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
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

PHẠM VĂN THỌ

XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP
CHƯƠNG SĨNG ÁNH SÁNG VẬT LÍ 12 NHẰM BỒI DƯỠNG
NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH GIỎI

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÍ

HÀ NỘI – 2015

i


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

PHẠM VĂN THỌ

XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP
CHƯƠNG SĨNG ÁNH SÁNG VẬT LÍ 12 NHẰM BỒI DƯỠNG
NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH GIỎI

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÍ
CHUN NGÀNH: Lí luận và phương pháp dạy học (bộ mơn Vật lí)
Mã số:60 14 01 11

Người hướng dẫn khoa học: GS. TS. Hà Huy Bằng

HÀ NỘI – 2015

ii


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, các thầy cô giáo và cán bộ trường
Đại học Giáo dục - Đại học Quốc gia Hà Nội đã giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học
tập, công tác cũng như hồn thành luận văn tốt nghiệp.
Đặc biệt, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS. Hà Huy Bằng, đã tận
tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện tốt nhất giúp đỡ tơi trong q trình nghiên cứu và
và thực hiện luận văn này.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo và các em học sinh trường
THPT Tô Hiến Thành, Trung tâm GDTX Hải Cường, huyện Hải Hậu, tỉnh Nam
Định đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện để tơi hồn thành luận văn này.
Tơi cũng xin cảm ơn tới gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên, giúp
đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn.
Hà Nội, tháng 11 năm 2015

PHẠM VĂN THỌ

iii


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ĐC

Đối chứng

GQVĐ

Giải quyết vấn đề

GV

Giáo viên

HS

Học sinh

HSG

Học sinh giỏi

NL

Năng lực

Nxb

Nhà xuất bản

SGK

Sách giáo khoa

THPT

Trung học phổ thông

TN

Thực nghiệm

TNSP

Thực nghiệm sư phạm

iv


DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
STT

Sơ đồ

Tên sơ đồ

Trang

1

Sơ đồ 1.1 Sơ đồ lập luận theo phương pháp phân tích.

9

2

Sơ đồ 1.2 Sơ đồ lập luận theo phương pháp tổng hợp.

10

3

Sơ đồ 1.3

18

4

Sơ đồ 2.1 Sơ đồ 2.1. Sơ đồ cấu trúc chương sóng ánh sáng

5

Sơ đồ 2.2 Sơ đồ 2.2. Sơ đồ hệ thống bài tập chương sóng ánh sáng 34

Sơ đồ mô tả các bước của hoạt động GQVĐ

v

31


DANH MỤC CÁC BẢNG
STT

Bảng

Tên bảng

Trang

1

Bảng 1.1

Bảng lên kế hoạch sử dụng bài tập vật lí trong dạy học

6

2

3

4

5

6
7

8

Bảng 1.2.
Bảng 1.3
Bảng 1.4.
Bảng 1.5

Bảng các NL chun biệt mơn Vật lí được cụ thể hóa 15-17
từ NL chung
Kết quả đầu ra về năng lực giải quyết vấn đề của học
sinh
Bảng liên hệ giữa các bước giải bài tập vật lí và các
Bảng khảo sát thực trạng dạy học bài tập vật lí ở trường

Bảng 3.2

Bảng Rubric cho bài tập vật lí của Jennifer Docktor

Bảng 3.4

10

Bảng 3.5

11

Bảng 3.6

12

Bảng 3.7

28

phổ thông
Bảng thông tin về học sinh lớp TN và lớp ĐC

9

23

pha của hoạt động GQVĐ

Bảng 3.1

Bảng 3.3

20

Thống kê số HS hoàn thành các tiêu chí Rubric kiểm

98
99101
103

tra.
Kết quả bài kiểm tra

104

Phân phối tần số, tần suất và tần suất luỹ tích bài kiểm

104

tra
Bảng giá trị các tham số đặc trưng.

104

Bảng thông tin điều tra ý kiến HS về hệ thống bài tập

107

chương sóng ánh sáng

vi


DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ
STT

Đồ thị

Tên đồ thị

Trang

1

Đồ thị 3.1 Đường phân bố tần suất

105

2

Đồ thị 3.2 Đường phân bố tần suất tích lũy hội tụ lùi

105

vii


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
STT

Hình

1

Hình 2.1

Hiện tượng tán sắc ánh sáng qua lăng kính

36

2

Hình 2.2.

