Luận văn Xây dựng bộ câu hỏi định hướng tư duy và vận dụng hướng dẫn giải bài tập chương “mắt. các dụng cụ quang” - Vật lí 11 cơ bản

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH Phù Thị Tiến XÂY DỰNG BỘ CÂU HỎI ĐỊNH HƯỚNG TƯ DUY VÀ VẬN DỤNG HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG “MẮT. CÁC DỤNG CỤ QUANG” - VẬT LÍ 11 CƠ BẢN LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC Thành phố Hồ Chí Minh - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH Phù Thị Tiến XÂY DỰNG BỘ CÂU HỎI ĐỊNH HƯỚNG TƯ DUY VÀ VẬN DỤNG HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG “MẮT. CÁC DỤNG CỤ QUANG” - VẬT LÍ 11 CƠ BẢN Chuyên ngành: Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn vật lí Mã số: 60 14 01 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. VÕ THỊ NGỌC LAN Thành phố Hồ Chí Minh - 2014 LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự quan tâm và giúp đỡ tận tình từ quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: - Cô Võ Thị Ngọc Lan - TS Đại học Sư Phạm Kĩ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh - người trực tiếp hướng dẫn về chuyên môn đã tận tâm chỉ dạy, truyền đạt kinh nghiệm cũng như luôn động viên và giúp đỡ tôi vượt qua những khó khăn trong suốt quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu. - Ban Giám Hiệu trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh, phòng sau đại học, quý Thầy Cô đã tận tình giảng dạy trong suốt quá trình tôi học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn thạc sĩ. - Ban Giám Hiệu, quý Thầy Cô tổ vật lí của Trường Trung Học Phổ Thông Tân Bình đã tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực nghiệm. - Quý Thầy Cô phản biện và hội đồng chấm luận văn đã có những nhận xét cũng như những góp ý quý báu về luận văn. - Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình và bạn bè đã luôn bên tôi trong thời gian học tập, luôn động viên, ủng hộ và hỗ trợ về mọi mặt để tôi hoàn thành đề tài trong điều kiện tốt nhất. Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2014 Người nghiên cứu PHÙ THỊ TIẾN DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu và chữ viết tắt Ý nghĩa và chữ viết đầy đủ ĐC Đối chứng ĐL PXAS Định luật phàn xạ ánh sáng GV Giáo viên HEQ Highly effective questioning (Đặt và sử dụng câu hỏi hiệu quả) HS Học sinh Q - R - Q Question - Reply - Question (Hỏi - Đáp - Hỏi) RIJ Đọc to, phân tích cách hiểu. SBT Sách bài tập SGK Sách giáo khoa SPSS Statistical Package for Social Sciences (Phần mềm chuyên ngành thống kê) THPT Trung học phổ thông TKHT Thấu kính hội tụ TKPK Thấu kính phân kì TN Thực nghiệm Giáo viên hỏi Học sinh trả lời ? DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1. So sánh chiến lược sử dụng HEQ và các chiến lược khác ................. 23 Bảng 3.1. Phiếu quan sát đánh giá tính tích cực học tập của học sinh ............... 124 Bảng 3.2. Bảng thống kê điểm kiêm tra 45 phút của lớp TN và lớp ĐC ........... 145 Bảng 3.3. Bảng phân phối tần suất của lớp TN và lớp ĐC ................................ 146 Bảng 3.4. Bảng phân phối tần suất tích lũy ........................................................ 147 Bảng 3.5. Mô tả thống kê qua các tham số thống kê .......................................... 148 Bảng 3.6. Bảng kết quả kiểm định Mann – Whitney ......................................... 150 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1. Sơ đồ các giai đoạn của một quá trình tư duy ............................................... 10 Hình 1.2. Các bước cơ bản giải một bài tập vật lí ......................................................... 41 Hình 2.1. Sơ đồ cấu trúc của chương “Mắt. Các dụng cụ quang” – vật lí 11 cơ bản .... 45 Hình 2.2. Cấu tạo lăng kính ........................................................................................... 47 Hình 2.3. Đường truyền của tia sáng qua lăng kính ...................................................... 48 Hình 2.4. Lăng kính phản xạ toàn phần......................................................................... 48 Hình 2.5. Góc trông vật ................................................................................................. 54 Hình 2.6. Mắt ngắm chừng kính lúp ở vô cực ............................................................... 57 Hình 2.7. Ngắm chừng của mắt ở cực cận .................................................................... 57 Hình 2.8. Đường truyền của chùm tia sáng qua kính hiển vi ngắm chừng ở vô cực .... 59 Hình 2.9. Đường truyền của chùm tia sáng qua kính thiên văn ngắm chừng ở vô cực 61 Hình 2.10. Hệ quang trục .............................................................................................. 75 Hình 2.11. Sơ đồ tạo ảnh qua kính lão đặt cách mắt 2 cm ............................................ 82 Hình 2.12. Kính cận đặt cách mắt một đoạn x .............................................................. 