(Luận án tiến sĩ) Phát triển năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học cho sinh viên ngành sư phạm Vật lí
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.55 MB, 232 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH
_________________________________________________
LÊ VĂN VINH
PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM
TRONG DẠY HỌC CHO SINH VIÊN
NGÀNH SƢ PHẠM VẬT LÍ
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC
NGHỆ AN - 2022
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH
_________________________________________________
LÊ VĂN VINH
PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM
TRONG DẠY HỌC CHO SINH VIÊN
NGÀNH SƢ PHẠM VẬT LÍ
Chun ngành: Lí luận và Phƣơng pháp dạy học bộ mơn Vật lí
Mã số: 9140111
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:
PGS.TS. NGUYỄN QUANG LẠC
PGS.TS. NGUYỄN THỊ NHỊ
NGHỆ AN - 2022
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận án này là cơng trình nghiên cứu riêng của tơi, các
số liệu kết quả nghiên cứu nêu trong luận án này là trung thực và chưa từng
được người khác công bố trong các cơng trình khác.
Tác giả luận án
Lê Văn Vinh
ii
LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành luận án, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban
Giám hiệu, Phòng Đào tạo Sau đại học, Ban lãnh đạo Khoa Vật lí, các thầy cơ
giáo bộ mơn Lí luận và phương pháp dạy học bộ mơn Vật lí, Trường Đại học
Vinh đã tạo điều kiện giúp đỡ tơi trong q trình học tập và nghiên cứu.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Nguyễn Quang Lạc
và PGS.TS. Nguyễn Thị Nhị đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tác giả trong suốt
thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận án.
Tác giả xin chân thành cảm ơn đến gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã
giúp đỡ và động viên tác giả trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành
luận án.
Tác giả luận án
Lê Văn Vinh
iii
MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................... ii
MỤC LỤC ........................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................ vii
DANH MỤC CÁC ẢNH, ĐỒ THỊ.................................................................... ix
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................... xi
MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................... 6
1.1. Các nghiên cứu về năng lực và năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học ...... 6
1.1.1. Năng lực ............................................................................................ 6
1.1.2. Năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học..................................... 7
1.2. Những nghiên cứu về chế tạo và sử dụng thí nghiệm tự làm trong
dạy học Vật lí .................................................................................................... 9
1.3. Những nghiên cứu về iểm tra - đánh giá năng lực sử dụng thí
nghiệm trong dạy học ..................................................................................... 12
1.4. Những vấn đề tiếp tục cần nghiên cứu .................................................... 14
CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI.................. 16
2.1. Vị trí và vai trị học phần “Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ
thơng” trong chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí ở các trường
đại học sư phạm .............................................................................................. 16
2.1.1. Vị trí học phần “Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ
thơng” trong chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí ở các
trường đại học sư phạm ............................................................................ 16
2.1.2. Vai trò học phần “Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ
thơng” trong chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí ở các
trường đại học sư phạm ............................................................................. 17
2.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng dạy học học phần “Thực
hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thơng” ............................................... 18
2.2. Năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học ........................................... 24
2.2.1. Khái niệm năng lực ......................................................................... 24
2.2.2. Đặc điểm của năng lực.................................................................... 24
iv
2.2.3. Cấu trúc năng lực ............................................................................ 25
2.2.4. Năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học................................... 26
2.2.5. Các mức độ của năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học ........ 26
2.2.6. Cấu trúc năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học ..................... 29
2.3. Điều tra thực trạng dạy học học phần “Thực hành dạy học thí
nghiệm vật lí phổ thơng” ................................................................................ 51
2.3.1. Mục đích điều tra ............................................................................ 51
2.3.2. Phương pháp điều tra ...................................................................... 51
2.3.3. Kết quả điều tra ............................................................................... 51
2.4. Kết luận chương 2 ................................................................................... 54
CHƢƠNG 3. ĐỀ XUẤT VÀ TRIỂN KHAI CÁC BIỆN PHÁP PHÁT
TRIỂN NĂNG LỰC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC
CHO SINH VIÊN SƢ PHẠM VẬT LÍ............................................................ 56