Mơ tả góc lệch của tia đỏ và tia tím so với tia tới

38

3

Hình 2.3.

Tán sắc qua lăng kính tiết diện tam giác đều

40

Hình 2.4.

Tán sắc qua lăng kính có góc lệch của tia màu lục đạt

42

4

Trang

Tên hình

giá trị cực tiểu
5

Hình 2.5

Tán sắc qua lăng kính có tia tím phản xạ tồn phần

44

6

Hình 2.6

Tán sắc qua lăng kính có chùm ló là chùm song song

46

7

Hình 2.7

Hình vẽ của bài tập 2

47

8

Hình 2.8

Hình vẽ của bài tập 3

48

9

Hình 2.9.

Tán sắc ánh sáng qua lưỡng chất phẳng

49

10

Hình 2.10

Tán sắc ánh sáng qua lưỡng chất phẳng (ví dụ 3)

50

Hình 2.11

Tán sắc ánh sáng có gương phẳng

52

12

Hình 2.12

Tán sắc qua lưỡng chất phẳng có gương xoay

53

13

Hình 2.13

Tán sắc qua bản mặt song song

55

14

Hình 2.14

Tán sắc qua thấu kính hội tụ

56

15

Hình 2.15

Tán sắc qua thấu kính hội tụ (ví dụ 4)

57

16

Hình 2.16

Tán sắc qua thấu kính hội tụ - Vệt sáng trên màn chắn

58

17

Hình 2.17

Hiện tượng khúc xạ qua giọt nước hình cầu

61

18

Hình 2.18

Tán sắc qua giọt nước hình cầu – Cầu vồng bậc 1

62

19

Hình 2.19

Tán sắc qua giọt nước hình cầu – Cầu vồng bậc 2

63

20

Hình 2.20

Sơ đồ thí nghiệm Y – âng về giao thoa ánh sáng

65

21

Hình 2.21

Mơ tả vân giao thoa ánh sáng trắng.

68

22

Hình 2.22

Giao thoa có khe F dịch chuyển

70

11

viii


23

Hình 2.23

Giao thoa có bản mỏng

72

24

Hình 2.24

Giao thoa với lưỡng lăng kính

76

25

Hình 2.25

Giao thoa với lưỡng gương Fre-nen

80

26

Hình 2.26

Giao thoa với lưỡng gương Fre-nen (Ví dụ 8)

81

27

Hình 2.27

Giao thoa với lưỡng thấu kính Biê

84

28

Hình 2.28

Giao thoa gương Lơi

89

29

Hình 2.29

Giao thoa gương Lơi (Bài tập 19)

88

30

Hình 2.30

Giao thoa qua bản mỏng

92

31

Hình 2.31

Vân giao thoa tạo bởi nêm.

93

32

Hình 2.32

Giao thoa với váng dầu

94

ix


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 tượng nghiên cứu, đối tượng khảo sát .............................................3
7. Nhiệm vụ nghiên cứu...................................................................................................3
8. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................3

9. Cấu trúc luận văn ........................................................................................................4
CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC BÀI TẬP VẬT LÍ

NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH GIỎI.5
1.1. Bài tập Vật lí trong dạy học ở trường phổ thơng......................................................5
1.1.1. Bài tập vật lí và vai trị của nó trong dạy học Vật lí..............................................5
1.1.1.1. Bài tập Vật lí.......................................................................................................5
1.1.1.2. Tác dụng của bài tập vật lí trong dạy học vật lí..................................................5
1.1.2. Sử dụng bài tập vật lí trong dạy học mơn Vật lí....................................................6
1.1.2.1. Những yêu cầu chung trong dạy học bài tập vật lí .............................................6
1.1.2.2. Phân loại bài tập vật lí. .......................................................................................7
1.1.2.3. Lựa chọn bài tập vật lí ........................................................................................7
1.1.3. Hướng dẫn hoạt động giải bài tập vật lí. ...............................................................8

x


1.1.3.1. Phương pháp giải bài tập vật lí. ..........................................................................8
1.1.3.2. Hướng dẫn giải bài tập vật lí ............................................................................11
1.2. NL GQVĐ và mối liên hệ với hoạt động giải bài tập vật lí. ..................................11

