây dựng hệ thống BTST cho phần này. 5.5. Xây dựng các phương án giảng dạy với BTST. 5.6. Thực nghiệm sư phạm. 6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 6.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Nghiên cứu các tài liệu lý luận dạy học để làm sáng tỏ về mặt lý luận các vấn đề liên quan đến đề tài. - Nghiên cứu chương trình, SGK, SGV, SBT, các tài liệu khác để phân tích cấu trúc lôgic nội dung phần Quang hình học lớp 11 Nâng cao. 6.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm - Điều tra thực trạng sử dụng bài tập trong dạy học phần Quang hình học lớp 11 Nâng cao. - Xây dựng phương án giảng dạy với BTST cho phần Quang hình học lớp 11 Nâng cao. - Thực nghiệm sư phạm để kiểm tra giả thuyết khoa học của đề tài. - Xử lý kết quả thực nghiệm sư phạm bằng thống kê toán học. 7. CẤU TRÚC LUẬN VĂN Cấu trúc luận văn gồm 3 phần: Mở đầu Nội dung Chương 1: Cơ sở lý luận của việc xây dựng hệ thống BTST trong dạy học vật lí 9 Chương 2: Xây dựng và sử dụng hệ thống BTST phần Quang hình học lớp 11 Nâng cao. Chương 3: Thực nghiệm sư phạm Kết luận CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 1.1. PHÁT TRIỂN TƯ DUY VẬT LÍ VÀ NĂNG LỰC SÁNG TẠO CHO HỌC SINH Ý thức và các phẩm chất tâm lý, năng lực của con người biểu hiện và được hình thành trong hoạt động của con người. Việc dạy học sẽ làm cho HS phát triển khác nhau tùy thuộc ở nội dung và phương pháp dạy học [36]. Vì vậy việc dạy học không phải là chỉ quan tâm đến nhiệm vụ làm cho HS tiếp thu được một số kiến thức nào đó mà còn phải quan tâm đến nhiệm vụ phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của HS. Phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của HS là nhiệm vụ đối với tất cả các môn học trong đó có môn học vật lí. Nó vừa là điều kiện đảm bảo cho HS nắm 10