›

Khóa luận Xây dựng và sử dụng mô hình vật chất chức năng của mắt trong dạy học bài 31: Mắt - Vật lý 11 THPT theo hướng phát triển năng lực thực nghiệm

pdf 90 trang thiennha21 16/04/2022 2501
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Khóa luận Xây dựng và sử dụng mô hình vật chất chức năng của mắt trong dạy học bài 31: Mắt - Vật lý 11 THPT theo hướng phát triển năng lực thực nghiệm", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfkhoa_luan_xay_dung_va_su_dung_mo_hinh_vat_chat_chuc_nang_cua.pdf

Nội dung text: Khóa luận Xây dựng và sử dụng mô hình vật chất chức năng của mắt trong dạy học bài 31: Mắt - Vật lý 11 THPT theo hướng phát triển năng lực thực nghiệm

  1. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA VẬT LÝ ===o0o=== LÊ THỊ KHÁNH LINH XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MÔ HÌNH VẬT CHẤT CH ỨC NĂNG CỦA MẮT TRONG DẠY HỌC BÀI 31: MẮT – VẬT LÝ 11 THPT THEO HƢỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TH ỰC NGHIỆM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Lý luận và phƣơng pháp dạy học bộ môn Vật lý HÀ NỘI – 2019
  2. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA VẬT LÝ ===o0o=== LÊ THỊ KHÁNH LINH XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MÔ HÌNH VẬT CHẤT CHỨC NĂNG CỦA MẮT TRONG DẠY HỌC BÀI 31: MẮT – VẬT LÝ 11 THPT THEO HƢỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Lý luận và phƣơng pháp dạy học bộ môn Vật lý Ngƣời hƣớng dẫn khoa học ThS. LÊ THỊ XUYẾN HÀ NỘI – 2019
  3. LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa luận này, em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2, các thầy cô giáo khoa Vật lý đã giúp đỡ em trong quá trình học tập tại trƣờng và tạo điều kiện cho em thực hiện khóa luận tốt nghiệp. Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thạc sĩ Lê Thị Xuyến ngƣời đã trực tiếp hƣớng dẫn và tận tình giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình nghiên cứu thực hiện khóa luận này. Đồng thời, em xin gửi lời cảm ơn tới Ban giám hiệu và các thầy cô giáo thuộc tổ Lý - Tin trƣờng Trung học phổ thông Đông Anh (Hà Nội) đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình em tiến hành khảo sát thực tế đề tài này. Trong khuôn khổ của một bài khóa luận, do điều kiện thời gian, trình độ có hạn và cũng là lần đầu tiên nghiên cứu khoa học cho nên không tránh khỏi những hạn chế, thiếu sót nhất định. Vì vậy, em kính mong nhận đƣợc sự góp ý của các thầy cô giáo và toàn thể bạn đọc để khóa luận đƣợc hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 5 năm 2019 Sinh viên thực hiện Lê Thị Khánh Linh
  4. LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài này là do em nghiên cứu, không sao chép và đề tài chƣa đƣợc công bố trên bất kỳ sách, báo hay tạp chí. Trong quá trình nghiên cứu thực hiện khóa luận này, em đã vận dụng những thành tựu nghiên cứu của các nhà khoa học, của các thầy cô trong lĩnh vực Vật lý với lòng biết ơn trân trọng. Hà Nội, tháng 5 năm 2019 Sinh viên thực hiện Lê Thị Khánh Linh
  5. MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 1. Lý do chọn đề tài 1 2. Lịch sử nghiên cứu vấn đề 2 3. Mục đích nghiên cứu 3 4. Nhiệm vụ nghiên cứu 3 5. Phƣơng pháp nghiên cứu 3 6. Kết quả dự kiến 3 7. Nội dung chính nghiên cứu 4 Chƣơng 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM 6 1. Lí luận về năng lực thực nghiệm trong dạy học Vật lý 6 1.1. Khái niệm về năng lực 6 1.2. Khái niệm về năng lực thực nghiệm 7 1.3. Cấu trúc của năng lực thực nghiệm 8 1.4. Các biện pháp phát triển năng lực thực nghiệm 11 1.5. Đánh giá năng lực thực nghiệm của học sinh trong học tập bộ môn Vật lý 15 2. Lý luận về sử dụng mô hình trong dạy học Vật lý 20 2.1. Khái niệm về mô hình 20 2.2. Phân loại mô hình trong vật lý học 20 2.3. Chức năng của mô hình trong vật lý học 21 3. Điều tra thực tiễn của việc phát triển năng lực thực nghiệm cho HS ở THPT 22 3.1. Mục đích điều tra 22 3.2. Phƣơng pháp điều tra 22 3.3. Kết quả điều tra 22 KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 27 Chƣơng 2. TỔ CHỨC DẠY HỌC BÀI „MẮT‟ THÔNG QUA MÔ HÌNH MẮT 28 1. Vị trí, tầm quan trọng của bài „Mắt‟ trong chƣơng trình Vật lý THPT 28 2. Mục tiêu, nội dung kiến thức của bài „Mắt‟ 28 2.1. Mục tiêu bài học theo hƣớng tiếp cận và phát triển năng lực thực nghiệm 28
  6. 2.1.1. Kiến thức 28 2.1.2. Kỹ năng 29 2.1.3. Thái độ 29 2.2. Phân tích nội dung kiến thức bài học 29 2.2.1. Sơ đồ cấu trúc đơn vị kiến thức của bài „Mắt‟ 29 2.2.2. Cấu tạo của mắt 30 2.2.3. Cơ chế hoạt động của mắt 33 2.2.4. Sự điều tiết của mắt 33 2.2.5. Một số tật khúc xạ về mắt 35 3. Xây dựng mô hình vật chất chức năng của mắt 37 4. Thiết kế tiến trình dạy học bài 31: Mắt – Vật lý 11 THPT 41 4.1. Chuẩn bị 41 4.2. Các hoạt động dạy học 41 4.2.1. Tiết 1 41 4.2.2. Tiết 2 46 4.3. Cơ hội hình thành và phát triển các thành tố NLTN của việc sử dụng mô hình trong tiến trình đã xây dựng 50 KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 52 Chƣơng 3. DỰ KIẾN THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 53 1. Mục đích thực nghiệm sƣ phạm 53 2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm 53 3. Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm 54 4. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm 54 5. Dự kiến thực nghiệm sƣ phạm 54 KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 55 KẾT LUẬN CHUNG 56 PHỤ LỤC 57 PHỤ LỤC 1 57 PHỤ LỤC 2 68 PHỤ LỤC 3 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81
  7. DANH MỤC VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ 1 GV Giáo viên 2 HS Học sinh 3 NL Năng lực 4 NLTN Năng lực thực nghiệm 5 THPT Trung học phổ thông 6 SGK Sách giáo khoa
  8. DANH MỤC HÌNH Hình 2.1. Cấu tạo của mắt 30 Hình 2.2. Thấu kính nƣớc – Mô hình mắt 38 Hình 2.3. Kết quả thí nghiệm khi nguồn sáng đặt ở xa và thấu kính nƣớc ở trạng thái chƣa điều tiết, đã điều tiết 38 Hình 2.4. Kết quả thí nghiệm khi nguồn sáng đặt ở gần và thấu kính nƣớc ở trạng thái đã điều tiết, không điều tiết 39 Sơ đồ 1. Phân loại mô hình trong vật lý học 21 Sơ đồ 2. Cấu trúc đơn vị kiến thức của bài 31: Mắt – Vật lý 11 THPT 30 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Cấu trúc NLTN 10 Bảng 1.2. Tiêu chí đánh giá và cấp độ đánh giá các thành tố của NLTN 15
  9. MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Hội nghị lần thứ VIII Ban Chấp Hành Trung ƣơng Đảng khóa XI đã khẳng định phải “Đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trƣờng, định hƣớng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế”. Trong nghị quyết cũng chỉ rõ: “Đổi mới chƣơng trình nhằm phát triển năng lực và phẩm chất ngƣời học, hoài hòa đức, trí, thể, mỹ; dạy ngƣời, dạy chữ và dạy nghề. Đổi mới nội dung giáo dục theo hƣớng tinh giản, hiện đại, thiết thực, phù hợp với lứa tuổi, trình độ và ngành nghề; tăng thực hành, vân dụng kiến thức vào thực tiễn.”[3] Theo đó, xu hƣớng giáo dục của nƣớc ta đã và đang chuyển sang hƣớng quan tâm xem học sinh biết làm, biết thực hành và biết áp dụng vào thực tế dựa vào những kiến thức đã đƣợc học nhƣ thế nào. Hay nói cách khác giáo dục đang quan tâm khả năng ngƣời học làm đƣợc những gì và vận dụng đƣợc những gì. Điều này đồng nghĩa với, thay vì chỉ chú trọng đến việc tiếp thu kiến thức một cách đơn thuần, thụ động, giáo viên cần phải giúp cho học sinh chiếm lĩnh đƣợc cả kiến thức và sử dụng những kiến thức đó áp dụng vào trong thực tiễn, đời sống, các ngành nghề. Giáo dục hiện nay quan tâm đến năng lực của ngƣời học là mục tiêu đổi mới của giáo dục sau năm 2015. Vấn đề đổi mới giáo dục đặt ra câu hỏi cho các nhà giáo dục cũng nhƣ các giáo viên: Bằng cách nào để xây dựng và phát triển năng lực cho học sinh qua các môn học ở phổ thông? Trong chƣơng trình THPT, Vật lý là môn khoa học gắn liền với thực nghiệm. Năng lực thực nghiệm là năng lực đặc thù của nhà Vật lý, là năng lực không thể thiếu trong nghiên cứu Vật lý cũng nhƣ các ngành nghề liên quan. Gần nhƣ tất cả các khái niệm, công thức, định luật của Vật lý đều đƣợc tìm ra hoặc kiểm chứng nhờ vào con đƣờng thực nghiệm. Do đó, Vật lý là một bộ môn rất tiềm năng để tạo cơ hội phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh. Và hơn thế, việc phát triển năng lực thực nghiệm vật lý cho học sinh là vô cùng cần thiết. Nội dung của bộ môn Vật lý ở THPT rất đa dạng để thầy cô có thể xây dựng cho học sinh những nhiệm vụ phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh. Trong 1
  10. đó, có nội dung về phần Quang học – Vật lý 11 rất gần gũi với đời sống. Về phần nội dung này, trƣớc đây, các giáo viên thƣờng chỉ định hƣớng học sinh giải bài tập dựa vào việc học thuộc công thức hoặc giải thích hiện tƣợng dựa trên lý thuyết lý tƣởng. Cho đến hiện tại, sau khi giáo dục đi theo con đƣờng phát triển năng lực cho học sinh, giáo viên cũng mới chỉ dừng lại ở việc nỗ lực đƣa vào các hiện tƣợng, kết quả thí nghiệm hoặc thực tế để học sinh giải thích. Chúng ta có thể đƣa những nhiệm vụ cụ thể vào tiết học để tạo hứng thú học tập và nhằm phát triển đƣợc năng lực thực nghiệm cho học sinh nhƣng học sinh chƣa thực sự có nhiều cơ hội thao tác với thí nhgiệm hoặc thiết kế chế tạo các tài liệu học tập hay ứng dụng kĩ thuật. Ví dụ khi dạy kiến thức về mắt, giáo viên mới chỉ sử dụng mô phỏng và sách giáo khoa để tƣơng tác với học sinh; chƣa có nghiên cứu nào đề cập đến ý tƣởng sử dụng mô hình vật chất chức năng để giúp học sinh học kiến thức bài này. Với kỳ vọng giúp học sinh tiếp thu nhanh chóng kiến thức và phát triển năng lực thực nghiệm, em đã chọn đề tài nghiên cứu: Xây dựng và sử dụng mô hình vật chất chức năng của mắt trong dạy học bài 31: Mắt – Vật lý 11 THPT theo hướng phát triển năng lực thực nghiệm. 2. Lịch sử nghiên cứu vấn đề Nhằm mục đích phát triển năng lực thực nghiệm Vật lý phần Quang hình cho học sinh bậc phổ thông, trƣớc đây đã có nhiều nghiên cứu đƣợc đƣa ra. Chẳng hạn nhƣ đã có nghiên cứu việc dùng hệ thống thí nghiệm mở đƣa vào giảng dạy [4] hay sử dụng hệ thống bài tập thực nghiệm mở đối với một số đơn vị kiến thức thuộc chƣơng „Mắt và các dụng cụ quang‟ [12] giúp học sinh hình thành và bƣớc đầu phát triển đƣợc năng lực thực nghiệm. Hoặc đã có nghiên cứu về việc hƣớng dẫn học sinh giải các bài tập bằng phƣơng pháp thực hiện thí nghiệm để phát triển năng lực thực nghiệm trong phần Quang hình học này [13] Tuy nhiên, để làm rõ phần nội dung kiến thức của từng bài học mà vẫn có thể phát triển đƣợc năng lực thực nghiệm cho học sinh trong nội dung chƣơng “Mắt và các dụng cụ quang” thì có rất ít đề tài. Đặc biệt với nội dung của bài “Mắt” chƣa có nghiên cứu nào đi tìm hiểu chi tiết về việc phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh. Việc đi xây dựng mô hình vật chất chức năng của mắt và sử dụng mô hình đó trong dạy học phần kiến 2
  11. thức liên quan có thể vừa giúp ghi nhớ kiến thức một cách nhanh chóng, trực quan, vừa giúp học sinh phát triển năng lực thực nghiệm ngay trong tiết học lý thuyết. Vì vậy, nghiên cứu xây dựng và sử dụng mô hình vật chất chức năng của mắt vào dạy học bài „Mắt‟ là một hƣớng đi khá tốt cho việc phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh trong bộ môn Vật lý. 3. Mục đích nghiên cứu Xây dựng và sử dụng mô hình vật chất chức năng của mắt vào dạy học bài „Mắt và các tật của mắt‟ – Vật lý 11 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu Nhiệm vụ 1: Xây dựng cơ sở lý luận cho đề tài - Hệ thống cơ sở lý luận về phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh. - Tìm hiểu thực trạng dạy học phát triển năng lực thực nghiệm cho HS ở trƣờng THPT. Nhiệm vụ 2: Phân tích nội dung kiến thức bài „Mắt‟ và xây dựng lên tiến trình dạy học sử dụng mô hình vật chất chức năng của mắt để phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh - Nghiên cứu các nội dung liên quan đến cấu tạo, hoạt động và các tật khúc xạ của mắt. - Xây dựng mô hình cấu tạo vật chất chức năng của mắt. - Xây dựng tiến trình sử dụng mô hình trên vào dạy học bài „Mắt‟ nhằm phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh. Nhiệm vụ 3: Dự kiến thực nghiệm sƣ phạm 5. Phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp nghiên cứu lý luận. - Phƣơng pháp nghiên cứu thực tiễn (quan sát, điều tra). - Phƣơng pháp thực nghiệm khoa học giáo dục. - Phƣơng pháp thống kê toán học. 6. Kết quả dự kiến 3