1.2.1. NL là gì? ..............................................................................................................11
1.2.2. Tri thức, kỹ năng, kỹ xảo và mối liên hệ với NL ................................................12
1.2.2.1. Tri thức .............................................................................................................12
1.2.2.2. Kỹ năng.............................................................................................................13
1.2.2.3. Kỹ xảo...............................................................................................................14
1.2.2.4. Mối quan hệ của kỹ năng, kỹ xảo với NL ........................................................14
1.2.3. NL học tập của HS trung học phổ thông .............................................................15
1.2.3.1. NL chung ..........................................................................................................15
1.2.3.2. Các NL chun biệt mơn Vật lí được cụ thể hóa từ NL chung........................15
1.2.4. NL GQVĐ trong dạy học bài tập vật lí ...............................................................17
1.2.4.1. NL GQVĐ trong dạy học bài tập vật lí ............................................................17

1.2.4.2. Các bước của hoạt động GQVĐ .......................................................................18
1.2.4.3. Những hoạt động cơ bản trong dạy học vật lí giúp học sinh bộc lộ NL
GQVĐ….……………………………………………………………………….……..18

1.2.4.4. Những NL thành tố của NL GQVĐ trong hoạt động giải bài tập vật lí ..........19
1.2.4.5. Sự thống nhất giữa các bước giải bài tập vật lí và các bước của hoạt động
GQVĐ…………............................................................................................................22

1.3. Những phẩm chất, NL cần có của HS giỏi .............................................................23
1.3.1. NL và phẩm chất cần có của HS giỏi nói chung .................................................23
1.3.1.1. NL tiếp thu kiến thức........................................................................................23
1.3.1.2. NL suy luận, tư duy lô-gic...............................................................................24
1.3.1.3. NL đặc biệt ......................................................................................................24
1.3.1.4. NL lao động sáng tạo........................................................................................24

1.3.1.5. NL kiểm chứng................................................................................................24
1.3.1.6. NL thực hành ...................................................................................................24
1.3.2. NL và phẩm chất cần có của HS giỏi Vật lý .......................................................24

xi


1.3.3. Một số biện pháp phát hiện, bồi dưỡng NL GQVĐ cho HS giỏi Vật lí. .............25
1.3.3.1. Một số biện pháp phát hiện HS giỏi vật lí ........................................................25
1.3.3.2. Lựa chọn hệ thống bài tập góp phần bồi dưỡng NL GQVĐ cho HSG. ..........26
1.3.3.3. Một số yêu cầu đối với HSG khi giải bài tập vật lí giúp bồi dưỡng NL
GQVĐ……....................................................................................................................26
1.4. Cơ sở thực tiễn về dạy học bài tập vật lí cho HS giỏi ............................................28

1.4.1. Thực trạng dạy học bài tập vật lí ở trường phổ thơng .........................................28
1.4.2. Một số yếu tố ảnh hưởng đến NL GQVĐ của HS giỏi. ......................................28
1.4.2.1. Về nội dung thi. ................................................................................................29
1.4.2.2. Về phương pháp học tập của HS. .....................................................................29
1.4.2.3. Về phương pháp dạy học của thầy. ..................................................................30
Tiểu kết chương 1 ..........................................................................................................30
CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI
TẬP CHƯƠNG SÓNG ÁNH SÁNG VẬT LÍ 12 NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC
GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH GIỎI .........................................................31
2.1. Hệ thống nội dung chương sóng ánh sáng vật lí 12 ...............................................31
2.1.1. Cấu trúc nội dung chương sóng ánh sáng............................................................31
2.1.2. Phân tích nội dung chương sóng ánh sáng. .........................................................31
2.1.3. Mục tiêu chương sóng ánh sáng. .........................................................................32
2.2. Hệ thống bài tập chương sóng ánh sáng nhằm bồi dưỡng NL GQVĐ cho HS giỏi.
.......................................................................................................................................34
2.2.1. Bài tập tán sắc ánh sáng.......................................................................................35
2.2.1.1. Tán sắc ánh sáng qua lăng kính. .......................................................................35
2.2.1.2. Tán sắc ánh sáng qua lưỡng chất phẳng. ..........................................................49
2.2.1.3. Tán sắc ánh sáng qua thấu kính. .......................................................................55
2.2.1.4. Bài tập về tán sắc ánh sáng qua giọt nước hình cầu. ........................................60
2.2.2. Bài tập giao thoa ánh sáng...................................................................................64
2.2.2.1. Giao thoa với hai khe Y – âng. .........................................................................64
2.2.2.2. Các hệ giao thoa đặc biệt..................................................................................76

xii


Tiểu kết chương 2 ..........................................................................................................97
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM..................................................................98

