Xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập chương sóng ánh sáng vật lí 12 nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh giỏi

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

PHẠM VĂN THỌ

XÂY DỰNG VÀ HƢỚNG DẪN GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP
CHƢƠNG SÓNG ÁNH SÁNG VẬT LÍ 12 NHẰM BỒI DƢỠNG
NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH GIỎI

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÍ

HÀ NỘI – 2015

i


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

PHẠM VĂN THỌ

XÂY DỰNG VÀ HƢỚNG DẪN GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP
CHƢƠNG SÓNG ÁNH SÁNG VẬT LÍ 12 NHẰM BỒI DƢỠNG
NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH GIỎI

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÍ
CHUYÊN NGÀNH: Lí luận và phƣơng pháp dạy học (bộ môn Vật lí)
Mã số:60 14 01 11

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS. TS. Hà Huy Bằng

HÀ NỘI – 2015

ii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN…………………………………………………………………………i

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT........................................iii
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ…………………………………………………………….v
DANH MỤC CÁC BẢNG…………………………………………………………….vi
DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ..........................................................................................vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ......................................................................................viii
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1.

Lí do chọn đề tài. ..................................................................................................... 1

2. Lịch sử nghiên cứu của đề tài. .................................................................................... 2
3. Câu hỏi nghiên cứu. .................................................................................................... 2
4. Giả thuyết nghiên cứu. ................................................................................................ 3
5. Mục đích nghiên cứu. .................................................................................................. 3
6. Khách thể và đối tƣợng nghiên cứu, đối tƣợng khảo sát ............................................ 3
7. Nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................................................. 3
8. Phƣơng pháp nghiên cứu............................................................................................ 3
9. Cấu trúc luận văn ....................................................................................................... 4
CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC BÀI TẬP VẬT LÍ
NHẰM BỒI DƢỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH GIỎI
................................................................................... Error! Bookmark not defined.
1.1. Bài tập Vật lí trong dạy học ở trƣờng phổ thông. .. Error! Bookmark not defined.

1.1.1. Bài tập vật lí và vai trò của nó trong dạy học Vật lí.Error!

Bookmark

not

defined.
1.1.1.1. Bài tập Vật lí. ................................................... Error! Bookmark not defined.
1.1.1.2. Tác dụng của bài tập vật lí trong dạy học vật lí Error! Bookmark not defined.
1.1.2. Sử dụng bài tập vật lí trong dạy học môn Vật lí. Error! Bookmark not defined.
1.1.2.1. Những yêu cầu chung trong dạy học bài tập vật líError!
defined.

iii

Bookmark

not


1.1.2.2. Phân loại bài tập vật lí. ..................................... Error! Bookmark not defined.
1.1.2.3. Lựa chọn bài tập vật lí ...................................... Error! Bookmark not defined.
1.1.3. Hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập vật lí. ............. Error! Bookmark not defined.
1.1.3.1. Phƣơng pháp giải bài tập vật lí. ....................... Error! Bookmark not defined.
1.1.3.2. Hƣớng dẫn giải bài tập vật lí ............................ Error! Bookmark not defined.
1.2. NL GQVĐ và mối liên hệ với hoạt động giải bài tập vật lí.Error! Bookmark not
defined.
1.2.1. NL là gì? .............................................................. Error! Bookmark not defined.
1.2.2. Tri thức, kỹ năng, kỹ xảo và mối liên hệ với NL Error! Bookmark not defined.
1.2.2.1. Tri thức ............................................................. Error! Bookmark not defined.