  12. - Xây dựng đƣợc mô hình cấu tạo vật chất chức năng của mắt và xây dựng tiến trình dạy học sử dụng mô hình dạy bài „Mắt và các tật của mắt‟. - Làm rõ cơ sở lý luận cho việc xây dựng và phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh trong dạy học Vật lý. - Bổ sung vào nguồn tài liệu tham khảo cho giáo viên và sinh viên chuyên ngành. 7. Nội dung chính nghiên cứu Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc phát triển năng lực thực nghiệm 1. Lí luận về năng lực thực nghiệm trong dạy học Vật lý 1.1. Khái niệm về năng lực 1.2. Khái niệm về năng lực thực nghiệm 1.3. Cấu trúc của năng lực thực nghiệm 1.4. Các biện pháp phát triển năng lực thực nghiệm 1.5. Đánh giá năng lực thực nghiệm của học sinh trong học tập bộ môn Vật lý 2. Lý luận về mô hình trong dạy học Vật lý 2.1. Khái niệm về mô hình 2.2. Phân loại mô hình trong Vật lý học 2.3. Chức năng của mô hình trong Vật lý học 3. Điều tra thực tiễn của việc phát triển NLTN cho học sinh ở THPT 3.1. Mục đích điều tra 3.2. Phƣơng pháp điều tra 3.3. Kết quả điều tra Kết luận chƣơng I Chương 2: Tổ chức dạy học bài „Mắt‟ thông qua mô hình mắt 1. Vị trí, tầm quan trọng của bài „Mắt‟ trong chƣơng trình Vật lý phổ thông 2. Mục tiêu, nội dung kiến thức của bài „Mắt‟ 2.1. Mục tiêu bài học theo hƣớng tiếp cận và phát triển năng lực thực nghiệm 2.2. Phân tích nội dung kiến thức bài học 3. Thiết kế tiến trình dạy học bài 31: Mắt – Vật lý 11 THPT 3.1. Xây dựng mô hình vật chất chức năng của mắt 4
  13. 3.2. Thiết kế các hoạt động dạy học bài 31: Mắt – Vật lý 11 THPT 3.3. Các tiêu chí đánh giá năng lực thực nghiệm của học sinh Kết luận chƣơng II Chương 3: Dự kiến thực nghiệm sƣ phạm 1. Mục đích của thực nghiệm sƣ phạm 2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm 3. Đối tƣợng của thực nghiệm sƣ phạm 4. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm 5. Dự kiến thực nghiệm sƣ phạm Kết luận chƣơng III 5
  14. Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM 1. Lí luận về năng lực thực nghiệm trong dạy học Vật lý 1.1. Khái niệm về năng lực Theo một số nhà giáo dục nƣớc ngoài thì năng lực đƣợc hiểu theo nhiều cách khác nhau: „- Năng lực gồm những kĩ năng và kĩ xảo học đƣợc hoặc sẵn có của cá thể nhằm giải quyết các tình huống xác định, cũng nhƣ sự sẵn sàng về động cơ, xã hội và khả năng vận dụng các cách giải quyết vấn đề một cách có trách nhiệm và hiệu quả trong những tình huống linh hoạt (Weinert, 2001). - Năng lực là khả năng sử dụng các kiến thức và các kĩ năng trong một tình huống có ý nghĩa (Rogiers, 1996). - Năng lực là một tập hợp các kiến thức, kĩ năng và thái độ phù hợp với một hoạt động thực tiễn (Barnert, 1992). - Năng lực là khả năng đáp ứng thích hợp và đầy đủ các yêu cầu của một lĩnh vực hoạt động (Từ điển Webster‟s New 20th Century, 1965).‟[12] Theo từ điển Tiếng Việt thì năng lực đƣợc lí giải: „là phẩm chất sinh lí và trình độ chuyên môn tạo cho con ngƣời khả năng hoàn thành một loại hoạt động nào đó với chất lƣợng cao.‟[10-tr. 816] Theo Bộ Giáo dục và Đào tạo (2015): Năng lực là sự huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác nhƣ hứng thú, niềm tin, ý chí để thực hiện một loại công việc trong một bối cảnh nhất định. [2] Theo chƣơng trình giáo dục phổ thông Tổng thể (2017): Năng lực là thuộc tính cá nhân đƣợc hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con ngƣời huy động tổng hợp các kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính cá nhân khác nhƣ hứng thú, niềm tin, ý chí, thực hiện thành công một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể. [1] 6
  15. Nhƣ vậy, ngƣời ta định nghĩa về năng lực thƣờng quy năng lực về phạm trù khả năng hoặc phạm trù phẩm chất, thuộc tính, hoạt động của con ngƣời. Tuy nhiên, dù tiếp cận với định nghĩa năng lực theo phạm trù nào thì đều có điểm chung là năng lực đƣợc bộc lộ qua hoạt động. Khi muốn đánh giá năng lực của một đối tƣợng, chúng ta có thể quan sát hoạt động giải quyết một nhiệm vụ đặt trong một điều kiện cụ thể của đối tƣợng đó. Có nghĩa, để xử lý tình huống nhất định đó, đối tƣợng cần phải vận dụng kiến thức, kỹ năng và những thuộc tính cá nhân khác của mình; và điều này có thể quan sát đƣợc qua những hoạt động của chủ thể. Có thể thấy, năng lực là kết quả của sự huy động kiến thức, kỹ năng và thuộc tính cá nhân để giải quyết vấn đề, nhƣng năng lực không phải chính „sự huy động đó‟ hay năng lực không phải hoạt động. Mặt khác, phẩm chất hay thuộc tính đƣợc hiểu là cái vốn có của sự vật hay hiện tƣợng; nhƣng chúng ta lại có thể rèn luyện và phát triển đƣợc năng lực thông qua việc thực hiện nhuần nhuyễn các nhiệm vụ hoặc dựa vào chính tố chất của ngƣời học, điều kiện giáo dục Điều này cho thấy, việc định nghĩa năng lực theo phạm trù khả năng là hợp lý hơn cả. Chính vì thế, chúng tôi đƣa ra khái niệm về năng lực: „Năng lực là khả năng vận dụng những kiến thức, kỹ năng và các phẩm chất cá nhân khác nhƣ hứng thú, niềm tin, ý chí để thực hiện thành công hoạt động nhất định trong điều kiện cụ thể nhằm giải quyết các vấn đề đã đặt ra.‟ 1.2. Khái niệm về năng lực thực nghiệm Theo từ điển Tiếng Việt, khái niệm thực nghiệm đƣợc định nghĩa: „Thực nghiệm là tạo ra những biến đổi nào đó ở sự vật quan sát nhằm nghiên cứu nhứng hiện tƣợng nhất định, kiểm tra một ý kiến hoặc gợi ra những ý kiến mới (nói khái quát)‟ [10-tr.1207]. Trong nghiên cứu khoa học, thực nghiệm đƣợc hiểu là quá trình thu thập, phân tích thông tin để kiểm chứng cho một giả thuyết khoa học đã đƣợc đặt ra. Năng lực thực nghiệm cũng là khả năng thực hiện thành công hoạt động thực nghiệm trong một bối cảnh nhất định. [7] Năng lực nói chung sẽ đƣợc biểu hiện qua hoạt động đặt trong các tình huống nhất định. Những năng lực khác nhau sẽ đƣợc biểu hiện trong những tình huống khác nhau; chẳng hạn: năng lực hợp tác nhóm sẽ đƣợc thể hiện qua các hoạt động nhóm, năng lực giải quyết vấn đề đƣợc thể hiện qua hoạt động có các tình 7
  16. huống có vấn đề, và năng lực thực nghiệm cũng sẽ đƣợc bộc lộ qua các hoạt động thực nghiệm. Do vậy, có thể hiểu: „Năng lực thực nghiệm (NLTN) là khả năng vận dụng kiến thức, kỹ năng, thái độ và các thuộc tính cá nhân khác nhƣ hứng thú, niềm tin, ý chí, để thực hiện thành công hoạt động thực nghiệm trong một bối cảnh nhất định nhằm giải quyết các vấn đề đã đặt ra.‟ Theo đó, NLTN Vật lý đƣợc hiểu là: „khả năng vận dụng kiến thức, kỹ năng, thái độ thuộc lĩnh vực Vật lý và các thuộc tính cá nhân khác để thực hiện thành công hoạt động thực nghiệm trong bối cảnh chuyên ngành nhất định nhằm giải quyết các vấn đề đã đặt ra‟. Đó có thể là khả năng thiết kế thí nghiệm Vật lý, khả năng chế tạo một dụng cụ hay thiết bị dựa trên nguyên lý hoạt động để phục vụ quá trình học tập. Năng lực gắn liền với hoạt động nên NLTN đòi hỏi học sinh không những phải hiểu rõ mà còn phải vận dụng đƣợc kiến thức và kỹ năng đƣợc học để thực hiện. Vì vậy, trau dồi NLTN Vật lý cho học sinh là cần thiết. 1.3. Cấu trúc của năng lực thực nghiệm Năng lực thực nghiệm đƣợc cụ thể hóa thành những năng lực thành phần và mỗi năng lực thành phần đó lại đƣợc cụ thể hóa bằng các thành tố liên quan đến kiến thức, kỹ năng để định hƣớng cho quá trình giảng dạy, kiểm tra và đánh giá ngƣời học. Mỗi năng lực thành phần tƣơng ứng đƣợc bộc lộ qua một hoạt động thực nghiệm, các năng lực này đƣợc sắp xếp theo một trình tự sẽ cấu thành nên năng lực thực nghiệm. Theo Schreiber, N., Theyssen, H. & Schecker, H, cấu trúc năng lực thực nghiệm bao gồm các năng lực thành phần: - Năng lực xác định vấn đề cần nghiên cứu và đƣa ra các dự đoán, giả thuyết. - Năng lực thiết kế các phƣơng án thí nghiệm. - Năng lực tiến hành các phƣơng án thí nghiệm đã thiết kế. - Năng lực xử lý, phân tích và trình bày kết quả. Có thể cụ thể hóa cấu trúc năng lực thực nghiệm của các tác giả trên và đƣa ra các thành tố của NLTN nhƣ sau: 8
  17. - Năng lực xác định vấn đề cần nghiên cứu và đƣa ra các dự đoán, giả thuyết Năng lực này đƣợc hiểu là khả năng đặt ra câu hỏi trọng tâm về các hiện tƣợng vật lý xung quanh vấn đề cần nghiên cứu, từ đó đƣa ra chính xác vấn đề cần nghiên cứu, sau đó đề xuất, lựa chọn ra dự đoán, giả thuyết hợp lý có thể kiểm tra bằng thực nghiệm. Đó là câu trả lời cho những vấn đề cần nghiên cứu khi quan sát hiện tƣợng, thí nghiệm. - Năng lực thiết kế các phƣơng án thí nghiệm Phƣơng án thí nghiệm là những dự kiến về cách thức, trình tự tiến hành thí nghiệm trong hoàn cảnh cụ thể để thu đƣợc kết quả mong muốn. [5] Dựa vào những phân tích về những hiện tƣợng vật lý và dự đoán, giả thiết xung quanh vấn đề đƣợc đặt ra, ngƣời học có khả năng đề xuất ra những phƣơng án thí nghiệm, lựa chọn các phƣơng án khả thi nhất và lập đƣợc kế hoạch thực hiện thí nghiệm để thu đƣợc kết quả mong muốn chính là năng lực thiết kế phƣơng án thí nghiệm. - Năng lực tiến hành các phƣơng án thí nghiệm đã thiết kế Là khả năng ngƣời học lựa chọn, sử dụng hợp lý và hiệu quả các thiết bị, dụng cụ để đƣa ra phƣơng án và lắp ráp đƣợc thí nghiệm; bên cạnh đó, ngƣời học cũng phải có khả năng kiểm tra thiết bị, dụng cụ thí nghiệm, phát hiện sai sót cũng nhƣ khắc phục sai sót trong quá trình tiến hành thí nghiệm. Sau đó, ngƣời học quan sát, đọc và ghi chép số liệu trong quá trình tiến hành. - Năng lực xử lý, phân tích và trình bày kết quả Đây là khả năng ngƣời học có thể xử lý đƣợc các số liệu đã thu đƣợc chính xác sau khi tiến hành thí nghiệm, biểu diễn kết quả thu đƣợc (có thể dƣới nhiều hình thức), biện luận về tính đúng đắn của kết quả phân tích đƣợc và đƣa ra những kết luận có giá trị, đánh giá, đƣa ra biện pháp cải thiện phƣơng án thí nghiệm để có kết quả mong muốn. Cấu trúc của NLTN có thể bao gồm các thành tố nhƣ sau: 9
  18. Bảng 1.1. Cấu trúc của NLTN Năng lực thành phần Thành tố 1. Năng lực xác định vấn 1.1. Đặt ra đƣợc các câu hỏi về hiện tƣợng vật đề cần nghiên cứu và đƣa ra các lý xung quanh vấn đề cần nghiên cứu dự đoán, giả thuyết 1.2. Phát biểu đƣợc vấn đề cần nghiên cứu 1.3. Đƣa ra và lựa chọn đƣợc các dự đoán, giả thuyết hợp lý 2. Năng lực thiết kế các 2.1. Đề xuất đƣợc các phƣơng án thí nghiệm phƣơng án thí nghiệm 2.2. Lựa chọn đƣợc phƣơng án khả thi và tối ƣu nhất 2.3. Lập đƣợc kế hoạch thực hiện thí nghiệm chi tiết 2.4. Nêu đƣợc nguyên lý hoạt động, sơ đồ nguyên lý của sản phẩm thực nghiệm (nếu có) 3. Năng lực tiến hành thí 3.1. Lựa chọn đƣợc các dụng cụ, thiết bị cần nghiệm đã thiết kế và thu thập thiết và trình bày đƣợc chức năng, công dụng, kết quả thực nghiệm hoạt động của chúng 3.2. Kiểm tra hoạt động và tiến hành một số hiệu chỉnh (nếu cần) của các thiết bị, dụng cụ 3.3. Lắp ráp đƣợc thiết bị, dụng cụ thí nghiệm 3.4. Tiến hành đƣợc thí nghiệm 3.5. Quan sát, thu thập kết quả thí nghiệm 4. Năng lực xử lý, phân 4.1. Xử lý đƣợc các dữ liệu thực nghiệm tích và trình bày kết quả 4.2. Phân tích đƣợc kết quả thực nghiệm sau khi đã xử lý 4.3. Biểu diễn đƣợc kết quả thực nghiệm dƣới các dạng khác nhau nhƣ biểu đồ, đồ thị 4.4. Giải thích đƣợc kết quả thực nghiệm thu đƣợc và rút ra đƣợc kết luận khoa học 4.5. Đƣa ra và tiến hành đƣợc một số đề xuất để giúp giảm sai số phép đo. 10
  19. 1.4. Các biện pháp phát triển năng lực thực nghiệm Một số biện pháp phát triển NLTN thƣờng đƣợc áp dụng trong giảng dạy: Biện pháp 1: Tăng cường sử dụng thí nghiệm trong dạy học. Thí nghiệm là cầu nối giữa lý thuyết và thực tiễn. Vì thế, trong quá trình học tập bộ môn, „nhờ có thí nghiệm mà HS có thể hiểu sâu hơn bản chất vật lý của các hiện tƣợng, định luật, quá trình đƣợc nghiên cứu. Từ đó mà khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn của HS sẽ linh hoạt và hiệu quả hơn‟ [14]. Do đó, việc sử dụng thí nghiệm vật lý trong dạy học góp phần quan trọng vào việc hoàn thiện những phẩm chất năng lực của HS nói chung và NLTN nói riêng. Bắt đầu từ việc giáo viên tăng cƣờng sử dụng thí nghiệm trong các giờ học lý thuyết (đa phần là giáo viên thực hiện), ngƣời học sẽ có cơ hội đƣợc tiếp xúc nhiều hơn với thí nghiệm để phát triển năng lực quan sát, thu thập số liệu và nhận xét. Bên cạnh đó cũng tạo cho học sinh hứng thú và cơ hội để bắt chƣớc các thao tác thực hành; đây sẽ là nền tảng cơ bản để hình thành và phát triển NLTN cho ngƣời học. Khi ngƣời học đã tiếp xúc nhiều với việc quan sát thí nghiệm sẽ có hứng thú đối với việc thực hiện nó, đi từ việc thực hiện theo hƣớng dẫn chi tiết trong sách giáo khoa, tài liệu hoặc sự chỉ dẫn của giáo viên đến việc tự đề xuất ra phƣơng án và thực hiện nó. Trƣớc hết ngƣời học cần phải tiếp xúc với việc tìm ra vấn đề cần giải quyết hay nói cách khác chính là mục đích thí nghiệm bằng cách trả lời các câu hỏi thông qua việc tìm hiểu các hiện tƣợng vật lý xung quanh vấn đề thực nghiệm cần giải quyết. Điều này giúp ngƣời học phát triển nhanh chóng năng lực thành phần 1 trong cấu trúc của NLTN. Tiếp theo đó, để đề xuất ra đƣợc phƣơng án thí nghiệm cần ngƣời học phải hiểu rõ không chỉ nguyên lý vật lý mà còn phải xác định, lựa chọn đƣợc thiết bị, dụng cụ thí nghiệm phù hợp; sau đó, tối ƣu hoàn cảnh và lập ra đƣợc kế hoạch thực hiện chi tiết; lắp ráp, bố trí thí nghiệm. Việc này giúp ngƣời học phát triển các thành tố của năng lực thành phần 2. Ngoài ra, trong quá trình thực hiện nếu gặp phải sai sót do thiết bị sẽ tạo cơ hội để phát triển thành tố 3.2 của năng lực thành phần 3. Khi thực hiện thí nghiệm dƣới sự điều chỉnh và góp ý của giáo viên, ngƣời học sẽ đƣợc tiếp xúc và trau dồi thêm những kỹ năng thực nghiệm. Sau khi thực 11
