Tài liệu Sử dụng phần mềm mô phỏng khi dạy một số bài chương mắt và các dụng cụ quang học (vật lý 11 – cơ bản) theo hướng phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức

Sử dụng phần mềm mô phỏng khi dạy một số bài chương Mắt và các dụng cụ quang học (Vật lý 11- Cơ bản) MỤC LỤC Sử dụng phần mềm mô phỏng khi dạy một số bài chương Mắt và các dụng cụ quang học (Vật lý 11- Cơ bản) DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BTVH CNTT GDTX GV HS KHV KTV MVT NXB PMDH Bổ túc văn hoá Công nghệ thông tin Giáo dục thường xuyên Giáo viên Học sinh Kính hiển vi Kính thiên văn Máy vi tính Nhà xuất bản Phần mềm dạy học PPDH PTDH SGK THPT TKHT TKPK Phương pháp dạy học Phương tiện dạy học Sách giáo khoa Trung học phổ thông Thấu kính hội tụ Thấu kính phân kỳ Sử dụng phần mềm mô phỏng khi dạy một số bài chương Mắt và các dụng cụ quang học (Vật lý 11- Cơ bản) BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN 1. Lời giới thiệu Hiện nay công nghệ thông tin đang phát triển nhanh chưa từng có, những ứng dụng của nó đã mang đến nhiều thành tựu to lớn có tính chất cách mạng trên nhiều lĩnh vực, trong đó có giáo dục và đào tạo. Chính vì vậy, việc ứng dụng công nghệ thông tin vào giáo dục - đào tạo đã trở thành nhiệm vụ ưu tiên phát triển hàng đầu của nhiều quốc gia trên thế giới. Những thành tựu của công nghệ thông tin hiện nay được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực khoa học, đời sống và xã hội. Trong nhiều Hội nghị của BCH TW Đảng cộng sản Việt Nam đều nêu ra “Nhiệm vụ và mục tiêu cơ bản của giáo dục là nhằm xây dựng những con người có ý thức cộng đồng và phát huy tính tích cực của cá nhân, làm chủ tri thức khoa học và công nghệ hiện đại, có tư duy sáng tạo, có kỹ năng thực hành giỏi ....”. Bên cạnh đó, việc dạy học của chúng ta đã và đang từng bước có những đổi mới đáng kể về nội dung, hình thức, cách thức tổ chức và phương pháp. Quá trình dạy học cần phải phù hợp với tiến trình nhận thức khoa học, HS có thể tham gia vào hoạt động tìm tòi sáng tạo giải quyết vấn đề. Cùng với đó là việc nghiên cứu sử dụng các PTDH nhằm hỗ trợ hoạt động của giáo viên và HS trong từng bài cụ thể. Vai trò của các PTDH truyền thống còn nhiều hạn chế, chưa đáp ứng được yêu cầu đặt ra. Các phần mềm hỗ trợ trong quá trình dạy học đã khắc phục được phần nào các hạn chế đó. Cùng với sự đổi mới của các trường THPT trong cả nước, khối BTVH cũng đã có những đổi mới về SGK và các phương pháp dạy học. Tuy nhiên, PTDH còn thiếu thốn rất nhiều, nhất là các thiết bị có ứng dụng CNTT và PMDH trong giảng dạy các môn nói chung và môn vật lý nói riêng. Đặc điểm của HS các Trung tâm GDTX: HS thuộc nhiều lứa tuổi khác nhau, đa số trượt các trường THPT, ham chơi, lười học, nhận thức chậm, mặt bằng kiến thức không đồng đều. Đa số HS có học lực và hạnh kiểm trung bình. Việc dạy học lại thường mang tính chất “thông báo, tái hiện”, ít sử dụng thí nghiệm, “dạy chay”, chưa có phòng học bộ môn. . . Một số thí nghiệm mang tính trực quan chưa cao, cụ thể là chương “Mắt và các dụng cụ quang học” (SGK vật lý 11 – Ban cơ bản) là chương có kiến thức rất quan trọng và liên hệ nhiều đến thực tiễn HS. Khi học chương này HS gặp nhiều khó khăn đó là: khó quan sát được đường truyền của tia sáng bằng mắt qua các dụng cụ quang học, chủ yếu HS dựa vào hình vẽ, các hiện tượng, quá trình quang học xảy ra rất Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc 1 Sử dụng phần mềm mô phỏng khi dạy một số bài chương Mắt và các dụng cụ quang học (Vật lý 11- Cơ bản) nhanh dẫn đến quá trình tiếp thu kiến thức không thuyết phục. Việc sử dụng các thí nghiệm truyền thống là rất khó thành công, nhất là trong phạm vi giờ học, nên để tiến hành tất cả các thí nghiệm như trong giáo án đã đưa ra thì điều đó càng không khả thi trong giờ học. Nhằm giúp học sinh lĩnh hội tri thức một cách có căn cứ khoa học, phát huy tính tích cực trong hoạt động nhận thức, phân phối thời gian hợp lí trong các tiết học thì việc sử dụng MVT và PMDH là rất cần thiết. Với những lí do trên, chúng tôi lựa chọn nghiên cứu đề tài: “Sử dụng phần mềm mô phỏng khi dạy một số bài chương Mắt và các dụng cụ quang học (Vật lý 11 – Cơ bản) theo hướng phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức” 2. Tên sáng kiến: Sử dụng phần mềm mô phỏng khi dạy một số bài chương Mắt và các dụng cụ quang học (Vật lý 11 – Cơ bản) theo hướng phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức. 3. Tác giả sáng kiến: - Họ và tên: NGUYỄN VĂN VIỆT - Địa chỉ: Trung tâm GDNN – GDTX Yên Lạc, Yên Lạc, Vĩnh Phúc - Số điện thoại: 0987.817.717 E-mail: [email protected] 4. Chủ đầu tư tạo ra sáng kiến: Tác giả sáng kiến đồng thời là chủ đầu tư tạo ra sáng kiến. 5. Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Hoạt động dạy của GV và hoạt động học của HS trong tiến trình dạy - học chương “Mắt và các dụng cụ quang học” theo chương trình vật lý 11 chương trình GDTX cấp THPT ở các Trung tâm GDTX, GDNN - GDTX. 6. Ngày sáng kiến được áp dụng lần đầu tiên: - Thời gian áp dụng lần đầu tiên: Từ tháng 01/2019 đến tháng 4/2020. - Địa điểm: Trung tâm GDNN – GDTX Yên Lạc 7. Mô tả sáng kiến: 7.1. Cơ sở lí luận về phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học có sử dụng phần mềm: 7.1.1. Hoạt động nhận thức và hoạt động dạy học phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh Nhận thức là một quá trình ở con người, quá trình này thường gắn với mục đích nhất định nên nhận thức của con người là một hoạt động. Đặc trưng nổi bật nhất của hoạt động nhận thức là phản ánh hiện thực khách quan. Hoạt động này bao gồm nhiều quá trình khác nhau, thể hiện những mức độ phản ánh hiện thực khác nhau (cảm giác, tri giác, tưởng tượng, tư duy..) và mang lại Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc 2 Sử dụng phần mềm mô phỏng khi dạy một số bài chương Mắt và các dụng cụ quang học (Vật lý 11- Cơ bản) những sản phẩm khác nhau về hoạt động khách quan (hình ảnh, hình tượng, biểu tượng, khái niệm). Tính tích cực nhận thức trong hoạt động là một tập hợp các hoạt động nhằm làm chuyển biến vị trí của người học từ thụ động sang chủ động, từ đối tượng tiếp thu tri thức sang chủ thể tìm kiếm tri thức để nâng cao hiệu quả học tập. Tính tích cực nhận thức là trạng thái hoạt động nhận thức. Hạt nhân cơ bản của tính tích cực nhận thức là hoạt động tư duy của cá nhân được tạo nên do thúc đẩy của hệ thống nhu cầu đa dạng. Nhu cầu nhận thức cái mới, nhu cầu vươn lên một trình độ cao hơn là nguồn gốc tính tích cực hoạt động nhận thức của HS. Tích cực là một biểu hiện của ý thức, khi đã có ý thức thì HS sẽ tích cực, chủ động và sáng tạo trong mọi tình huống. Trong học tập, tính tích cực nhận thức của HS đặc trưng bởi khát vọng, nghị lực trong học tập. HS là chủ thể của quá trình học tập, việc học tập chỉ thực sự đạt kết quả cao nếu HS là người có ý thức chủ động tích cực và sáng tạo. Tính tích cực ở đây là thái độ của HS muốn nắm vững kiến thức, hiểu sâu sắc nội dung học tập bằng mọi cách và cố gắng để vận dụng những hiểu biết ấy vào cuộc sống. Tính tích cực hoạt động nhận thức của HS biểu hiện qua các dấu hiệu sau: - HS khao khát tự nguyện tham gia trả lời các câu hỏi của GV, bổ xung các câu trả lời của bạn, thích được phát biểu ý kiến của mình về vấn đề nêu ra. - HS hay nêu thắc mắc, đòi hỏi giải thích cặn kẽ những vấn đề GV trình bày chưa đủ rõ. - HS chủ động vận dụng linh hoạt những kiến thức, kỹ năng đã học để nhận thức các vấn đề mới. - HS mong muốn được đóng góp với thầy, với bạn những thông tin mới lấy từ những nguồn khác nhau, có khi vượt ra ngoài phạm vi bài học, môn học. Phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của HS Bổ túc THPT cần phải chú ý đến đặc điểm tâm lý của lứa tuổi này là: giàu mơ ước, giàu nhiệt huyết, vì vậy thường đi đôi với sự ham hiểu biết, thích khám phá, chinh phục những điều mới mẻ. Ở giai đoạn này, hoạt động học tập có tính chất quyết định xu hướng nghề nghiệp của các em, vì vậy thái độ của các em đối với việc học tập cũng khác với các giai đoạn trước. Càng về cuối cấp thái độ của HS đối với các môn học càng trở nên có tính lựa chọn hơn, ở các em hình thành hứng thú học tập gắn liền với mục đích và khuynh hướng nghề nghiệp. Ngoài ra còn một số ít HS đã nhiều tuổi nên động cơ học tập chưa cao. Cơ sở khoa học của việc thiết kế hoạt động dạy học kiến thức vật lý theo hướng phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của HS: Để việc dạy học môn vật lý đạt hiệu quả cao thì trước hết người GV phải tìm hiểu lôgic khoa học, yêu cầu của chương trình, cấu trúc nội dung kiến thức Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc 3 Sử dụng phần mềm mô phỏng khi dạy một số bài chương Mắt và các dụng cụ quang học (Vật lý 11- Cơ bản) trong tài liệu giáo khoa, điều kiện vật chất, thời gian, trình độ phát triển và đặc điểm của HS lớp học. Đó chính là cơ sở cần thiết để người GV xác định phương án tổ chức, chỉ đạo định hướng học tập trong mỗi tiết học cụ thể. Điều đó được thể hiện lần lượt bằng các hoạt động dưới đây của người GV khi thiết kế tiến trình hoạt động dạy học một kiến thức cụ thể: - Xác định mục tiêu yêu cầu của tiết học. - Xác định cấu trúc nội dung và tiến trình xây dựng kiến thức. - Xác định tiến trình hoạt động dạy học cụ thể. 7.1.2. Vai trò của thí nghiệm vật lý trong tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh Thí nghiệm vật lý là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào các đối tượng của hiện thực khách quan. Thông qua sự phân tích các điều kiện mà trong đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể thu nhận được tri thức mới. Thí nghiệm vật lý được dùng để dạy học trong trường THPT có 2 loại: thí nghiệm biểu diễn (thí nghiệm do giáo viên tiến hành là chính, tuy nhiên có thể có sự hỗ trợ của học sinh) và thí nghiệm thực tập (thí nghiệm do học sinh tự tiến hành dưới sự hướng dẫn của GV). - Thí nghiệm biểu diễn được GV tiến hành ở trên lớp, trong các giờ học, nghiên cứu kiến thức mới và có thể ở các giờ học củng cố kiến thức của học sinh. Thí nghiệm biểu diễn có các loại sau: thí nghiệm mở đầu, thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng (Thí nghiệm khảo sát), thí nghiệm minh họa (kiểm chứng), thí nghiệm củng cố. - Thí nghiệm thực tập của học sinh do học sinh tự tiến hành trên lớp (trong phòng thí nghiệm), ngoài lớp, ngoài nhà trường hoặc ở nhà với các mức độ tự lực khác nhau, thí nghiệm thực tập được chia làm 3 loại: thí nghiệm trực diện, thí nghiệm thực hành, thí nghiệm và quan sát vật lý ở nhà. Các loại thí nghiệm vật lý mà tôi trình bày ở trên nằm ở 3 pha của tiến trình tổ chức hoạt động nhận thức theo hướng tích cực, tự lực sáng tạo của học sinh. Ở pha thứ nhất thí nghiệm chủ yếu được dùng để tạo tình huống có vấn đề, tạo được nhu cầu hứng thú học tập của học sinh, lôi cuốn học sinh vào hoạt động nhận thức, do đó thường ngắn gọn, có hiệu lực ngay mà không quá phức tạp, nên ở pha này giáo viên thường dùng thí nghiệm mở đầu hay học sinh tiến hành thí nghiệm trong thời gian rất ngắn. Ở pha thứ 2: thí nghiệm được dùng là thí nghiệm nghiên cứu bao gồm cả 2 loại thí nghiệm (thí nghiệm nghiên cứu khảo sát và thí nghiệm nghiên cứu kiểm chứng). Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc 4 Sử dụng phần mềm mô phỏng khi dạy một số bài chương Mắt và các dụng cụ quang học (Vật lý 11- Cơ bản) Ở pha thứ 3: thí nghiệm được dùng để củng cố, nhằm giúp học sinh vận dụng kiến thức đã học để giải thích, dự đoán hiện tượng, qua đó nắm vững kiến thức đã học hoặc có thể dùng thí nghiệm quan sát ở nhà. Các đặc điểm của thí nghiệm vật lý: Các điều kiện của thí nghiệm phải được lựa chọn và thiết lập có chủ định, sao cho thông qua thí nghiệm có thể trả lời được câu hỏi đặt ra, có thể kiểm tra được giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thiết. Mỗi thí nghiệm có 3 yếu tố cấu thành cần được xác định rõ: đối tượng cần nghiên cứu, phương tiện gây tác động lên đối tượng cần nghiên cứu và phương tiện quan sát, đo đạc để thu nhận các kết quả của sự tác động. Các điều kiện của thí nghiệm có thể làm biến đổi được để ta có thể nghiên cứu sự phụ thuộc giữa 2 đại lượng, trong khi các đại lượng khác giữ không đổi. Các điều kiện của thí nghiệm phải được khống chế, kiểm soát đúng như dự định nhờ sử dụng các thiết bị có độ chính xác ở mức độ cần thiết, nhờ sự phân tích thường xuyên các yếu tố của đối tượng cần nghiên cứu, làm giảm tối đa ảnh hưởng của các nhiễu. Đặc điểm đặc biệt quan trọng của thí nghiệm là tính có thể quan sát được các biến đổi của đại lượng nào đó do sự biến đổi của đại lượng khác. Điều này đạt được nhờ các giác quan của con người và sự hỗ trợ của các phương tiện quan sát, đo đạc. Có thể lặp lại thí nghiệm tức là với các thiết bị thí nghiệm, các điều kiện thí nghiệm như nhau, khi bố trí lại hệ thí nghiệm, tiến hành lại thí nghiệm thì hiện tượng, quá trình vật lý phải diễn ra trong thí nghiệm giống như ở các lần thí nghiệm trước đó. Thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo: Trong dạy học vật lý, mô phỏng nhờ máy vi tính có thể xuất phát từ hai cơ sở khác nhau: hoặc từ các tiên đề hay các mô hình (các phương trình hay các nguyên lí... của vật lý) được viết dưới dạng toán học (một cách định lượng) hoặc từ các mối quan hệ có tính chất định tính giữa các đại lượng vật lý thuộc đối tượng nghiên cứu. Tùy theo cơ sở xuất phát khác nhau mà kết quả mô phỏng sẽ khác nhau. Nếu xuất phát từ các tiên đề hay các mô hình được viết dưới dạng toán học (một cách định lượng) thì việc mô phỏng sẽ cho kết quả hoàn toàn định lượng. Loại mô phỏng xuất phát từ các tiên đề hay các mô hình (các phương trình hay các nguyên lí… vật lý) được viết dưới dạng toán học, thông qua vận dụng các phương pháp tính toán trên mô hình nhờ máy vi tính được gọi là mô phỏng định lượng hay mô phỏng chính xác. Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc 5 Sử dụng phần mềm mô phỏng khi dạy một số bài chương Mắt và các dụng cụ quang học (Vật lý 11- Cơ bản) Thí nghiệm mô phỏng bằng máy vi tính có nhiều điểm chung với thí nghiệm thật. Điều đó được chỉ ra ở bảng so sánh sau: Thí nghiệm thật Mô phỏng bằng máy vi tính Nghiên cứu trên vật gốc Nghiên cứu trên mô hình (quá trình, hiện tượng) (về quá trình, hiện tượng) Công cụ nghiên cứu là thiết Công cụ nghiên cứu là máy vi tính, bị thí nghiệm, dụng cụ đo chương trình phần mềm Các thao tác nghiên cứu: Các thao tác nghiên cứu: thay đổi thay đổi giá trị các đại lượng để đo giá trị các biến số để tính toán giá trị các giá trị các đại lượng khác trong thí biến số khác (thuộc mô hình) nhờ phần nghiệm - thu thập dữ liệu mềm - thu thập dữ liệu Phân tích, xử lí dữ liệu để Phân tích, xử lí dữ liệu để đưa ra đưa ra dự đoán khoa học hay kiểm dự đoán khoa học hay minh hoạ, mô chứng một giả thuyết. phỏng một mối quan hệ, qui luật. Như vậy, các thí nghiệm thuộc loại mô phỏng này xét về nguồn gốc, được xây dựng không xuất phát từ các dữ liệu gốc của các quá trình và hiện tượng xảy ra thật trong tự nhiên. Thực tiễn việc phát triển và sử dụng thí nghiệm ảo trong dạy học Vật lý: Tại các nước phát triển việc sử dụng máy vi tính và phần mềm hỗ trợ dạy học được thực hiện từ rất sớm. Hiện nay đã rất có nhiều công ty nổi tiếng trên thế giới về lĩnh vực sản xuất các phần mềm dạy học như PHYWE, ELWE, LEYBOLD ... (CHLB Đức), hãng PASCO (Mỹ) ... Các sản phẩm này đã được cung cấp tới nhiều nước trên thế giới, đó là các thiết bị thí nghiệm ghép nối với máy vi tính. Ở Việt Nam, những thành tựu của sự nghiệp đổi mới trong hơn một thập niên qua đã tạo tiền đề cho việc ứng dụng các thành tựu của CNTT vào nhà trường. Phần mềm dạy học đã được đưa vào giảng dạy trong nhà trường với nhiều mức độ khác nhau và nhiều đề tài như phần mềm phân tích Video, phần mềm Quang hình học... đã được xây dựng. Hiện nay ở một số trường đại học sư phạm, cao đẳng sư phạm, trong chương trình đào tạo, sinh viên vật lý đã được học nhiều học phần về tin học cũng như các môn ứng dụng CNTT để làm phương tiện dạy học vật lý. Các yêu cầu của một bài thí nghiệm thực hành vật lý ảo: Trước hết, thí nghiệm ảo thuộc loại phần mềm dạy học nên phải đáp ứng các yêu cầu của một phần mềm dạy học nói chung. Thứ hai, bài Thí nghiệm vật lý ảo (TNVL ảo) phải đáp ứng đầy đủ những mục tiêu và nội dung của một bài thí nghiệm vật lý. Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc 6 Sử dụng phần mềm mô phỏng khi dạy một số bài chương Mắt và các dụng cụ quang học (Vật lý 11- Cơ bản) Thứ ba, với đặc trưng là một bài thí nghiệm vật lý ảo nên trong bài thí nghiệm, những yêu cầu đối với một thí nghiệm ảo phải thể hiện rõ và đặc biệt phải đảm bảo tính thật và tính tương tác. Thứ tư, phương pháp và hình thức tổ chức một bài thí nghiệm ảo dù là GV (giáo viên) trình diễn hay hướng dẫn HS (học sinh) tự làm các thí nghiệm ảo theo hướng tích cực hóa quá trình nhận thức của HS thì người GV phải thực hiện 3 công việc. 7.1.3. Phần mềm dạy học - Yêu cầu chung đối với phần mềm dạy học Phần mềm dạy học (PMDH) là phương tiện chứa chương trình để ra lệnh cho máy tính thực hiện các yêu cầu về nội dung và phương pháp dạy học theo các mục tiêu đã định. Khác với các phương tiện dạy học khác, PMDH là một dạng vật chất đặc biệt, là các câu lệnh chứa thông tin, dữ liệu để hướng dẫn máy vi tính thực hiện các thao tác xử lý theo một thuật toán xác định từ trước. Các PMDH được lưu trữ trong các thiết bị nhớ ngoài của máy vi tính như trong các đĩa cứng, đĩa mềm, đĩa CD. PMDH rất gọn nhẹ, rất dễ nhân bản với số lượng lớn, không cồng kềnh, dễ bảo quản, dễ vận chuyển, dễ sử dụng, sinh động và hấp dẫn. Tuỳ thuộc vào từng môn học cụ thể mà xây dựng các PMDH tương ứng để phục vụ cho dạy và học môn đó. Trong dạy học vật lý có thể phân chia các PMDH thành các nhóm sau: - Phần mềm mô phỏng, minh họa: thường gọi là phần mềm mô phỏng. - Phần mềm xử lý các số liệu thực nghiệm dùng hỗ trợ cho các thí nghiệm vật lý: thường gọi là phần mềm hỗ trợ thí nghiệm vật lý. - Phần mềm ôn tập, tổng kết, hệ thống hoá kiến thức của từng phần, từng chương trong sách giáo khoa. - Phần mềm kiểm tra, đánh giá kiến thức của học sinh. Phần mềm dạy học (PMDH) thuộc một trong các thiết bị dùng để dạy học, vì vậy một phần mềm dạy học bất kỳ đều phải đáp ứng được các yêu cầu của một thiết bị dạy học. Đối tượng sử dụng các PMDH chính là giáo viên và học sinh, do vậy để PMDH phát huy được hiệu quả, nó phải đảm bảo những yêu cầu nhất định sau: Tính khoa học; Tính sư phạm và thẩm mỹ; Tính kỹ thuật; Tính kinh tế Ngày nay, MVT là một công cụ hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực của đời sống như: kinh tế, chính trị, nghiên cứu khoa học, giáo dục đào tạo, vui chơi giải trí,....Trong nhà trường cũng vậy, MVT là công cụ hữu hiệu để quản lý hồ sơ, hỗ trợ việc tổng kết, đánh giá, xếp loại HV, hỗ trợ dạy học,.... Cụ thể trong dạy học, máy tính ngày càng thể hiển rõ rệt vai trò của nó. Bên cạnh những ứng dụng thường thấy trong dạy học các môn học nói chung như: Trình diễn bài Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc 7 Sử dụng phần mềm mô phỏng khi dạy một số bài chương Mắt và các dụng cụ quang học (Vật lý 11- Cơ bản) giảng, kiểm tra đánh giá bằng MVT, xử lí và tính toán các kết quả bằng MVT,... thì trong dạy học vật lý MVT còn được ứng dụng trong các lĩnh vực quan trọng sau: * Mô phỏng các đối tượng vật lý cần nghiên cứu. * Hỗ trợ cho việc xây dựng mô hình. * Hỗ trợ các thí nghiệm vật lý. * Hỗ trợ cho việc phân tích băng video ghi các quá trình vật lý thực. Mô phỏng các đối tượng vật lý nhờ MVT theo quan điểm của lý luận dạy học hiện đại là một PPDH. Xuất phát từ các tiên đề hay các kết luận lý thuyết (các phương trình toán học, các nguyên lý vật lý) được viết dưới dạng toán học, các hiện tượng vật lý, thông qua vận dụng các phương pháp tính toán trên mô hình nhờ MVT để giải quyết chủ yếu các nhiệm vụ sau: * Mô phỏng, minh hoạ một cách trực quan và chính xác các hiện tượng, quá trình vật lý cần nghiên cứu. * Mô phỏng các hiện tượng, quá trình vật lý để qua đó tìm ra các kiến thức mới (mối quan hệ mới, quy luật mới,...) bằng con đường nhận thức lý thuyết. Khi nghiên cứu các hiện tượng, quá trình vật lý mới, người ta thường tiến hành quan sát, đo đạc, thu thập phân tích, xử lý số liệu để đi tới nhận thức được các quy luật chi phối chúng. Trong quá trình này, việc đưa ra các dự đoán về quy luật phụ thuộc giữa các đại lượng và kiểm tra các dự đoán đó là hết sức cần thiết, từ đó có thể đưa ra các phương trình toán học để mô tả quá trình, hiện tượng đó. Như vậy với sự hỗ trợ của MVTvà phần mềm MVT thích hợp trong quá trình tổ chức hoạt động nhận thức của HV đã giúp HS kiểm tra được các giả thuyết của mình, xây dựng được các mô hình và tìm ra quy luật phụ thuộc giữa các đại lượng,...giúp HS nắm vững kiến thức và phát triển tư duy. 7. 1.4. Thực trạng của việc sử dụng CNTT trong dạy học vật lý ở Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc Ngày nay trong sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật trên toàn thế giới. Việc ứng dụng CNTT trong dạy học là rất cần thiết. Ứng dụng CNTT trong dạy học góp phần nâng cao chất lượng và hiệu quả của quá trình dạy học, nó có nhiều ưu điểm và thuận lợi hơn so với những PTDH truyền thống. Tuy nhiên, cũng có những bất cập và một số hạn chế và khó khăn cần phải khắc phục. Tôi tiến hành khảo sát, điều tra thực trạng việc sử dụng CNTT trong dạy học vật lý, việc giảng dạy và học tập đối với GV dạy vật lý và HS ở lớp 11 Trung tâm GDTX Yên Lạc. Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc 8 Sử dụng phần mềm mô phỏng khi dạy một số bài chương Mắt và các dụng cụ quang học (Vật lý 11- Cơ bản) Tôi tiến hành điều tra tìm hiểu để biết một số thông tin sau: - Thực trạng cơ sở vật chất, trang thiết bị phục vụ cho việc giảng dạy và học tập bộ môn vật lý. - Việc xây dựng hệ thống thông tin, sử dụng CNTT trong dạy học vật lý. - Việc sử dụng các PPDH, cách thức kiểm tra đánh giá, cách soạn giáo án, mức độ và cách sử dụng thiết bị, thí nghiệm trong giờ học vật lý. - Tình hình học tập, khả năng thực hành vận dụng kiến thức của HS, mức độ hứng thú của HS khi sử dụng thí nghiệm thực hay ứng dụng CNTT trong giờ học vật lý. Phương pháp điều tra: - Gặp gỡ và trao đổi trực tiếp với Giám đốc Trung tâm, Tổ trưởng bộ môn và GV giảng dạy vật lý. Sử dụng phiếu phỏng vấn GV, tham khảo giáo án, dự giờ... (Phụ lục 1). - Trao đổi trực tiếp với HS, tham khảo kết quả học tập của HS năm học vừa qua. - Tham quan, khảo sát việc sử dụng phòng thí nghiệm, phòng học bộ môn và phòng MVT Kết quả điều tra: - Trung tâm đã có nhà điều hành, phòng học chức năng, các lớp học đã có đầy đủ nhưng chưa được khang trang, các lớp học và bàn ghế không đủ tiêu chuẩn quy cách. Bên cạnh đó có một số Trung tâm đã được đầu tư xây dựng và nâng cấp nên đã từng bước tiếp cận được các yêu cầu hoạt động theo chức năng của Trung tâm GDTX. - Trung tâm có một phòng để thiết bị thí nghiệm của tất cả các môn học. Nhiều dụng cụ thí nghiệm đã cũ, hỏng hóc, ít được sửa chữa bổ sung. Một số dụng cụ thí nghiệm không còn hướng dẫn sử dụng. Các dụng cụ phục vụ cho phần quang học như kính lúp, kính hiển vi , nhưng một số đã cũ, mặt kính bị ố và hầu như chưa có kính thiên văn học sinh. Bên cạnh đó cũng có một số thí nghiệm mới được bổ sung phục vụ cho việc đổi mới nội dung chương trình, thay SGK của lớp 10, 11, 12 nhưng vẫn chưa đầy đủ. - Có một phòng MVT, có khoảng 15 đến 30 máy và một số máy phục vụ cho việc quản lý điều hành, phòng MVT đều dùng để mở các lớp học vi tính văn phòng, chưa được quan tâm dùng để phục vụ cho học tập các môn học khác. Một số phòng MVT được kết nối internet, đã được trang bị máy chiếu Projector. Các PMDH, phần mềm thí nghiệm ảo phục vụ cho việc giảng dạy chương “Các dụng cụ quang học” cũng chưa có. Trung tâm chỉ có một đến hai GV dạy vật lý nên GV thường phải dạy quá định mức số giờ quy định, dạy tất cả các khối lớp và còn phải kiêm nhiệm một Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc 9 Sử dụng phần mềm mô phỏng khi dạy một số bài chương Mắt và các dụng cụ quang học (Vật lý 11- Cơ bản) số công việc khác. Bên cạnh đó trình độ tin học của một số GV còn yếu hoặc chưa có trình độ tin học, một số GV chưa có khả năng sử dụng MVT nên không thể soạn bài dạy học trên MVT hoặc khai thác các PMDH để đưa vào sử dụng được. Như vậy: Để đạt được mục đích của đề tài đã đưa ra, tôi đã nghiên cứu, tổng hợp những lý luận: - Lý luận dạy học phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của HS. - Vai trò của thí nghiệm vật lý trong tổ chức hoạt động nhân thức của HS. - Cơ sở lý luận của việc sử dụng MVT và PMDH để làm PTDH vật lý. - Khả năng hỗ trợ của PMDH trong việc phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của HS trong dạy học vật lý. Quá trình học tập của HS thường gặp phải những khó khăn tự sức HS khó có thể vượt qua được, khi đó để hoạt động nhận thức của HS có hiệu quả cần có những phương tiện hỗ trợ phù hợp. Đối với những hiện tượng, qúa trình hay dấu hiệu khó khăn mà HS thường gặp phải, PMDH là một PTDH hỗ trợ tốt để giải quyết các khó khăn này, nó sẽ giúp ta thể hiện một cách trực quan những gì mà HS khó tưởng tượng, thể hiện tập trung vào các dấu hiệu bản chất để quá trình tìm tòi, tự lực chiếm lĩnh kiến thức của HS đạt hiệu quả cao. Với PMDH được xây dựng gắn chặt với nội dung kiến thức và tiến trình xây dựng tri thức sẽ hỗ trợ tốt cho việc dạy học, đặc biệt là các nội dung liên quan đến các ứng dụng kỹ thuật vật lý. Điều này rất quan trọng trong việc dạy học phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của HS. Dựa vào các cơ sở lý luận dạy học, cơ sở thực tiễn và tận dụng các khả năng ưu việt của MVT và PMDH cho ta thấy việc sử dụng các phương tiện hiện đại trong dạy học nói chung và trong dạy học vật lý nói riêng sẽ tạo cơ sở cho việc đổi mới phương pháp dạy học nhằm phát huy tính tích cực, tự lực quá trình học tập của HS trong dạy học vật lý. 7.2. Thiết kế tiến trình dạy học một số bài thuộc chương “mắt và các dụng cụ quang học” có sử dụng phần mềm mô phỏng 7.2.1. Phân phối chương trình BT THPT của chương - Chương trình môn vật lý cấp THPT được xây dựng trên cơ sở chương trình chuẩn vật lý cấp THPT ban hành quyết định số 16/2006 ngày 05/5/2006 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo nên quán triệt tất cả các nguyên tắc, yêu cầu của việc xây dựng chương trình vật lý THPT từ quan điểm xây dựng chương trình, định hướng đổi mới mục tiêu, nội dụng, phương pháp dạy học và kiểm tra, đánh giá. - Đối với GDTX, do đặc điểm của người học nên những kiến thức trong chương trình vật lý GDTX cấp THPT được xem xét và lựa chọn, đảm bảo Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc 10 Sử dụng phần mềm mô phỏng khi dạy một số bài chương Mắt và các dụng cụ quang học (Vật lý 11- Cơ bản) nguyên tắc: cơ bản, tinh giản và thiết thực cho việc nhận thức đúng các hiện tượng trong tự nhiên, trong cuộc sống và lao động sản xuất hàng ngày. - Chương trình vật lý Bổ túc THPT đảm bảo tính khoa học, tính hệ thống của môn học, tiếp cận được với chương trình THPT. Ngoài ra còn nhằm củng cố cho người học những kiến thức cần thiết, phổ thông để sau khi học hoàn thành chương trình có thể tiếp tục học ở các trường Đại học, Cao đẳng và Trung học chuyên nghiệp. Từ những định hướng đổi mới chương trình SGK và PPDH, dựa vào mục tiêu dạy học môn vật lý trong nhà trường. Việc