1.2.2.2. Kỹ năng ............................................................ Error! Bookmark not defined.
1.2.2.3. Kỹ xảo .............................................................. Error! Bookmark not defined.
1.2.2.4. Mối quan hệ của kỹ năng, kỹ xảo với NL ........ Error! Bookmark not defined.
1.2.3. NL học tập của HS trung học phổ thông ............. Error! Bookmark not defined.
1.2.3.1. NL chung .......................................................... Error! Bookmark not defined.
1.2.3.2. Các NL chuyên biệt môn Vật lí đƣợc cụ thể hóa từ NL chung ................ Error!
Bookmark not defined.
1.2.4. NL GQVĐ trong dạy học bài tập vật lí ............... Error! Bookmark not defined.
1.2.4.1. NL GQVĐ trong dạy học bài tập vật lí ............ Error! Bookmark not defined.
1.2.4.2. Các bƣớc của hoạt động GQVĐ ...................... Error! Bookmark not defined.
1.2.4.3. Những hoạt động cơ bản trong dạy học vật lí giúp học sinh bộc lộ NL
GQVĐ….……………………………………………………………………….……..Er
ror! Bookmark not defined.
1.2.4.4. Những NL thành tố của NL GQVĐ trong hoạt động giải bài tập vật lí .. Error!
Bookmark not defined.
1.2.4.5. Sự thống nhất giữa các bƣớc giải bài tập vật lí và các bƣớc của hoạt động
GQVĐ………… ........................................................... Error! Bookmark not defined.
1.3. Những phẩm chất, NL cần có của HS giỏi ............ Error! Bookmark not defined.
1.3.1. NL và phẩm chất cần có của HS giỏi nói chung . Error! Bookmark not defined.

iv


1.3.1.1. NL tiếp thu kiến thức ....................................... Error! Bookmark not defined.
1.3.1.2. NL suy luận, tƣ duy lô-gic .............................. Error! Bookmark not defined.
1.3.1.3. NL đặc biệt ...................................................... Error! Bookmark not defined.
1.3.1.4. NL lao động sáng tạo ....................................... Error! Bookmark not defined.
1.3.1.5. NL kiểm chứng ............................................... Error! Bookmark not defined.
1.3.1.6. NL thực hành................................................... Error! Bookmark not defined.
1.3.2. NL và phẩm chất cần có của HS giỏi Vật lý ....... Error! Bookmark not defined.

1.3.3. Một số biện pháp phát hiện, bồi dƣỡng NL GQVĐ cho HS giỏi Vật lí. ..... Error!
Bookmark not defined.
1.3.3.1. Một số biện pháp phát hiện HS giỏi vật lí........ Error! Bookmark not defined.
1.3.3.2. Lựa chọn hệ thống bài tập góp phần bồi dƣỡng NL GQVĐ cho HSG. ... Error!
Bookmark not defined.
1.3.3.3. Một số yêu cầu đối với HSG khi giải bài tập vật lí giúp bồi dƣỡng NL
GQVĐ……... ................................................................ Error! Bookmark not defined.
1.4. Cơ sở thực tiễn về dạy học bài tập vật lí cho HS giỏiError!

Bookmark

not

defined.
1.4.1. Thực trạng dạy học bài tập vật lí ở trƣờng phổ thôngError!

Bookmark

not

defined.
1.4.2. Một số yếu tố ảnh hƣởng đến NL GQVĐ của HS giỏi.Error!

Bookmark

not

defined.
1.4.2.1. Về nội dung thi. ................................................ Error! Bookmark not defined.
1.4.2.2. Về phƣơng pháp học tập của HS...................... Error! Bookmark not defined.

1.4.2.3. Về phƣơng pháp dạy học của thầy. .................. Error! Bookmark not defined.
Tiểu kết chƣơng 1 ......................................................... Error! Bookmark not defined.
CHƢƠNG 2. XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN GIẢI BÀI
TẬP CHƢƠNG SÓNG ÁNH SÁNG VẬT LÍ 12 NHẰM BỒI DƢỠNG NĂNG LỰC
GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH GIỎI ......... Error! Bookmark not defined.
2.1. Hệ thống nội dung chƣơng sóng ánh sáng vật lí 12Error! Bookmark not defined.
2.1.1. Cấu trúc nội dung chƣơng sóng ánh sáng ........... Error! Bookmark not defined.

v


2.1.2. Phân tích nội dung chƣơng sóng ánh sáng. ......... Error! Bookmark not defined.
2.1.3. Mục tiêu chƣơng sóng ánh sáng. ......................... Error! Bookmark not defined.
2.2. Hệ thống bài tập chƣơng sóng ánh sáng nhằm bồi dƣỡng NL GQVĐ cho HS giỏi.
....................................................................................... Error! Bookmark not defined.
2.2.1. Bài tập tán sắc ánh sáng. ..................................... Error! Bookmark not defined.
2.2.1.1. Tán sắc ánh sáng qua lăng kính. ...................... Error! Bookmark not defined.
2.2.1.2. Tán sắc ánh sáng qua lƣỡng chất phẳng........... Error! Bookmark not defined.
2.2.1.3. Tán sắc ánh sáng qua thấu kính. ...................... Error! Bookmark not defined.
2.2.1.4. Bài tập về tán sắc ánh sáng qua giọt nƣớc hình cầu.Error!