  20. hiện thí nghiệm xong, ngƣời học phải thu thập và xử lý số liệu; kế đến là biểu diễn số liệu đó dƣới dạng mong muốn và nhận xét, đƣa ra kết luận về kết quả thu đƣợc. Năng lực thành phần 4 sẽ đƣợc nâng cao. Thực tế, do thời lƣợng lên lớp của môn học còn hạn chế nên ngƣời học đôi khi sẽ phải thực hiện nhiệm vụ thí nghiệm ngoài giờ lên lớp. Điều này đòi hỏi ngƣời học cần phải tự tu duy và thực hiện trong điều kiện không có sự giúp đỡ của giáo viên, do đó, việc giao nhiệm vụ thực nghiệm về nhà góp phần quan trọng đối với việc phát triển NLTN cho ngƣời học. Vì thế, giáo viên nên tăng cƣờng giao những nhiệm vụ học tập thực nghiệm về nhà cho ngƣời học tự tìm tòi và sáng tạo. Biện pháp 2: Tích cực sử dụng phương pháp mô hình trong dạy học. Việc tăng cƣờng sử dụng thí nghiệm trong dạy học nói chung và dạy học Vật lý nói riêng là vô cùng cần thiết và quan trọng; tuy nhiên, trong bộ môn Vật lý, đôi khi không thể làm thí nghiệm với vật thật và hiệu quả nhất. Chẳng hạn nhƣ khi dạy về chuyển động quay của Trái Đất, hoặc khi dạy về lực hấp dẫn giữa Mặt Trời và Trái Đất, hoặc khi dạy về từ trƣờng, hiện tƣợng cảm ứng điện từ Trong những trƣờng hợp cụ thể đó, phƣơng pháp tối ƣu hơn hết là sự dụng mô hình vào giảng dạy. Việc sử dụng mô hình trong dạy học vật lý không những mô tả đƣợc sự vật, hiện tƣợng hay giải thích các sự kiện và hiện tƣợng có liên quan tới đối tƣợng mà thông qua tƣơng tác với mô hình học sinh có thể tự tìm tòi, nghiên cứu và từ đó có thể tiên đoán phát hiện ra các sự kiện và hiện tƣợng mới [14]. Đồng nghĩa với đó, thành tố thứ ba của NLTN đƣợc phát triển. Khi sử dụng phƣơng pháp mô hình trong dạy học vật lý, giáo viên cần: - Hƣớng dẫn ngƣời học quan sát kỹ các sự vật, hiện tƣợng đƣợc biểu thị trên mô hình bằng các câu hỏi định hƣớng cụ thể. Khi ngƣời học quan sát, lƣu ý quan sát mô hình từ nhiều phía và ngoài thị giác cần huy động việc sử dụng xúc giác để tri giác đầy đủ các thông tin mà mô hình có khả năng cung cấp. - Định hƣớng và giúp ngƣời học tìm ra mối liên hệ giữa các sự vật, hiện tƣợng đƣợc đề cập trong mô hình. Khi đó phát triển đƣợc thành tố 1.1 và 1.2 của NLTN. 12
  21. - Tạo cơ hội và thời gian để ngƣời học đƣợc quan sát tỉ mỉ và tự phát biểu những thông tin, kết quả mà đã quan sát đƣợc từ mô hình; giúp phát triển thành tố 3.5 của NLTN. - Khi ngƣời học đƣợc tiếp xúc, làm việc với mô hình, có thể quan sát hay tháo lắp dễ dàng để thuận lợi cho việc nghiên cứu, quan sát từng bộ phận; từ đó, kích thích trí tƣởng tƣợng, khả năng sáng tạo và niềm tin giải quyết vấn đề đã đặt ra. Nhờ đó NLTN đƣợc bồi dƣỡng và phát triển. - Giáo viên có thể khuyến khích ngƣời học từ những kiến thức vật lý đã biết (và gợi ý) để tạo ra một mô hình dựa vào trí tƣởng tƣợng và sáng tạo của bản thân để tiếp tực nghiên cứu những kiến thức liên quan khác. Bên cạnh đó, giáo viên nên giao cho ngƣời học nhiều hơn nhiệm vụ chế tạo, thiết kế mô hình. Biện pháp 3: Thường xuyên sử dụng phương pháp thực nghiệm trong dạy học. Trong quá trình dạy học, đặc biệt với bộ môn vật lí thì phƣơng pháp thực nghiệm đƣợc dùng khá phổ biến. Đó cũng là một phƣơng pháp đƣợc sử dụng để dạy thành công nhiều bài học trong chƣơng trình phổ thông. Trong chƣơng trình phổ thông, có rất nhiều phần kiến thức đƣợc xây dựng bằng con đƣờng thực nghiệm. Đó chính là cơ hội tốt để ngƣời học bồi dƣỡng và phát triển NLTN. Vì vậy, trong quá trình dạy học, giáo viên cần tăng cƣờng sử dụng phƣơng pháp thực nghiệm. Để thực hiện tốt công việc này, giáo viên cần lƣu ý: - Khai thác và sử dụng tối đa các bài học có thể sử dụng phƣơng pháp thực nghiệm. - Khi thực hiện phƣơng pháp này cần phát huy tối đa khả năng của ngƣời học nhƣ đề xuất phƣơng án, nêu vấn đề, sử dụng kiến thức liên quan, kiểm tra đánh giá qua đó phát triển hầu hết các thành tố của năng lực thành phần 1 của NLTN. - Tạo điều kiện cho ngƣời học làm thí nghiệm nhằm cũng cố niềm tin cho các em, đồng thời tạo cơ hội cho các em tiếp xúc trực tiếp và rèn luyện các thao tác tay chân hay chính là phát triển năng lực thành tố 3.4 của NLTN. 13
  22. - Các kết quả thực nghiệm mà các em thu đƣợc có thể có những sai số nhỏ so với các kết quả mà nhà khoa học đã tìm ra trƣớc đó. Giáo viên cần hƣớng dẫn ngƣời học cách xử lí kết quả và tìm ra nguyên nhân, biện pháp khắc phục chứ tuyệt đối không đƣợc điều chỉnh số liệu, để đi đến những kiến thức mới phù hợp. Qua đó kỹ năng tính toán, kỹ năng thu thập và xử lý thông tin đƣợc phát triển. Từ đó, bồi dƣỡng và nâng cao năng lực thành phần 4 của NLTN. Biện pháp 4: Đổi mới cách thức kiểm tra, đánh giá theo hướng chú trọng phát triển NLTN. Đánh giá theo hƣớng chú trọng phát triển NLTN nghĩa là trong quá trình học tập cũng nhƣ trong các đề kiểm tra trên lớp, đề thi nên tăng cƣờng các câu hỏi yêu cầu học sinh phải vận dụng các kỹ năng thực nghiệm để giải quyết. [14] Việc kiểm tra đánh giá trong trƣờng phổ thông hầu nhƣ chỉ chú trọng đến học thuộc lí thuyết mà chƣa chú trọng tới việc phát triển NLTN cho học sinh. Vật lí học là bộ môn khoa học thực nghiệm, thế nên trong kiểm tra đánh giá kết quả học tập của học sinh mà không có đánh giá về NLTN sẽ khiến học sinh không nhận thấy đƣợc tầm quan trọng của NLTN và việc tự bồi dƣỡng NLTN sẽ bị hạn chế. Do đó, thay vì chỉ quan tâm đánh giá lƣợng kiến thức lý thuyết mà học sinh nhận đƣợc, giáo viên nên tăng cƣờng đƣa các câu hỏi, nhiệm vụ phát triển NLTN nói riêng và các năng lực nói chung vào để kiểm tra đánh giá học sinh (từ kiểm tra miệng đến kiểm tra định kỳ). Việc thực hiện những nhiệm vụ thực nghiệm hoặc trả lời những câu hỏi mang tính thực nghiệm sẽ giúp học sinh có cơ hội để phát triển những thành tố của NLTN. Các biện pháp phát triển NLTN cho học sinh có thể khác nhau bởi cách tiếp cận nhƣng thực chất chúng vẫn có những điểm chung. Dù là cho học sinh quan sát, nghiên cứu thí nghiệm/ mô hình, hay cho học sinh tăng cƣờng sử dụng phƣơng pháp thực nghiệm trong quá trình học tập, hay cho học sinh trả lời những câu hỏi, hoàn thành những nhiệm vụ mang tính thực nghiệm để phát triển NLTN thì học sinh đều cần phải nắm chắc đƣợc kiến thức, kỹ năng và sử dụng chúng một cách linh hoạt nhằm giải quyết vấn đề đã đặt ra. Trong quá trình đó NLTN đƣợc bồi dƣỡng và phát triển. Mấu chốt của việc giúp học sinh phát triển NLTN là giáo viên cần tạo cơ hội 14
  23. tối đa cho học sinh hay nói cách khác là giáo viên thiết kế nhiệm vụ thực nghiệm phù hợp với học sinh sẽ giúp học sinh phát triển NLTN tốt nhất. 1.5. Đánh giá năng lực thực nghiệm của học sinh trong học tập bộ môn Vật lý Khác với việc tổ chức hoạt động dạy học, các công cụ đánh giá cần chỉ rõ thành phần năng lực cần đánh giá và xây dựng đƣợc các công cụ đánh giá từng thành tố của các năng lực thành phần. Dƣới đây, chúng tôi đã sử dụng cách đánh giá dựa trên các tiêu chí đánh giá và cấp độ đạt đƣợc của từng thành tố năng lực thành phần. Bảng 1.2. Tiêu chí đánh giá và cấp độ đánh giá của các thành tố của NLTN Mức độ Tiêu chí Thành tố đánh giá Mức 1 Mức 2 Mức 3 1.1. Đặt ra đƣợc Tự đặt ra Đặt ra các câu Không đặt ra các câu hỏi về đối đƣợc những hỏi nghiên cứu đƣợc các câu tƣợng, hiện tƣợng câu hỏi về sự dƣới sự định hỏi nghiên vật lí liên quan đến kiện vật lý hƣớng, trợ cứu nào liên vấn đề thực nghiệm liên quan đến giúp của giáo đến vấn đề 1. Xác định vấn đề cần viên. thực nghiệm. vấn đề cần nghiên cứu. nghiên cứu Tự phát biểu Phát biểu đƣợc Không phát và đƣa ra đƣợc chính vấn đề nghiên biểu đƣợc vấn các dự 1.2. Phát biểu đƣợc xác, trọng cứu dƣới sự đề nghiên đoán, giả vấn đề cần nghiên tâm vấn đề định hƣớng, cứu. thuyết cứu cần nghiên trợ giúp của cứu. giáo viên. 1.3. Đƣa ra các giả Tự đề xuất Đƣa ra các dự Không đặt ra thuyết thực đƣợc các dự đoán, giả đƣợc các dự nghiệm, dự đoán đoán, giả thuyết thực đoán, giả 15
  24. thực nghiệm thuyết thực nghiệm dƣới thuyết thực nghiệm hợp sự định hƣớng, nghiệm nào. lý. trợ giúp của giáo viên. Hoặc tự đề xuất đƣợc các dự đoán, giả thuyết thực nghiệm nhƣng chƣa hợp lý. Tự đề xuất đc Đề xuất đƣợc Không đề các phƣơng một hoặc nhiều xuất đƣợc bất án thí nghiệm phƣơng án thí kì phƣơng án 2.1. Đề xuất đƣợc khác nhau. nghiệm khác thí nghiệm các phƣơng án thí nhau dƣới sự nào. nghiệm khác nhau định hƣớng, trợ giúp của giáo viên. Tự đƣa ra Đƣa ra đƣợc Không lựa 2. Thiết kế đƣợc phƣơng phƣơng án thí chọn đƣợc phƣơng án 2.2. Lựa chọn đƣợc án thí nghiệm nghiệm khả thi phƣơng án thí thí nghiệm các phƣơng án thí khả thi. dƣới sự định nghiệm nào nghiệm khả thi hƣớng, trợ khả thi. giúp của giáo viên. 16
  25. Tự trình bày Trình bày đƣợc Không trình đƣợc tiến tiến trình thực bày đƣợc chi trình thực hiện thí tiết tiến trình 2.3. Trình bày hiện thí nghiệm đã lựa thực nghiệm đƣợc tiến trình thực nghiệm đã chọn dƣới sự khả thi. nghiệm khả thi lựa chọn. định hƣớng, trợ giúp của giáo viên. Tự nêu đƣợc Nêu đƣợc Không nêu nguyên lí nguyên lí hoạt đƣợc nguyên 2.4. Nêu đƣợc hoạt động động hoặc sơ lí hoạt động nguyên lí hoạt hoặc sơ đồ đồ nguyên lí hay sơ đồ động, sơ đồ nguyên nguyên lí của của sản phẩm nguyên lí của lí của sản phẩm sản phẩm thực nghiệm sản phẩm thực nghiệm (nếu thực nghiệm (nếu có) dƣới thực nghiệm có) (nếu có). sự định hƣớng, (nếu có). trợ giúp của giáo viên. 3.1. Lựa chọn đƣợc Tự lựa chọn Dƣới sự định Không lựa các dụng cụ, thiết đƣợc các hƣớng, trợ chọn đƣợc bị cần thiết và trình dụng cụ, thiết giúp của giáo các dụng cụ, bày đƣợc chức bị cần thiết. viên lựa chọn thiết bị cần năng, công dụng, đƣợc các dụng thiết. hoạt động của cụ, thiết bị cần chúng thiết. 17
  26. Tự kiểm tra Dƣới sự trợ Không kiểm đƣợc sự hoạt giúp của giáo tra đƣợc thiết động ổn định viên kiểm tra bị, dụng cụ 3.2. Kiểm tra hoạt của thiết bị, đƣợc sự hoạt khi có sự cố 3. Tiến động và tiến hành dụng cụ và động ổn định và không xử hành thực một số hiệu chỉnh có khả năng của thiết bị, lý đƣợc khi nghiệm và (nếu cần) của các hiệu chỉnh dụng cụ và có tình huống thu thập kết thiết bị, dụng cụ các thiết bị, khả năng hiệu thiết bị dụng quả thực dụng cụ đó chỉnh các thiết cụ có vấn đề nghiệm phù hợp. bị, dụng cụ đó xảy ra. phù hợp. Tự lắp ráp Dƣới sự trợ Không lắp ráp đƣợc đúng giúp của giáo đƣợc đúng 3.3. Lắp ráp đƣợc các dụng cụ, viên lắp ráp các dụng cụ, các dụng cụ, thiết thiết bị. đƣợc đúng các thiết bị. bị dụng cụ, thiết bị. Tự tiến hành Tiến hành Không tiến đƣợc thí đƣợc thí hành đƣợc thí 3.4. Tiến hành nghiệm. nghiệm dƣới nghiệm. đƣợc thí nghiệm sự hỗ trợ của giáo viên. Tự quan sát, Dƣới sự trợ Không thu thu thập đƣợc giúp của giáo đƣợc kết quả 3.5. Quan sát, thu kết quả thí viên quan sát, thí nghiệm. thập kết quả thí nghiệm. thu thập đƣợc nghiệm kết quả thí nghiệm. 18
  27. Tự xử lý Dƣới sự hƣớng Không xử lý đƣợc các dữ dẫn, trợ giúp đƣợc các dữ 4.1. Xử lý các dữ liệu thực của giáo viên liệu thực liệu thực nghiệm nghiệm. xử lý đƣợc các nghiệm. dữ liệu thực nghiệm. Tự tính đƣợc Tính đƣợc sai Không tính 4.2. Phân tích đƣợc sai số phép số và rút ra đƣợc sai số và kết quả thực đo và từ đó đƣợc kết luận không đƣa ra nghiệm sau khi đã rút ra đƣợc dƣới sự hƣớng đƣợc kết luận xử lý nhận xét, kết dẫn của giáo về kết quả. luận khoa viên. học. 4. Năng lực xử lí, phân Dựa vào dữ Biểu diễn đƣợc Không biểu tích kết quả 4.3. Biểu diễn đƣợc liệu đã xử lý, kết quả thí diễn đƣợc kết thực kết quả thực tự biểu diễn nghiệm theo quả thực nghiệm và nghiệm dƣới các đƣợc kết quả yêu cầu nhờ nghiệm sau rút ra kết dạng khác nhau thí nghiệm vào sự hƣớng khi đã xử lý. luận nhƣ biểu đồ, đồ thị theo dạng dẫn, hỗ trợ của đƣợc yêu giáo viên. cầu. Tự đƣa ra Đƣa ra giải Không đƣa ra 4.4. Giải thích giải thích về thích về kết giải thích về đƣợc kết quả thực kết quả thu quả thu đƣợc kết quả thu nghiệm thu đƣợc đƣợc và dựa và rút ra đƣợc đƣợc và và rút ra đƣợc kết vào đó tự rút kết luận dƣới không rút ra luận khoa học ra đƣợc kết sự gợi ý, đƣợc kết luận. luận. hƣớng dẫn của 19
  28. GV. Tự đƣa ra và Đƣa ra và tiến Không đƣa ra tiến hành hành đƣợc và tiến hành 4.5. Đƣa ra và tiến đƣợc những những đề xuất đƣợc bất kỳ hành đƣợc một số đề xuất giúp giúp giảm sai đề xuất nào đề xuất giúp giảm giảm sai số số phép đo giúp giảm sai sai số phép đo phép đo. dƣới sự hƣớng số phép đo. dẫn của giáo viên. 2. Lý luận về sử dụng mô hình trong dạy học Vật lý 2.1. Khái niệm về mô hình Khái niệm mô hình đƣợc sử dụng rộng rãi trong ngôn ngữ đời thƣờng và trong kỹ thuật với những ý nghĩa khác nhau. Trong vật lý học, V.A. Stôphơ định nghĩa: „Mô hình là một hệ thống đƣợc hình dung trong óc hay đƣợc biểu hiện bằng vật thể, hệ thống đó phản ánh những thuộc tính bản chất của đối tƣợng nghiên cứu hoặc tái tạo nó, bởi vậy việc nghiên cứu mô hình sẽ cung cấp cho ta những thông tin mới về đối tƣợng‟. [9] Theo đó, mô hình không đồng nhất với đối tƣợng mà nó phản ảnh. Một mô hình chỉ phản ánh một số tính chất của đối tƣợng vật chất. Cùng một đối tƣợng có thể có nhiều mô hình khác nhau. 2.2. Phân loại mô hình trong vật lý học Có thể phân các mô hình trong nghiên cứu vật lý học thành các loại theo sơ đồ dƣới đây: 20
