Bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho sinh viên trường đại học công nghiệp thực phẩm thành phố hồ chí minh trong dạy học chương động lực học chất điểm vật lý đại cương
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.4 MB, 99 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH
____________________________________________________
BÙI QUỐC TRUNG
BỒI DƢỠNG NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM
CHO SINH VIÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP
THỰC PHẨM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRONG
DẠY HỌC CHƢƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” VẬT LÝ ĐẠI CƢƠNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC
NGHỆ AN - 2017
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH
____________________________________________________
BÙI QUỐC TRUNG
BỒI DƢỠNG NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM
CHO SINH VIÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP
THỰC PHẨM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRONG
DẠY HỌC CHƢƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” VẬT LÝ ĐẠI CƢƠNG
Chun ngành: Lý luận và PPDH bộ mơn Vật lí
Mã số: 60 14 01 11
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:
PGS.TS. NGUYỄN ĐÌNH THƢỚC
NGHỆ AN - 2017
LỜI CẢM ƠN
Bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho SV trong dạy học Vật lí là một vấn đề
hết sức quan trọng trong dạy học nói chung và dạy học vật lý nói riêng. Trên cơ sở
lí luận và những kinh nghiệm tích lũy trong q trình cơng tác, được sự hướng dẫn,
giảng dạy của các thầy cô, sự cộng tác giúp đỡ của các đồng nghiệp, Luận văn của
tôi đã hồn thành.
Với tình cảm chân thành, tơi xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo, cơ giáo đã
tận tình giảng dạy và giúp đỡ tơi trong q trình học tập. Đặc biệt, tôi xin cảm ơn
PGS – TS Nguyễn Đình Thước đã giúp tơi nghiên cứu và thực hiện luận văn này.
Xin cảm ơn Ban Giám Hiệu, các đồng nghiệp ở trường Đại học Công nghiệp Thực
phẩm Thành phố Hồ Chí Minh, bạn bè, người thân đã giúp đỡ, động viên tạo điều
kiện để tôi được học tập, nghiên cứu và hoàn thành Luận văn.
Mặc dù đã rất cố gắng song Luận văn chắc vẫn cịn nhiều thiếu sót. Tơi
mong tiếp tục nhận được sự góp ý, bổ sung của các thầy giáo, cô giáo và các bạn
bè đồng nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn!
Tp Hồ Chí Minh tháng 6 năm 2017
i
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1
Chƣơng 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC BỒI DƢỠNG
NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO SINH VIÊN CÁC NGÀNH KỸ
THUẬT ................................................................................................................. 5
1.1 Năng lực thực nghiệm ...................................................................................... 5
1.1.1 Khái niệm năng lực ....................................................................................... 5
1.1.2 Năng lực thực nghiệm ................................................................................... 7
1.1.3 Cấu trúc của năng lực thực nghiệm............................................................... 7
1.2 Các biện pháp bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho sinh viên ngành kỹ thuật
trong quá trình dạy học vật lý đại cương ................................................................ 8
1.2.1. Tổ chức hoạt động xây dựng kiến thức mới theo phương pháp thực nghiệm
vật lý ........................................................................................................................ 14
1.2.2. Sử dụng bài tập thí nghiệm trong dạy học vật lí ........................................... 17
1.3 Quy trình bồi dưỡng năng lực thực nghiệm vật lý cho sinh viên ................... 22
1.4 Những nguyên tắc bồi dưỡng năng lực thực nghiệm vật lý ............................ 25
1.4.1 Nguyên tắc tính mục đích của bài học .......................................................... 25
1.4.2 Nguyên tắc liên hệ chặt chẽ giữa bồi dưỡng năng lực và nội dung .............. 26
1.4.3 Nguyên tắc hệ thống và phân hóa: Bồi dưỡng năng lực thực
nghiệm phải đi từ đơn giản đến phức tạp, từ chưa hoàn thiện đến
hoàn thiện phù hợp với năng lực nhận thức của sinh viên.............................. 27
1.4.4 Nguyên tắc lặp đi lặp lại................................................................................ 28
1.5 Thực trạng bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho sinh viên trong
dạy học vật lý ................................................................................................... 28
Kết luận chƣơng 1 ................................................................................................. 31
Chƣơng 2: BỒI DƢỠNG NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO SINH VIÊN
TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ ĐẠI CƢƠNG QUA CHƢƠNG “ĐỘNG LỰC
HỌC CHẤT ĐIỂM” ............................................................................................. 33
2.1 Phân tích chương trình, nội dung giáo trình chương “Động lực học chất