Bookmark

not

defined.
2.2.2. Bài tập giao thoa ánh sáng .................................. Error! Bookmark not defined.
2.2.2.1. Giao thoa với hai khe Y – âng. ........................ Error! Bookmark not defined.
2.2.2.2. Các hệ giao thoa đặc biệt ................................. Error! Bookmark not defined.
Tiểu kết chƣơng 2 ......................................................... Error! Bookmark not defined.

CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ................. Error! Bookmark not defined.
3.1. Mục đích của thực nghiệm sƣ phạm ...................... Error! Bookmark not defined.
3.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm...................... Error! Bookmark not defined.
3.3. Phƣơng pháp xử lí kết quả thực nghiệm sƣ phạm.. Error! Bookmark not defined.
3.3.1. Đánh giá NL GQVĐ theo tiêu chí Rubric.......... Error! Bookmark not defined.
3.3.2. Xử lí kết quả theo phƣơng pháp thống kê toán học.Error!

Bookmark

not

defined.
3.4. Kết quả thực nghiệm sƣ phạm ............................... Error! Bookmark not defined.
3.5. Đánh giá kết quả thực nghiệm sƣ phạm ................. Error! Bookmark not defined.
3.5.1. Đánh giá định tính ............................................... Error! Bookmark not defined.
3.5.2. Đánh giá định lƣợng ............................................ Error! Bookmark not defined.
Tiểu kết chƣơng 3 ......................................................... Error! Bookmark not defined.
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ............................... Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................... 5
PHỤ LỤC....................................................................................................................114

vi


vii


MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài.
Vật lí là một môn khoa học giúp HS nắm đƣợc qui luật vận động của thế giới

vật chất và bài tập vật lí giúp HS hiểu rõ những quy luật ấy, biết phân tích và vận
dụng những quy luật ấy vào thực tiễn.
Trong nhiều trƣờng hợp mặt dù ngƣời GV có trình bày tài liệu giáo khoa một
cách mạch lạc, hợp lôgíc, phát biểu định luật chính xác, làm thí nghiệm đúng quy
trình và có kết quả chính xác thì đó chỉ là điều kiện cần chứ chƣa đủ để HS hiểu sâu
sắc kiến thức. Thông qua việc giải các bài tập vật lí dƣới hình thức này hay hình
thức khác nhằm tạo điều kiện cho HS 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. Trong quá
trình giải quyết các tình huống cụ thể do các bài tập vật lí đặt ra, HS phải sử dụng
các thao tác tƣ duy nhƣ phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa, trừu tƣợng
hóa …để GQVĐ, từ đó mà NL tƣ duy của HS có điều kiện để phát triển. Vì vậy có
thể nói bài tập Vật lý là một phƣơng tiện rất tốt để phát triển tƣ duy, óc tƣởng tƣợng,
khả năng độc lập trong suy nghĩ và hành động, ngoài ra còn rèn luyện cho học sinh
tính kiên trì, bền bỉ mỗi khi gặp khó khăn trong học tập cũng nhƣ trong cuộc sống.
Bài tập chƣơng sóng ánh sáng Vật lí 12 là một trong những phần bài tập rất
quan trọng, bài tập chƣơng này không những giúp HS giải quyết những vấn đề gắn
với yêu cầu phát triển tƣ duy mà thông qua kiến thức về sóng ánh sáng HS còn có
khả năng giải thích đƣợc định tính cũng nhƣ định lƣợng về một số hiện tƣợng tự
nhiên về màu sắc ánh sáng nhƣ hiện tƣợng cầu vồng, hiện tƣợng màu sắc trên bong
bóng xà phòng hay váng dầu mỡ, màu sắc trên đĩa CD hoặc phƣơng pháp vật lí đo
chiết suất của môi trƣờng trong suốt…Vì lẽ đó bài tập vật lí chƣơng sóng ánh sáng
trở nên thú vị và có khả năng kích thích trí tò mò, ham hiểu biết của HS.
Với HS giỏi vật lí, ngoài việc giải đƣợc những bài tập vật lí khó về mặt tƣ
duy còn phải phân tích các hiện tƣợng vật lí, biết xác định điểm then chốt để GQVĐ
mà bài toán vật lí đặt ra, từ đó huy động những kiến thức có liên quan để xây dựng

