Thiết kế, chế tạo bộ thí nghiệm xác định chiết suất chất lỏng và sử dụng trong dạy học theo hướng phát triển năng lực thực nghiệm - Hồ Sỹ Chương

JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE DOI: 10.18173/2354-1075.2016-0170 Educational Sci., 2016, Vol. 61, No. 8B, pp. 156-164 This paper is available online at THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CHIẾT SUẤT CHẤT LỎNG VÀ SỬ DỤNG TRONG DẠY HỌC THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM Hồ Sỹ Chương, Trương Văn Minh, Trần Minh Hùng, Nguyễn Thị Thu Thủy Khoa Sư phạm Khoa học Tự nhiên, Trường Đại học Đồng Nai Tóm tắt. Hiện nay, bộ thí nghiệm đo chiết suất chất lỏng sử dụng ở các trường phổ thông dựa trên hiện tượng khúc xạ ánh sáng. Khi sử dụng bộ thí nghiệm này học sinh phải mất nhiều thời gian thao tác và kết quả đo có độ chính xác không cao. Trong báo cáo này, chúng tôi trình bày cách thiết kế, chế tạo thiết bị xác định chiết suất chất lỏng bằng phương pháp phản xạ toàn phần để đo chiết suất của nhiều loại chất lỏng trong suốt có độ chính xác cao. Đồng thời, chúng tôi cũng trình bày cách thức khai thác hiệu quả bộ thí nghiệm nhằm bồi dưỡng các kĩ năngtheo hướng phát triển năng lựcthực nghiệmcho học sinh trong dạy họcphần Quang hình học Vật lí 11. Từ khóa: Bộ thí nghiệm, chiết suất chất lỏng, khúc xạ ánh sáng, phản xạ toàn phần, năng lực thực nghiệm. 1. Mở đầu Từ những năm 1970, giáo dục dựa trên năng lực đã được chú trọng ở Mỹ. Ngày nay, nó đã trở thành xu hướng giáo dục quốc tế. Với hình thái này, giáo dục hướng tới việc đo lường chính xác kiến thức, kĩ năng và thái độ của người học sau khi kết thúc mỗi chương trình học [1]. Sự thay đổi mục tiêu và hình thái giáo dục yêu cầu các phương pháp giảng dạy và đánh giá cũng cần có sự thay đổi. Ở các nước có nền giáo dục tiên tiến, các phương pháp giảng dạy theo năng lực đã được áp dụng. Giảng dạy theo năng lực có thể hiểu là hướng tiếp cận tập trung vào đầu ra của quá trình dạy và học, trong đó nhấn mạnh người học cần đạt được các mức năng lực như thế nào sau khi kết thúc một chương trình giáo dục [2]. Các năng lực thường được tập trung phát triển bao gồm năng lực xử lí thông tin, giải quyết vấn đề, phản biện, năng lực học tập suốt đời [3]. Nó có thể được xem là những năng lực chung cần được phát triển cho học sinh (HS). Bên cạnh các năng lực chung đó, tùy theo từng lĩnh vực còn có các năng lực chuyên môn hay chuyên biệt. Những năm gần đây, để bắt kịp xu thế giáo dục của thế giới, giáo dục Việt Nam cũng đã có những biến chuyển tích cực từ chương trình giáo dụctiếp cận nội dung sang tiếp cận năng lực người học. Ở trường phổ thông, đối với các môn khoa học tự nhiên nói chung và môn Vật lí nói riêng, việc bồi dưỡng năng lực thực nghiệm đóng vai trò quan trọng. Điều này góp phần xóa bỏ tính hàn lâm trong giáo dục, chú trọng rèn luyện các kĩ năng cho HS. Tuy vậy, việc triển khai bồi dưỡng Ngày nhận bài: 27/7/2016. Ngày nhận đăng: 22/9/2016. Liên hệ: Hồ Sỹ Chương, e-mail: hosichuong@gmail.com 156 Thiết kế, chế tạo bộ thí nghiệm xác định chiết suất chất lỏng và sử dụng trong dạy học... năng lực này cho HS ở trường phổ thông vẫn gặp nhiều khó khăn. Một trong các khó khăn đó là do năng lực của giáo viên (GV) còn hạn chế và các thiết bị thí nghiệm (TN) hỗ trợ chưa nhiều. Trong bài viết này, chúng tôi