3.1. Các nguyên tắc đề xuất các biện pháp hình thành và phát triển năng
lực sử dụng thí nghiệm cho sinh viên sư phạm Vật lí .................................... 56
3.1.1. Đảm bảo tính pháp chế ................................................................... 56
3.1.2. Đảm bảo tính thực tiễn.................................................................... 57
3.1.3. Đảm bảo tính hách quan, hoa học............................................... 57
3.1.4. Đảm bảo tính mục đích ................................................................... 57
3.2. Nội dung dạy học học phần “Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí
phổ thơng” ...................................................................................................... 58
3.2.1. Nội dung học phần “Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ
thơng” hiện hành ....................................................................................... 58
3.2.2. Cấu trúc lại các bài thí nghiệm thành các chủ đề ........................... 62
3.3. Biện pháp 1: Tăng cường hoạt động seminar, nội dung seminar gắn
liền với hoạt động nghề nghiệp của người học (BP1) .................................... 65
3.3.1. Seminar trong giáo dục đại học ...................................................... 65
3.3.2. Seminar với việc phát triển năng lực sử dụng thí nghiệm của sinh
viên trong học phần “Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thơng” ...... 67
3.3.3. Triển hai nội dung các seminar ..................................................... 68
3.4. Biện pháp 2: Tăng cường hoạt động thiết ế, chế tạo và sử dụng thí
nghiệm tự làm (BP2) ...................................................................................... 73
3.4.1. Thí nghiệm tự làm trong dạy học Vật lí ......................................... 73
v
3.4.2. Quy trình chế tạo và sử dụng thí nghiệm tự làm nhằm phát
triển năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học cho sinh viên ............... 77
3.4.3. Một số lưu ý hi triển hai biện pháp ............................................. 79
3.4.4. Thiết ế, chế tạo và sử dụng bộ thí nghiệm dùng vào dạy học
các định luật chất hí ................................................................................ 79
3.4.5. Thiết ế, chế tạo và sử dụng bộ thí nghiệm dùng vào dạy học
bài “Tính tương đối của chuyển động. Cơng thức cộng vận tốc” ............ 82
3.4.6. Thiết ế, chế tạo và sử dụng bộ thí nghiệm dùng vào dạy học
bài “Chuyển động của vật bị ném” ........................................................... 87
3.4.7. Thiết ế, chế tạo và sử dụng bộ thí nghiệm dùng dạy học
chương “Dao động cơ” ............................................................................. 91
3.4.8. Thiết ế, chế tạo và sử dụng bộ thí nghiệm dùng dạy học
chương “Sóng cơ” ..................................................................................... 95
3.5. Biện pháp 3: Đa dạng hóa hình thức iểm tra đánh giá, chú trọng
đánh giá quá trình (BP3)............................................................................... 100
3.5.1. Kiểm tra đánh giá trong dạy học................................................... 100
3.5.2. Kiểm tra đánh giá trong dạy học học phần "Thực hành dạy học
thí nghiệm vật lí phổ thơng" giúp hình thành và phát triển năng lực sử
dụng thí nghiệm trong dạy học của sinh viên ......................................... 102
3.5.3. Triển hai biện pháp ..................................................................... 103
3.6. Biện pháp 4: Xây dựng website hỗ trợ dạy học học phần "Thực hành
dạy học thí nghiệm vật lí phổ thơng" (BP4) ................................................. 111
3.6.1. Website hỗ trợ dạy học học phần “Thực hành dạy học thí
nghiệm vật lí phổ thơng" nhằm phát triển năng lực sử dụng thí
nghiệm cho sinh viên ngành sư phạm Vật lí........................................... 111
3.6.2. Các bước xây dựng website hỗ trợ dạy học học phần "Thực
hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thơng" ............................................. 111
3.6.3. Triển hai biện pháp ..................................................................... 111
3.6.4. Các bước dạy học với website đã thiết ế .................................... 112
3.7. Tiến trình tổ chức dạy học học phần “Thực hành dạy học thí nghiệm
vật lí phổ thơng” ........................................................................................... 113
3.8. Kết luận chương 3 ................................................................................. 114
vi
CHƢƠNG 4. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM .................................................. 116
4.1. Mục đích và nội dung của thực nghiệm sư phạm.................................. 116
4.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm ................................................... 116
4.1.2. Nội dung thực nghiệm sư phạm .................................................... 116
4.2. Đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm ................................ 118
4.2.1. Đối tượng thực nghiệm sư phạm .................................................. 118
4.2.2. Phương pháp thực nghiệm sư phạm ............................................. 118
4.3. Chuẩn bị, triển hai thực nghiệm sư phạm............................................ 121
4.3.1. Chuẩn bị thực nghiệm sư phạm. ................................................... 121
4.3.2. Tiến hành thực nghiệm sư phạm, tổ chức rút inh nghiệm .......... 122
4.4. Đánh giá định tính diễn biến và ết quả thực nghiệm sư phạm vòng 1 .......... 123
4.4.1. Đánh giá nhóm đối chứng ............................................................. 123
4.4.2. Đánh giá nhóm thực nghiệm......................................................... 127