1


lập luận nhằm GQVĐ của bài tập đó. Chính vì thế nghiên cứu hệ thống bài tập

chƣơng sóng ánh sáng sao cho khi HSG giải những bài tập đó có khả năng phát
triển năng lực GQVĐ là một điều cần thiết.
Vì những lí do trên đồng thời tiếp cận dạy học theo định hướng phát triển NL
[1], tôi thực hiện đề tài nghiên cứu “Xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập
chương sóng ánh sáng vật lí 12 nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho
học sinh giỏi”. Đề tài không nghiên cứu phát hiện kiến thức mới nhƣng thực hiện
việc cấu trúc lại hệ thống bài tập và phƣơng pháp dạy học hệ thống bài tập đó nhằm
hình thành kỹ năng phát hiện vấn đề, từ đó mà bồi dƣỡng NL GQVĐ cho HS giỏi.
HS biết huy động kiến thức để giải quyết những vấn đề khi giải bài tập vật lí thì
trong cuộc sống họ cũng có khả năng vận dụng những hiểu biết để GQVĐ mà họ
gặp phải trong những tình huống cụ thể.
2. Lịch sử nghiên cứu của đề tài.
Về sách bồi dƣỡng HSG môn Vật lí THPT có một số tác giả nổi tiếng nhƣ:
Vũ Quang, Bùi Quang Hân, Vũ Thanh Khiết, Nguyễn Quang Báu, Nguyễn Phú
Đồng, Nguyễn Thành Tƣơng....Đó là những cuốn sách rất có giá trị cho cả GV và
HS ôn thi HS giỏi.
Về luận văn thạc sĩ gần đây có: Đỗ Thị Lần “Xây dựng hệ thống bài tập và
hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương sóng ánh sáng vật lý lớp 12, nhằm bồi
dưỡng HS giỏi và phát huy năng khiếu vật lý của HS trung học phổ thông chuyên”.
ĐHGD, ĐHQG HN, 2012
Tuy nhiên chƣa có công trình nào mang tên “Xây dựng và hướng dẫn giải hệ
thống bài tập chương sóng ánh sáng vật lí 12 nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết
vấn đề cho học sinh giỏi”
3. Câu hỏi nghiên cứu.
Bài tập chƣơng sóng ánh sáng cần đƣợc xây dựng theo hệ thống nhƣ thế nào
để hoạt động giải hệ thống bài tập ấy có khả năng bồi dƣỡng NL GQVĐ cho HS
giỏi. Phải chăng những tình huống có vấn đề là một giải pháp?