trình bày việc thiết kế, chế tạo bộ TN xác định chiết suất chất lỏng mới, có nhiều ưu điểm dựa trên phương pháp phản xạ toàn phần. Từ đó chúng tôi đề xuất một số định hướng áp dụng bộ thí nghiệm này vào dạy học phần Quang hình học Vật lí lớp 11 theo định hướng phát triển năng lực thực nghiệm cho HS. 2. Nội dung nghiên cứu 2.1. Nghiên cứu, chế tạo bộ thí nghiệm đo chiết suất chất lỏng bằng phương pháp phản xạ toàn phần Cơ sở lí thuyết Hiện tượng phản xạ toàn phần là hiện tượng toàn bộ ánh sáng bị phản xạ ngược trở lại môi trường cũ khi gặp mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau. Hiện tượng phản xạ toàn phần chỉ có thể xảy ra khi ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang sang môi trường kém chiết quang hơn và góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn, với sin(igh) = n2 n1 (1) Thiết kế thiết bị thí nghiệm Hình 1. Bản thiết kế bộ thí nghiệm Thiết bị được thiết kế như hình 1. Gọi chiết suất chất lỏng là n. Khi tia sáng đi từ trong chất lỏng đến mặt phân cách với không khí thì có thể xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần. Chiếu tia laser (đỏ) vào mặt bên, trên thước tại A, tia laser bị khúc xạ tại A rồi đến bề mặt chất lỏng tại C. Tại C một phần ánh sáng bị khúc xạ ra không khí (đến gặp thành bên trái tại D), một phần phản xạ đến gặp mặt bên tại E. 157 Hồ Sỹ Chương, Trương Văn Minh, Trần Minh Hùng, Nguyễn Thị Thu Thủy Giả sử hiện tượng phản xạ toàn phần bắt đầu xảy ra tại C, tia khúc xạ CD đi sát mặt phân cách. Khi đó ta chứng minh được: n = √ 1 + ( h1 + h2 d )2 (2) Như vậy, chỉ cần điều chỉnh góc của đèn laser chiếu tới mặt bên sao cho hiện tượng phản xạ toàn phần bắt đầu xảy ra, khi đó ta đo d, h1, h2 và áp dụng công thức (4) thìsẽ tính được chiết suất của chất lỏng. Sai số của thiết bị Từ công thức (2), bình phương và lấy vi phân toàn phần hai vế ta được dn n = h1 + h2 d2n2 ( dh1 + dh2 − h1 + h2 d d(d) ) (3) Thay dấu vi phân “d” thành dấu sai số “∆” và lấy giá trị tuyệt đối các vi phân riêng phần thì công thức (3) trở thành δ = ∆n n = h1 + h2 d2 + (h1 + h2) 2 ( ∆h1 +∆h2 + h1 + h2 d ∆d ) (4) Đặt A = h1 + h2 d thì A ≥ 0, khi đó δ = 1 d A (1 +A2) (∆h1 +∆h2 +A∆d) (5) Do A (1 +A2) ≤ 1 2 nên δ ≤ 1 2d (∆h1 +∆h2 +A∆d) (6) Các chất lỏng thông thường có chiết suất trong khoảng từ 1,26 (Fluorine refrigerant R-22) đến 1,737 (Methylene iodine) [4]. Do đó, với chất lỏng thông thường thì 0, 767 ≤ A ≤ 1, 420. Từ đó δ ≤ 1 2d (∆h1 +∆h2 + 1, 42∆d) (7) Ở bộ thí nghiệm này, độ rộng d được thiết kế là 300mm, các thước có độ chia nhỏ nhất là 1mm. Do vậy khi đo h1, h2 và d luôn gặp phải các sai số hệ thống của thước đo ∆h1, ∆h2, ∆d là 0.5mm. Thay các số liệu trên vào (7) và không tính đến các sai số ngẫu nhiên ta được sai số tương đối hệ thống của dụng cụ là δ ≤ 0, 3% (8) Như vậy sai số tương đối hệ thống lớn nhất của dụng cụ là 0,3%. Sai số này càng bé khi d càng lớn. Hay nói cách khác, để tăng độ chính xác thì cần tăng độ rộng d của thiết bị khi chế tạo. Nếu d đạt 800mm thì sai số tương đối hệ thống lớn nhất chỉ 0,1%. Trong thực tế, khi đo h1, h2 và dcòn gặp phải sai số ngẫu nhiên nên ∆h1, ∆h2, ∆d có thể đạt 1mm. Sai số tương đối khi đó gần 158 Thiết kế, chế tạo bộ thí nghiệm xác định chiết suất chất lỏng và sử dụng trong dạy học... bằng 0.6%. Điều cần lưu ý là khi tăng độ rộng d thì