3.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm.......................................................................98
3.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm ......................................................................98
3.3. Phương pháp xử lí kết quả thực nghiệm sư phạm ..................................................98

3.3.1. Đánh giá NL GQVĐ theo tiêu chí Rubric ..........................................................98
3.3.2. Xử lí kết quả theo phương pháp thống kê toán học...........................................101
3.4. Kết quả thực nghiệm sư phạm ..............................................................................102
3.5. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm ...............................................................105
3.5.1. Đánh giá định tính .............................................................................................105
3.5.2. Đánh giá định lượng ..........................................................................................107

Tiểu kết chương 3 ........................................................................................................109
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ..............................................................................111
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................113
PHỤ LỤC....................................................................................................................114

xiii


MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài.
Vật lí là một môn khoa học giúp HS nắm được 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 trường hợp mặt dù người GV có trình bày tài liệu giáo khoa một
cách mạch lạc, hợp lơgíc, 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 chưa đủ để HS hiểu sâu
sắc kiến thức. Thông qua việc giải các bài tập vật lí dưới 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 hồn 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 tư duy như phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa, trừu tượng
hóa …để GQVĐ, từ đó mà NL tư duy của HS có điều kiện để phát triển. Vì vậy có
thể nói bài tập Vật lý là một phương tiện rất tốt để phát triển tư duy, óc tưởng tượng,
khả năng độc lập trong suy nghĩ và hành động, ngồi ra cịn rèn luyện cho học sinh
tính kiên trì, bền bỉ mỗi khi gặp khó khăn trong học tập cũng như trong cuộc sống.
Bài tập chương sóng ánh sáng Vật lí 12 là một trong những phần bài tập rất
quan trọng, bài tập chương này không những giúp HS giải quyết những vấn đề gắn
với yêu cầu phát triển tư duy mà thông qua kiến thức về sóng ánh sáng HS cịn có
khả năng giải thích được định tính cũng như định lượng về một số hiện tượng tự
nhiên về màu sắc ánh sáng như hiện tượng cầu vồng, hiện tượng màu sắc trên bong
bóng xà phòng hay váng dầu mỡ, màu sắc trên đĩa CD hoặc phương pháp vật lí đo
chiết suất của mơi trường trong suốt…Vì lẽ đó bài tập vật lí chương sóng ánh sáng
trở nên thú vị và có khả năng kích thích trí tị mị, ham hiểu biết của HS.
Với HS giỏi vật lí, ngồi việc giải được những bài tập vật lí khó về mặt tư
duy cịn phải phân tích các hiện tượng vật lí, biết xác định điểm then chốt để GQVĐ
mà bài tốn 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
chương 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 nhưng thực hiện
việc cấu trúc lại hệ thống bài tập và phương pháp dạy học hệ thống bài tập đó nhằm
hình thành kỹ năng phát hiện vấn đề, từ đó mà bồi dưỡng 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 dưỡng HSG mơn Vật lí THPT có một số tác giả nổi tiếng như:
Vũ Quang, Bùi Quang Hân, Vũ Thanh Khiết, Nguyễn Quang Báu, Nguyễn Phú
Đồng, Nguyễn Thành Tương....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 thơng chun”.
ĐHGD, ĐHQG HN, 2012
Tuy nhiên chưa có cơng 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 chương sóng ánh sáng cần được xây dựng theo hệ thống như thế nào
để hoạt động giải hệ thống bài tập ấy có khả năng bồi dưỡng 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 chương sóng ánh sáng trên cơ sở những tình
huống có vấn đề thì khi hướng dẫn HS giải hệ thống bài tập ấy bằng những gợi ý
GQVĐ có khả năng bồi dưỡng NL GQVĐ cho HS giỏi.
5. Mục đích nghiên cứu.
Nghiên cứu xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập chương sóng ánh
sáng nhằm bồi dưỡng NL GQVĐ cho HS giỏi THPT.