2

4. Giả thuyết nghiên cứu.
Nếu thiết kế hệ thống bài tập chƣơng sóng ánh sáng trên cơ sở những tình
huống có vấn đề thì khi hƣớng dẫn HS giải hệ thống bài tập ấy bằng những gợi ý
GQVĐ có khả năng bồi dƣỡng NL GQVĐ cho HS giỏi.
5. Mục đích nghiên cứu.
Nghiên cứu xây dựng và hƣớng dẫn giải hệ thống bài tập chƣơng sóng ánh
sáng nhằm bồi dƣỡng NL GQVĐ cho HS giỏi THPT.
6. Khách thể và đối tƣợng nghiên cứu, đối tƣợng khảo sát
6.1. Khách thể nghiên cứu.
Quá trình dạy học bài tập vật lí cho HS giỏi lớp 12 THPT.
6.2. Đối tượng nghiên cứu.
Nội dung bài tập cơ bản và nâng cao chƣơng sóng ánh sáng Vật lí 12
6.3. Đối tượng khảo sát.
Nhóm HSG Vật lí lớp 12, Trƣờng THPT Tô Hiến Thành, Nam Định.
7. Nhiệm vụ nghiên cứu
7.1. Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn có liên quan đến đề tài.
Nghiên cứu cơ sở lí luận của hoạt động dạy bài tập vật lí, NL GQVĐ cần
hình thành ở HS khi dạy học bài tập vật lí.
Khảo sát thực tiễn dạy giải bài tập vật lí ở trƣờng phổ thông.
7.2. Nghiên cứu xây dựng hệ thống bài tập chương sóng ánh sáng nhằm bồi
dưỡng NL GQVĐ cho HS giỏi.
7.3. Thực nghiệm sư phạm: Nhằm đánh giá tính hiệu quả và khả thi của hệ thống
bài tập vừa xây dựng.
8. Phƣơng pháp nghiên cứu
8.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết.
Đọc, ghi chép, phân tích, tổng hợp, chọn lọc tài liệu về dạy học bài tập vật lí,
dạy học định hƣớng phát triển NL, các sách ôn thi và đề thi HSG.
8.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

3


Phƣơng pháp phỏng vấn: Phỏng vấn GV về dạy giải bài tập vật lí. Phỏng vấn
HS về phƣơng pháp giải bài tập vật lí.
Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm.
9. Cấu trúc luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo, phụ lục đề tài
đƣợc trình bày trong 3 chƣơng:
Chƣơng 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn về dạy học bài tập vật lí nhằm bồi
dƣỡng NL GQVĐ cho HS giỏi.
Chƣơng 2: Xây dựng và hƣớng dẫn giải hệ thống bài tập chƣơng sóng ánh
sáng nhằm bồi dƣỡng NL GQVĐ cho HS giỏi.
Chƣơng 3: Thực nghiệm sƣ phạm.

4


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Bộ Giáo Dục và Đào Tạo. Tài liệu hướng dẫn dạy học và kiểm tra đánh giá định
hướng phát triển NL cho HS. Hà Nội, 2014
2. Phạm Kim Chung. Bài giảng chuyên đề phương pháp dạy học Vật lý. Đại học
Giáo dục, 2011.
3. Nguyễn Phú Đồng (Chủ biên). Bồi dưỡng HS giỏi Vật lí 12, tập 3 quang lí và
vật lí hạt nhân. Nxb tổng hợp TP Hồ Chí Minh, 2012
4. Bùi Quang Hân - Đào Văn Cƣ - Hồ Văn Huyết - Nguyễn Thành Tƣơng. Giải
toán Vật lí, tập 3. Nxb Giáo Dục
5. Vũ Thanh Khiết (Chủ biên). 121 Bài toán quang lí và vật lí hạt nhân (Tái bản
lần 3). Nxb tổng hợp Đồng Nai, 2005.
6. Vũ Thanh Khiết. Một số phương pháp chọn lọc giải các bài toán Vật lí sơ cấp,

tập 2. Nxb Giáo Dục,1999.
7. Đỗ Thị Lần. Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập
chương sóng ánh sáng, vật lý lớp 12, nhằm bồi dưỡng HS giỏi và phát huy năng
khiếu vật lý của HS trung học phổ thông chuyên. ĐHGD, ĐHQG HN, 2012.
8. Vũ Quang. Bồi dưỡng HS giỏi trung học phổ thông Quang học 2. Nxb Giáo Dục
Việt Nam, 2009.
9. Nguyễn Đức Thâm (Chủ biên) – Nguyễn Ngọc Hƣng – Phạm Xuân Quế.
Phương pháp dạy học vật lí ở trường phổ thông. Nxb Đại học sƣ phạm, 2003.
10. Phạm Hữu Tòng. Bài tập về phương pháp dạy bài tập vật lí. Nxb Giáo dục.
11. Đỗ Hƣơng Trà. Các kiểu tổ chức dạy học hiện đại trong dạy học Vật lí ở
trường phổ thông. Nxb Đại học Sƣ phạm, 2012.
12. />13. Phạm Minh Hạc. Một số vấn đề tâm lí học, Nxb Giáo dục, Hà Nội 1992.

5