  29. MÔ HÌNH Mô hình vật chất Mô hình lý thuyết Là mô hình bằng vật thể phản ánh Là những mô hình trừu tƣợng, về nh ững đặc trƣng cơ bản về mặt nguyên tắc ngƣời ta chỉ áp dụng hình học, vật lý học, động lực học, các thao tác tƣ duy lý thuyết. Mô chức năng học của đối tựng hình và đối tƣợng gốc có bản chất nghiên cứu. Thƣờng xuất hiện ở vật lý hoàn toàn khác nhau nhƣng giai đoạn đầu của quá trình nhận hoạt động theo quy luật giống thức khoa học. nhau. Ví dụ: mô hình tên lửa, mô hình máy phát điện xoay chiều Mô hình ký hiệu (mô hình Mô hình biểu tượng (mô dấu hiệu) hình hình ảnh) Là hệ thống những ký Là mô hình chỉ có trong hiệu dùng để mô tả hay tƣ duy. Nhiều khi mô thay thế một sự vật, hiện hình biểu tƣợng đƣợc vật tƣợng vật lý. chất hóa đến một mức độ nào đó để hỗ trợ cho quá trình tƣ duy. Ví dụ: 퐹ℎ = − = cos(휔푡 + 휑) Sơ đồ 1. Phân loại mô hình trong dạy học Vật lý 2.3. Chức năng của mô hình trong vật lý học Trong vật lý học, mô hình có một số chức năng đáng chú ý sau: - Mô tả sự vật, hiện tƣợng. - Giải thích các tính chất và hiện tƣợng có liên quan đến đối tƣợng. - Tiên đoán các tính chất, hiện tƣợng mới. Chức năng này là vai trò rất quan trọng của mô hình trong nhận thức khoa học. 21
  30. 3. Điều tra thực tiễn của việc phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh ở THPT 3.1. Mục đích điều tra - Tìm hiểu quan điểm của giáo viên và học sinh về NLTN. - Tìm hiểu đƣợc thực trạng phát triển của các thành tố trong cấu trúc NLTN, thuận lợi và khó khăn khi phát triển NLTN cho học sinh THPT của GV. - Tìm hiểu những vƣớng mắc của học sinh đối với các nhiệm vụ học tập trong bài 31: Mắt. - Tìm hiểu những khó khăn của học sinh khi học tập phần kiến thức liên quan đến Mắt và các tật của mắt. Và những quan điểm của giáo viên về khả năng tiếp thu kiến thức nội dung này. 3.2. Phương pháp điều tra Để đạt đƣợc mục đích điều tra trên, chúng tôi đã tiến hành thu thập thông tin qua việc quan sát, phát phiếu đánh giá (phụ lục 1), thống kê kết quả theo phiếu đã phát. 3.3. Kết quả điều tra Chúng tôi đã phát phiếu điều tra, tìm hiểu quan niệm của giáo viên về việc sử dụng mô hình nói riêng hay các nhiệm vụ thực nghiệm nói chung để phát triển NLTN cho HS trong dạy học vật lý. Đồng thời, tìm hiểu phong cách học tập của học sinh trong quá trình học bài „Mắt và các tật của mắt‟ – SGK Vật lý 11 cơ bản ở trƣờng Trung học phổ thông Đông Anh (Hà Nội), gồm có: - Số trƣờng điều tra: 1 - Số phiếu điều tra giáo viên: 7 - Sô giáo viên cho biết ý kiến: 7 - Số phiếu điều tra học sinh: 120 - Số học sinh cho biết ý kiến: 120 - Kết quả điều tra: Phụ lục 2 - Đối với giáo viên: + Đa số GV đƣợc hỏi ý kiến đều đồng tình với quan niệm về năng lực và năng lực thực nghiệm mà chúng tôi đƣa ra (100%), vì thế quan niệm về năng lực hay năng lực thực nghiệm đã đƣợc đƣa ra và sử dụng trong nghiên cứu này là phù 22
  31. hợp. Bên cạnh đó, 100% GV đều cho rằng việc phát triển NLTN đối với HS bậc phổ thông là cần thiết/ rất cần thiết. + Với cấu trúc NLTN chúng ta nêu ra cũng đã nhận đƣợc sự nhất trí cao của các GV đƣợc hỏi ý kiến, chỉ có số ít GV chƣa thực sự đồng ý về một vài thành tố nhỏ. Chính vì thế, chúng tôi quyết định sử dụng cấu trúc này làm căn cứ cơ bản nhất để thiết kế các nhiệm vụ giúp phát triển NLTN cho học sinh. + Theo ý kiến cá nhân của GV, 100% thầy cô đều cho rằng các hoạt động: sử dụng mô hình, thí nghiệm trong quá trình giảng dạy; cho học sinh thực hành trong các tiết thực hành; kiểm tra, đánh giá học sinh bằng các nhiệm vụ nhỏ yêu cầu về tính sáng tạo, vận dụng linh hoạt kiến thức lý thuyết; Hay tổ chức hƣớng dẫn học sinh tiến hành nhiệm vụ thực nghiệm; Hoặc cho học sinh tham gia các hoạt động trải nghiếm sáng tạo đều giúp học sinh có cơ hội hình thành và phát triển NLTN trong quá trình học tập bộ môn. Tuy nhiên đối với việc áp dụng các hoạt động này vào thực tế giảng dạy thì chƣa đƣợc thƣờng xuyên và hiệu quả. Các thầy cô đa phần chỉ dừng lại ở việc tổ chức cho học sinh quan sát mô hình hay dụng cụ thí nghiệm, thí nghiệm minh họa mẫu, video thí nghiệm hoặc cho học sinh làm thí nghiệm trong các giờ học có khả năng; hầu nhƣ chƣa từng tổ chức cho học sinh chủ động thực hiện nhiệm vụ thực nghiệm, hay chƣa cho học sinh tham gia các hoạt động trải nghiệm sáng tạo + Đối với việc sử dụng mô hình, GV đều đƣa mô hình vật chất vào giảng dạy bộ môn. Tuy nhiên, phần lớn các thầy cô sử dụng nhƣng tần suất rất ít (57.14%) và chủ yếu đƣa ra mô hình cho HS quan sát, nhận xét. Không có GV nào đƣa ra nhiệm vụ thực nghiệm liên quan đến mô hình và sử dụng mô hình đó vào giảng dạy. Mô hình đƣợc sử dụng rất hạn chế. Trong quá trình đƣa mô hình vào các hoạt động dạy và học, thầy cô chủ yếu gặp 2 khó khăn lớn nhất: một là, học sinh chƣa làm quen và chƣa có kỹ năng khai thác thông tin từ mô hình dẫn đến hiệu quả học tập còn chƣa cao (100%); hai là, việc thiết kế mô hình mất nhiều thời gian và công sức (100%). + Xét riêng về tiết dạy bài „Mắt và các tật của mắt‟, các thầy cô đối với lớp thƣờng chủ yếu đặt vấn đề, sử dụng video/ hình ảnh để rút ra kiến thức; trong khi đó, học sinh cơ bản chỉ thụ động tiếp nhận kiến thức mà giáo viên đƣa ra hoặc gợi 23
  32. ý, định hƣớng cho học sinh hƣớng đến. Học sinh tích cực hơn vào hoạt động tìm hiểu kiến thức mới ở các lớp khá giỏi nhƣng ở những đối tƣợng học sinh này, giáo viên lại thƣờng đặt nặng vấn đề giải bài tập phục vụ thi định kỳ và thi đại học. Và trong quá trình dạy các đơn vị kiến thức thuộc bài học, thầy cô giáo đã đƣa ra một số khó khăn bản thân gặp phải. Phần lớn ý kiến các thầy cô đƣa ra đều là đa phần học sinh lớp thƣờng khó hình dung ra cấu tạo/ tác dụng từng bộ phận của mắt, từ đó khó tiếp thu đƣợc các đơn vị kiến thức tiếp theo và khó áp dụng vào để giải bài tập khó về mắt. Hệ quả của hiệu suất tiết học chƣa đƣợc quá tốt dẫn đến việc học sinh chủ yếu chỉ trình bày đƣợc kiến thức đã học của bài, muốn vận dụng vào làm bài tập hoặc giải quyết các vấn đề khác thƣờng đều phải giáo viên nhắc lại hoặc đƣa ra định hƣớng cụ thể. + Khi đƣợc hỏi về nếu có thế đƣa nhiệm vụ xây dựng một mô hình vật chất chức năng của mắt vào giảng dạy bài „Mắt và các tật của mắt‟ thì sẽ có ƣu điểm gì, các thầy cô đều cho rằng có nhiều ƣu điểm: Có thể giúp học sinh hình dung chính xác và rõ ràng về cấu tọa của mắt, bên cạnh đó, bƣớc đầu giúp học sinh xây dựng, phát triển các kỹ năng thuộc NLTN (cả 4 năng lực thành phần của NLTN); Hay còn giúp học sinh cải thiện đƣợc một số năng lực khác (năng lực hợp tác nhóm, năng lực giải quyết vấn đề ). Thế nhƣng, khi đánh giá sự cần thiết việc đƣa nhiệm vụ này vào tổ chức hoạt động trên lớp, giáo viên lại đƣa ra ý kiến không cũng đƣợc, có thì tốt (71.43%) vì cách thức còn tùy thuộc vào đối tƣợng học sinh và điều kiện khách quan khác. Tóm lại, qua kết quả điều tra và phân tích, mặc dù số lƣợng khảo sát giáo viên có hạn nhƣng chúng tôi nhận thấy đƣợc các thầy cô đều rất quan tâm đến vấn đề dạy học theo định hƣớng phát triển năng lực cho học sinh, đặc biệt là NLTN trong bộ môn Vật lý là cần thiết và phù hợp. Bên cạnh đó, các thầy cô giáo còn gặp phải một số khó khăn trong giảng dạy cũng nhƣ vấn đề về mức độ tiếp thu của học sinh và một số vấn đề khách quan khác khi dạy học theo định hƣớng này. Ƣu điểm lớn nhất ở đây là các thầy cô giáo nhiệt tình trong công tác giảng dạy và học sinh rất hợp tác, hứng thú đối với các hoạt động học đƣợc đƣa ra. - Đối với học sinh: 24
  33. + Học sinh đã và đang đƣợc tạo điều kiện để tiếp cận với các phƣơng tiện học tập rất phong phú (sgk, tranh ảnh, phần mềm mô phỏng, video ) + Học sinh thƣờng xuyên đƣợc giải các bài tập cơ bản (100%) và các thầy cô giáo cũng thƣờng đƣa ra các bài tập giải thích hiện tƣợng cho các em, nhƣ vậy việc giúp cho HS nắm vững kiến tức và vận dụng kiến thức cơ bản rất đƣợc chú trọng. HS cũng thƣờng đƣợc giải các bài tập nâng cao để phục vụ việc thi định kỳ và thi đại học. + Bên cạnh đó, học sinh cũng đã đƣợc tiếp cận và ứng dụng kiến thức vào các nhiệm vụ hợp tập ở mức độ cao hơn, nhƣ là: đƣợc thiết kế phƣơng án thí nghiệm (47.5%), thực hiện tiến hành thí nghiệm (83.34%), đo đạc các thông số ngoài thực tế (30.83%) + Ngoài nhiệm vụ giải bài tập nhằm mục đích thi định kỳ và thi đại học, học sinh phần lớn muốn nhận đƣợc các nhiệm vụ về thiết kế phƣơng án thí nghiệm (50%), tiến hành thí nghiệm (67.5%), chế tạo thiết bị, dụng cụ/ xây dựng mô hình (56.67%) Và đa số các em đều muốn tự tìm hiểu trƣớc, sau đó trao đổi nhóm với nhau để giải quyết vấn đề học tập. Dựa trên những mong muốn về nhiệm vụ học tập này của học sinh, chúng tôi sẽ thiết kế và chuyển giao cho nhóm học sinh những nhiệm vụ vận hành mô hình, chế tạo và cải tạo mô hình để HS có cơ hội đƣợc thực hành thiết kế chế tạo. + Khi đƣợc giao cho các nhiệm vụ liên quan đến thực tế, các em gặp khó khăn trong việc vận dụng linh hoạt, tổng hợp các kiến thức, kỹ năng để giải quyết vấn đề (73.34%) và các em cũng chƣa có các kỹ năng để thực hành giải quyết vấn đề đó (75%). Chính vì vậy, những nhiệm vụ của chúng tôi thiết kế trong tiến trình dạy học ở chƣơng tiếp theo sẽ đi từ những nhiệm vụ đơn giản đến phức tạp, từ việc tiếp cận làm quen với mô hình đến việc thành thạo trong vận hành mô hình. + Phần lớn số học sinh đƣợc khảo sát, các em (80%) đều đã đƣợc tiếp xúc với mô hình vật chất trong học tập bộ môn Vật lý để quan sát và nhận xét là chủ yếu. Tuy nhiên, các em lại gặp phải những khó khăn nhất định về việc tìm hiểu, xử lý thông tin mà mô hình cung cấp (các em chƣa có kỹ năng „đọc‟ mô hình). 25
  34. + Rất ít các em học sinh không gặp khó khăn khi học bài „Mắt và các tật của mắt‟, các em gặp khó khăn lớn về việc hình dung, tƣởng tƣợng hình ảnh cấu tạo của mắt để hiểu rõ về các đơn vị kiến thức trong bài học, và từ đó cũng gặp khó khăn khi vận dụng kiến thức để làm những bài tập về mắt hoặc liên quan đến các tật của mắt. Tóm lại, kết quả điều tra cho thấy rằng, việc tìm hiểu, thực hiện các hoạt động học tập của HS diễn ra tƣơng đối tích cực và tự giác. Các yêu cầu, nhiệm vụ, bài tập mà GV đƣa ra cho HS cũng khá phù hợp với từng đối tƣợng HS THPT. Việc học tập của HS cũng trở nên hứng thú hơn khi GV đƣa các phƣơng tiện học tập khác nhau vào các hoạt động giải dạy; tần suất học tập của HS cũng không chi dừng lại ở việc giải quyết các bài toán cơ bản hay chỉ phục vụ nhiệm vụ thi đại học mà HS còn đƣợc thiết kế thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, đo đạc số liệu thực tế hay thiết kế dụng cụ/ xây dựng mô hình Bên cạnh đó, HS gặp nhiều khó khăn trong việc giải quyết các nhiệm vụ thực tế đƣợc đƣa ra chủ yếu vì thiếu kỹ năng và chƣa đƣợc thƣờng xuyên tiếp xúc với các nhiệm vụ này. Các em HS đƣợc tiếp xúc với mô hình vật chất nhƣng còn gặp nhiều khó khăn. Riêng đối với bài „Mắt và các tật của mắt‟, HS về việc khó hình dung, tƣởng tƣợng ra cấu tạo của mắt dẫn đến việc hiểu sâu và rõ ràng kiến thức đồng thời vận dụng để giải bài tập là chƣa thực sự tốt. Các kết quả điều tra cụ thể chúng tôi đƣa ra ở phần phụ lục. 26
  35. KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 Trong chƣơng này, chúng tôi đã trình bày những cơ sở lí luận và thực tiễn của việc phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh: - Làm rõ đƣợc các khái niệm (năng lực, năng lực thực nghiệm), cấu trúc NLTN và các biện pháp phát triển NLTN cho học sinh trong dạy học vật lý. - Trình bày các vấn đề chính về phƣơng pháp mô hình trong giảng dạy vật lý. - Khảo sát đƣợc thực trạng việc phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh trong dạy và học vật lý ở trƣờng THPT. Những nghiên cứu về cơ sở lí luận và thực tiễn trong chƣơng 1 là cơ sở để chúng tôi thiết kế mô hình nhằm phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh trong dạy học bài 31: Mắt – SGK Vật lý 11 THPT. 27