86 Hình 2.13. Kính viễn đặt cách mắt một đoạn a ............................................................. 89 Hình 2.14. Quan sát vật qua kính lúp ............................................................................ 92 Hình 2.15. Ngắm chừng ở cực cận ................................................................................ 92 Hình 2.16. Đường truyền của tia sáng chiếu vuông góc qua lăng kính tiết diện tam giác vuông cân ............................................................................................................. 105 Hình 2.17. Đường truyền của tia sáng chiếu vuông góc qua lăng kính tiết diện tam giác cân ........................................................................................................................ 107 Hình 2.18. Ngắm chừng Mặt Trăng ở vô cực ............................................................. 109 Hình 2.19. Hai vị trí đặt thấu kính để thu được ảnh rõ nét trên màn ........................... 111 Hình 2.20. Ảnh ảo tạo bởi TKHT ................................................................................ 116 Hình 2.21. Ảnh ảo tạo bởi TKPK ................................................................................ 116 Hình 3.1. Biểu đồ phân bố tần suất điểm kiểm tra 45 phút của lớp TN và lớp ĐC .... 146 Hình 3.2. Biểu đồ phân bố tần suất điểm kiểm tra 45 phút của lớp TN và lớp ĐC .... 147 Hình 3.3. Biểu đồ phân bố tần suất tích lũy điểm kiểm tra 45 phút của lớp TN và lớp ĐC ......................................................................................................................... 148 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU. .....................................................................................................................................1 1. Lí do chọn đề tài ...........................................................................................................................1 2. Mục đích nghiên cứu...................................................................................................................3 3. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................................................3 4. Phạm vi nghiên cứu .....................................................................................................................3 5. Nhiệm vụ nghiên cứu ..................................................................................................................3 6. Giả thuyết khoa học ....................................................................................................................4 7. Các phương pháp nghiên cứu .................................................................................................4 8. Đóng góp của đề tài .....................................................................................................................5 NỘI DUNG.... .....................................................................................................................................6 CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ CÂU HỎI ĐỊNH HƯỚNG TƯ DUY TRONG GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ .....................................................................................6 1.1. Câu hỏi định hướng tư duy ...................................................................................................6 1.1.1. Tư duy ............................................................................................................... 6 1.1.1.1. Khái niệm tư duy .........................................................................................................6 1.1.1.2. Một số đặc điểm của tư duy ......................................................................................6 1.1.1.3. Các giai đoạn của quá trình tư duy .........................................................................8 1.1.1.4. Một số thao tác tư duy ..............................................................................................11 1.1.2. Câu hỏi định hướng tư duy ........................................................................... 12 1.1.2.1. Khái niệm về câu hỏi định hướng tư duy ............................................................12 1.1.2.2. Các tiêu chuẩn xác định tính hiệu quả của câu hỏi tư duy .............................13 1.1.2.3. Quy tắc đặt câu hỏi của Ivan Hannel ....................................................................14 1.1.2.4. Các bước đặt câu hỏi của Ivan Hannel.................................................................20 1.1.2.5. Kĩ thuật đặt câu hỏi ...................................................................................................27 1.1.2.6. Kĩ thuật thiết kế câu hỏi trong dạy học ................................................................32 1.2. Câu hỏi định hướng tư duy trong giải bài tập vật lí ..................................................34 1.2.1. Khái niệm bài tập vật lí ................................................................................. 