điểm” ....................................................................................................................... 33
2.1.1 Mục tiêu dạy học của chương “Động lực học chất điểm” ............................. 34
ii
2.1.2 Nội dung chương “Động lực học chất điểm” ................................................ 36
2.2 Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Động lực học chất điểm”
theo định hướng bồi dưỡng năng lực thực nghiệm ................................................. 39
Kế hoạch giáo án 1: Bài “Lực đàn hồi của lò xo”................................................... 39
Kế hoạch giáo án 2: Bài “Định luật bảo toàn động lượng” .................................... 45
Kế hoạch giáo án 3: Tiết học bài tập thí nghiệm .................................................... 54
Kế hoạch giáo án 4: Thực hành thí nghiệm bài: “Định luật II Newton” ................ 63
Kết luận chƣơng 2 ................................................................................................. 68
Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ............................................................ 69
3.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm .......................................................... 69
3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm .................................................................... 69
3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm .................................................................. 69
3.2 Đối tượng và phương pháp của thực nghiệm sư phạm .................................... 70
3.2.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm................................................................... 70
3.2.2 Phương pháp thực nghiệm sư phạm .............................................................. 70
3.3 Nội dung của thực nghiệm sư phạm ................................................................ 72
3.4 Tiến hành thực nghiệm..................................................................................... 73
3.4.1 Lựa chọn lớp đối chứng và lớp thực nghiệm ................................................ 73
3.4.2 Thời gian thực nghiệm .................................................................................. 73
3.4.3 Phương pháp .................................................................................................. 73
3.5 Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm ........................................................... 73
3.5.1 Lựa chọn tiêu chí đánh giá ............................................................................ 73
3.5.2 Kết quả thực nghiệm ..................................................................................... 74
3.5.3 Kiểm định giả thiết thống kê ......................................................................... 78
Kết luận chƣơng 3 ................................................................................................. 80
KẾT LUẬN ............................................................................................................ 81
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 83
PHỤ LỤC 1 ........................................................................................................ PL1
PHỤ LỤC 2 ........................................................................................................ PL6
iii
CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN
PPTN
Phương pháp thực nghiệm
PPNT
Phương pháp nhận thức
NLTN
Năng lực thực nghiệm
NLTP
Năng lực thành phần
ĐMPP
Đổi mới phương pháp
TN
Thí nghiệm
GV
Giảng viên
SV
Sinh viên
BTTN
Bài tập thí nghiệm
PPDH
Phương pháp dạy học
BTVL
Bài tập Vật lý
PMDH
Phần mềm dạy học
NXB
Nhà xuất bản
NXBGD
Nhà xuất bản giáo dục
THPT
Trung học phổ thông
ĐC
Đối chứng
TNg
Thực nghiệm
TNSP
Thực nghiệm sự phạm
KN
Khái niệm
iv
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Vật lý là môn khoa học thực nghiệm, tuy nhiên việc dạy và học thực nghiệm
vật lý còn nhiều hạn chế. Nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển của xã hội, trong những
năm gần đây mục tiêu giáo dục của Việt Nam đã chuyển từ mục tiêu cung cấp kiến
thức là chủ yếu sang hình thành và phát triển những năng lực cần thiết cho học
sinh, sinh viên đặc biệt là năng lực hành động, năng lực thực tiễn. Phương pháp
giáo dục cũng đã được đổi mới theo hướng “phát huy tính tích cực, tự giác, chủ
động, tư duy sáng tạo của người học, bồi dưỡng cho người học năng lực tự học, khả
năng thực hành, lịng say mê học tập và ý chí vươn lên.
Việc phát triển năng lực cho người học, đặc biệt là năng lực thực nghiệm
(NLTN) là cần thiết nhưng thực trạng giáo dục ở nước ta vẫn còn nặng về việc
truyền thụ, nhồi nhét kiến thức, chưa chú trọng đến việc phát triển NLTN cho
người học.
Trong dạy học vật lý để bồi dưỡng năng lực sáng tạo, tự lực chiếm lĩnh kiến
thức cho sinh viên thì cách tốt nhất là dạy cho sinh viên biết sử dụng các phương
pháp nhận thức vật lý, trong đó phương pháp thực nghiệm (PPTN) là phương pháp
đặc thù của nghiên cứu vật lý. Vì vậy việc trang bị, bồi dưỡng cho sinh viên năng
lực thực nghiệm trong việc học vật lý là hết sức cần thiết.