6. Khách thể và đối tượng nghiên cứu, đối tượng 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 chương sóng ánh sáng Vật lí 12
6.3. Đối tượng khảo sát.
Nhóm HSG Vật lí lớp 12, Trường 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 trường phổ thơng.
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. Phương 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 hướng phát triển NL, các sách ôn thi và đề thi HSG.
8.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

3


Phương pháp phỏng vấn: Phỏng vấn GV về dạy giải bài tập vật lí. Phỏng vấn
HS về phương pháp giải bài tập vật lí.
Phương pháp thực nghiệm sư phạm.
9. Cấu trúc luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo, phụ lục đề tài

được trình bày trong 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn về dạy học bài tập vật lí nhằm bồi
dưỡng NL GQVĐ cho HS giỏi.
Chương 2: Xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập chương sóng ánh
sáng nhằm bồi dưỡng NL GQVĐ cho HS giỏi.
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm.

4


CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC BÀI TẬP
VẬT LÍ NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO
HỌC SINH GIỎI
1.1. Bài tập Vật lí trong dạy học ở trường phổ thơng.
1.1.1. Bài tập vật lí và vai trị của nó trong dạy học Vật lí.
1.1.1.1. Bài tập Vật lí.
Theo X.E. Camenetxki và V.P. Ôrêkhốp “Trong thực tế dạy học, bài tập vật
lí được hiểu là một số vấn đề được đặt ra mà trong trường hợp tổng quát đòi hỏi
người học phải giải quyết bằng những suy luận lơgic, những phép tốn và thí
nghiệm dựa trên cơ sở các định luật và các phương pháp vật lí...”.
Trong các tài liệu giáo khoa cũng như các tài liệu về phương pháp dạy học
bộ môn người ta thường hiểu bài tập vật lí là những bài luyện tập được lựa chọn
một cách phù hợp với mục đích chủ yếu là nghiên cứu các hiện tượng vật lí, hình
thành các khái niệm, phát triển tư duy vật lí của HS và rèn luyện kỹ năng vận dụng
kiến thức của HS vào thực tiễn.
Với định nghĩa trên, cả hai ý nghĩa khác nhau của bài tập vật lí là vận dụng
kiến thức và hình thành kiến thức mới đều có mặt. Do đó, bài tập vật lí với tư cách
là một phương pháp dạy học giữ một vị trí đặc biệt quan trọng trong việc hồn
thành dạy học vật lí ở nhà trường phổ thơng.
1.1.1.2. Tác dụng của bài tập vật lí trong dạy học vật lí [9, tr. 337- 340]

- Bài tập vật lí giúp cho việc ôn tập đào sâu, mở rộng kiến thức.
- Bài tập vật lí có thể là điểm khởi đầu để dẫn dắt HS đến kiến thức mới.
- Giải bài tập vật lí rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực
tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát.
- Giải bài tập vật lí là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của HS.
- Giải bài tập vật lí góp phần làm phát triển tư duy sáng tạo của HS.
- Giải bài tập vật lí để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của HS

5


- Bài tập vật lí góp phần xây dựng một thế giới quan duy vật biện chứng cho
HS, làm cho họ hiểu thế giới tự nhiên là thế giới vật chất, vật chất luôn ở trạng thái
vận động, họ tin vào sức mạnh của mình, mong muốn đem tài năng và trí tuệ cải tạo
tự nhiên.
1.1.2. Sử dụng bài tập vật lí trong dạy học mơn Vật lí.
1.1.2.1. Những u cầu chung trong dạy học bài tập vật lí
Dự tính kế hoạch về việc sử dụng bài tập vật lí trong dạy học với từng đề tài,
từng tiết học.
Muốn lập được kế hoạch sử dụng bài tập vật lí chúng ta cần:
Thứ nhất: Xác định rõ mục đích của việc sử dụng bài tập. Mục đích của bài
tập có thể là:
- Dùng bài tập làm xuất hiện vấn đề trong nghiên cứu tài liệu mới.
- Dùng bài tập hình thành kiến thức mới.
- Dùng bài tập để củng cố bổ xung, hoàn thiện kiến thức đã học.
- Lựa chọn những bài tập điển hình nhằm hướng dẫn HS vận dụng kiến thức
đã học vào để giải bài tập, từ đó hình thành phương pháp giải chung cho loại bài tập
đó.
- Dùng bài tập để kiểm tra, đánh giá chất lượng kiến thức của HS.
Thứ hai: Sắp xếp các bài tập đã chọn thành một hệ thống, định rõ kế hoạch

và mục đích sử dụng trong tiến trình dạy học. Có thể sắp xếp theo bảng sau đây.
Bảng 1.1. Bảng lên kế hoạch sử dụng bài tập vật lí trong dạy học
STT bài ở Nội
SGK