34 1.2.2. Vai trò của bài tập vật lí ................................................................................ 35 1.2.3. Tư duy trong dạy học vật lí ........................................................................... 37 1.2.3.1. Tư duy vật lí ................................................................................................................37 1.2.3.2. Tư duy trong quá trình giải bài tập vật lí .............................................................38 1.2.4. Phương pháp giải bài tập vật lí ..................................................................... 40 1.3. Kết luận chương 1 ..................................................................................................................42 CHƯƠNG 2. CÂU HỎI ĐỊNH HƯỚNG TƯ DUY VÀ VẬN DỤNG HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG “MẮT. CÁC DỤNG CỤ QUANG” - VẬT LÍ 11 CƠ BẢN ..................................................................43 2.1. Cơ sở xây dựng câu hỏi và vận dụng hướng dẫn giải bài tập chương “Mắt. Các dụng cụ quang” - vật lí 11 cơ bản ............................................................................43 2.1.1. Phát triển tư duy của học sinh trong chương .............................................. 43 2.1.1.2. Mục tiêu dạy học của chương.................................................................................43 2.1.1.2. Sơ đồ cấu trúc của chương ......................................................................................45 2.1.1.3. Phân tích nội dung tổng thể của chương và phân tích nội dung từng bài cụ thể của chương ............................................................................................................46 2.1.2.5. Đánh giá chung về chương “Mắt. Các dụng cụ quang” – vật lí 11 cơ bản 62 2.1.2. Thực trạng dạy bài tập chương “Mắt. Các dụng cụ quang” - vật lí 11 .... 62 2.1.2.1. Mục đích tìm hiểu ......................................................................................................62 2.1.2.2. Phương pháp tìm hiểu ...............................................................................................63 2.1.2.3. Kết quả tìm hiểu .........................................................................................................63 2.1.2.4. Nguyên nhân của thực trạng trên ...........................................................................64 2.1.1.5. Đề xuất biện pháp khắc phục khó khăn, hạn chế của thực trạng trên ..........65 2.2. Tiến trình giải bài tập chương “Mắt. Các dụng cụ quang” - vật lí 11 cơ bản .65 2.2.1 Minh họa một số bài tập ................................................................................. 66 2.2.2. Minh họa các bài tập phù hợp với lớp thực nghiệm ................................. 104 CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ........................................................................121 3.1. Mục đích, nhiệm vụ, đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm .........121 3.1.1. Mục đích ........................................................................................................ 121 3.1.2. Nhiệm vụ ....................................................................................................... 121 3.1.3. Đối tượng ....................................................................................................... 121 3.1.4. Phương pháp thực nghiệm .......................................................................... 122 3.2. Tiến hành thực nghiệm sư phạm ....................................................................................122 3.2.1. Công tác chuẩn bị ......................................................................................... 122 3.2.2. Tổ chức dạy học ............................................................................................ 122 3.2.3. Kiểm tra đánh giá......................................................................................... 123 3.2.3.1. Đánh giá tính tích cực học tập của học sinh .....................................................123 3.2.3.2. Đánh giá mức độ lĩnh hội kiến thức của học sinh qua quá trình giải bài tập .......................................................................................................................................125 3.3. Đánh giá định tính quá trình thực nghiệm sư phạm...............................................125 3.3.1. Tiết 1. BÀI TẬP LĂNG KÍNH ................................................................... 125 3.3.2. Tiết 2. BÀI TẬP THẤU KÍNH MỎNG...................................................... 130 3.3.3. Tiết 3. BÀI TẬP MẮT ................................................................................. 141 3.3.4. Nhận xét đánh giá chung ............................................................................. 