cần tăng công suất của chùm laser, bởi vì với quãng đường đi càng xa trong môi trường chất lỏng thì cường độ chùm laser bị hấp thụ và tán xạ càng lớn. Chế tạo thiết bị thí nghiệm Tiến hành chế tạo thiết bị theo thiết kế (hình 1). Vật liệu được lựa chọn phải đảm bảo trong suốt, nhẹ, bền và dễ gia công như mica. Nguồn sáng được sử dụng là loại đèn laser bán dẫn, bước sóng 650nm, công suất 5mW, đường kính chùm tia 2mm. Để điều chỉnh sao cho hiện tượng phản xạ toàn phần bắt đầu xảy ra ở bề mặt chất lỏng một cách dễ dàng và chính xác, chúng tôi đã chế tạo một giá kẹp đèn laser có thể trượt dọc theo khe nhỏ thẳng đứng và có thể quay quanh trục thẳng góc với khe. Để điều chỉnh thăng bằng, dụng cụ được thiết kế 4 vít ở chân đế. Để cân chỉnh mức chất lỏng ngang bằng với vạch số 0 ở hai thước đo, dụng cụ được thiết kế một van xả ở sát đáy bình, van có thể điều chỉnh tốc độ xả một cách dễ dàng. Hình 2 mô tả một số hình ảnh thực của bộ thí nghiệm sau khi đã hoàn thiện. Hình (a) là hình ảnh tổng thể của bộ thí nghiệm. Hình (b) là hình ảnh tia tới, tia khúc xạ và tia phản xạ tại mặt thoáng chất lỏng. Hình (c) là vị trí tia ló trên thước ở thành trái. Hình (d) là vị trí tia tới trên thước ở thành phải. Hình 2. Một số hình ảnh thực tế của bộ thí nghiệm 2.2. Năng lực và năng lực thực nghiệm Vật lí Năng lực Có nhiều khái niệm khác nhau về năng lực. Theo cách hiểu thông thường, năng lực là sự kết hợp của tư duy, kĩ năng và thái độ có sẵn hoặc ở dạng tiềm năng có thể học hỏi được của một cá nhân hoặc tổ chức để thực hiện thành công nhiệm vụ [5]. Hay năng lực là “khả năng vận dụng những kiến thức, kinh nghiệm, kĩ năng, thái độ và sự đam mê để hành động một cách phù hợp và có hiệu quả trong các tình huống đa dạng của cuộc sống” [6]. Năng lực chung/cốt lõi Theo định nghĩa của các nước có nền kinh tế phát triển (OECD), năng lực cốt lõi bao gồm những năng lực nền tảng như năng lực đọc hiểu, năng lực tính toán, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực giao tiếp. . . Năng lực chung, cốt lõi là năng lực cơ bản cần thiết làm nền tảng để phát triển năng lực chuyên biệt. 159 Hồ Sỹ Chương, Trương Văn Minh, Trần Minh Hùng, Nguyễn Thị Thu Thủy Năng lực chuyên biệt/chuyên môn Năng lực chuyên biệt hay chuyên môn là năng lực đặc trưng ở những lĩnh vực nhất định, ví dụ như năng lực toán học, năng lực ngôn ngữ [7]. Năng lực chung cốt lõi và năng lực chuyên biệt không tách rời mà quan hệ chặt chẽ với nhau. Có nhiều quan điểm xây dựng chuẩn các năng lực chuyên biệt trong dạy học từng môn. Các năng lực chuyên biệt có thể được xây dựng bằng cách cụ thể hóa các năng lực chung hoặc dựa trên đặc thù môn học [8]. Nếu dựa vào đặc thù môn học, người ta sẽ căn cứ theo nội dung, phương pháp nhận thức và vai trò của môn học đối với thực tiễn để đưa ra hệ thống năng lực. Có nhiều nước trên thế giới tiếp cận theo cách này. Đơn cử như ở CHLB Đức, hệ thống năng lực được phát triển theo chuẩn năng lực chuyên biệt môn Vật lí đối với HS 15 tuổi của gồm: năng lực giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực tự học, năng lực sáng tạo. . . [9]. Năng lực thực nghiệm Trong từ điển Tiếng Việt khái niệm năng lực thực nghiệm được định nghĩa như sau:“Năng lực thực nghiệm là khả năng vận dụng những kiến thức, kinh nghiệm, kĩ năng, thái độ và hứng thú để hành động