4.5. Đánh giá ết quả thực nghiệm sư phạm vịng 2 .................................... 133
4.5.1. Đánh giá định tính diễn biến thực nghiệm sư phạm vòng 2 ......... 133
4.5.2. Đánh giá định lượng ết quả thực nghiệm sư phạm vòng 2 ......... 134
4.6. Kết luận chương 4 ................................................................................. 141
KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................ 143
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN
QUAN ĐẾN LUẬN ÁN .................................................................................. 144
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 145
PHỤ LỤC ........................................................................................................ PL1
PHỤ LỤC 1. HỆ THỐNG CÂU HỎI KIỂM TRA ĐẦU VÀO CÁC
ĐỊNH LUẬT CHẤT KHÍ ........................................................................... PL1
PHỤ LỤC 2. MỘT SỐ BỘ THÍ NGHIỆM TỰ CHẾ TẠO CỦA SINH VIÊN ... PL23
PHỤ LỤC 3.. TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM MINH HỌA .... PL28
PHỤ LỤC 4 PHIẾU ĐIỀU TRA THỰC TRẠNG DẠY HỌC HỌC PHẦN
THỰC HÀNH DẠY HỌC THÍ NGHIỆM VẬT LÍ PHỔ THƠNG, PHIẾU
THAM KHẢO Ý KIẾN GIẢNG VIÊN VỀ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT
TRIỂN NĂNG LỰC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM VÀO DẠY HỌC VẬT
LÍ TẠI CÁC TRƯỜNG ĐÀO TẠO SƯ PHẠM ....................................... PL60
vii
DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1. Các yếu tố ảnh hưởng chất lượng dạy học HP Thực hành dạy học
TN vật lí phổ thơng ............................................................................ 23
Bảng 2.2. Thang đánh giá Bloom........................................................................ 27
Bảng 2.3. Năng lực cụ thể, biểu hiện hành vi và tiêu chí chất lượng của
nhóm NL1.1. ....................................................................................... 30
Bảng 2.4. Năng lực cụ thể, biểu hiện hành vi và tiêu chí chất lượng của nhóm
NL 1.2 ................................................................................................. 33
Bảng 2.5. Năng lực cụ thể, biểu hiện hành vi và tiêu chí chất lượng của
nhóm NL1.3. ....................................................................................... 36
Bảng 2.6. Năng lực cụ thể, biểu hiện hành vi và tiêu chí chất lượng của
nhóm NL2.1. ....................................................................................... 38
Bảng 2.7. Năng lực cụ thể, biểu hiện hành vi và tiêu chí chất lượng của
nhóm NL2.2 ........................................................................................ 41
Bảng 2.8. Năng lực cụ thể, biểu hiện hành vi và tiêu chí chất lượng của
nhóm NL2.3 ........................................................................................ 43
Bảng 2.9. Năng lực cụ thể, biểu hiện hành vi và tiêu chí chất lượng của
nhóm NL3.1 ........................................................................................ 45
Bảng 2.10. Năng lực cụ thể, biểu hiện hành vi và tiêu chí chất lượng của
nhóm NL3.2 ........................................................................................ 48
Bảng 4.1. Số liệu điểm trung bình cộng của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng .. 135
Bảng 4.2. Số liệu điểm trung bình cộng nhóm NLTT1 của lớp thực nghiệm
và lớp đối chứng ............................................................................... 136
Bảng 4.3. Số liệu điểm trung bình cộng nhóm NLTT2 của lớp thực nghiệm
và lớp đối chứng ............................................................................... 136
Bảng 4.4. Số liệu điểm trung bình cộng nhóm NLTT3 của lớp thực nghiệm
và lớp đối chứng ............................................................................... 137
Bảng 4.5. Số liệu điểm trung bình cộng của một SV bất ì lớp thực nghiệm .. 138
Bảng 4.6. Điểm trung bình cộng nhóm NLTT1 của một SV lớp thực nghiệm 139
Bảng 4.7. Điểm trung bình cộng nhóm NLTT2 của một SV lớp thực nghiệm 139
Bảng 4.8. Điểm trung bình cộng nhóm NLTT3 của một SV lớp thực nghiệm 140
viii
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH
Trang
SƠ ĐỒ
Sơ đồ 2.1. Vị trí HP Thực hành dạy học TN vật lí phổ thơng trong chương
trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí .................................................. 16
Sơ đồ 2.2. Cấu trúc NL sử dụng TN trong dạy học ............................................ 50
Sơ đồ 3.1. Thành tố quá trình dạy học đại học ................................................... 59
Sơ đồ 3.2. Quy trình chế tạo và sử dụng TNTL trong dạy học........................... 78
HÌNH
Hình 3.1. Bộ TN hảo sát các định luật chất hí ................................................ 80
ix
DANH MỤC CÁC ẢNH, ĐỒ THỊ
Trang
ẢNH
Ảnh 1. Các bộ phận chính của bộ TN hảo sát tính tương đối của chuyển
động - Công thức cộng vận tốc .............................................................. 84
Ảnh 2. Lắp ráp và ết quả TN hảo sát vận tốc tương đối hai chuyển động
cùng phương, cùng chiều ....................................................................... 84
Ảnh 3. Kết quả TN hảo sát vận tốc tương đối 2 chuyển động vng góc .......... 85
Ảnh 4. Kết quả TN hảo sát vận tốc tương đối hai chuyển động với góc lệch bất ì...... 86
Ảnh 5. Các bộ phận chính của bộ TN hảo sát chuyển động của vật bị ném........... 88
Ảnh 6. Chuyển động ném ngang ......................................................................... 89
Ảnh 7. Chuyển động ném ngang với các độ cao hác nhau ............................... 89
Ảnh 8. Chuyển động ném xiên ............................................................................ 90
Ảnh 9. Chuyển động ném xiên với góc bắn hác nhau ...................................... 90
Ảnh 10. Các thiết bị chính của bộ thí nghiệm hảo sát các loại dao động ......... 92