144 3.4. Đánh giá định lượng kết quả thực nghiệm .................................................................145 3.4.1. Kết quả học tập của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng ........................... 145 3.4.2. Mô tả thống kê điểm kiểm tra hai lớp ........................................................ 146 3.4.2.1. Mô tả thống kê qua bảng phân phối tần suất và đồ thị biểu diễn ................146 3.4.2.2. Mô tả thống kê qua bảng phân phối tần suất tích lũy và đồ thị biểu diễn 147 3.4.2.3. Mô tả thống kê thông qua các tham số thống kê .............................................148 3.4.3. Kiểm định giả thuyết thống kê .................................................................... 149 3.5. Kết luận chương 3 ................................................................................................................151 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ..........................................................................................152 1. Kết luận 152 2. Khuyến nghị ...............................................................................................................................152 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................................154 PHỤ LỤC 1 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Hiện nay, hệ thống giáo dục nước ta đang không ngừng đổi mới nhất là về nội dung và phương pháp giảng dạy. Về nội dung, bằng chứng là công cuộc thay sách vừa qua diễn ra từ bậc tiểu học đến bậc THPT. Về phương pháp giảng dạy, chúng ta đã và đang áp dụng những phương pháp dạy học mới, chấm dứt thời kì dạy học truyền thụ một chiều như những năm trước đây. Trong Luật giáo dục, khoản 2 điều 28 nêu rõ: “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm; rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh.” Một trong những tiêu chí về đổi mới phương pháp là phải tìm ra cách thức định hướng hành động nhận thức có hiệu quả nhất dành cho học sinh. Thật vậy người giáo viên muốn dạy tốt thì cần đưa ra câu hỏi hay để có thể khuấy động trí tò mò, kích thích trí tưởng tượng và tạo động cơ tìm hiểu những kiến thức mới của học sinh. Việc xây dựng và sử dụng câu hỏi trong quá trình dạy học có tác động trực tiếp đến chất lượng, hiệu quả của quá trình dạy học. Trên thế giới, người nghiên cứu sâu đến vấn đề câu hỏi hiệu quả cao trong dạy học là Ivan Hannel. Ông là tác giả của cuốn sách “Đặt và sử dụng câu hỏi hiệu quả”. Nối tiếp nghiên cứu của cha mẹ ông trước đó 10 năm, ông đã đưa ra một lí thuyết gần như hoàn chỉnh về cách đặt câu hỏi hiệu quả cao trong dạy học. Ông khẳng định “Đặt câu hỏi hiệu quả cao là cách thức giúp học sinh tham gia tích cực vào các hoạt động học tập”. Trong cuốn sách này, ông đưa ra đầy đủ các tác dụng, các quy tắc và các bước đặt câu hỏi hiệu quả trong dạy học. Ý tưởng của Ivan Hannel đã được sử dụng khá rộng rãi, hiệu quả ở nhiều nước. Ý tưởng này cũng đã bắt đầu được nghiên cứu tới ở Việt Nam trong thời gian gần đây. Tuy nhiên, chưa có những ứng dụng cụ thể, rõ nét ý tưởng này trong quá trình dạy học. 2 Vật lí là một môn khoa học giúp học sinh nắm được quy luật vận động của thế giới vật chất và bài tập vật lí giúp học sinh hiểu rõ những quy luật ấy, biết phân tích, vận dụng những quy luật ấy vào thực tiễn. Trong nhiều trường hợp, mặc dù người giáo viên có trình bày tài liệu một cách mạch lạc, hợp lôgic, phát biểu định luật một cách đầy đủ, làm thí nghiệm đúng yêu cầu, quy tắc và có kết quả chính xác thì đó chỉ là điều kiện cần chứ chưa đủ để học sinh hiểu và nắm vững kiến thức. Chỉ thông qua việc giải các bài tập vật lí dưới hình thức này hay hình thức khác nhằm tạo điều kiện cho học sinh vận dụng kiến thức đã học để giải quyết các tình huống cụ thể thì kiến thức đó mới trở nên sâu sắc và hoàn thiện. Tình hình giảng dạy bài tập vật lí thực tế ở Trường THPT hiện nay chưa tích cực, học sinh chưa có tinh thần chủ động học tập và không thể tự lực giải quyết vấn đề thực tế. Việc giảng dạy bài tập vật lí ở Trường THPT của giáo viên và học sinh còn mang tính hình thức và theo lối mòn. Việc giảng dạy bài tập vật lí trong nhà trường không chỉ giúp học sinh hiểu được một cách sâu sắc và đầy đủ những kiến thức quy định trong chương trình mà còn giúp các em vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những nhiệm vụ học tập và những vấn đề mà thực tiễn đã đặt ra. Muốn đạt được điều đó, phải thường xuyên rèn luyện cho học sinh những kĩ năng, kĩ xảo vận dụng kiến thức đã học vào cuộc sống hằng ngày. Bên cạnh đó, bài tập vật lí từ trước đến nay luôn giữ một vị trí đặc biệt quan trọng trong việc thực hiện nhiệm vụ dạy học vật lí: Bài tập vật lí là phương tiện giúp giáo viên đề cập đến những kiến thức mà trong giờ học lí thuyết chưa có điều kiện để đề cập qua đó nhằm bổ sung kiến thức cho học sinh. Bài tập vật lí là một phương tiện để ôn tập, củng cố kiến thức lí thuyết đã học một cách sinh động và có hiệu quả. Bài tập vật lí giúp học si