một cách phù hợp và có hiệu quả trong các tình huống đa dạng của cuộc sống”. Từ đó có thể định nghĩa năng lực thực nghiệm vật lí là khả năng vận dụng các kiến thức, kĩ năng thực hành trong lĩnh vực vật lí cùng với thái độ tích cực để giải quyết các vấn đề đặt ra trong thực tiễn [10]. Để bồi dưỡng năng lực thực nghiệm vật lí thì GV cần trang bị cho HS các kiến thức cần thiết, rèn luyện các kĩ năng thực nghiệm vật lí và hình thành thái độ tích cực cho HS. Ở đây, chúng tôi tập trung vào việc phát triển các kĩ năng thực nghiệm. Từ đó góp phần phát triển năng lực thực nghiệm cho HS. Hệ thống các kĩ năng thực nghiệm vật lí Căn cứ vào những thành tố làm nền tảng của năng lực thực nghiệm [8], chúng tôi đề xuất hệ thống các kĩ năng thực nghiệm vật lí như sau: Bảng 1. Hệ thống các kĩ năng thực nghiệmvật lí Kĩ năng Biểu hiện Kĩ năng lập kế hoạch TN Xác định đúng vấn đề, mục đích TN, đề xuất và lựa chọn được phương án TN khả thi, xây dựng được tiến trình làm TN và chuẩn bị trước các bảng biểu, đồ thị cần thiết. Kĩ năng tìm hiểu, chế tạo dụng cụ TN Quan sát và mô tả được hình dạng bên ngoài của dụng cụ, tìm hiểu cấu tạo, công dụng, và cách thức sử dụng dụng cụ. Đọc, hiểu các kí hiệu, số liệu kĩ thuật và giới hạn sử dụng trên dụng cụ. Kĩ năng bố trí TN Sắp xếp, lắp ráp, bố trí các dụng cụ một cách trật tự, hợp lí để việc đo đạc diễn ra đúng quy trình và bảo đảm an toàn trong khi làm TN. Kĩ năng thu thập số liệu, kết quả TN Thực hiệnquan sát, đo đạc và thao tác với dụng cụ TN một cách nhanh chóng và chính xác. Đọc và ghi chép các số liệu cần thiết. Kĩ năng xử lí số liệu, nhận xét, đánh giá Rút ra được các mối quan hệ, phụ thuộc hàm số giữa các đại lượng, tính toán sai số phép đo và làm tròn kết quả TN, vẽ đồ thị... Nhận xét về kết quả phép đo và sai số thu được. Đánh giá toàn bộ tiến trình làm TN, đề xuất phương án làm giảm sai số phép đo. 160 Thiết kế, chế tạo bộ thí nghiệm xác định chiết suất chất lỏng và sử dụng trong dạy học... 2.3. Khai thác bộ thí nghiệm vào dạy học theo hướng phát triển năng lực thực nghiệm cho HS Bộ thí nghiệm trên có thể được khai thác làm TN thực hành đo chiết suất chất lỏng và làm TN biễu diễn định tính và định lượng về hiện tượng khúc xạ ánh sáng, phản xạ toàn phần. Tuy nhiên, các kĩ năng thực nghiệm sẽ được phát huy tối đa khi HS thực hành TN. Vì vậy, ở đây chúng tôi trình bày cách khai thác bộ thí nghiệm theo hướng sử dụng làm TN thực hành đo chiết suất chất lỏng. Dụng cụ có thể được áp dụng để giảng dạy bài thực hành: Xác định chiết suất của nước hoặc chất lỏng trong suốt trong chương trình Vật lí 11 NC. Trong quá trình thực hành đo chiết suất chất lỏng, GV có thể khai thác bộ TN này để bồi dưỡng cho HS tất cả các kĩ năng trong hệ thống các kĩ năng thực hành. Cụ thể là: Kĩ năng lập kế hoạch TN GV cung cấp cơ sở lí thuyết của bài thực hành để HS nghiên cứu, sau đó yêu cầu HS tự lực xây dựng tiến trình làm TN và lập các bảng biểu cần thiết cho quá trình đo đạc. Tiến trình có thể đề xuất như sau: Bước 1. Đổ chất lỏng vào bình chứa, điều chỉnh vị trí các vít ở đế để cân chỉnh sự thăng bằng của mực nước trong bình. Mở van xả nước để chiều chỉnh mực nước ngang với vạch số 0 ghi trên hai thước đo. Bước 2. Bật nguồn sáng laser và điều chỉnh vị trí và góc xoay của nguồn sáng sao cho tia khúc xạ đi là là mặt phân cách. Khi