dung Ra bài tập và giải ngay Bài tập về Giải ở lớp

tiết học

tại lớp

nhà

Hình thành Củng
kiến

thức kiến thức

mới

6

cố

các

bài

tập đã ra
về nhà

1.1.2.2. Phân loại bài tập vật lí.[10, tr. 12]
Có nhiều cơ sở để phân loại bài tập vật lí. Tùy từng cách phân loại mà ta có
thể có hệ thống bài tập khác nhau
a) Phân loại theo nội dung
+ Bài tập có nội dung lịch sử
+ Bài tập có nội dung cụ thể hoặc trừu tượng
+ Bài tập theo đề tài vật lí
+ Bài tập giáo dục kỹ thuật tổng hợp
b) Phân loại theo yêu cầu phát triển tư duy
+ Bài tập luyện tập kiến thức cũ
+ Bài tập sáng tạo
c) Phân loại theo phương thức cho điều kiện và phương thức giải.
+ Bài tập định tính
+ Bài tập định lượng
+ Bài tập đồ thị
+ Bài tập thí nghiệm
+ Bài tập trắc nghiệm khách quan.
1.1.2.3. Lựa chọn bài tập vật lí
a) Căn cứ để lựa chọn bài tập vật lí.
- Lựa chọn theo mục đích sử dụng
- Lựa chọn theo trình độ xuất phát của HS
- Lựa chọn theo thời gian cho phép sử dụng
b) Các yêu cầu cần đáp ứng về số lượng và nội dụng bài tập được lựa chọn.
- Phù hợp với mức độ nội dung các kiến thức cơ bản và các kỹ năng giải bài
tập.
- Hệ thống bài tập gồm nhiều thể loại.
- Chú ý số lượng và nội dung bài tập nhằm giúp HS vượt qua những khó
khăn chủ yếu, khắc phục những sai lầm phổ biến.

7


- Bài tập đưa ra phải có tính hệ thống.
- Bài tập phải đảm bảo vừa sức đối với HS đại trà, đồng thời có chú ý tới sự
phân hóa HS.
1.1.3. Hướng dẫn hoạt động giải bài tập vật lí.
1.1.3.1. Phương pháp giải bài tập vật lí. [9, tr. 347 - 360]
Muốn giải tốt bài tập vật lí cần tuân theo quy trình sau đây.
Bước 1: Tìm hiểu đề bài
- Đọc đúng đề bài, phân biệt đâu là ẩn số, đâu là dữ kiện.
- Chuyển ngôn ngữ thông thường sang ngơn ngữ vật lí
- Dùng kí hiệu để tóm tắt đề bài cho gọn, trong trường hợp cần thiết phải vẽ
hình để diễn đạt những điều kiện của đề bài vì nhiều khi hình vẽ giúp HS dễ nhận
biết diễn biến của hiện tượng, mối quan hệ giữa các đại lượng vật lí.
Bước 2: Phân tích hiện tượng.
Trước hết là nhận biết những dữ kiện cho trong đề bài có liên quan đến
những khái niệm nào, hiện tượng nào, quy tắc nào, định luật vật lí nào. Xác định
các giai đoạn diễn biến của hiện tượng, mỗi giai đoạn liên quan đến đặc tính nào,
định luật nào. Cần phải hình dung rõ toàn bộ diễn biến của hiện tượng và các định
luật chi phối ói trước khi xây dựng bài giải cụ thể. Có như vậy mới hiểu rõ được
bản chất của hiện tượng, tránh được những sự mò mẫm máy móc áp dụng các cơng
thức.
Bước 3: Xây dựng lập luận
Thực chất của bước này là tìm quan hệ giữa ẩn số phải tìm với các dữ kiện đã
cho.
* Với bài tập định tính giải thích hiện tượng:
Giải thích hiện tượng thực chất là cho biết một hiện tượng và lí giải xem vì
sao hiện tượng lại xảy ra như thế.

Trong các bài tập vật lí này, bắt buộc phải thiết lập được mối quan hệ giữa
hiện tượng cụ thể với một số đặc tính của sự vật hay với một số định luật vật lí.