Ảnh 11. Cách lắp đặt và ết quả TN hảo sát dao động điều hòa của con lắc lò xo ..... 93
Ảnh 12. Cách lắp đặt và ết quả TN hảo sát dao động điều hòa của con lắc đơn ...... 93
Ảnh 13. Cách lắp đặt và ết quả TN hảo sát dao động điều hịa của con lắc vật lí .... 93
Ảnh 14. Cách lắp đặt và ết quả TN hảo sát dao động tắt dần của con lắc đơn ......... 94
Ảnh 15. Cách lắp đặt và ết quả TN hảo sát dao động cưỡng bức ................... 95
Ảnh 16. Các thiết bị chính của bộ thí nghiệm mơ tả và hảo sát sóng cơ .......... 96
Ảnh 17. TN mơ tả và hảo sát sóng cơ ............................................................... 97
Ảnh 18. TN hảo sát hiện tượng giao thoa sóng điểm cùng pha ........................ 97
Ảnh 19. TN hảo sát hiện tượng giao thoa sóng điểm ngược pha...................... 97
Ảnh 20. TN hảo sát hiện tượng giao thoa sóng phẳng ...................................... 98
Ảnh 21. TN hảo sát hiện tượng sóng dừng trên dây ......................................... 98
Ảnh 22. TN hảo sát hiện tượng cộng hưởng sóng âm trong cột hí ................. 98
Ảnh 23. TN hảo sát hiện tượng sóng dừng trên dây ......................................... 99
Ảnh 24. TN hảo sát hiện tượng nhiễu xạ sóng nước......................................... 99
x
ĐỒ THỊ
Đồ thị 4.1. Đường số liệu điểm trung bình cộng của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng . 135
Đồ thị 4.2. Đường số liệu điểm trung bình cộng nhóm NLTT1 của lớp thực
nghiệm và lớp đối chứng ................................................................. 136
Đồ thị 4.3. Đường số liệu điểm trung bình cộng nhóm NLTT2 của lớp thực
nghiệm và lớp đối chứng .................................................................. 137
Đồ thị 4.4. Đường số liệu điểm trung bình cộng nhóm NLTT3 của lớp thực
nghiệm và lớp đối chứng ................................................................. 138
Đồ thị 4.5. Đường số liệu điểm trung bình cộng của một SV bất ì lớp thực nghiệm.......138
Đồ thị 4.6. Điểm trung bình cộng nhóm NLTT1 của một SV lớp thực nghiệm ........139
Đồ thị 4.7. Điểm trung bình cộng nhóm NLTT2 của một SV lớp thực nghiệm ........140
Đồ thị 4.8. Điểm trung bình cộng nhóm NLTT3 của một SV lớp thực nghiệm ........140
xi
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
TT
Chữ viết tắt
Nội dung
1
DHVL
Dạy học Vật lí
2
GV
Giảng viên
3
HP
Học phần
4
HS
Học sinh
5
NL
Năng lực
6
NLTT
Năng lực thành tố
7
PATN
Phương án thí nghiệm
8
PC
Phẩm chất
9
PPDH
Phương pháp dạy học
10
SV
Sinh viên
11
THPT
Trung học phổ thơng
12
TN
Thí nghiệm
13
TNSP
Thực nghiệm sư phạm
14
TNTL
Thí nghiệm tự làm
1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong thế kỉ 21, sự phát triển của nền khoa học kỹ thuật đã tác động mạnh
mẽ đến nhiều lĩnh vực, khía cạnh trong cuộc sống địi hỏi xã hội phải có nguồn
nhân lực chất lượng cao, có khả năng thích nghi và đáp ứng được mọi mơi
trường, điều kiện cơng việc. Vì vậy, sứ mệnh hết sức quan trọng của giáo dục
trong bối cảnh hiện nay là đào tạo ra những con người năng động, có đầy đủ
phẩm chất và năng lực, đáp ứng được nhu cầu của thời đại.
Hiện nay giáo dục Việt nam nói chung, giáo dục phổ thơng nói riêng đang
từng bước đổi mới theo hướng phát triển phẩm chất, năng lực người học. Theo
đó năm 2018, chương trình giáo dục phổ thơng tổng thể và chương trình mơn
học đã được xây dựng và ban hành với mục tiêu phát triển toàn diện phẩm chất
(PC) và năng lực (NL) người học. Vấn đề này đã được đề cập trong Nghị quyết
Hội nghị lần thứ 8, Ban Chấp hành Trung ương hóa XI (Nghị quyết số 29NQ/TW). Trong đó nhấn mạnh: Giáo dục và Đào tạo đáp ứng nhu cầu công
nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội
chủ nghĩa, hội nhập quốc tế. Với cách tiếp cận quan trọng là chuyển mạnh quá
trình giáo dục chủ yếu chú trọng trang bị kiến thức sang tập trung phát triển toàn
diện NL và PC người học. Mục tiêu của giáo dục đại học được quy định trong
Luật Giáo dục (Luật số: 43/2019/QH14), tại điều 39 cũng đề cập đến phát triển
toàn diện con người Việt Nam có đạo đức, tri thức, văn hóa, sức khỏe, thẩm mỹ,
có PC, NL và ý thức cơng dân.
Để thực hiện được các mục tiêu giáo dục đã đề cập ở trên thì vai trị của đội
ngũ giáo viên hết sức quan trọng. Chính vì vậy, nhiệm vụ của các trường đại học
sư phạm là đào tạo ra những giáo viên có đầy đủ PC và NL, đáp ứng được yêu
cầu của xã hội. Trong quá trình đào tạo giáo viên, chúng ta phải chú trọng đến
hình thành và phát triển các NL của người học, đặc biệt là các NL đặc thù của
giáo viên từng bộ môn.
2
Trong mơn học Vật lí, kiến thức được xây dựng chủ yếu từ quan sát, thí
nghiệm (TN), đến tiến hành các thao tác tư duy (phân tích, so sánh, tổng hợp,
hái quát hóa…) rồi đưa ra các ết luận. Bởi vậy, vai trị của thí nghiệm trong
dạy học Vật lí (DHVL) ở trường phổ thông hết sức quan trọng. Tuy nhiên, việc
sử dụng TN vào DHVL ở trường phổ thông hiện nay còn nhiều hạn chế. Một
trong những nguyên nhân cốt lõi là do người giáo viên chưa có đủ năng lực sử
dụng thí nghiệm (NL sử dụng TN) vào dạy học.
Xuất phát từ những lí do trên, chúng tơi chọn đề tài nghiên cứu cho luận án:
“Phát triển năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học cho sinh viên ngành
sư phạm Vật lí”.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu, đề xuất các biện pháp phát triển NL sử dụng TN trong dạy học
cho sinh viên (SV) ngành sư phạm Vật lí nhằm nâng cao chất lượng đào tạo SV
sư phạm Vật lí ở các trường đại học.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
- Lí luận dạy học đại học.
- Các phương pháp dạy học (PPDH) theo hướng phát triển NL.
- Quá trình dạy học học phần (HP) Thực hành dạy học TN vật lí phổ thông.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
Hoạt động dạy và học HP Thực hành dạy học TN vật lí phổ thơng phần Cơ
- Nhiệt tại các cơ sở đào tạo giáo viên Vật lí.