đó hiện tượng phản xạ toàn phần bắt đầu xảy ra. Bước 3. Đọc số liệu h1 và h2 thu được trên các thước 1 và 2. Thực hiện lại bước 2 ít nhất 5 lần để thu thập số liệu và ghi vào bảng 2. Bảng 2. Bảng thu thập số liệu Độ chính xác của thước: 1mm Chất lỏng làm TN:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lần đo d(mm) ∆d(mm) h1(mm) ∆h1(mm) h2(mm) ∆h2(mm) 1 2 3 4 5 Trungbình d = ... ∆d = ... h1 = ... ∆h1 = ... h2 = ... ∆h2 = ... Bước 4. Xử lí số liệu thu được. Kĩ năng tìm hiểu, chế tạo dụng cụ Đối với HS có năng lực thực nghiệm còn hạn chế, kĩ năng chế tạo dụng cụ còn yếu, GV có thể cung cấp cho HS bộ thí nghiệm và để HS tiến hành tìm hiểu dụng cụ TN. GV cho các HS quan sát dụng cụ và yêu cầu HS mô tả cấu tạo, công dụng, nguyên tắc hoạt động và cách thức sử dụng. Để hướng dẫn HS tìm hiểu dụng cụ, GV yêu cầu HS cho biết nguyên tắc đo chiết suất chất lỏng theo phương pháp này dựa trên hiện tượng nào (hiện tượng phản xạ toàn phần); cách để tạo thăng bằng (vít thăng bằng) và điều chỉnh mực nước trong bình (van xả nước); cách điều chỉnh góc tới i (xoay đèn laser và trượt trên rãnh). Đối với HS có kĩ năng chế tạo dụng cụ tốt, GV có thể hướng dẫn HS thiết kế dụng cụ. Trong quá trình hướng dẫn, GV có thể đặt ra các vấn đề để định hướng cho HS như: 161 Hồ Sỹ Chương, Trương Văn Minh, Trần Minh Hùng, Nguyễn Thị Thu Thủy - Cần bố trí vị trí đặt đèn laser như thế nào để trong quá trình làm TN để nguồn sáng không bị rung lắc mà vẫn có thể linh hoạt khi thay đổi góc tới? Phương án: Sử dụng giá kẹp nhỏ để kẹp nguồn sáng. Giá kẹp có thể xoay 180◦ để tăng khả năng linh hoạt. Đồng thời cần tạo rãnh nhỏ để giá kẹp cùng đèn laser có thể di chuyển lên xuống một cách dễ dàng. - Làm thế nào để cân chỉnh sự thăng bằng của chất lỏng trong bình trong trường hợp mặt bàn đặt dụng cụ không thực sự song song với mặt đất? Phương án: Đặt 4 vít nhỏ dưới đế TN, khi cần có thể điều chỉnh độ nghiêng của bộ thí nghiệm. - Làm thế nào để có thể quan sát đường đi của tia sáng một cách rõ ràng nhất? Phương án: Sử dụng decan đen dán ở phía sau thành bình nhằm tăng độ tương phản. Tắt đèn điện trong phòng và hạn chế ánh sáng tự nhiên chiếu vào phòng. - Cách làm nào là tối ưu nhằm thay đổi mực chất lỏng trong bình sao cho mực chất lỏng này ngang bằng với vạch số 0 ở hai thước đo? Nếu sử dụng cốc để lấy chất lỏng ra khi mực chất lỏng cao và đổ thêm vào khi mực chất lỏng thấp thì mặt chất lỏng rất dễ dao dộng, như vậy vừa mất thời gian chờ mặt chất lỏng thăng bằng trở lại mà còn khó chính xác. Phương án: Tạo một van xả nhỏ ở đáy. Có thể sử dụng xi lanh đường kính 3mm có khoét 1 lỗ nhỏ trên thân. Bằng cách di chuyển pittông trong xi lanh, chất lỏng dễ dàng chảy ra ngoài. Độ mạnh yếu của dòng chất lỏng cũng được điều chỉnh một cách chủ động. Với việc giải quyết các khó khăn đặt ra trong quá trình chế tạo dụng cụ, các kĩ năng thực nghiệmcủa HS qua đó cũng sẽ được phát triển. Kĩ năng bố trí TN GV tổ chức cho HS hoạt động theo nhóm và bố trí, sắp đặt các dụng cụ TN. Mỗi nhóm HS có thể được yêu cầu xác định chiết suất của mỗi loại chất lỏng khác nhau. Trong quá trình hướng dẫn, GV chú ý cho HS vị trí đặt dụng cụ. Cần đặt dụng cụ trên bàn phẳng nằm ngang, chắc chắn, tắt các loại quạt gió trong phòng để giảm sự nhiễu động của mặt nước trong quá trình làm TN. Hướng dẫn HS