  36. Chƣơng 2 TỔ CHỨC DẠY HỌC BÀI ‘MẮT’ THÔNG QUA MÔ HÌNH MẮT 1. Vị trí, tầm quan trọng của bài ‘Mắt’ trong chƣơng trình Vật lý THPT Bài 31: „Mắt‟ nằm trong chƣơng VII – „Mắt. Các dụng cụ quang‟ là một phần kiến thức quan trọng trong phần quang hình học của chƣơng trình vật lý phổ thông. Các nội dung kiến thức trong bài không quá mới với HS, các em đã đƣợc làm quen ở phần quang hình khi học bậc trung học cơ sở. Trong phần quang học ở chƣơng trình Vật lý lớp 9 học sinh đã đƣợc tiếp cận với mắt: cấu tạo khái quát nhất của mắt, một số đặc điểm đặc trƣng nhất của mắt nhƣ điểm cực cận, cực viễn hay sự điều tiết của mắt và các em cũng đã đƣợc tìm hiểu những điểm cần lƣu ý nhất đối với 2 tật của mắt (mắt cận, mắt lão). Tuy nhiên, sự nghiên cứu này ở bậc THCS dừng lại ở việc làm quen, ghi nhớ những điểm chính nhất của nội dung học tập, chƣa thực sự sâu và rõ ràng về mắt hay các tật của mắt và kiến thức chƣa đƣợc hệ thống hóa. Về vị trí, bài „Mắt‟ đƣợc bố trí sau khi học sinh đã đƣợc nghiên cứu về sự khúc xạ của ánh sáng và sau khi tìm hiểu thấu kính mỏng, làm các bài tập về hệ thấu kính. Mắt, ngoài là một bộ phận cơ thể quan trọng của con ngƣời còn là một đối tƣợng nghiên cứu của quang hình học. Các hiện tƣợng thực tế về mắt, các tật của mắt, những khó khăn liên quan đến mắt mà hiện giờ rất nhiều học sinh đã và đang gặp phải đều ảnh hƣởng và có tầm quan trọng không chỉ trong nghiên cứu vật lý phần quang hình học, mà còn quan trọng cho chính sức khỏe con ngƣời. Vì vậy, việc tìm hiểu cấu tạo của mắt cũng nhƣ tìm hiểu các tật khúc xạ mà mắt có thể gặp phải là điều rất cần thiết trong nghiên cứu phần quang hình học ở THPT. 2. Mục tiêu, nội dung kiến thức của bài ‘Mắt’ 2.1. Mục tiêu bài học theo hướng tiếp cận và phát triển năng lực thực nghiệm 2.1.1. Kiến thức - Trình bày đƣợc cấu tạo của mắt về mặt quang học và cấu tạo về mặt sinh học (gồm những bộ phận nào, chức năng từng bộ phận, hoạt động của mắt). - Trình bày đƣợc đặc điểm của sự điều tiết của mắt. 28
  37. - Trình bày đƣợc các khái niệm điểm cực cận, cực viễn, khoảng nhìn rõ của mắt. - Trình bày một số khái niệm: năng suất phân li, sự lƣu ảnh. Nêu điều kiện nhìn rõ của mắt và ứng dụng của hiện tƣợng lƣu ảnh. - Trình bày đƣợc các đặc điểm các tật về mắt và cách khắc phục: cận thị, viễn thị, mắt lão. Nêu đƣợc cách biện pháp vệ sinh mắt. 2.1.2. Kỹ năng - Khai thác, chọn lọc và xử lý đƣợc thông tin cần thiết liên quan đến mắt từ tƣ liệu, tài liệu. - Sử dụng đƣợc mô hình cấu tạo vật chất chức năng của mắt. - Tiến hành đƣợc một số thí nghiệm quang học. - Vận dụng đƣợc kiến thức về mắt để giải các bài tập liên quan. 2.1.3. Thái độ - Nâng cao tinh thần hợp tác, giúp đỡ nhau trong quá trình học tập và hoạt động học. - Có ý thức bảo vệ mắt và bảo vệ môi trƣờng. - Có hứng thú, tích cực, sôi nổi trong các hoạt động học. - Kiên nhẫn, tỉ mỉ, tự lực trong các hoạt động học. 2.2. Phân tích nội dung kiến thức bài học 2.2.1. Sơ đồ cấu trúc đơn vị kiến thức của bài „Mắt‟ Với các nội dung kiến thức đƣợc trình bày trong bài 31: Mắt – SGK Vật lý 11 cơ bản, chúng tôi đƣa ra sơ đồ cấu trúc các đơn vị kiến thức trọng tâm nhƣ sau: 29
  38. Cấu Sự điều Năng suất phân Sự lƣu tạo tiết li của mắt ảnh MẮT Các tật của mắt Mắt cận Mắt cận Mắt cận Đặc Cách Đặc Cách Đặc Cách điểm khắc phục điểm khắc phục điểm khắc phục Sơ đồ 2. Cấu trúc đơn vị kiến thức bài 31: Mắt – Vật lý 11 THPT. 2.2.2. Cấu tạo của mắt Mắt là một hệ gồm nhiều môi trƣờng trong suốt tiếp giáp nhau bằng các mặt cầu. Chiết suất các môi trƣờng này có giá trị trong khoảng 1.336 ÷ 1.437. Hình 2.1. Cấu tạo của mắt [15] 30
  39. Từ ngoài vào trong, mắt có các bộ phận: - Mí mắt: một khu vực dày lên ở cuối phía trƣớc của màng mạch. Nó chứa cơ mi (cơ lông mi) mà kiểm soát độ cong hay độ dày của thủy tinh thể. - Dây chằng treo: một mô cơ thể mi để điều chỉnh độ cong của thủy tinh thể. - Nhãn cầu có đƣờng kính trƣớc sau khoảng 25mm, đƣờng kính dƣới và ngang khoảng 23mm. Phía trƣớc là giác mạc trong suốt, tiếp theo là củng giác mạc màu trắng bao quanh nhãn cầu. Lớp trong củng mạc là hắc mạc, lớp này cũng bao quanh nhãn cầu tạo thành một buồng tối và tiếp thu các ánh sáng tản mác. - Giác mạc: Giác mạc (lòng đen), là một màng trong suốt, rất dai, không có mạch máu có hình chỏm cầu chiếm 1/5 phía trƣớc của vỏ nhãn cầu. Đƣờng kính của giác mạc khoảng 11mm, bán kính độ cong là 7.7mm. Chiều dày giác mạc ở trung tâm mỏng hơn ở vùng rìa. Bán kính cong mặt trƣớc giác mạc tạo thành lực hội tụ khoảng 48.8D, chiếm 2/3 tổng công suất khúc xạ của nhãn cầu. Về phƣơng diện tổ chức học giác mạc có 5 lớp, từ ngoài vào trong bao gồm: biểu mô, màng Bownans, nhu mô, màng Descemet, nội mô. - Thủy dịch: là khối chất lỏng trong suốt có chiết suất xấp xỉ bằng chiết suất của nƣớc, thủy dịch nằm ngay sau giác mạc. - Thể thủy tinh: Một cấu trúc trong suốt, tròn và hai mặt lồi. Nó là đàn hồi và thay đổi hình dạng hoặc độ dày của nó để khúc xạ ánh sáng vào võng mạc. + Thể thủy tinh: là một thấu kính mỏng trong suốt hai mặt lồi đƣợc treo cố định vào vùng thể mi nhờ các dây Zinn. Thể thủy tinh dày khoảng 4mm đƣờng kính 8-10mm bán kính độ cong của mặt trƣớc là 10mm, mặt sau là 6mm. + Công thức tính tiêu cự của thể thủy tinh là: = ( − ) ( + ) + Sát mặt trƣớc của thể thủy tinh có một màng mỏng màu đen (nâu hoặc xanh) gọi là lòng đen (màng mống mắt), giữa lòng đen có một lỗ tròn nhỏ gọi là con ngƣơi. Đƣờng kính của con ngƣơi có thể tự động thay đổi để điều chỉnh lƣợng quang thông vào mắt. + Thể thủy tinh có 2 mặt trƣớc và sau, nơi hai mặt này gặp nhau gọi là xích đạo. Mặt trƣớc tiếp giáp với mặt sau của mống mắt, mặt sau tiếp giáp với màng dịch 31
  40. kính. Xích đạo thể thủy tinh cách thể mi khoảng 0.5mm, ở đây có các dây chằng trong suốt nối liền từ bờ ngoài thể thủy tinh đến mi gọi là các dây chằng Zinn có tác dụng giữ thể thủy tinh tại chỗ và truyền các hoạt động của cơ thể đến màng bọc thủy tinh. - Mạch màng là một lớp mỏng cung cấp oxy và chất dinh dƣỡng cho võng mạc thông qua rất nhiều mạch máu nhỏ. Màng mạch cũng chứa nhiều tế bào đƣợc gọi là melanocytes. Các tế bào này tạo ra sắc tố và giúp hấp thụ bất kỳ ánh sáng và giảm thiểu phản xạ trong mắt. - Dịch thủy tinh: là chất lỏng trong suốt giống keo loãng có chiết suất gằn bằng chiết suất của nƣớc, lấp đầy nhãn cầu phía sau thể thủy tinh. - Hố mắt hoặc điểm vàng: Hố mắt nhỏ (dƣới 1mm2), một phần cảm màu vàng nhỏ ở võng mạc. Nó nằm trực tiếp phía sau ống kính. Đây là nơi mà hình ảnh đƣợc tập trung. Các hố mắt có chứa nồng độ lớn nhất của conesn, nhƣng không có thanh. Hố mắt cho phép mắt ngƣời có tầm nhìn màu sắc chi tiếp trong ánh sáng. - Điểm mù: Nằm phía dƣới điểm vàng một chút, hoàn toàn không nhạy ánh sáng. Đó là nơi các dây thần kinh phân nhánh đi vào mắt và không có đầu dây thần kinh thị giác. - Dây thần kinh thị giác: một hệ thống dây thần kinh truyền xung thần kinh đến não khi các tế bào cảm quang trong võng mặc bị kích thích. - Võng mạc: là một màng bên trong đáy mắt có nhiệm vụ tiếp nhận ánh sáng từ thủy tinh thể hội tụ lại. Trung tâm võng mạc là hoàng điểm (điểm vàng), nơi tế bào thị giác nhạy cảm nhất giúp nhận diện nội dung, độ sắc nét của hình ảnh. Thông qua các dây thần kinh thị giác võng mạc sẽ chuyển năng lƣợng ánh sáng thành tín hiệu thị lực và gửi về trung khu phân tích ở não. Võng mạc có nhiều lớp tế bào, đáng chú ý là lớp tế bào que, tế bào nón và lớp tế bào thần kinh cảm thụ. Tế bào que, tế bào nón nhận biết hình ảnh, màu sắc. Lớp tế bào biểu mô sắc tố võng mạc giúp nuôi dƣỡng và bảo vệ tế bào que, tế bào nón trƣớc tác động gây hại của tia cực tím và ánh sáng xanh chất chuyển hóa gây hại võng mạc. - Các cơ của mắt: cũng tham gia vào một số chức năng của mắt. Các cơ mống mắt giúp điều chỉnh đƣờng kính đồng tử. Cơ thể mi có thể làm thay đổi độ 32
  41. cong của thể thủy tinh. Các cơ ngoài mắt điều khiển mắt quay về phía mục tiêu thị giác. - Giác mạc, tiền phòng, con ngƣơi, thể thủy tinh (thấu kính) và dịch kính có chức năng cho xuyên qua và phản chiếu tia sáng, vì vậy chúng đƣợc gọi là môi trƣờng xuyên ánh sáng. Võng mạc và thần kinh mắt tuần tự là những bộ phận tiếp n hận và truyền dẫn xung động ánh sáng. Phần giữa của võng mạc đƣợc gọi là hoàng điểm (macula lutea) có chức năng nhạy cảm nhất. 2.2.3. Cơ chế hoạt động của mắt Để hiểu một cách đơn giản, cơ chế hoạt động của mắt tƣơng tự nhƣ cơ chế hoạt động của máy chụp ảnh. Để chụp đƣợc ảnh, ánh sáng phản xạ từ vật đƣợc khúc xạ qua hệ thống thấu kính và hội tụ tại phim, qua quá trình rửa hình sẽ cho ta các bức ảnh. Mắt có hệ thấu kính thuộc bán phần trƣớc nhãn cầu bao gồm giác mạc, đồng tử, thủy tinh thể. Ánh sáng vào mắt sau khi đƣợc khúc xạ qua giác mạc và thủy tinh thể sẽ hội tụ trên võng mạc của mắt. Tại đây tín hiệu ánh sáng sẽ đƣợc các tế bào cảm thụ ánh sáng trên võng mạc chuyển thành tín hiệu thần kinh. Sau đó, tín hiệu đó đƣợc truyển đến não thông qua hệ thần kinh thị giác và đƣợc xác nhận là hình ảnh tại não bộ. Đây chính là cơ chế hoạt động của mắt để bạn nhìn thấy một vật nào đó. Đối với máy ảnh, chúng ta phải điều chỉnh tiêu cự chính xác và mức độ ánh sáng, khi ống kính bị bẩn phải lau chùi và bảo dƣỡng cẩn thận. Trong thực tế mắt chúng ta cũng thực hiện những công việc đó một cách hoàn toàn tự động. Ví dụ, để thay đổi tiêu cự thì thủy tinh thể sẽ thay đổi độ cong của mình dƣới sự điều khiển của cơ thể mi trong mắt. Việc điều chỉnh độ co giãn của mống mắt sẽ làm thay đổi kích thƣớc của lỗ đồng tử, từ đó điều khiển cƣờng độ chùm sáng đi vào. Các tuyến lệ chính và phụ hoạt động giúp cho giác mạc luôn đƣợc bôi trơn, nó là một cơ chế vệ sinh và bảo vệ tự nhiên mà tạo hóa ban cho đôi mắt. Các hoạt động này diễn ra tự động dƣới sự điều khiển vô cùng tinh vi của các cơ chế thần kinh, mà không một máy ảnh cao cấp nào có thể sánh kịp. 2.2.4. Sự điều tiết của mắt 33
  42. Điều tiết là hoạt động của mắt làm thay đổi tiêu cự của mắt để các vật ở cách mắt những khoảng cách khác nhau vẫn đƣợc tạo ra ở màng lƣới. Nếu khoảng cách từ quang tâm của thấu kính đến màng lƣới đƣợc gọi là không đổi, chỉ có độ cong các mặt thể thủy tinh là có thể thay đổi đƣợc để làm đổi độ tụ của thấu kính mắt. Nếu khoảng cách từ vật đến mắt thay đổi, thì muốn mắt nhìn rõ vật, tiêu cự của thấu kính mắt cần phải thay đổi sao cho ảnh của vật nằm trên màng lƣới. Điều đó đƣợc thực hiện bằng cách thay đổi độ cong của cơ vòng, làm thay đổi độ cong các mặt thể thủy tinh. Sự thay đổi độ cong các mặt thể thủy tinh (dẫn đến sự thay đổi tiêu cự của thấu kính mắt) để giữ cho ảnh của vật cần quan sát hiện rõ trên màng lƣới đƣợc gọi là sự điều tiết. * Điểm cực cận, điểm cực viễn Khi mắt không điều tiết, điểm trên trục của mắt mà ảnh đƣợc tạo ra ngay tại màng lƣới gọi là điểm cực viễn Cv (hay viễn điểm) của mắt. Đó cũng là điểm xa nhất mà mắt có thể nhìn rõ. Đối với mắt không có tật, điểm cực viễn ở xa vô cùng (vô cực). Khi mắt điều tiết tối đa, điểm trên trúc của mắt mà ảnh còn đƣợc tạo ra ở ngay tại màng lƣới gọi là điểm cực cận Cc (hay cận điểm) của mắt. Đó cũng là điểm gần nhất mà mắt còn nhìn rõ. Càng lớn tuổi điểm cực cần càng lùi ra xa mắt. Khoảng cách giữa điểm cực cận và cực viễn gọi là khoảng nhìn rõ của mắt. Các khoảng cách OCv và Đ = OCc từ mắt tới các điểm cực viễn và cực cận cũng thƣờng đƣợc gọi tƣơng ứng là khoảng cực viễn, khoảng cực cận. * Năng suất phân li của mắt - Góc tạo bởi hai tia sáng đi từ hai đầu A, B của vật qua quang tâm O của thủy tinh thể gọi là góc trông (góc nhìn) vật AB, kí hiệu α. - Góc nhìn nhỏ nhất giữa hai điểm gần nhau của một vật mà mắt còn có thể phân biệt đƣợc hai điểm đó xác định năng suất phân li của mắt. Khi đó, ảnh của 2 điểm đầu và cuối của vật đƣợc tạo ra ở hai tế bào thần kinh thị giác kề cận nhau. Với mắt bình thƣờng góc đó vào khoảng 1‟. Có thể làm tăng năng suất phân li của mắt bằng các dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt. 34
  43. * Hiện tượng lưu ảnh của mắt Sau khi ánh sáng kích thích trên võng mạc, phải mắt một thời gian cỡ 0.1s, võng mạc mới phục hồi lại nhƣ cũ. Trong khoảng thời gian đó, do màng lƣới của mắt vẫn còn lƣu giữ ảnh dù ánh sáng kích thích không còn nữa. Đó là sự lƣu ảnh trên võng mạc. 2.2.5. Một số tật khúc xạ về mắt Mắt không có tật là mắt khi không điều tiết có tiêu điểm F‟ trùng với võng mạc. Mắt không có tật (mắt thƣờng) có điểm Cc cách mắt khoảng 25cm, điểm cực viễn Cv ở vô cực. Ở mắt, có một số tật khúc xạ thƣờng gặp là: cận thị, viễn thị và mắt lão. * Tật cận thị - Cận thị (tên khoa học là MIOPIA) là hiện tƣợng rối loạn thị giác, khi đó con ngƣời chỉ có khả năng phân biệt các chi tiết nhỏ của các vật và hình ảnh nằm trong cự ly gần. Những vật đó khi nằm ở cự ly xa sẽ đƣợc ghi nhận lại một cách lờ mờ không rõ nét. Vật càng nằm ở cự ly xa bao nhiêu thì mắt ngƣời nhìn thấy vật đó càng kém bây nhiêu. Cận thị là một loại tật khúc xạ phổ biến rất hay gặp ở lứa tuổi học sinh. Tính chất vật lý của sự rối loạn khúc xạ ở bệnh cận thị rất đơn giản: Bình thƣờng ảnh của sự vật đi qua các hệ thống quang học của mắt rồi đƣợc hội tụ đúng trên võng mạc, giúp mắt nhìn rõ đƣợc cảnh vật nhƣng do sự bất thƣờng của hệ thống khúc xạ, hình ảnh của vật không đƣợc hội tụ nằm trên võng mạc mà bị hội tụ nằm trƣớc võng mạc nên dẫn đến nhìn mờ. - Cận thị là một loại tật khúc xạ. Nguyên nhân cận thị chính có thể kể đến là: + Đọc sách hoặc làm việc phải dùng mắt nhìn chăm chú thời gian dài ở khoảng cách gần, trong điều kiện ánh sáng kém. + Yếu tố di truyền, do một số đặc điểm cấu trúc nhãn cầu hoặc khác biệt về trao đổi chất trong cơ thể. 35