8


Thực hiện phép suy luận lôgic, luận ba đoạn trong đó tiền đề thứ nhất là một
đặc tính chung của sự vật hoặc định luật vật lí tổng quát, tiền đề thứ hai là những
điều kiện cụ thể, kết luận về hiện tượng được nêu ra.
* Với bài tập định tính dự đốn hiện tượng:
Dự đốn hiện tượng thực chất là căn cứ vào những điều kiện cụ thể của bài,
xác định những định luật chi phối hiện tượng và dự đốn được hiện tượng gì xảy ra
và xảy ra như thế nào.
- Ta thực hiện suy luận lôgic, thiết lập luận ba đoạn, trong đó ra mới biết tiền
đề thứ hai (phán đốn khẳng định riêng), cần phải tìm tiền đề thứ nhất (phán đoán
khẳng định chung) và kết luận (phán đoán khẳng định riêng).
- Trong trường hợp hiện tượng xảy ra phức tạp, ta phải xây dựng một chuỗi
luận ba đoạn liên tiếp ứng với các giai đoạn diễn biến của hiện tượng.
* Với bài tập định lượng: Đối với bài tập tổng hợp phức tạp, có hai phương
pháp xây dựng lập luận: Phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp
Phương pháp phân tích (Xem sơ đồ 1.1)
Sơ đồ 1.1. Sơ đồ lập luận theo phương pháp phân tích.
Định luật 1 (Cơng thức 1)
X = f(Y,Z)
Định luật 2 (Công thức 2)
Y = f(a,p)

Định luật 4 (Công thức 4)
Z = f(c)

Định luật 3 (Công thức 3)
p = f(b)

Kết quả
X= f(a,b,c)

+ Tìm một định luật, một quy tắc diễn đạt bằng một cơng thức có chứa đại
lượng cần tìm và một vài đại lượng khác chưa biết (Định luật 1 – Cơng thức 1)
+ Tiếp tục tìm những định luật, công thức khác (Định luật 2 – Công thức 2;
Định luật 3 – Công thức 3 …) cho biết mối quan hệ giữa các đại lượng chưa biết
với các đại lượng đã biết.

9


+ Cuối cùng tìm được một cơng thức chỉ chứa đại lượng cần tìm với đại
lượng đã biết.
Phương pháp tổng hợp (Sơ đồ 1.2)
+ Từ những đại lượng đã cho ở đề bài. Dựa vào các định luật, quy tắc vật lí,
tìm những cơng thức có chứa đại lượng đã cho với các đại lượng trung gian mà ta
dự kiến có liên quan đến đại lượng cần tìm.
+ Suy luận tốn học, đưa đến cơng thức chỉ chứa đại lượng phải tìm với các
đại lượng đã cho.
Sơ đồ 1.2. Sơ đồ lập luận theo phương pháp tổng hợp.
Định luật 1 (Công thức 1)
p = f(b)

Định luật 3 (Công thức 3)
Z = f(c)

Định luật 2 (Công thức 2)
Y = f(a,p)

Định luật 5 (Công thức 4)
X = f(Y,Z)=f(a,b,c)

Cả hai phương pháp đều có giá trị như nhau, nhiều khi chúng bổ sung cho
nhau. Tuy nhiên, trong giai đoạn đầu của quá trình vận dụng kiến thức để giải bài
tập thì phương pháp phân tích dễ thực hiện hơn đối với HS. Đối với những bài tập
có tính khái qt cao địi hỏi khả năng tư duy sáng tạo thì cần biết phối hợp cả hai
phương pháp.
Bước 4: Biện luận.
Sau khi giải bài tập ra kết quả cuối cùng cần xem xét kết quả đó có phù hợp
với hiện tượng trong thực tiễn hay khơng. Có những kết quả vẫn thỏa mãn về măt
tốn học nhưng lại khơng phù hợp với bản chất của hiện tượng vật lí thì phải loại bỏ.
Đơi khi nhờ biện luận này mà HS có thể tự phát hiện ra những sai lầm trong quá
trình lập luận.
Để tránh sự mị mẫm thì tất cả các loại bài tập đều trải qua bước 1 và bước 2
nhưng bước 3 có thể khơng hồn tồn giống nhau.

10


1.1.3.2. Hướng dẫn giải bài tập vật lí
a) Những cơng việc cần làm khi hướng dẫn HS giải một bài tập vật lí.
- Xác định mục đích sử dụng bài tập này
- Xác định những kiến thức dùng để giải bài tập
- Phát hiện được những khó khăn mà HS có thể gặp khi giải bài tập đó.
- Soạn câu hỏi và phương án trả lời để giúp đỡ HS vượt qua khó khăn.
b) Các kiểu hướng dẫn HS giải bài tập vật lí.