thực hiện điều chỉnh độ thăng bằng của nước; điều chỉnh mực nước trong bình và điều chỉnh góc tới i bằng cách thay đổi vị trí và góc xoay của đèn laser. Kĩ năng thu thập số liệu, kết quả TN GV hướng dẫn HS đo đạc và thao tác với dụng cụ TN. HS tiến hành điều chỉnh góc tới i bằng cách thay đổi vị trí và góc xoay của đèn laser sao cho tia khúc xạ đi là là mặt phân cách giữa hai môi trường, sau đó đọc và ghi lại các giá trị h1 và h2. GV cần chú ý cho HS cách đọc các số liệu. Vì độ rộng của chùm laser là đáng kể (2mm) nên khi đọc các số chỉ h1, h2 trên thước cần đọc ngay chính giữa điểm sáng, đồng thời đọc kết quả theo đúng sai sốthước đo (có giá trị bằng 1/2 độ chia nhỏ nhất của thước). Để giảm thiểu sai số, HS cần thực hiện nhiều lần đo khác nhau, ứng với các vị trí khác nhau của đèn laser. Kĩ năng xử lí số liệu, nhận xét, đánh giá HS thực hiện tính toán sai số tuyệt đối và sai số tương đối. GV chú ý hướng dẫn HS cách làm tròn và ghi kết quả tính toán theo đúng sai số. Sai số tuyệt đối của các đại lượng đo trực tiếp d, h1, h2 được xác định bằng tổng sai số do dụng cụ và sai số trung bình của các lần đo: ∆d = (∆d)dc +∆d = ......................................................(mm) ∆h1 = (∆h1)dc +∆h1 = ..................................................(mm) 162 Thiết kế, chế tạo bộ thí nghiệm xác định chiết suất chất lỏng và sử dụng trong dạy học... ∆h2 = (∆h2)dc +∆h2 = ..................................................(mm) Giá trị trung bình của chiết suất: n = √ 1 + ( h1 + h2 d )2 = .................................................. Sai số tương đối của chiết suất : δ = ∆n n = h1 + h2 d 2 + (h1 + h2) 2 ( ∆h1 +∆h2 + h1 + h2 d ∆d ) = ....................................................................% Sai số tuyệt đối của chiết suất: ∆n = δ · n = ........................................................ Viết kết quả của phép đo: n = n±∆n = ......................... ± ........................ Với các kết quả đo được, GV hướng dẫn cho HS cách nhận xét kết quả TN. GV có thể cung cấp cho HS bảng số liệu về chiết suất của chất lỏng để HS so sánh đối chiếu xem xét kết quả có phù hợp với lí thuyết hay không; sai số có chấp nhận được không; nguyên nhân nào đã dẫn đến các sai số này và hướng khắc phục. 3. Kết luận Qua quá trình nghiên cứu, chúng tôi đã chế tạo thành công bộ TN đo chiết suất chất lỏng bằng phương pháp phản xạ toàn phần. Bộ TN này có thể sử dụng để đo chiết suất của nhiều loại chất lỏng trong suốt với độ chính xác cao. Sai số tương đối lớn nhất của dụng cụ được tính toán lí thuyết là 0,6%.Chúng tôi cũng đã đề xuất phương án sử dụng hiệu quả bộ TN này nhằm mục đích phát triển năng lực thực nghiệm cho HS. Thời gian qua, chúng tôi đã tiến hành thí nghiệm đo chiết suất của nhiều loại chất lỏng trong suốt khác nhau như nước, dầu thực vật, dấm, cồn 90◦, . . . Sau khi có kết quả, chúng tôi so sánh với các số liệu đáng tin cậy. Kết quả so sánh cho thấy giá trị chiết suất thu được có độ lệch từ 0,1% đến 0,4%.Tuy nhiên, thiết bị cũng bộc lộ những mặt hạn chế, trong số đó đáng chú ý là một số chất lỏng có khả năng hấp thụ mạnh chùm laser 650nm nên không thể tiến hành thí nghiệm. Hướng khắc phục là dùng đèn laser có bước sóng khác hoặc có công suất cao hơn để thay thế như laser xanh lục có bước sóng 532nm, công suất 500mW. Trong thời gian