  44. + Do cơ thể mi kém phát triển, không đủ khả năng điều tiết để làm cho con mắt thích ứng với các cự ly nhìn khác nhau. Cơ thể mi yếu phải gắng sức thƣờng xuyên sẽ làm tăng nguy cơ bị cận thị. - Cách khắc phục: Chỉnh hình giác mạc để triệt tiêu độ cận thị tạm thời (với đối tƣợng dƣới 18 tuổi và độ cận thị dƣới 6 độ). Đeo thấu kính phân kỳ. Phẫu thuật. * Tật viễn thị - Đặc điểm: Viễn thị là một tình trạng mà một ngƣời có thể nhìn thấy sự vật ở xa nhƣng thị lực gần lại kém. Cũng nhƣ các lỗi khúc xạ khác, viễn thị xảy ra khi mắt không thể tập trung tia sáng một cách chính xác lên phần nhìn thấy của mắt trên võng mạc. - Nguyên nhân: Viễn thị xảy ra khi các tia sáng đi vào mắt hội tụ sau võng mạc. Ngƣời viễn thị có trục nhãn cầu ngắn hơn bình thƣờng. Một số trẻ em sinh ra đã bị mắc tật viễn thị, và một số trẻ có khả năng hết viễn thị khi lớn. Đôi khi ta nhầm lẫn viễn thị với lão thị, vì cả hai đều gây ra khó khăn cho tầm nhìn gần, tuy nhiên nguyên nhân mắc hai tật này là khác nhau. - Giải pháp: Đeo kính hội tụ để có thể nhìn rõ vật ở gần nhƣ mắt bình thƣờng. Phẫu thuật mắt. * Mắt lão thị - Lão thi là sự sụt giảm thị lực ở thị giác gần từ khoảng 40 tuổi. Lão thị có tính sinh lý do tuổi giả nhƣng nhiều ngƣời vẫn xem lão thị là một vấn đề nghiêm trọng vì lão thị thực sự có ảnh hƣởng nhiều tới cuộc sống hằng ngày. - Nguyên nhân: do ảnh hƣởng của tuổi tác, giảm sức điều tiết tại cơ thể mi, giảm sự đàn hổi thể thủy tinh, củng mạc xơ cứng theo tuổi mất độ đàn hồi tạo kháng lực với thể mi. - Giải pháp: Đeo thấu kính hội tụ, kính sát tròng mềm – cứng để điều trị lão thị. Phẫu thuật đặt kính nội nhãn. 36
  45. 3. Xây dựng mô hình vật chất chức năng của mắt * Mục tiêu Bằng những dụng cụ, vật liệu đơn giản, thiết kế và xây dựng mô hình vật chất chức năng của mắt có khả năng „điều tiết‟ nhằm đƣa vào hoạt động giảng dạy. * Tiến hành xây dựng mô hình - Dụng cụ, nguyên liệu, thiết bị: + Lớp chất trong suốt là màng bọc thực phẩm, có đủ 2 yếu tố cần thiết nhất cho thấu kính nƣớc đó là trong suốt và độ đàn hổi tốt. + Lớp vành nhựa trong, dẻo: cắt ra từ cốc giấy, hoặc miếng nhựa bất kỳ cắt theo hình chữ nhất rồi dán 2 đầu + Các loại keo, băng dính. - Dùng băng dính 2 mặt để gắn lớp màng bọc vào vành nhựa. Lƣu ý khi gắn cần dính màng bọc càng căng thì thấu kính tạo ra có bán kính cong 2 mặt càng đều. - Tiến hành cho nƣớc vào bên trong thấu kính. => Thấu kính nƣớc ở trạng thái có tiêu cự lớn nhất. Muốn điều tiết, tiến hành bóp từ từ vành nhựa, lớp nƣớc ở giữa sẽ thay đổi độ dày, từ đó làm thay đổi tiêu cự của thấu kính mắt. Mô hình vừa thiết kế là mô hình của mắt thƣờng (không mắc tật về mắt) và ở trạng thái khi không điều tiết. Khi bóp vành nhựa tƣơng ứng với quá trình điều tiết của mắt: Khi bóp vành, lƣợng nƣớc chứa trong thấu kính thay đổi độ dày, dẫn đến lớp màng bọc thấu kính đó tăng độ cong hay chính là tiêu cự giảm; quá trình này giống với quá trình cơ vòng của mắt co bóp làm thủy tinh thể phồng lên, tiêu cự của thấu kính mắt giảm xuống để nhìn các vật ở gần. Thả tay ra không bóp nữa, vành và màng phục hồi về trạng thái ban đầu chính là khi mắt đang nhìn vật ở gần và điều tiết để nhìn ra xa (cơ vòng giãn, kéo giãn thể thủy tinh, tiêu cự thấu kính mắt tăng). * Ví dụ sản phẩm thiết kế được 37
  46. Hình 2.2. Thấu kính nước – Mô hình mắt Kết quả thí nghiệm vận hành mô hình nƣớc để mô tả điều tiết của mắt Hình 2.3. Khi nguồn sáng đặt ở xa và thấu kính nước ở trạng thái chưa điều tiết, đã điều tiết 38
  47. Hình 2.4. Khi nguồn sáng ở gần và thấu kính nước ở trạng thái đã điều tiết, không điều tiết * Phát triển mô hình nhằm sử dụng trong hoạt động tìm hiểu các cách khắc phục tật của mắt Nguyên nhân chủ yếu khi mắt gặp phải các tật khúc xạ là độ cong của thấu kính mắt thay đổi làm tiêu cự của thấu kính mắt thay đổi hay chính là độ tụ thay đổi so với mắt thƣờng, do đó, ảnh của vật không hiện rõ trên võng mạc nhƣ mắt thƣờng. Về mặt quang học, độ tụ của thấu kính nói chung đƣợc tính theo công thức: = = ( − )( + ) -> Độ tụ (hay tiêu cự) của thấu kính phụ thuộc vào 2 yếu tố: bán kính cong của các mặt cầu khúc xạ và chiết suất của chất làm thấu kính. Từ cơ sở này, chúng ta nhận thấy, muốn khắc phục các tật của mắt ta cần phải thay đổi độ tụ của thấu kính mắt hay nói cách khác chúng ta có thể đƣa ra đƣợc 3 cách khắc phục cụ thể nhƣ sau: - Thay đổi bán kính cong của các mặt cầu khúc xạ bằng cách phẫu thuật giác mạc: Việc thay đổi bán kính cong của thấu kính mắt trực tiếp làm thay đổi tiêu 39
  48. cự cũng nhƣ độ tụ của thấu kính mắt, giúp cho độ tụ mới của mắt mắc các tật khúc xạ tƣơng đƣơng với độ tụ của mắt không mắc tật. - Thay đổi độ tụ của hệ quang học mắt bằng cách đeo thấu kính mỏng: Khi đeo thấu kính mỏng sẽ tạo ra một hệ quang học đồng trục mới có độ tụ mới tƣơng đƣơng với độ tụ của hệ quang học của mắt thƣờng (không mắc tật khúc xạ). - Thay đổi độ tụ của thấu kính mắt bằng cách thay đổi độ tụ của thủy dịch (hoặc dịch kính): Việc thay đổi chiết suất của dịch trong mắt cũng làm thay đổi trực tiếp độ tụ của hệ quang học tinh vi này. Khi thay đổi chiết suất một cách hợp lý thì độ tụ của mắt bị mắc tật khúc xạ sẽ thay đổi tƣơng đƣơng với độ tụ của mắt bình thƣờng. Dựa vào các cách khắc phục tật khúc xạ với đối tƣợng là mắt thật, có thể đƣa ra một số đề xuất để cải thiện mô hình nhằm mục đích sử dụng mô hình trong hoạt động mô phỏng các cách khắc phục các tật về mắt trong dạy học nhƣ sau: - Thay đổi bán kính cong 2 mặt cầu của thấu kính nƣớc: tƣơng ứng với việc phẫu thuật giác mạc. Có thể thiết kế thấu kính nƣớc với lớp vỏ bằng 2 (3 hoặc nhiều hơn) lớp màng bọc thực phẩm. Khi mô tả cách khắc phục bằng phẫu thuật giác mạc ta có thể bóc tách từng lớp màng bọc. - Thay đổi độ tụ bằng cách đặt thêm thấu kính mỏng có độ tụ phù hợp: tƣơng ứng với biện pháp đeo thấu kính mỏng trƣớc mắt; tạo thành hệ quang học đồng trục. Đối với việc sử dụng mô hình để mô phỏng biện pháp khắc phục này tƣơng đƣơng với việc khắc phục trên mắt thật. Cần chọn đƣợc thấu kính mỏng có độ tụ phù hợp đặt trƣớc thấu kính nƣớc của mô hình tạo hệ quang học đồng trục mới; thấu kính mỏng này có thể là thấu kính trong phòng thí nghiệm hoặc cũng có thể tự tạo ra thấu kính mỏng với phƣơng pháp giống với tạo thấu kính nƣớc của mô hình. Ngoài ra cũng có thể cải thiện mô hình bằng cách tạo thêm 1 lớp thấu kính nƣớc nữa trên cơ sở mô hình ban đầu. - Thay đổi độ tụ bằng cách thay đổi chiết suất của thấu kính nƣớc: tƣơng ứng với cách thay đổi chiết suất của thủy dịch (hoặc dịch kính). Trên mô hình, để mô tả biện pháp khắc phục này, có thể thay đổi hoàn toàn chất lỏng của thấu kính nƣớc trong mô hình: đổ bỏ phần nƣớc ở thấu kính nƣớc ban đầu và thay nó bằng 40
  49. chất lỏng trong suốt khác có chiết suất phù hợp (nƣớc đƣờng, nƣớc muối ) khi mô tả đối với các tật khác nhau. 4. Thiết kế tiến trình dạy học bài 31: Mắt – Vật lý 11 THPT 4.1. Chuẩn bị * Chuẩn bị của giáo viên - Máy tính, máy chiếu, màn chiếu, bảng, phấn. - Mô hình vật chất chức năng của mắt: thấu kính mắt, màn hứng ảnh. - Phiếu đánh giá học sinh. - Một số dụng cụ thí nghiệm (đèn, đũa, giấy, bút màu ). * Chuẩn bị của học sinh - Ôn tập kiến thức về thấu kính mỏng. - Tìm hiểu và đọc trƣớc bài 31 – Mắt. - Chia các nhóm nhỏ, mỗi nhóm 4 – 5 ngƣời. 4.2. Các hoạt động dạy học 4.2.1. Tiết 1  Hoạt động 1: Đặt vấn đề vào bài (5 phút) Hoạt động của GV Hoạt động của HS * GV đặt vấn đề Cho HS theo dõi video [16] nói đến hiện trạng HS quan sát, phát hiện vấn đề bằng học sinh mắc các tật khúc xạ bằng những số việc trả lời các câu hỏi của GV. liệu cụ thể và trả lời câu hỏi: - Em tiếp nhận đƣợc thông tin gì từ video vừa - Tình trạng mắc các tật về mắt cao xem? / Vấn đề đƣợc nhắc đến trong video là đặc biệt là tật cận thị trong học gì? đƣờng đặc biệt ở các đô thị. - Rất quan trọng và thiết thực trong - Vấn đề đƣợc nhắc đến có quan trọng và cần cuộc sống. thiết trong cuộc sống không? - (HS nêu ý kiến cá nhân). - Em đã và đang làm gì để bảo vệ đôi mắt của mình? - Cần biết về đặc điểm cấu tạo, hoạt - Theo em, để bảo vệ mắt thì mỗi chúng ta động của mắt và các kiến thức về 41
  50. cần phải có những kiến thức nào về mắt? các tật của mắt. * GV nêu vấn đề Theo video, tình trạng học sinh mắc các tật khúc xạ về mắt đặc biệt là tật cận thị rất lớn và có chiều hƣớng ra tăng nhanh. Vấn đề về vệ sinh mắt đƣợc nhấn mạnh hơn trong đời sống nói chung và môi trƣờng học đƣờng nói riêng. Để có những biện pháp bảo vệ đôi mắt cho chính mình và cho mọi ngƣời, trƣớc hết, chúng ta cần quan tâm tới những đặc điểm của mắt nhƣ là cấu tạo, năng suất phân li, sự tạo ảnh và các tật khúc xạ dễ gặp phải trong đời sống. Vậy thì để có kiến thức liên quan đến mắt này, chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu bài 31 – Mắt.  Hoạt động 2: Hình thành kiến thức mới cho học sinh (35 phút) * Hoạt động 2.1: Tổ chức tìm hiểu cấu tạo của mắt (10 phút) Hoạt động của GV Hoạt động của HS - GV cung cấp cho học sinh tài liệu, hình vẽ về mắt có đánh số các bộ phận tƣơng ứng của mắt nhƣng chƣa đƣợc chú thích tên gọi và các bảng tên của các bộ phận. - Tổ chức trò chơi cho các nhóm HS: Trong - HS nhận tài liệu, làm việc theo khoảng thời gian 3 phút, hãy nghiên cứu tài nhóm. liệu và gắn các bảng tên đã đƣợc cung cấp Sau khi đã hoàn thành việc gắn vào các bộ phận của mắt trên hình vẽ cho phù bảng tên thì báo hoàn thành với hợp. Đội nào làm đúng và nhanh nhất sẽ GV. chiến thắng. 42
  51. - Sau khi tất cả các nhóm đã hoàn thành sản phẩm, yêu cầu trao đổi chéo sản phẩm giữa các nhóm. - GV công bố đáp án. Nhóm HS nhận đáp án - HS thực hiện. và chấm chéo. - GV theo dõi, đánh giá và hỗ trợ (nếu cần). - GV đƣa ra một số câu hỏi và yêu cầu HS trả lời: - HS theo dõi, suy nghĩ trả lời: + Những bộ phận quan trọng nhất của mắt? + Những bộ phận quan trọng của mắt gồm: giác mạc, thể thủy tinh, màng lƣới. + Nêu công dụng của từng bộ phận đó? + Tóm tắt công dụng: kết luận tóm tắt về cấu tạo quang học của mắt Giác mạc bảo vệ các phần tử phía và đƣa ra ký hiệu mắt trong quá trình học. trong và khúc xạ ánh sáng truyền vào mắt. Thể thủy tinh: khối chất trong suốt, khi thay đổi độ cong giúp mắt điều tiết. Màng lƣới: hứng ảnh của vật, -> GV nhận xét, chính xác hóa câu trả lời của truyền tín hiệu ánh sáng bằng các HS và kết luận tóm tắt về cấu tạo, công dụng sợi thần kinh thị giác. bộ phận chính của mắt và đƣa ra ký hiệu hình học của mắt. * Hoạt động 2.2: Tìm hiểu sự điều tiết của mắt thông qua nhiệm vụ sử dụng mô hình và tìm hiểu các khái niệm điểm cực cận, điểm cực viễn (15 phút) Hoạt động của GV Hoạt động của HS GV định hƣớng HS tìm hiểu về sự điều tiết của mắt: - Mắt có thể nhìn rõ đƣợc các vật thể 43
  52. nằm cách mắt những khoảng cách khác nhau; ngƣời ta gọi khi ấy mắt đã điều tiết để nhìn rõ các vật. HS lắng nghe, tiếp thu và GV chuyển giao nhiệm vụ 1 cho HS: thực hiện hoạt động nhóm. „Đọc sách giáo khoa và tài liệu cùng với vốn - Việc thực hiện thay đổi kiến thức đã có, các em làm việc theo nhóm tiêu cự của mắt do các cơ vòng của trong khoảng thời gian 10 phút, hãy vận hành mắt đảm nhận: sự co bóp của các mô hình để mô tả sự điều tiết của mắt và phân cơ vòng làm thay đổi bán kính cong tích rõ hiện tƣợng.‟ của thể thủy tinh, do đó làm thay đổi đƣợc tiêu cự của mắt. - Nhóm HS tiến hành thực hiện thay đổi tiêu cự của thấu kính mắt, phân tích đƣợc sự thay đổi tiêu cự và nêu lên đƣợc sự tƣơng đồng giữa việc thao tác trên mô hình và sự điều tiết của mắt thực. => GV nhận xét và đánh giá thao tác thực hiện, phân tích. - HS đƣa ra nhận xét: - Dựa trên tự tìm hiểu và thao tác đã + Khi mắt không điều tiết, thực hiện với mô hình, đƣa ra nhận xét về hai cơ vòng dãn nhiều nhất, thể thủy trƣờng hợp: khi mắt không điều tiết và khi tinh phồng ít nhất, bán kính cong mắt điều tiết tối đa (cơ vòng của mắt bóp tối của mắt là lớn nhất, do đó tiêu cự đa, thể thủy tinh phồng lên tối đa). của mắt là lớn nhất. + Khi mắt điều tiết tối đa, => GV chính xác hóa câu trả lời của thể thủy tinh phồng lên tối đa, bán HS và kết luận. kính cong của mắt là nhỏ nhất, do đó tiêu cự của mắt khi đó là nhỏ nhất. - HS tiếp thu, ghi nhớ. 44