đổi mới chương trình và SGK phải tạo điều kiện tốt cho việc áp dụng các PPDH. Chương “Mắt và các dụng cụ quang học” thuộc chương VII, SGK vật lý lớp 11- Cơ bản, gồm: 8 tiết lý thuyết, 1 tiết bài tập, 1 tiết thực hành. Bảng 2.1: Phân phối chương trình chương “Mắt và các dụng cụ quang học” Tiết Bài Tên Bài 53 28 Lăng kính 54 29 Thấu kính mỏng 55 29 Thấu kính mỏng (tiếp) 56 31 Mắt 57 31 Mắt (tiếp) 58 Bài tập 59 32 Kính lúp 60 33 Kính hiển vi 61 34 Kính thiên văn 62 35 Thực hành: Xác định tiêu cự của thấu kính phân kỳ 7.2.2. Đặc điểm nhận thức của học sinh BTVH THPT: Tỉnh Vĩnh Phúc có 7 Trung tâm GDTX cấp huyện, một Trung tâm GDTX tỉnh. Chức năng chủ yếu của các Trung tâm GDTX là dạy Bổ túc kiến thức văn hoá cho các HS và học viên từ lớp 10 đến lớp 12, tạo cơ hội học tập cho thanh thiếu niên và những người lớn tuổi không có điều kiện học ở các trường phổ thông. Ngoài ra ở một số Trung tâm còn tổ chức học văn hoá kết hợp với học nghề, mở các lớp Tin học, Ngoại ngữ và một số lớp học đào tạo hệ Cao đẳng và Đại học thông qua việc liên kết với các trường Cao đẳng, Đại học. Đặc diểm nhận thức của học sinh BTVH THPT: - Do đặc điểm đặc thù nên các Trung tâm GDTX không tổ chức thi tuyển sinh vào lớp 10 mà chỉ áp dụng hình thức xét tuyển. Vì vậy, các Trung tâm tiến hành tiếp nhận hồ sơ của tất cả các HS đã có đủ thủ tục hồ sơ như giấy chứng nhận tốt nghiệp Trung học cơ sở, học bạ... Đối tượng HS thường là đã thi tuyển vào lớp 10 ở trường THPT, THPTBC nhưng không đỗ, một số HS là các cán bộ Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc 11 Sử dụng phần mềm mô phỏng khi dạy một số bài chương Mắt và các dụng cụ quang học (Vật lý 11- Cơ bản) các cơ quan hoặc cán bộ chủ chốt của các xã (Chủ tịch, Phó chủ tịch xã, Công an viên, Bí thư đoàn xã...). - Về chất lượng đầu vào: từ phương thức xét tuyển như trên nên chất lượng đầu vào không cao. Đa phần là HS có học lực yếu, trung bình và có hạnh kiểm trung bình. Số HS là cán bộ đi học thì đã nhiều tuổi, có gia đình, bận công tác, có ít thời gian học tập, kiến thức cơ bản đã được học từ rất lâu nên đã quên. Vì vậy có nhiều hạn chế trong quá trình học tập. HS của các Trung tâm đa phần nhận thức chậm, kiến thức cấp dưới nắm không chắc và đã mai một nhiều. Trình độ nhận thức không đồng đều, có nhiều hạn chế nên HS chưa có định hướng giá trị của học tập đối với nghề nghiệp, công việc trong tương lai do đó động cơ học tập chưa có, không quyết tâm vượt qua khó khăn, dễ thì học, vui thì học còn khó khăn là bỏ học ngay. - Bên cạnh đó còn một số học viên là cán bộ cơ quan và các xã chưa có điều kiện thoát ly công việc hoàn toàn để đi học, họ vừa học vừa tham gia công tác nên ảnh hưởng rất nhiều đến việc học tập. Ngày đi làm tối đi học, thời gian học lại hai năm ba lớp nên ảnh hưởng nhiều đến việc tiếp thu kiến thức. Về trình độ tin học còn rất hạn chế, phần lớn các học viên còn chưa được sở dụng MVT. Có một số học viên tham gia các lớp học tin học văn phòng, nhưng việc sử dụng MVT còn rất kém. 7.2.3. Tìm hiểu thực trạng dạy học chương “Mắt và các dụng cụ quang học” ở các Trung tâm GDTX tỉnh Vĩnh Phúc Trong phạm vi của đề tài, tôi tiến hành điều tra khảo sát thực trạng giảng dạy và học chương “Mắt và các dụng cụ quang học” ở một số trung tâm GDTX tỉnh Vĩnh Phúc. Những khó khăn, sai lầm của HS khi học chương này, tìm hiểu, chỉ ra các nguyên nhân dẫn đến những khó khăn, sai lầm mà HS thường mắc phải. Từ đó, đề ra phương hướng soạn thảo tiến trình dạy học cụ thể. Thực trạng cơ sở vật chất, trang thiết bị phục vụ cho dạy học: Để việc dạy học đảm bảo đúng phương pháp đặc trưng của tiết dạy thì cơ sở vật chất, trang thiết bị thí nghiệm, PTDH cần phải đảm bảo đầy đủ, đúng tiêu chuẩn. Tuy nhiên, tại các Trung tâm các thiết bị dùng cho dạy học của chương như kính lúp, KHV đã có, một số kính mới được trang bị nhưng đa số do để lâu, chế độ bảo dưỡng không tốt nên mặt kính đã ố vàng, KTV thì các trung tâm đều không có. Thực trạng về phương pháp dạy của GV : PPDH phần lớn còn nặng về lý thuyết giảng giải một chiều “thầy giảng, trò nghe”, “thầy đọc, trò chép”, “thầy hỏi, trò trả lời”. Hầu hết GV là người giữ vai trò trung tâm khi tổ chức các hoạt động học tập. GV là người trực tiếp làm Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc 12 Sử dụng phần mềm mô phỏng khi dạy một số bài chương Mắt và các dụng cụ quang học (Vật lý 11- Cơ bản) xuất hiện các vấn đề học tập, đề xuất phương án và làm thí nghiệm nhưng rất ít và không thường xuyên. Đa phần các GV khi dạy chương này đều không làm thí nghiệm, mà chỉ mô tả thí nghiệm bằng SGK và vẽ hình lên bảng. Một số ít GV cũng có sử dụng một số thí nghiệm có sẵn trong phòng thí nghiệm như kính lúp, KHV,… Hoặc một số GV chỉ sử dụng trong các tiết thi GV dạy giỏi hoặc thao giảng. Việc kiểm tra đánh giá thành tích học tập của HS được các GV thực hiện thường xuyên với hình thức GV đặt câu hỏi; HS trả lời, chưa tổ chức cho HS tự kiểm tra đánh giá bản thân và bạn bè. Nội dung kiểm tra chỉ là các câu hỏi mang tính học thuộc, tái hiện, vận dụng ở mức độ đơn giản, ít có nội dung kiểm tra tính sáng tạo của HS. Thực trạng về phương pháp học tập của HS : Nhìn chung HS chưa có phương pháp học tập khoa học. Việc học thường tự phát, tuỳ thuộc vào kinh nghiệm, khả năng của từng HS. Cách học của HS là học thụ động, học vẹt. Đặc biệt HS không được quan sát cũng như tham gia tiến hành các thí nghiệm trong quá trình học nên không có hứng thú học tập, dẫn đến không