tới, chúng tôi sẽ triển khai thực nghiệm theo phương án đã đề xuất trên đối tượng HS lớp 11. Sau đó tiến hành kiểm tra, đánh giá chi tiết mức độ phát triển năng lực thực nghiệm của HS. Đồng thời, chúng tôi sẽ tiếp tục cải tiến bộ thí nghiệm này theo hướng kết hợp với lăng kính, thấu kính,. . . để tạo thành một bộ thí nghiệm quang học đa năng và hoàn chỉnh hơn. 163 Hồ Sỹ Chương, Trương Văn Minh, Trần Minh Hùng, Nguyễn Thị Thu Thủy TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Guskey, T.R., 2005. Mapping the Road to Proficiency. Educational Leadership, 63(3) 32. [2] Nguyễn Thu Hà, 2014. Giảng dạy theo năng lực và đánh giá theo năng lực trong giáo dục:Một số vấn đề lí luận cơ bản. Tạp chí Khoa học, Đại học Quốc gia Hà Nội: Nghiên cứu Giáo dục, Tập 30, Số 2, 56-64. [3] Jackson, M. J., Gallis, H. A., Gilman, S. C., Grossman, M., Holzman, G. B., Marquis, D., Trusky, S. K., 2007. The Need for Specialty Curricula Based on Core Competencies: A White Paper of the Conjoint Committee on Continuing Medical Education. Journal of Continuing Education in the Health Professions, 27(2), 124. [4] The Engineering ToolBox. Refractive Indexes of common Liquids, Solids and Gases. Accessed 18 September 2106. [5] DeSeCo, 2002. Education - Lifelong Learning and the Knowledge Economy: Key Competencies for the Knowledge Society. Proceedings of the DeSeCo Symposium, Stuttgart. [6] Québec- Ministere de l’Education, 2004. Québec Education Program, Secondary School Education. Cycle One. [7] Hoàng Thị Tuyết, 2013. Phát triển chương trình đại học theo cách tiếp cận năng lực: Xu thế và nhu cầu. Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh. [8] Vụ Giáo dục Trung học, 2014. Hướng dẫn dạy học và kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển năng lực học sinh cấp trung học phổ thông. Tài liệu tập huấn, Hà Nội. [9] KMK, 2005. Kultusministerkonferenz, Beschlu¨sse der Kultusministerkonferenz: Bildungsstandards im Fach Physik fu¨r den Mittleren Bildungsabschluss. Beschluss vom 16.12.2004, 2005. [10] Đinh Anh Tuấn, 2015. Bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh trong dạy học chương “Cảm ứng điện từ”. Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Vinh. ABSTRACT Design and manufacture of the experimental device to measure the refractive index of liquid, and its application in teachingto develop experimentalcompetency Ho Sy Chuong, Truong Van Minh, Tran Minh Hung, Nguyen Thi Thu Thuy The Faculty of Pedagogy - Natural Sciences, Dong Nai University Currently, experimental device to measure the refractive index of liquid in high school based on the phenomenon of light refraction take students a lot of time to manipulate; however, their results are in low accuracy. In this paper, we present how to design and manufacture an experimental device to measure the refractive index of liquid by the total internal reflectionmethod.This can help measure the refractive index of many liquids more exactly. Moreover, we would like to show the way to use this device effectively on the purpose of improving practicalskillsto developstudents’experimentalcompetency in Geometrical Optical Physics in the 11th grade. Keywords: Experimental device, refractive index of liquid, light refraction, total internal reflection, experimental competency. 164