  53. => GV thông báo khái niệm về điểm cực cận, điểm cực viễn và khoảng nhìn rõ của mắt. * Hoạt động 2.3: Tìm hiểu về năng suất phân li của mắt (5 phút) Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Theo em, điều kiện để mắt nhìn rõ 1 vật là - HS suy nghĩ, trả lời: gì? + Vật nằm trong khoảng nhìn rõ của mắt. + Vật đủ to (lớn) để mắt nhìn rõ. - Để xác định một vật có đủ lớn để mắt nhìn thấy rõ ngƣời ta dựa vào khái niệm góc trông vật (α) và khái niệm năng suất phân li của mắt ( ). - HS theo dõi, suy nghĩ và trả lời. GV vẽ hình (hình 31.4 – sgk), yêu cầu HS trả lời: + Nếu vật AB đặt vuông góc với + Thế nào là góc trông vật? trục chính của mắt (A nằm trên trục + Góc trông vật phụ thuộc những yếu tố nào? chính) thì góc trông vật là góc đƣợc tạo bởi 2 tia: OB và OA. Hay góc trông vật đƣợc tính theo công thức: tanα =AB/OA. + Góc trông vật phụ thuộc vào kích + Yêu cầu HS chứng minh các yếu tố phụ thƣớc của vật (AB) và phụ thuộc thuộc của góc trông vật bằng hình vẽ? khoảng cách từ vật đến thấu kính mắt (d). => GV chính xác hóa câu trả lời của HS. - Ngƣời ta định nghĩa năng suất phân li của mắt qua khái niệm góc trông vật: Năng suất 45
  54. phân li của mắt là góc trông tối thiểu vật. Hay: năng suất phân li của mắt là góc trông nhỏ nhất mà mắt còn phân biệt đƣợc 2 điểm. - Năng suất phân li thay đổi tùy từng ngƣời, giá trị trung bình: =  Hoạt động 3: Vận dụng (3 phút) Hƣớng dẫn và yêu cầu HS về nhà làm bài tập ví dụ 1 (sgk – trang 197).  Hoạt động 4: Củng cố - Dặn dò (2 phút) Chia lớp thành 3 nhóm và giao nhiệm vụ 2 về nhà: „Mỗi nhóm tƣơng ứng tìm hiểu 1 tật khúc xạ của mắt (mắt cận, mắt viễn, mắt lão), trình bày thông tin đó dƣới dạng 1 bài power point và sẽ thuyết trình sản phẩm cảu nhóm mình trƣớc lớp trong thời gian 7 phút, với các nội dung: + Biểu hiện và đặc điểm của mắt khi mắc tật khúc xạ đó. + Nguyên nhân mà mắt mắc tật khúc xạ đó. + Cách khắc phục và vệ sinh mắt khi mắt mắc tật khúc xạ đó. Kết hợp sử dụng mô hình GV cung cấp cho từng nhóm để mô phỏng những cách khắc phục của tật khúc xạ đó.‟ 4.2.2. Tiết 2  Hoạt động 1: Đặt vấn đề vào bài (5 phút) Hoạt động của GV Hoạt động của HS - GV mời 3 em HS trong lớp: 1 em bị cận thị, 1 em mắt bình thƣờng và 1 em bị viễn thị. - Xây dựng tình huống: Đặt vật vật/ viết chữ vào tờ giấy có kích thƣớc phù hợp với không - HS theo dõi, lắng nghe. gian lớp học; yêu cầu 3 HS nói trên đứng ngang hàng và bỏ kính (đối với những bạn có đeo kính) quan sát chữ viết trên tờ giấy đó khi đặt tờ giấy ở các vị trí khác nhau (cách mắt 46
  55. rất gần, cách mắt khoảng 15 – 25 cm, cách mắt xa). Việc điều chỉnh khoảng cách cần linh hoạt đối với các đối tƣợng HS cụ thể. Trong quá trình thay đổi vị trí của tờ giấy, GV hỏi về mức độ nhìn rõ của 3 bạn để cả lớp cùng theo dõi. => Kết quả: 3 bạn có khả năng nhìn tờ giấy là khác nhau. - HS suy nghĩ, trả lời: trạng thái => Có nhận xét gì về mắt của 3 bạn? mắt của 3 bạn là khác nhau. => GV kết luận: 3 bạn có mức độ và khả năng nhìn là khác nhau vì mắt của các bạn mắc các - HS tiếp nhận vấn đề. tật khúc xạ khác nhau. Vậy dựa vào đặc điểm nào để biết đƣợc mắt đã mắc tật khúc xạ nào, tìm hiểu nguyên nhân và biện pháp để khắc phục cũng nhƣ vệ sinh mắt khi mắc các tật khúc xạ đó nhƣ thế nào, chúng ta cùng đi tìm hiểu tiết 2 bài 31 – „Mắt‟.  Hoạt động 2: Hình thành kiến thức cho học sinh (35 phút) * Hoạt động 2.1: Tìm hiểu về các tật của mắt (25 phút) Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Trong phạm vi bài học, chỉ xét đến các tật phổ biến nhất gặp phải ở mắt: mắt cận, mắt viễn, mắt lão. - Với sản phẩm các nhóm đã hoàn thành ở - Từng nhóm HS thực hiện thuyết nhà, lần lƣợt 3 nhóm lên thuyết trình sản trình sản phẩm trƣớc lớp. phẩm của nhóm mình trƣớc lớp. Các nhóm - Nhóm khác theo dõi, nhận xét. khác theo dõi, nhận xét và góp ý về cả nội dung, hình thức, cách thức trình bày. Đặc biệt lƣu ý phần sử dụng mô hình để biểu diễn cách 47
  56. khắc phục tật của mắt. - Trong quá trình đó, GV theo dõi, đánh giá. => GV đƣa ra kết luận về các tật của mắt, nhận xét hiệu quả hoạt động của các nhóm. * Hoạt động 2.2: Tìm hiểu về sự lưu ảnh của mắt (10 phút) Hoạt động của Gv Hoạt động của HS - Đƣa ra tình huống: Cho HS xem video [17] ví - HS theo dõi, trả lời. dụ về hiện tƣợng lƣu ảnh của mắt (vẽ các hình vẽ rời rạc trên các trang giấy liên tiếp, mở nhanh các trang sẽ thấy có vẻ nhƣ đang nhìn hình động) và yêu cầu HS trả lời câu hỏi: + Hiện tƣợng lật nhanh những trang + Em đã thấy đƣợc những gì qua video? giấy có hình vẽ, sẽ nhìn đƣợc 1 đoạn hình ảnh liên tục nhƣ đang quay video. + Câu trả lời có thể là: các hình ảnh + Tƣơng tự nhƣ hiện tƣợng vừa xem đƣợc, liên tục/ các hình ảnh gián đoạn. khi ta xem phim thì các hình ảnh trong phim thay đổi liên tục hay gián đoạn? => GV nhận xét và hình thành khái niệm về sựu lƣu ảnh của mắt: Các hình ảnh trong phim/ video không liên tục mà gián đoạn. Giải thích hiện tƣợng này nhờ vào sự lƣu ảnh của mắt. - Hiện tƣợng lƣu ảnh của mắt: tác động của ánh sáng lên màng lƣới còn tồn tại khoảng - HS tiếp thu khái niệm về sự lƣu 1/10 giây sau khi ánh sáng tắt. ảnh của mắt và suy nghĩ giải thích -> Yêu cầu HS thử giải thích hiện tƣợng? hiện tƣợng. -> GV chính xác hóa câu trả lời: Do tế bào 48
  57. nhạy sáng ở võng mạc lƣu hình ảnh đó trong khoảng 0.1s, nên trong thời gian này ta vẫn - HS theo dõi, tiếp thu. tiếp tục nhìn thấy hình ảnh đó, dù rằng hình ảnh đó không còn thấy trên màn hình. Chính điều đó làm cho mắt ta cảm thấy hình ảnh thay đổi một cách liên tục. Hiện tƣợng lƣu ảnh ở mắt rất có tác dụng trong điện ảnh. Cụ thể, khi chiếu phim, cứ sau 0.033 hay 0.04s, ngƣời ta lại chiếu một cảnh phim. Khi đó, do hiện tƣợng nói trên, ngƣời xem có cảm giác rằng quá trình trong phim - HS hoạt động nhóm tạo sản phẩm. đang diễn ra liên tục. - GV tổ chức 1 trò chơi nhỏ: Trong thời gian 5 phút hãy thảo luận và thiết kế dụng cụ đơn giản từ đũa và giấy, dùng dụng cụ đó để chứng minh cho sự lƣu ảnh của mắt. Trong quá trình HS hoạt động nhóm, GV theo dõi để kịp thời hỗ trợ (nếu cần) và đánh giá. -> Cho HS trƣng bày sản phẩm trƣớc lớp. GV nhận xét.  Hoạt động 3: Củng cố - Dặn dò (5 phút) - GV kết luận lại các đơn vị kiến thức đã tìm hiểu của bài trong thời gian 2 tiết học. - Giao nhiệm vụ 3 về nhà: Dựa vào mô hình đã đƣợc sử dụng trong bài, dùng các dụng cụ, nguyên liệu đơn giản, hãy tự thiết kế một mô hình vật chất chức năng của mắt. 49
  58. 4.3. Cơ hội hình thành và phát triển các thành tố NLTN của việc sử dụng mô hình trong tiến trình đã xây dựng Trong quá trình giảng dạy bài 31: Mắt – sgk Vật lý 11, chúng tôi đã đƣa vào 2 nhiệm vụ liên quan đến việc sử dụng mô hình cấu tạo vật chất chức năng của mắt. Khi thực hiện 2 nhiệm vụ này, HS có cơ hội để hình thành, rèn luyện và phát triển đƣợc một số thành tố của NLTN. Cụ thể nhƣ sau: - Nhiệm vụ 1 đƣa ra yêu cầu học sinh „vận hành mô hình vật chất chức năng của mắt để mô tả sự điều tiết của mắt‟. + Trƣớc hết, đƣa ra vấn đề nghiên cứu trong nhiệm vụ là về sự điều tiết của mắt dựa vào vận hành mô hình và nêu lên đƣợc những dự đoán, giả thuyết đối với việc vận hành mô hình đã giúp học sinh có kỹ năng của các thành tố năng lực 1.2 và 1.3. + Trong quá trình lên ý tƣởng cho việc thực hiện vận hành mô hình, học sinh phải đi tìm hiểu về sự điều tiết của mắt, từ đó đƣa ra đƣợc các phƣơng án thực hiện vận hành mô hình và các bƣớc tiến hành phƣơng án đó; Tạo điều kiện phát triển thành tố 2.1 và 2.3 của năng lực thành phần 2. Ở nhiệm vụ này, xung quanh vấn đề nghiên cứu không nêu đƣợc nhiều phƣơng án thí nghiệm, cơ hội để phát triển thành tố 2.2 không nhiều. + Dựa vào phƣơng án đã nêu ra, HS tiến hành thí nghiệm quang học, dựa vào sự hỗ trợ từ thành viên khác trong nhóm và sự gợi ý của GV thì HS hoàn toàn có khả năng phát triển đƣợc gần nhƣ tất cả các thành tố trong năng lực thành phần 3 – NLTN. + Sau khi đã thu đƣợc kết quả về sự điều tiết của thấu kính nƣớc trong mô hình mắt, việc biện luận kết quả thu đƣợc và phân tích chúng nhằm thấy đƣợc sự tƣơng đồng giữa việc điều tiết mắt thật và thấu kính trong mô hình, chính là quá trình HS rèn luyện các NL thành tố 4.4 và 4.5. + Trong quá trình HS thực hiện nhiệm vụ này, với các thành tố có cơ hội để HS phát triển tuy nhiên với yêu cầu trong nhiệm vụ chỉ quan sát và đánh giá đƣợc một số thành tố biểu hiện qua hoạt động nhìn thấy, nhƣ thành tố 2.3, các thành tố thuộc năng lực thành phần 3 và thành tố 4.4, 4.5. 50
  59. - Nhiệm vụ 2 yêu cầu học sinh „sử dụng mô hình để mô phỏng các biện pháp khắc phục các tật khúc xạ ở mắt. + Khả năng đƣa ra phƣơng án tiến hành trên mô hình để mô phỏng đƣợc các biện pháp khắc phục; Hay khả năng nêu lên đƣợc nguyên lý hoạt động khi thay đổi các yếu tố khác nhau trên mô hình để khắc phục đều là những khả năng có đƣợc sau khi HS đƣợc rèn luyện các năng lực thành tố thuộc năng lực thành phần 2 – NLTN. + Việc tiến hành thực hiện các phƣơng án trên mô hình sau đó thực hiện các thí nghiệm quang học để chứng minh các biện pháp đó khắc phục đƣợc tật của mắt giúp cho học sinh có đƣợc các kỹ năng của NL thành phần 3 – Tiến hành thí nghiệm thực nghiệm. + Sau cùng, hoạt động biện luận kết quả thí nghiệm thu đƣợc và đề xuất ra những phƣơng án nhằm cải thiện mô hình là quá trình HS đang rèn luyện NL thành tố 4.4 và 4.5. + Đối với nhiệm vụ này, GV có thể quan sát và đánh giá các thành tố 3.1, 3.4, 3.5 và 2 thành tố 4.4, 4.5 của NLTN rõ ràng nhất trong quá trình theo dõi HS thực hiện nhiệm vụ. - Bên cạnh đó, nhóm HS có thể hoàn thành đƣợc nhiệm vụ giao về nhà (tự thiết kế mô hình vật chất chức năng của mắt) tạo điều kiện để HS có thể phát triển đƣợc hầu hết các thành tố của NLTN. Ở nhiệm vụ này, nổi bật lên 1 số thành tố mà GV có thể dễ dàng quan sát, theo dõi để đánh giá đƣợc, đó là thành tố 2.4 và 4.5 của NLTN. - Việc sử dụng mô hình vật chất chức năng vào các hoạt động dạy học trong bài, đã giúp HS có cơ hội hình thành, rèn luyện và phát triển đƣợc các thành tố khác nhau của NLTN, Đồng thời còn giúp cho HS rèn luyện tính tích cực trong các hoạt động học tập của bộ môn nói riêng và các môn học nói chung. Trong khuôn khổ thời gian 2 tiết học, chúng tôi dựa vào cấu trúc và các tiêu chí chung đánh giá NLTN để đƣa ra 3 bảng tiêu chí đánh giá NLTN của HS qua 3 nhiệm vụ đã chuyển giao trong các hoạt động học. (Nội dung bảng tiêu chí đánh giá cụ thể xem tại phụ lục 3). 51
  60. KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 Ở chƣơng 2, chúng tôi đã trình bày một số nội dung sau: - Vị trí, vai trò của bài 31 – Mắt trong chƣơng trình Vật lý THPT. - Mục tiêu dạy học bài 31: Mắt – Vật lý 11 THPT. - Xây dựng đƣợc tiến trình dạy học bài Mắt đối với việc sử dụng mô hình cấu tạo vật chất chức năng của mắt. - Đƣa ra đƣợc bảng tiêu chí đánh giá một số thành tố của NLTN trong các nhiệm vụ học sinh sử dụng mô hình vật chất chức năng của mắt đã xây dựng. Từ việc nghiên cứu nội dung chƣơng trình bài học sgk, chúng tôi đã đƣa ra cách thức xây dựng mô hình, sử dụng mô hình vật chất chức năng của mắt vào để thiết kế các hoạt động dạy học bài Mắt. Đối với các nhiệm vụ sử dụng mô hình đƣa ra trong hoạt động học, học sinh cần vận dụng linh hoạt kiến thức, kỹ năng liên quan để thực hiện các hoạt động thực nghiệm. Thông qua đó, các thành tố khác nhau thuộc NLTN đã đƣợc hình thành, rèn luyện và phát triển. 52
  61. Chƣơng 3 DỰ KIẾN THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 1. Mục đích thực nghiệm sƣ phạm Trên cơ sở tiến trình dạy học đƣợc thiết kế ở chƣơng 2, chúng tôi dự kiến thực nghiệm sƣ phạm nhằm đánh giá giả thiết của đề tài. Mục đích của kế hoạch thực nghiệm sƣ phạm là: - Kiểm nghiệm tính khả thi của nhiệm vụ xây dựng mô hình vật chất chức năng của mắt và tính khả thi, phù hợp về mặt khoa học, sƣ phạm, yêu cầu đổi mới phƣơng pháp dạy học của cách thức dự kiến tổ chức các hoạt động dạy học trong bài „Mắt và các tật của mắt‟. - Sau khi tiến hành thực nghiệm sẽ so sánh kết quả lớp thực nghiệm với lớp đối chứng để đánh giá chất lƣợng của hoạt động dạy học đã soạn thảo. Trên cơ sở đó thấy đƣợc hiệu quả của tiến trình dạy học đã soạn thảo. - Đồng thời sửa đổi, bổ sung và hoàn thiện tiến trình dạy học để giúp học sinh tích cực, sáng tạo hơn trong việc xây dựng kiến thức và nâng cao chất lƣợng tiết học. - Đánh giá hiệu quả của các hoạt động học tập đối với việc nâng cao hiệu quả học tập và việc hình thành, phát triển NLTN cho HS. 2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm - Triển khai các hoạt động dạy học đã thiết kế ở chƣơng 2 vào dạy học bài „Mắt‟ – sgk Vật lý 11 cơ bản. - Phân tích kết quả thực nghiệm sƣ phạm và rút ra kết luận: + Dựa vào kết quả thực nghiệm sƣ phạm để có những chỉnh sửa phù hợp về phƣơng pháp, định hƣớng và cách thức tổ chức đối với từng đối tƣợng có năng lực học tập khác nhau nhằm nâng cao khả năng tự lực của học sinh. + Căn cứ vào kết quả dự kiến thực nghiệm sƣ phạm để đánh giá khả năng tiếp cận kiến thức dựa vào các phƣơng pháp, nội dung mới mà chúng tôi đề ra và cách sử dụng chúng trong dạy học của giáo viên và học sinh. 53