hiểu bài hoặc hiểu bài một cách hời hợt. Đặc biệt không có kỹ năng thực hành thí nghiệm, hầu như không biết xử lý kết quả thí nghiệm một cách định lượng, dù chỉ yêu cầu ở mức độ đơn giản. Trong các giờ học, HS ít tham gia phát biểu ý kiến xây dựng bài, hầu như không tham gia vào quá trình nghiên cứu, xây dựng kiến thức mới. Chủ yếu là HS ngồi nghe giảng, ghi chép bài đầy đủ. HS cũng ít biết vận dụng kiến thức vào cuộc sống mà thường chỉ thoả mãn với việc học thuộc lời giải các bài toán hay trả lời hệ thống các câu hỏi. Vậy HS là người chấp nhận ghi nhớ kiến thức chứ không phải được tổ chức thực hiện các hoạt động học tập để tự chiếm lĩnh kiến thức của mình. Kiến thức các em có được chỉ thông qua hoạt động ghi nhớ, tái hiện, do đó việc vận dụng kiến thức vào làm các bài tập còn hạn chế. Đề xuất phương án khắc phục : Sau khi phân tích và đưa ra nhận định sơ bộ về nguyên nhân, những khó khăn sai lầm, chúng tôi nhận thấy rằng cần khắc phục tình trạng trên như sau: Cần kết hợp giữa các thiết bị truyền thống với thiết bị hiện đại, lưu ý tới vai trò của CNTT và việc ứng dụng nó vào quá trình dạy học bộ môn. Đặc biệt là chương “Mắt và các dụng cụ quang học”. Soạn thảo tiến trình dạy theo hướng phát huy tích cực, chủ động giải quyết vấn đề của bài học trong đó có sử dụng các phần mềm: “Crocodile Physics 605”, để tạo tình huống học tập cho HS. Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc 13 Sử dụng phần mềm mô phỏng khi dạy một số bài chương Mắt và các dụng cụ quang học (Vật lý 11- Cơ bản) Tăng cường được tính trực quan, khả năng sử dụng MVT, khắc phục tính học vẹt, học chay, giúp HS hiểu bản chất và ghi nhớ kiến thức logic. 7.2.4. Đặc điểm nội dung kiến thức của chương: Đặc điểm nổi bật của chương này mà ta ít gặp trong chương trình vật lý phổ thông là phần nhiều nội dung kiến thức trong chương đều nghiên cứu các ứng dụng kỹ thuật của vật lý, đó là các ứng dụng quang học của kính lúp, KHV, KTV. Qua việc nghiên cứu các dụng cụ quang học, HS cần nắm vững kiến thức trong chương. Như vậy, HS phải ôn tập, củng cố kiến thức về quang học đã được học. Bên cạnh đó HS còn biết vận dụng lý thuyết vật lý vào trong thực tế và giải các bài tập hệ quang học. Ngoài ra, HS còn phát huy tính tích cực, tự lực giải quyết vấn đề thông qua việc đề xuất các phương án thiết kế các dụng cụ quang học, qua quá trình thiết kế giúp HS phát triển tư duy, năng lực sáng tạo, đặc biệt là tư duy kỹ thuật, năng lực tự giải quyết khi gặp vấn đề trong khi học, trong cuộc sống. 7.2.5. Phần mềm “Crocodile physics 605” hỗ trợ cho việc giảng dạy phần quang học trong chương trình vật lý phổ thông. Phần mềm Crocodile Physics là phần mềm được dùng để thiết kế các thí nghiệm ảo của môn vật lý, được lập trình trên ngôn ngữ lập trình C ++, thông qua ngôn ngữ thể hiện là Tiếng Anh. Phần mềm đã được tạo lập dựa trên cơ sở chính xác về mặt vật lý. Nó không chỉ mang tính mô phỏng lại các hiện tượng vật lý một cách máy móc bằng hình ảnh đơn thuần mà còn thể hiện bản chất vật lý của các hiện tượng tương đối đầy đủ. Phần mềm thí nghiệm ảo Crocodile Physics 605 có khả năng thiết lập được hầu hết các thí nghiệm trong chương trình vật lý phổ thông, cung cấp một số chủ đề có sẵn theo chương trình và có thể tạo ra được các chủ đề mới theo từng nội dung thí nghiệm. Khi xây dựng thí nghiệm ảo bằng phần mềm Crocodile Physics 605, chúng ta có thể đưa vào các hình ảnh được ghi lại sẵn từ ngoài chương trình, có thể sắp xếp các dụng cụ thí nghiệm trong một hoạt cảnh giống như không gian của một phòng thí nghiệm. 7.2.6. Tiến hành soạn thảo dạy hai bài thuộc chương “Mắt và các dụng cụ quang học” SGK vật lý 11 – ban cơ bản Bài 33: Kính hiển vi (KHV) Sơ đồ tiến trình khoa học xây dựng kiến thức - Nguyên tắc cấu tạo – cách ngắm chừng của KHV - Số bội giác của KHV Soạn thảo tiến trình giảng dạy Tiết 60: KÍNH HIỂN VI Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc 14 Sử dụng phần mềm mô phỏng khi dạy một số bài chương Mắt và các dụng cụ quang học (Vật lý 11- Cơ bản) I. Mục tiêu: 1.Kiến thức: - Nêu được công dụng và cấu tạo, đặc điểm vật kính và thị kính của kính hiển vi. - Trình bày được sự tạo ảnh của vật qua kính hiển vi, vẽ được đường truyền của chùm tia sáng từ một điểm của vật qua kính trong trường hợp ngắm trừng ở vô cực. - Nêu được các đặc điểm của việc điều chỉnh kính hiển vi. - Xây dựng được công thức số bội giác của kính hiển vi trong trường hợp ngắm chừng ở vô cực. 2. Kỹ năng: - Kỹ năng giải thích quá trình tạo ảnh qua KHV. - Kỹ năng tính toán xác định các đại lượng như: vị trí của vật, độ phóng đại, số bội giác của kính. - Kỹ năng hợp tác thảo luận theo nhóm để phân tích các hiện tượng, quá trình, giải quyết vấn đề. - Áp dụng công thức số bội giác của kính hiển vi ngắm chừng ở vô cực để giải các bài tập. 3. Thái độ: - Có hứng thú học vật lý, vận dụng những hiểu biết vào đời sống. - Có tinh thần đoàn kết, làm việc, thảo luận theo nhóm. II. Chuẩn bị: 1. Giáo viên - Kính hiển vi, máy chiếu Projecter. - Xây dựng các phiếu học tập và bài kiểm tra 15 phút. - Phần mềm dạy học “Crocodile physics 605 ”. 2. Học sinh: - Ôn lại các kiến thức về gương, thấu kính, mắt. - Chuẩn bị bài mới. III. Tổ chức hoạt động dạy học Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ (5phút) GV: Kể tên một số dụng cụ quang đã học, nêu đặc điểm tạo ảnh của vật thật qua gương và thấu kính. HS: - Một số dụng cụ quang học như: gương cầu lồi, cầu lõm, thấu kính, kính lúp . . . - Vật thật đặt trước gương cầu lõm cho ảnh thật ngược chiều với vật (vật ngoài khoảng OF), cho ảnh ảo lớn hơn vật (vật nằm trong khoảng OF), cho ảnh ở vô cực (vật nằm tại điểm F). Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc 15 Sử dụng phần mềm mô phỏng khi dạy một số bài chương Mắt và các dụng cụ quang học (Vật lý 11- Cơ bản) - Vật thật đặt trước gương cầu lồi bao giờ cũng cho ảnh ảo cùng chiều và nhỏ hơn vật. - Vật thật đặt trước thấu kính hội tụ cho ảnh thật ngược chiều (vật đặt ngoài khoảng OF), cho ảnh ảo cùng chiều và lớn hơn vật (vật đặt trong khoảng OF), cho ảnh ở vô cùng nếu vật đặt tại điểm F. - Vật thật đặt trước thấu kính phân kỳ bao giờ cũng cho ảnh ảo cùng chiều và nhỏ hơn vật. GV: Đặt vấn đề vào bài Trong các phòng thí nghiệm hay trong nghiên cứu khoa học để quan sát các vật rất nhỏ và gần như: vi trùng, vi khuẩn, tế bào, hồng cầu…Khi đó, dùng kính lúp chúng ta không thể quan sát được các vật rất nhỏ đó. Vì vậy, người ta cần một dụng cụ quang học để có thể quan sát ảnh của vật có kích thước lớn hơn vật hàng trăm, thậm chí hàng nghìn lần, tương ứng với số bội giác rất lớn. Dụng cụ đó có tên gọi là KHV. Bài hôm nay chúng ta nghiên cứu quang cụ này. Hoạt động 2: Tìm hiểu nguyên tắc cấu tạo kính hiển vi (20phút) 1. Nguyên tắc cấu tạo của KHV: a) Thiết kế, thiết bị: GV: Từ các dụng cụ quang đã biết, ta có thể đưa ra nguyên tắc cấu tạo của KHV đơn giản như thế nào? sao cho khi quan sát ảnh của vật qua KHV dưới góc trông lớn hơn hàng trăm lần, nghìn lần so với khi trông trực tiếp vật. Ta có thể tìm cách tạo ra được một ảnh của vật đã được phóng đại lên một số lần,sau đó dùng kính lúp để quan sát ảnh thì sẽ quan sát được. Độ phóng đại của 2 kính ghép đồng trục với nhau có giá trị như thế nào? Liệu có thể thực hiện được như thế hay không? Nếu được thì dùng dụng cụ quang học nào? HS: Độ phóng đại của 2 kính ghép đồng trục là k = k 1k2. Vậy ta có thể dùng một hệ quang học gồm 2 phần tử: một phần tử quang học L 1 và một kính lúp (phần tử L2), với hệ này ảnh sẽ được phóng đại qua 2 lần. + Lần thứ nhất: vật được phóng đại qua phần tử L1 cho ảnh A'1B'1 + Lần thứ hai: quan sát ảnh A'1B'1 này bằng kính lúp (phần tử L2) sẽ thấy ảnh A'2B'2, ảnh A'2B'2 được phóng đại lên lần thứ hai. GV: đúng! Vậy thì ảnh thật trung gian A'1B'1 phải nằm ở vị trí nào so với kính lúp L2 để thu được ảnh cuối cùng A'2B'2 lớn hơn A'1B'1? HS: ảnh A'1B'1 phải nằm trong tiêu cự của kính lúp L2. GV: Vậy qua phân tích trên thì KHV thực chất là một hệ quang học được diễn tả bằng giản đồ sau: L1 L2 Vật AB có kích thước << ảnh A' B' >AB ảnh ảo (A' B'2>>AB) 1 Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm 1GDNN - GDTX Yên Lạc2 16 Sử dụng phần mềm mô phỏng khi dạy một số bài chương Mắt và các dụng cụ quang học (Vật lý 11- Cơ bản) Căn cứ vào sơ đồ trên ta đưa ra các phương án thiết kế một KHV đơn giản, trong đó chú ý chọn L1 là phần tử quang học gì và bố trí như thế nào? (phát phiếu học tập, các nhóm đề xuất các phương án, GV sử dụng phần mềm mô phỏng để thiết kế ý tưởng của HS). b) Các phương án thiết kế: Phương án 1: Dùng hệ gương cầu lõm L1 – kính lúp L2 (ghép đồng trục). GV: Hệ trên, vị trí của vật AB đối với L1 và L2 như thế nào? HS: Vật AB đặt giữa gương L1 và kính L2, cách O1 một khoảng d sao cho R d R 2 qua L1 cho ảnh thật A'1B'1 lớn hơn AB. Điều chỉnh khoảng cách O1A1 để ảnh A'1B'1 nằm trong tiêu cự của kính L2. GV: Muốn A'1B'1 lớn nhất thì phải đặt vật AB ở đâu. HS: Đặt AB gần tiêu điểm của gương. GV: Sử dụng phần mềm mô phỏng Crocodile physics 605 để thực hiện hoá ý tưởng của HS. GV: Khởi động chương trình: start/programs/Crocodile clips/Crocodile physics 605/ Crocodile physics 605/chọn Newmodel/Optics/sử dụng các dụng cụ đã có sẵn và thiết kế ý tưởng cấu tạo KHV của học sinh vừa nêu, dùng quan sát một mẫu vi khuẩn (hình 2.1). Hình 2.1: Hệ gương cầu lõm L1 – kính lúp L2 GV: Thay đổi các thông số, khoảng cách từ vật đến L1 để cho ảnh rõ nét. GV: Hướng dẫn HS quan sát, thảo luận nhóm và đưa ra kết luận. Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc 17 Sử dụng phần mềm mô phỏng khi dạy một số bài chương Mắt và các dụng cụ quang học (Vật lý 11- Cơ bản) Kết luận: Dùng hệ gương cầu lõm – kính lúp. Vật AB xen giữa gương và kính gần tiêu điểm của gương để cho ảnh thật A'1B'1 lớn hơn AB. Ảnh thật A'1B'1 nằm trong tiêu cự của L2 cho ảnh ảo A'2B'2 lớn hơn A'1B'1 nhiều lần. Quan sát mẫu vi khuẩn bằng KHV. Phương án 2: Dùng một hệ gồm TKHT L1 và kính lúp L2 (ghép đồng trục). GV: Xác định vị trí tương đối của vật so với L1 và L2? HS: Đặt vật AB ngoài tiêu cự của L 1: f1 d 2f1 cho ảnh thật A'1B'1 (lớn hơn và ngược chiều với vật AB). Đặt L 2 sao cho A'1B'1 nằm trong tiêu cự của kính lúp L2 để cho ảnh ảo A'2B'2 lớn hơn AB nhiều lần. GV: Sử dụng phần mềm mô phỏng để hiện thực hoá ý tưởng của HS. GV: Khởi động chương trình: start/programs/Crocodile clips/Crocodile physics 605/ Crocodile physics 605/chọn Newmodel/Optics/sử dụng các dụng cụ đã có sẵn và thiết kế ý tưởng cấu tạo KHV của học sinh vừa nêu, dùng quan sát một mẫu vi khuẩn (hình 2.2). Hình 2.2: Hệ thấu kính hội tụ L1 và kính lúp L2 GV: Thay đổi các thông số, khoảng cách từ vật tới L1 để cho ảnh rõ nét. GV: Hướng dẫn HS quan sát, cùng thảo luận nhóm và đưa ra kết luận. Kết luận: Dùng một hệ thấu kính hội tụ L 1 và kính lúp L2. Vật AB đặt ngoài tiêu cự của L1 cho ảnh thật A'1B'1 lớn hơn vật AB. Đặt kính lúp L 2 sao cho Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc 18