4. Giả thuyết khoa học
Vận dụng và triển khai các biện pháp như tăng cường hoạt động seminar,
hoạt động thiết kế chế tạo và sử dụng thí nghiệm tự làm (TNTL), đa dạng hóa hình
thức kiểm tra đánh giá, xây dựng website hỗ trợ dạy học HP Thực hành dạy học
3
TN vật lí phổ thơng để phát triển được NL sử dụng TN trong dạy học cho SV, góp
phần nâng cao chất lượng đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí ở các trường đại học.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn việc phát triển NL sử dụng TN trong
dạy học cho SV ngành sư phạm Vật lí.
- Nghiên cứu, đề xuất các biện pháp phát triển NL sử dụng TN trong dạy
học cho SV ngành sư phạm Vật lí, góp phần nâng cao chất lượng dạy học.
- Nghiên cứu, triển khai các biện pháp trên trong phạm vi phần cơ học và
nhiệt học.
- Thực nghiệm sư phạm (TNSP) nhằm đánh giá tính khả thi của các biện
pháp đã đề xuất đối với việc phát triển NL sử dụng TN trong dạy học của SV
ngành sư phạm Vật lí, từ đó kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài.
6. Phƣơng pháp nghiên cứu
6.1. Nghiên cứu lý luận
- Nghiên cứu tài liệu lí luận dạy học liên quan đến đề tài. Phân tích, tổng
hợp, hệ thống hóa cơ sở lí luận về nội dung dạy học HP Thực hành dạy học TN
vật lí phổ thơng.
- Nghiên cứu chương trình HP Thực hành dạy học TN vật lí phổ thơng, các
giáo trình, tài liệu hướng dẫn thực hành TN của HP này ở một số cơ sở đào tạo
giáo viên Vật lí, nội dung sách giáo khoa vật lí phổ thơng và những tài liệu tham
khảo có liên quan để xác định mức độ nội dung, yêu cầu kiến thức, kỹ năng mà
SV sư phạm Vật lí cần nắm vững.
6.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
- Tìm hiểu thực trạng quá trình dạy học HP Thực hành dạy học TN vật lí
phổ thơng ở một số trường đại học thông qua phiếu điều tra.
- Dự giờ, xem giáo án, trao đổi với giảng viên (GV) về các nội dung đã đề
4
xuất và triển khai (cấu trúc NL sử dụng TN, các biện pháp được đề xuất, cách
thức triển khai).
6.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
- Soạn thảo tài liệu dạy học HP Thực hành dạy học TN vật lí phổ thơng
(Phần Cơ học và Nhiệt học).
- Soạn thảo tiến trình dạy học HP Thực hành dạy học TN vật lí phổ thông
(Phần Cơ học và Nhiệt học).
- Tiến hành giảng dạy song song lớp đối chứng và lớp thực nghiệm ở một
số trường đại học sư phạm theo phương án đã xây dựng.
- Phân tích kết quả định tính và định lượng thu được trong quá trình TNSP
để đánh giá tính hả thi, tính hiệu quả của các biện pháp mà đề tài đưa ra.
7. Những đóng góp mới của luận án
- Làm rõ khái niệm NL, NL sử dụng TN vào dạy học, cấu trúc NL sử dụng
TN vào dạy học Vật lí gồm 3 nhóm NLTT.
- Đề xuất và triển khai thành công 04 biện pháp phát triển NL sử dụng TN
trong dạy học của SV ngành sư phạm Vật lí.
- Xây dựng được 01 website hỗ trợ phát triển năng lực sử dụng thí nghiệm
trong dạy học vật lí của SV.
- Thiết kế cơng cụ đánh giá năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật
lí của SV.
- Thiết kế và chế tạo được 05 bộ TN dùng vào dạy học HP Thực hành dạy
học TN vật lí phổ thơng.
- Thiết kế được các tiến trình dạy học HP Thực hành dạy học TN vật lí phổ
thông với các biện pháp đã đề xuất theo hướng phát triển năng lực sử dụng thí
nghiệm trong dạy học vật lí của SV.
5
8. Cấu trúc luận án
Ngoài Phần mở đầu, Phần kết luận, Tài liệu tham khảo và Phụ lục, phần nội
dung gồm 4 chương:
Chương 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu.
Chương 2. Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc phát triển năng lực sử dụng
thí nghiệm trong dạy học vật lí của sinh viên.
Chương 3. Đề xuất và triển khai các biện pháp phát triển năng lực sử dụng
thí nghiệm trong dạy học cho sinh viên sư phạm Vật lí.
Chương 4. Thực nghiệm sư phạm.
6
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Các nghiên cứu về năng lực và năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học
1.1.1. Năng lực
Đã có rất nhiều cơng trình nghiên cứu về NL, cụ thể như:
- Theo Từ điển Tiếng Việt NL là PC tâm lí và sinh lí tạo cho con người khả
năng hoàn thành một hoạt động nào đó với một chất lượng được đảm bảo theo
các tiêu chí đã được đề ra [65]. NL có thể hiểu một cách đơn giản là khả năng,
điều kiện chủ quan hoặc tự nhiên sẵn có để con người có thể thực hiện một hoạt
động nào đó. NL được gắn liền với những PC về trí nhớ, trí tuệ, tính nhạy cảm,
tính cách của cá nhân. NL của mỗi cá nhân được thể hiện theo các mức độ thông
thạo khác nhau, tức là cách mà người đó thực hiện được thành thục và chắc chắn
một hay một số dạng hoạt động nào đó. NL hơng phải là bẩm sinh mà có,
nhưng nó được phát triển trên cơ sở năng hiếu, đó là ết quả của phát triển xã
hội và của con người.