  62. 3. Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm Chúng tôi tiến hành thực nghiệm sƣ phạm trên đối tƣợng là khối HS lớp 11 của các trƣờng THPT trong quá trình dạy học bài „Mắt và các tật của mắt‟ – sgk Vật lý 11 cơ bản. Trong khuôn khỏ của khóa luận, tôi đề cập tới các nội dung kiến thức về đƣa nhiệm vụ xây dựng và sử dụng mô hình vật chất chức năng của mắt trong dạy học bài 31: Mắt – Vật lý 11 THPT có thể thực nghiệm với các học sinh lớp 11 trƣờng THPT. Tôi dự kiến chọn trƣờng THPT Đông Anh – Hà Nội để thử nghiệm. 4. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm - Điều tra HS trƣớc và sau thực nghiệm sƣ phạm. - Quan sát trực tiếp HS trong giờ thực nghiệm sƣ phạm. - Trao đổi với GV giảng dạy phụ trách lớp về mức độ tiếp thu kiến thức và NLTN của HS qua giờ thực nghiệm sƣ phạm. - Phân tích phiếu tự đánh giá của HS. 5. Dự kiến thực nghiệm sƣ phạm - Dự kiến giảng dạy bài „Mắt‟ – sgk Vật lý 11 ở các lớp thực nghiệm và đối chứng của trƣờng THPT Đông Anh với các lớp: 11A1, 11A2, 11A7 và 11A10 theo tiến trình đã soạn thảo. Qua hoạt động tổ chức cho học sinh thực hiện nhiệm vụ xây dựng và sử dụng mô hình cho các hoạt động học tiếp theo của bài, đánh giá NLTN của học sinh qua tiêu chí đánh giá đã đƣợc xây dựng. Từ đó, đƣa ra mức độ xếp loại NLTN của học sinh. 54
  63. KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 Trong chƣơng này, chúng tôi dự kiến: - Mục đích của thực nghiệm sƣ phạm. - Nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm. - Đối tƣợng của thực nghiệm sƣ phạm. - Phƣơng pháp của thực nghiệm sƣ phạm. Từ dự kiến dạy học bài 31: Mắt – Vật lý 11 THPT đã đƣợc thiết kế và các tiêu chí đánh giá các năng lực thành tố của NLTN ở chƣơng 2, chúng tôi dự kiến đƣợc kế hoạch thực nghiệm và dự kiến thực hiện ở các lớp thực nghiệm và đối chứng đã chọn của trƣờng THPT Đông Anh (Hà Nội) để đánh giá đƣợc mức độ phát triển các thành tố của NLTN của học sinh. 55
  64. KẾT LUẬN CHUNG Căn cứ và đối chiếu với mục đích, nhiệm vụ và kết quả nghiên cứu trong quá trình thực nghiệm sƣ phạm, đề tài đã đạt đƣợc: - Đề tài góp phần hệ thống hóa cơ sở lý luận về NLTN và mô hình trong dạy học Vật lý: Làm rõ khái niệm năng lực, năng lực thực nghiệm, cấu trúc năng lực thực nghiệm và đánh giá các thành tố của năng lực thực nghiệm, đồng thời nêu lên đực vai trò của mô hình trong dạy học Vật lý. - Xây dựng mô hình cấu tạo vật chất chức năng của mắt và đề xuất thiết kế bài giảng sử dụng mô hình này vào dạy bài 31: Mắt – Vật lý 11 THPT. Ngoài ra đƣa ra các tiêu chí đánh giá NLTN của học sinh khi thực hiện các nhiệm vụ với mô hình trong phạm vi bài học này. - Do điều kiện về thời gian và khuôn khổ của khóa luận chúng tôi mới dự kiến thực nghiệm sƣ phạm để đánh giá tính khả thi của đề tài. Qua nghiên cứu, chúng tôi thấy rằng việc tổ chức hoạt động đối với mô hinh trong dạy học bài „Mắt‟ nói riêng và trong hoạt động dạy học Vật lý nói chung đã góp phầ đạt đƣợc mục tiêu đổi mới phƣơng pháp giáo dục hiện nay. Từ đó, học sinh bên cạnh việc lĩnh hội kiến thức còn đƣợc rèn luyện khả năng vận dụng lý thuyết vào thực tiễn nhằm nâng cao kỹ năng sống cho các em. 56
  65. PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1 PHIẾU PHỎNG VẤN GIÁO VIÊN VẬT LÝ (Phiếu phỏng vấn phục vụ nghiên cứu khoa học, không có mục đích đánh giá giáo viên, rất mong thầy/cô hợp tác và giúp đỡ) Đơn vị công tác: Trường THPT Nhằm cung cấp thông tin về thực trạng dạy học theo định hướng phát triển năng lực nhằm phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh bằng hình thức sử dụng mô hình, rất mong thầy cô vui lòng trả lời một vài câu hỏi sau đây: (Đánh dấu  cho mỗi sự lựa chọn. Đối với mỗi câu hỏi thầy/cô có thể lựa chọn một hoặc nhiều câu trả lời) Câu 1: Thầy/ cô đã tìm hiểu các phƣơng pháp và hình thức để giảng dạy theo định hƣớng phát triển năng lực của học sinh bằng cách nào? Tự nghiên cứu. Trong đào tạo cấp đại học hoặc sau đại học. Trong quá trình tập huấn địa phƣơng/ trung ƣơng. Chƣa từng biết đến. Câu 2: Thầy/cô đồng tình hay không đồng tình với những quan điểm dƣới đây? (Với những quan điểm không đồng tình, thầy/cô vui lòng nêu ra ý kiến của mình về nội dung đó). Quan điểm Đồng tình Không đồng tình 2.1. Khái niệm năng lực thực nghiệm - Năng lực là khả năng vận dụng những kiến thức, kỹ năng và các phẩm chất cá nhân khác nhƣ hứng thú, niềm tin, ý chí, để thực hiện thành công hoạt động nhất định trong điều kiện cụ thể nhằm giải quyết các vấn đề đã đặt ra. - Thực nghiệm là tạo ra những biến đổi nào đó ở sự vật quan sát nhằm nghiên cứu nhứng hiện 57
  66. tƣợng nhất định, kiểm tra một ý kiến hoặc gợi ra những ý kiến mới. - Năng lực thực nghiệm là khả năng vận dụng kiến thức, kỹ năng, thái độ và các thuộc tính cá nhân khác để thực hiện thành công hoạt động thực nghiệm trong bối cảnh chuyên ngành nhất định nhằm giải quyết các vấn đề đã đặt ra. (ví dụ nhƣ: thiết kế thí nghiệm Vật lý, chế tạo một dụng cụ hay thiết bị dựa trên nguyên lý hoạt động, ) 2.2. Cấu trúc năng lực thực nghiệm: NL thành phần 1: Năng lực xác định vấn đề cần nghiên cứu và đƣa ra các dự đoán, giả thuyết. 1.1. Đặt ra đƣợc các câu hỏi về hiện tƣợng vật lý xung quanh vấn đề cần nghiên cứu 1.2. Phát biểu đƣợc vấn đề cần nghiên cứu 1.3. Đƣa ra và lựa chọn đƣợc các dự đoán, giả thuyết hợp lý NL thành phần 2: Năng lực thiết kế phƣơng án thực nghiệm. 2.1. Đề xuất đƣợc các phƣơng án thí nghiệm. 2.2. Lựa chọn đƣợc phƣơng án khả thi và tối ƣu nhất 2.3. Lập đƣợc kế hoạch thực hiện thí nghiệm chi tiết 2.4. Nêu đƣợc nguyên lý hoạt động, sơ đồ nguyên lý của sản phẩm thực nghiệm (nếu có) 58
  67. NL thành phần 3: Năng lực tiến hành thí nghiệm đã thiết kế. 3.1. Lựa chọn đƣợc các dụng cụ, thiết bị cần thiết và trình bày đƣợc chức năng, công dụng, hoạt động của chúng 3.2. Kiểm tra hoạt động và tiến hành một số hiệu chỉnh (nếu cần) của các thiết bị, dụng cụ 3.3. Lắp ráp đƣợc thiết bị, dụng cụ thí nghiệm 3.4. Tiến hành đƣợc thí nghiệm 3.5. Quan sát, thu thập kết quả thí nghiệm NL thành phần 4: Năng lực xử lí, phân tích kết quả và trình bày kết quả. 4.1. Xử lý đƣợc các dữ liệu thực nghiệm 4.2. Phân tích đƣợc kết quả thực nghiệm sau khi đã xử lý 4.3. Biểu diễn đƣợc kết quả thực nghiệm dƣới các dạng khác nhau nhƣ biểu đồ, đồ thị 4.4. Giải thích đƣợc kết quả thực nghiệm thu đƣợc và rút ra đƣợc kết luận khoa học 4.5. Đƣa ra và tiến hành đƣợc một số đề xuất để giúp giảm sai số phép đo. Câu 3: Thầy/cô đánh giá nhƣ thế nào về sự cần thiết của việc hình thành năng lực thực nghiệm cho học sinh trong dạy học bộ môn Vật lý? Rất cần thiết. Cần thiết. 59
  68. Không cũng đƣợc, có thì tốt. Không cần thiết. Câu 4: Thầy/cô tổ chức cho học sinh học tập nhƣ thế nào để hình thành, phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh? Cho học sinh quan sát, tìm hiểu hình ảnh, dụng cụ thí nghiệm trong sách giáo khoa. Sử dụng các mô hình trong quá trình giảng dạy. Sử dụng thí nghiệm biểu diễn/ minh họa trong quá trình dạy học ở một số tiết học có khả năng. Cho học sinh tiến hành các thí nghiệm trong tiết thực hành. Kiểm tra, đánh giá chủ yếu là lý thuyết và các bài tập sử dụng công thức. Kiểm tra, đánh giá học sinh bằng những nhiệm vụ nhỏ (yêu cầu cần phải huy động tính sáng tạo, vận dụng linh hoạt kiến thức lý thuyết và năng lực thực nghiệm để giải quyết). Tổ chức, hƣớng dẫn học sinh tiến hành một số nhiệm vụ thực nghiệm. Cho học sinh tham gia hoạt động trải nghiệm sáng tạo (tổ chức cuộc thi, câu lạc bộ, đi tìm hiểu thực tiễn ). Ý kiến khác: Câu 5: Thầy/ cô đã từng sử dụng mô hình trong các hoạt động dạy học Vật lý để xây dựng, phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh? Chƣa từng. Đã từng: Sử dụng rất ít để học sinh quan sát. Đã từng: Rất hiếm khi đƣa ra nhiệm vụ về mô hình cho học sinh để tìm hiểu. Đã từng: thƣờng xuyên nhƣng chỉ dừng lại ở mức độ cho học sinh quan sát, nhận xét. Đã từng: thƣờng xuyên đƣa ra nhiệm vụ thiết kế mô hình và sử dụng chính mô hình đó để ghi nhớ kiến thức. 60
  69. Câu 6: Với việc sử dụng mô hình trong giảng dạy môn Vật lý nhằm phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh, thầy/cô gặp phải những khó khăn gì? Điều kiện cơ sở vật chất của nhà trƣờng chƣa đáp ứng đƣợc nhu cầu. Học sinh chƣa làm quen và chƣa có kỹ năng khai thác thông tin từ mô hình dẫn đến chƣa tiếp thu tốt kiến thức bài học. Việc thiết kế mô hình mất quá nhiều thời gian và công sức. Ý tƣởng cho việc thiết kế nhiệm vụ liên quan đến mô hình còn hạn chế. Ý tƣởng cho việc xây dựng, thiết kế và khai thác mô hình còn hạn chế. Ý kiến khác: Câu 7: Với kiến thức của bài „Mắt và các tật của mắt‟, thầy/cô đã tổ chức hoạt động học cho học sinh nhƣ thế nào? Giáo viên đặt vấn đề, cung cấp thông tin kiến thức; Học sinh hoàn toàn thụ động tiếp nhận vấn đề học tập và kiến thức. Giáo viên đặt vấn đề, sử dụng video/hình ảnh từ đó rút ra kiến thức; Học sinh tiếp nhận vấn đề học tập thụ động nhƣng có tham gia khai thác tìm hiểu tƣ liệu và tự đƣa ra đƣợc một số đơn vị kiến thức. Giáo viên hƣớng dẫn học sinh tiến hành và khai thác một số thí nghiệm từ đó rút ra kiến thức. Giáo viên đƣa ra nhiệm vụ học tập dƣới dạng xây dựng phƣơng án thí nghiệm, đồng thời cung cấp tƣ liệu học tập và một số định hƣớng; Học sinh tiếp nhận vấn đề học tập và chủ động giải quyết vấn đề học tập rồi rút ra kiến thức. Giáo viên đặt vấn đề, đƣa ra nhiệm vụ học tập dƣới dạng thiết kế mô hình của mắt, đồng thời cung cấp tƣ liệu học tập và một số định hƣớng; Học sinh tiếp nhận và chủ động giải quyết vấn đề học tập rồi rút ra kiến thức. Giáo viên đƣa ra nhiệm vụ học tập dƣới dạng câu hỏi mở; Học sinh tiếp nhận, chủ động: phát hiện đƣợc vấn đề học tập, tìm kiếm thông tin, giải quyết vấn đề bằng thí nghiệm/ mô hình/ rồi rút ra kiến thức. Ý kiến khác: Với cách thức tổ chức hoạt động học nhƣ trên, thầy/cô đã gặp những khó khăn gì trong việc tổ chức hoạt động học cho học sinh? 61
  70. Câu 8: Theo thầy/cô, sau khi học xong bài „Mắt và các tật của mắt‟, mức độ nắm vững kiến thức của học sinh mình phụ trách thƣờng nhƣ thế nào? Học sinh chƣa nhớ đƣợc kiến thức đã học. Học sinh trình bày đƣợc kiến thức đã học. Học sinh trình bày đƣợc kiến thức đã học theo ý hiểu của mình. Học sinh tóm tắt đƣợc kiến thức đã học thành một hệ thống nhất định/sơ đồ tƣ duy. Vận dụng kiến thức, công thức để làm đƣợc bài tập. Vận dụng kiến thức đã đƣợc học để giải quyết đƣợc những nhiệm vụ thực tế. Ý kiến khác: Câu 9: Theo thầy/cô việc đƣa nhiệm vụ xây dựng mô hình mắt vào giảng dạy bài „Mắt và các tật của mắt‟ có những ƣu điểm gì? Việc sử dụng mô hình giúp học sinh có thể hình dung chính xác và rõ ràng về cấu tạo của mắt. Việc xây dựng mô hình mắt giúp học sinh có thể bƣớc đầu hình thành hoặc cải thiện đƣợc một số kỹ năng thuộc năng lực thực nghiệm. Việc xây dựng mô hình mắt giúp học sinh có thể cải thiện năng lực giải quyết vấn đề, năng lực hoạt động nhóm. Việc trình bày, mô tả mô hình giúp cho học sinh có thể phát triển các kỹ năng của năng lực thuyết trình. Ý kiến khác: Câu 10: Theo thầy/cô, khi đƣa nhiệm vụ xây dựng mô hình mắt vào giảng dạy bài „Mắt và các tật của mắt‟ giúp học sinh có cơ hội phát triển những năng lực thành phần nào của năng lực thực nghiệm? Năng lực xác định vấn đề cần nghiên cứu và đƣa ra các dự đoán, giả thuyết. Năng lực thiết kế các phƣơng án thí nghiệm. Năng lực tiến hành thí nghiệm đã thiết kế. 62
  71. Năng lực xử lý, phân tích và trình bày kết quả. Ý kiến khác: Câu 11: Theo thầy/cô có cần thiết đƣa nhiệm vụ xây dựng mô hình mắt vào giảng dạy bài „Mắt và các tật của mắt‟ không? Rất cần thiết. Khá cần thiết. Không cũng đƣợc, có thì tốt. Không cần thiết. Em xin chân thành cảm ơn sự hợp tác, giúp đỡ của thẩy (cô)! 63
  72. PHIẾU PHỎNG VẤN HỌC SINH (Phiếu phỏng vấn phục vụ nghiên cứu khoa học, không có mục đích đánh giá học sinh, rất mong các em hợp tác và giúp đỡ) Trường: Trường THPT Mong em vui lòng trả lời những câu hỏi sau đây: (Đánh dấu  cho mỗi sự lựa chọn. Đối với mỗi câu hỏi em có thể lựa chọn một hoặc nhiều câu trả lời) Câu 1: Em hãy cho biết tần suất mà em học tập các phƣơng tiện học tập sau: Phương tiện dạy học Thường xuyên Thỉnh thoảng Chưa bao giờ Sách giáo khoa Dụng cụ thí nghiệm Phần mềm mô phỏng thí nghiệm Tranh ảnh Video Mô hình Câu 2: Em mong muốn đƣợc học tập với phƣơng tiện học tập nào? Sách giáo khoa. Dụng cụ thí nghiệm. Phần mềm mô hình thí nghiệm. Tranh ảnh. Video. Mô hình. Câu 3: Em hãy cho biết tần suất mà em học tập với các nhiệm vụ học tập sau: Nhiệm vụ học tập Thƣờng xuyên Thỉnh thoảng Chƣa bao giờ Giải bài tập lý thuyết/ vận dụng công thức để giải cơ bản Giải bài tập nâng cao, các dạng 64