* Hướng dẫn theo mẫu (Agorit).
- Là sự hướng dẫn chỉ rõ cho HS hành động cụ thể cần thực hiện và trình tự
thực hiện các hành động đó để đạt kết quả mong muốn.
- GV phải xây dựng được một agôrit giải.
- Thường áp dụng khi hướng dẫn HS giải một dạng bài tập điển hình nào đó.
* Định hướng khái qt chương trình hóa.
- Định hướng tư duy của HS theo đường lối khái quát của việc GQVĐ.
- Áp dụng khi có điều kiện hướng dẫn tiến trình hoạt động giải bài tập nhằm
giúp HS tự giải được bài tập đã cho, đồng thời dạy cho HS cách suy nghĩ trong quá
trình giải bài tập.
* Hướng dẫn tìm tịi
- GV gợi mở để HS tự tìm cách giải quyết, tự xác định các hành động cần
thực hiện để đạt được kết quả.
- Áp dụng khi cần giúp đỡ HS vượt qua khó khăn để giải được bài toán.
- Các câu hỏi hướng dẫn phải hướng tư duy HS vào phạm vi cần và có thể
tìm tòi phát hiện cách giải quyết.
1.2. NL GQVĐ và mối liên hệ với hoạt động giải bài tập vật lí.
1.2.1. NL là gì?
Từ lâu vấn đề NL đã được nhiều nhà khoa học, trong nhiều lĩnh vực trên thế
giới cũng như ở Việt Nam quan tâm và có khá nhiều cách hiểu về khái niệm “năng
lực”. Khái niệm “năng lực” cũng được xác định khá rõ ràng qua các nghiên cứu của

11


Phạm Minh Hạc [13, tr.145], nhấn mạnh đến tính mục đích và nhân cách của NL tác
giả đưa ra định nghĩa: “Năng lực chính là một tổ hợp các đặc điểm tâm lí của một
con người (cịn gọi là tổ hợp thuộc tính tâm lí của một nhân cách), tổ hợp đặc điểm
này vận hành theo một mục đích nhất định tạo ra kết quả của một hoạt động nào
đấy”. Khi viết về mục tiêu học tập có tính tổng hợp, đó là các mục tiêu về NL, Lâm

Quang Thiệp cho rằng: “Thật ra năng lực nào đó của một con người thường là tổng
hòa của kiến thức, kĩ năng, tình cảm - thái độ được thể hiện trong một hành động và
tình huống cụ thể”.
Như vậy có thể phân NL thành 2 nhóm chính :
- Nhóm lấy dấu hiệu tố chất tâm lí để định nghĩa, ví dụ: "Năng lực là một
thuộc tính tích hợp nhân cách, là tổ hợp các đặc tính tâm lí của cá nhân phù hợp
với những yêu cầu của một hoạt động xác định, đảm bảo cho hoạt động đó có kết
quả".
- Nhóm lấy dấu hiệu về các yếu tố tạo thành khả năng hành động để định
nghĩa, ví dụ: "Năng lực là khả năng vận dụng kiến thức, kinh nghiệm, kĩ năng, thái
độ và hứng thú để hành động một cách phù hợp và có hiệu quả trong những tình
huống đa dạng của cuộc sống" hoặc "Năng lực là khả năng làm chủ những hệ thống
kiến thức, kĩ năng, thái độ và vận hành (kết nối) chúng một cách hợp lí vào thực
hiện thành công nhiệm vụ hoặc giải quyết hiệu quả vấn đề đặt ra của cuộc sống".
Theo GS.TS. Đỗ Hương Trà [11, tr. 8], NL là một cấu trúc tâm lí của nhân
cách phù hợp với những yêu cầu đòi hỏi đặc trưng của từng loại hoạt động, làm cho
hoạt động đạt kết quả cao trong những điều kiện nhất định. NL gắn liền với hoạt
động, được hình thành và phát triển thơng qua hoạt động. NL được tính bằng hiệu
quả của hoạt động, khơng đạt hiệu quả cao thì khơng gọi là có NL.
1.2.2. Tri thức, kỹ năng, kỹ xảo và mối liên hệ với NL
1.2.2.1. Tri thức

12