- Theo P.A. Rudich, NL là quá trình vận dụng các kiến thức, kỹ năng và ỹ
xảo để thực hiện hiệu quả một hoạt động nhất định, nó được chi phối bởi tính
chất tâm lý của con người [54].
Tác giả Trần Trọng Thủy và Nguyễn Quang Uẩn nhận định: NL là kết quả
tốt mà con người đạt được thông qua q trình hoạt động, đó là tổng hợp những
thuộc tính riêng biệt của cá nhân phù hợp với những yêu cầu đặc trưng của một
hoạt động nhất định, đảm bảo với các yêu cầu của vấn đề đặt ra [62].
- Xavier Roegiers cho rằng NL là kết quả của sự kết hợp những kiến thức
để thực hiện trong tình huống cụ thể, đáp ứng với tình huống đó một cách tích
hợp và tự nhiên [53].
- Theo Bernd Meier, Nguyễn Văn Cường: “NL là một thuộc tính tâm lí
phức hợp, là điểm hội tụ của nhiều yếu tố như iến thức, kỹ năng, ỹ xảo, kinh
7
nghiệm, sự sẵn sàng hành động và trách nhiệm đạo đức” [37].
- Tổ chức Hợp tác và Phát triển kinh tế (OECD) cho rằng NL là khả năng
thực hiện thành công nhiệm vụ của mỗi cá nhân, đáp ứng các yêu cầu phức hợp
và được đặt trong các bối cảnh cụ thể [71].
- Jonh Erpenbek cho rằng NL được xây dựng trên cơ sở kiến thức, thiết lập
qua giá trị như là các hả năng, hình thành qua trải nghiệm, củng cố qua kinh
nghiệm, hiện thực hóa qua ý chí [37]. Đối với Barnert, NL là một tập hợp các
kiến thức, kỹ năng và thái độ phù hợp với một hoạt động thực tiễn [21].
- Để khẳng định tính hành động của NL, Howard Gardner khẳng định NL
phải được thể hiện thơng qua hoạt động có kết quả và có thể đánh giá hoặc đo
được [68].
Nhà tâm lí học người pháp Denys Tremblay quan niệm rằng NL là khả
năng hành động, đạt được thành công và chứng minh sự tiến bộ nhờ vào khả
năng huy động, đạt được thành công và chứng minh sự tiến bộ nhờ vào khả năng
huy động vận dụng hiệu quả nhiều nguồn lực tích hợp của cá nhân khi giải quyết
các vấn đề của cuộc sống [72].
Như vậy, dù có nhiều cách diễn đạt khái niệm NL hác nhau, tuy nhiên đa
số các khái niệm này đều có một điểm chung là đề cập đến kiến thức, kỹ năng và
khả năng vận dụng các kiến thức, kỹ năng này để giải quyết các vấn đề gặp phải.
Từ đó, chúng tơi xin đưa ra hái niệm NL như sau: NL là điểm hội tụ của nhiều
yếu tố như kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo, thái độ, kinh nghiệm, sự sẵn sàng hành
động và trách nhiệm. Nó là một thuộc tính tâm lí con người hết sức phức tạp.
1.1.2. Năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học
NL sử dụng TN trong dạy học đã được rất nhiều tài liệu trong và ngoài
nước đề cập đến.
- Tác giả Josephy đánh giá hoạt động thực nghiệm trong Vật lí bao gồm 4
quy trình: Lập kế hoạch (thiết kế TN, nâng cao và làm sáng tỏ vấn đề); Thực
hiện (quan sát, thao tác, thu thập dữ liệu); Diễn giải (xử lí dữ liệu, đưa ra suy
8
luận, dự đốn và giải thích); Giao tiếp (báo cáo, nhận thơng tin), khơng có hệ
thống phân cấp hay trình tự nào được ngụ ý bằng cách trình bày các quy trình và
NL theo thứ tự cụ thể này [69].
- Tác giả Millar đã xác định hoạt động thực hành (Practical work) bao gồm
mọi hoạt động liên quan đến việc quan sát và thao tác tác động vào các đối
tượng mà ta nghiên cứu. Hoạt động thực hành bao gồm cả hoạt động trong
phòng TN lẫn các hoạt động ở nhà. Hoạt động thực hành cho phép học sinh
(HS) hành động theo phong cách của nhà khoa học [70].
- Tác giả Lin Zang chỉ ra rằng: Nhân tố về PPDH ảnh hưởng tới NL của
học sinh (HS) trong việc vận dụng các kiến thức và kỹ năng trong tình huống
quen thuộc khi sử dụng TN vào dạy học nhưng lại khơng cho sự khác biệt trong
việc vận dụng trong tình huống mới [77].
- Theo Woolnough, việc dạy học có sử dụng TN ở các nước đang phát
triển còn chưa được chú trọng thích đáng, cần tăng cường sử dụng TN vào dạy
học hơn. Vì vậy, NL sử dụng TN của giáo viên phải được quan tâm một cách
đặc biệt. NL này có vai trị và ý nghĩa quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng
dạy học Vật lí [76].
- Trong cơng trình nghiên cứu “Cấu trúc NL của người giáo viên vật lí
tương lai” của Nguyễn Đức Thâm (1998), tác giả cho rằng cấu trúc NL sử dụng
TN của người giáo viên vật lí tương lai cần đáp ứng được các yêu cầu như:
+ Xác định đúng vai trò của TN trong quá trình hoạt động nhận thức
của HS;
+ Vận hành những thiết bị TN chủ yếu thường dùng ở phổ thông;
+ Sử dụng TN vào dạy học;
+ Thiết ế phương án TN;
+ Chế tạo những thiết bị, dụng cụ đơn giản phục vụ dạy học [57].
- Theo Lý Thị Thu Phương: Với tư cách là một NL nhận thức khoa học, NL
thực nghiệm được hiểu là khả năng nghĩ ra (thiết kế) phương án thí nghiệm
9
(PATN) khả thi cho phép đề xuất hoặc kiểm tra những giả thuyết và thực hành
được TN thành công để rút ra kết quả cần thiết. Trong cơng trình của mình, tác
giả mới đề cập đến NL sử dụng TN để nghiên cứu, khảo sát, tác giả chưa đề cập
đến việc giáo viên sử dụng thí nghiệm để tổ chức các hoạt động dạy học [48].
Theo tài liệu tập huấn Bộ Giáo dục và Đào tạo (2014), TN là một bước trong
phương pháp hoa học dùng để phân định giữa mơ hình khoa học hay giả
thuyết. TN cũng được sử dụng để kiểm tra tính chính xác của một lí thuyết hoặc
một giả thuyết mới để ủng hộ chúng hay bác bỏ chúng [6].
- Tác giả Nguyễn Văn Biên cho rằng NL thực nghiệm là một trong những
NL quan trọng nhất của học sinh cần được hình thành và phát triển thơng qua
dạy học Vật lí. Tác giả cũng đã đưa ra các năng lực thành tố (NLTT) của NL
thực nghiệm, nhưng mới dừng lại các NL thực nghiệm của học sinh [2].
Từ những cơng trình trên có thể thấy các tác giả có cách tiếp cận NL sử
dụng TN giống như cách tiếp cận khái niệm NL. Các công trình cũng đề cập đến
vai trị và tầm quan trọng của NL sử dụng TN trong dạy học. Tuy nhiên, NL này
mới chỉ được tìm hiểu, làm rõ chủ yếu là các NL sử dụng TN trong nghiên cứu,
khảo sát của giáo viên hoặc HS bao gồm: Xác định mục đích TN, thiết kế PATN
(bao gồm lựa chọn cơng cụ TN, dự kiến cách tiến hành và thu thập số liệu trong
quá trình thực nghiệm), tiến hành được TN (lắp ráp, bố trí tiến hành TN, thu
thập kết quả TN), xử lí được số liệu và đánh giá được kết quả.
Tóm lại: Các cơng trình trên đã làm sáng tỏ phần nào khái niệm NL và NL
sử dụng TN. Tuy nhiên, các cơng trình chưa đề cập một cách đầy đủ và hệ thống
NL sử dụng TN vào tổ chức dạy học của giáo viên, chưa chỉ ra cấu trúc NL sử
dụng TN vào tổ chức hoạt động dạy học.
1.2. Những nghiên cứu về chế tạo và sử dụng thí nghiệm tự làm trong dạy
học Vật lí
* Các nghiên cứu trên thế giới:
- Chế tạo và sử dụng TNTL trong dạy học đã được nhiều nhà nghiên cứu lí
10
luận giáo dục quan tâm tới từ rất sớm, tiêu biểu có thể kể đến các nhà nghiên
cứu giáo dục của Canada. Tổ chức “Les petis desbrouillads” đã tiên phong và
đạt được nhiều thành tựu quan trọng về sử dụng các TNTL trong hoạt động dạy
học, góp phần tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS, nâng cao hiệu quả dạy
học. Sau đó, nhiều quốc gia tiên tiến hác cũng đã chú trọng đến hướng nghiên
cứu này nhằm nâng cao hiệu quả giáo dục như: Mĩ, Pháp, Đức, Trung Quốc. Hội
nghị quốc tế tại Trường Đại học Tổng Hợp Cairo, Ai Cập đã thảo luận những
chuyên đề về việc chế tạo và sử dụng các thiết bị TN này vào dạy học. Những
ưu nhược điểm của các loại TNTL trong nghiên cứu, khảo sát, tổ chức các hoạt
động học tập. Vấn đề này cũng đã được tiến hành dưới sự bảo trợ của UNESCO
thông qua triển khai các chương trình ở Châu Á và Châu Đại Dương như
“Chương trình Canh Tân giáo dục để phát triển” dưới tiêu đề “Phát triển các
thiết bị giáo dục rẻ tiền”. UNESCO đã xác định tầm quan trọng của việc chế tạo
và sử dụng TN vào dạy học là một giải pháp đạt hiệu quả cao, cần nghiên cứu và
áp dụng rộng rãi không chỉ ở những nước đang phát triển [73].
- Các tác giả Michael Vollmer và Klaus Peter Möllmann đã nghiên cứu về
khái niệm, phân loại, vai trị của thí nghiệm tự làm trong dạy học vật lí. Tuy nhiên,
các tác giả chưa đi sâu vào hai thác trong quá trình dạy học cụ thể [75].
- Việc sử dụng TN trong DHVL đã được các nhà khoa học giáo dục Nga
như L.I. Reznicop, A.V. Piorus in, P.A. Znamenx i quan tâm và có những
nghiên cứu quan trọng về vấn đề này. Trong cuốn “Những cơ sở của phương
pháp giảng dạy Vật lí” các tác giả đã chỉ rõ các dạng TN, yêu cầu, phương pháp,
hình thức tổ chức và kỹ thuật sử dụng TN trong DHVL, đồng thời cũng nêu ra
yêu cầu cần phân biệt rõ phương pháp và ĩ thuật chuẩn bị TN vật lí với phương
pháp sử dụng TN vào DHVL ở trường phổ thông. Các tác giả cũng chỉ ra tầm
quan trọng của các TNTL đối với việc DHVL. Tại Hoa Kì, trong cơng trình
nghiên cứu của James and Schaff (1975), Voltmer and James (1982), qua khảo
sát ở trường đại học và cao đẳng tại Hoa Kì, các tác giả xác định 70 NL thực
11
hiện TN cần thiết của giáo viên dạy các môn khoa học tự nhiên và chia thành
các nhóm chung cho các mơn khoa học tự nhiên và nhóm riêng cho các mơn cụ
thể (như Hố học và Vật lí). Nghiên cứu trên đã chỉ ra được sự cần thiết phải
hình thành các NL sử dụng TN trong DHVL, tuy nhiên các NL này chủ yếu là
các NL sử dụng dụng cụ TN và chưa được xây dựng một cách chi tiết [52].
* Các nghiên cứu ở Việt Nam:
- Các công trình nghiên cứu của nhiều tác giả cũng đã đề cập đến chế tạo
và dạy học với các TN cho HS như tác giả Nguyễn Văn Hòa [24]. Tác giả Hà
Hùng, Lê Cao Phan đề cập đến vấn đề tổ chức hoạt động TNTL ở trường trung
học cơ sở [27]. Tác giả Võ Hồng Ngọc đề cập đến hình thành NL làm TN vật lí
cho học sinh lớp 6 trung học cơ sở [42]. Hay tác giả Đồng Thị Diện đã làm làm
rõ quy trình xây dựng và sử dụng TN đơn giản trong dạy học cơ sở lớp 6 theo
hướng phát triển hoạt động nhận thức tích cực sáng tạo của học sinh [13]. Đối
với khối THPT, viết về TN và phương tiện trực quan trong DHVL ở trường phổ
thơng có Lê Văn Giáo [19]. Về hướng dẫn tự làm thiết bị DH mơn tự nhiên và
xã hội có Nguyễn Hùng Liễu [34]. Cơng trình của Phạm Thị Phú đã đề cập đến
vấn đề bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm cho HS nhằm nâng cao hiệu quả
dạy học cơ học lớp 10 THPT. Để hoàn thiện và bổ sung thêm vào quá trình sử
dụng TN trong dạy học thì Phạm Thị Phú đã xây dựng được quy trình bồi dưỡng
NL chế tạo và sử dụng thiết bị TN trong dạy học Vật lí ở bậc THPT cho SV
ngành Vật lí. Bên cạnh đó, tác giả đã đưa ra hệ thống các PPDH thực hiện
chương trình bồi dưỡng NL chế tạo và sử dụng TN vào DHVL như: Phương
pháp diễn giảng nêu vấn đề, phương pháp thảo luận (hình thức Seminar), PPDH
hợp tác trong nhóm nhỏ, PPDH vi mơ (Microteaching), PPDH cá thể. Tuy
nhiên, tác giả chưa đi sâu hai thác, vận dụng vào bài học nào [45], [46].
- Trong đề tài nghiên cứu “Một số biện pháp nâng cao chất lượng dạy học
phần Dao động và Sóng lớp 12 cho học viên lớn tuổi tại các trung tâm giáo dục
thường xuyên”, tác giả Ngô Quang Sơn đã đưa ra 3 biện pháp nâng cao chất
12
lượng DHVL ở các trung tâm giáo dục thường xuyên, đó là: Biên soạn tài liệu tự
học có hướng dẫn và tài liệu tra cứu phần Dao động và sóng lớp 12; Tăng cường
sử dụng các TN đơn giản tự làm và rèn luyện NL tự học cho học viên lớn tuổi.
Trong đó tác giả đã đặc biệt nhấn mạnh đến biện pháp tự tạo và sử dụng TNTL
trong dạy học. Theo tác giả, TN là phương tiện trực quan rất quan trọng trong
DHVL. Trong nghiên cứu của mình, tác giả đã thiết kế, chế tạo được 8 TN đơn
giản trong phần Dao động và Sóng, vận dụng vào soạn thảo 6 bài tự học có
hướng dẫn và một tài liệu tra cứu thuật ngữ Vật lí thuộc phần Dao động và Sóng
lớp 12 [55].
Các cơng trình nghiên cứu trên đã làm rõ được vai trị của TNTL trong q
trình DHVL. Một số cơng trình đã đưa ra cách thức sử dụng các thí nghiệm vào
dạy học các bài cụ thể tương ứng. Tuy nhiên, các nghiên cứu chủ yếu dành cho
bậc phổ thơng, rất ít cơng trình nghiên cứu cho đối tượng SV. Các tác giả cũng
chưa đưa ra quy trình tổng thể để chế tạo thiết bị thí nghiệm một cách chi tiết
cho SV.
1.3. Những nghiên cứu về iểm tra - đánh giá năng lực sử dụng thí nghiệm
trong dạy học
* Các nghiên cứu trên thế giới
- Ở Nga và các nước Đơng Âu đã có nhiều nhà giáo dục học nghiên cứu và
đưa ra các hình thức kiểm tra - đánh giá năng lực sử dụng thí nghiệm vào dạy
học. Tiêu biểu trong đó có thể kể đến các nhà khoa học như L.I. Reznicop, A.V.
Pioruskin, P.A. Znamenxki. Các tác giả đã phân biệt rõ phương pháp, ĩ thuật
chuẩn bị và tiến hành thí nghiệm trong dạy học Vật lí. Kiểm tra đánh giá có thể
tiến hành theo nhiều hình thức, phổ biến nhất là thơng qua quan sát q trình
tiến hành thí nghiệm, qua bản báo cáo thí nghiệm [52].
- Ở Hoa Kỳ và các nước Tây Âu, khoa học về đo lường và đánh giá trong
giáo dục phát triển khá mạnh mẽ. Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu về phương
pháp và hình thức kiểm tra - đánh giá. Theo Shulman, công việc giảng dạy luôn