Hiện nay việc dạy và học thực nghiệm vật lý cho sinh viên không chuyên
ngành vật lý ở các trường đại học nói chung và ở trường đại học Cơng nghiệp Thực
phẩm nói riêng chưa được chú trọng, đặc biệt ở những trường đại học khối kỹ thuật
như trường đại học Cơng nghiệp Thực phẩm thì việc rèn luyện kỹ năng thực
nghiệm của sinh viên lại càng quan trọng hơn.
Trong chương “Động lực học chất điểm” là chương mà các nội dung chủ yếu
được xây dựng từ thực nghiệm, nghiên cứu bản chất của chuyển động. Vận dụng
1
kiến thức của chương có thể giải thích được nhiều hiện tượng trong cuộc sống, giúp
sinh viên rèn luyện kỹ năng thực nghiệm.
Từ những lý do trên, Tôi đã chọn đề tài: Bồi dƣỡng năng lực thực nghiệm
cho sinh viên trƣờng Đại học Công nghiệp Thực phẩm thành phố Hồ Chí
Minh trong dạy học chƣơng “Động lực học chất điểm” - Vật lý đại cương làm đề
tài nghiên cứu.
2. Mục đích nghiên cứu
Đề xuất các biện pháp bồi dưỡng năng lực thực nghiệm và xây dựng được
quy trình bồi dưỡng năng lực thực nghiệm vận dụng vào dạy học chương “Động
lực học chất điểm” - Vật lí Đại cương nhằm bồi dưỡng năng lực thực nghiệm góp
phần nâng cao chất lượng học tập vật lý của sinh viên trường Đại học Cơng nghiệp
Thực phẩm thành phố Hồ Chí Minh.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tƣợng nghiên cứu
- Q trình dạy học Vật lí Đại cương cho sinh viên trường Đại học Công
nghiệp Thực phẩm TP.HCM.
- Năng lực, năng lực chuyên biệt Vật lý
3.2. Phạm vi nghiên cứu
Bồi dưỡng năng lực thực nghiệm trong dạy học chương “Động lực học chất
điểm” - Vật lí Đại cương
4. Giả thuyết khoa học
Nếu đề xuất được các biện pháp bồi dưỡng năng lực thực nghiệm và vận
dụng phối hợp đồng bộ các biện pháp trong dạy học chương “Động lực học chất
điểm” - Vật lí Đại cương thì có thể nâng cao chất lượng học tập vật lí của sinh viên
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
5.1. Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của việc bồi dưỡng năng lực thực
nghiệm cho sinh viên trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM.
2
5.2. Đề xuất các biện pháp bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho sinh viên trong
việc học vật lý ở trường đại học
5.3. Xây dựng quy trình bồi dưỡng năng lực thực nghiệm trong dạy học vật lý.
5.4. Thiết kế tiến trình dạy học theo hướng bồi dưỡng năng lực thực nghiệm trong
chương “Động lực học chất điểm” Vật lý đại cương
5.5. Thực nghiệm sư phạm.
6. Phƣơng pháp nghiên cứu
6.1. Phương pháp nghiên cứu lí thuyết
- Nghiên cứu các tài liệu lí luận dạy học và các tài liêu liên quan đến NLTN
trong dạy học vật lí.
- Nghiên cứu các văn kiện của Đảng, các văn bản của Nhà nước và của
ngành Giáo dục về đổi mới giáo dục phổ thơng.
- Nghiên cứu các sách báo, luận văn, tạp chí chuyên ngành liên quan đến nội
dung kiến thức của đề tài.
- Nghiên cứu chương trình, giáo trình, tài liệu tham khảo vật lí đại cương.
6.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
- Tìm hiểu hoạt động dạy và học của GV và SV trong giờ học vật lí ở trường
Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM.
- Dùng phiếu điều tra để tìm hiểu thực trạng của việc bồi dưỡng NLTN cho
sinh viên trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM
6.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
Kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài nghiên cứu
6.4. Phương pháp thống kê toán học
Xử lí số liệu điều tra và kết quả TNSP bằng cơng cụ thống kê tốn học.
7. Đóng góp mới của đề tài
3
7.1 Về mặt lí luận
Luận văn đã hệ thống được cơ sở lí luận về bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho
SV trong dạy học vật lý. Đưa ra khái niệm năng lực thực nghiệm, cấu trúc của năng
lực thực nghiệm.
7.2. Về mặt thực tiên
Đề xuất nhóm biện pháp bồi dưỡng năng lực thực nghiệm (4 biên pháp). Xây dựng
quy trình bồi dưỡng NLTN trong dạy học vật lý (gồm 5 bước) và 4 nguyên tắc
trong việc thực hiện các biện pháp và quy trình bồi dưỡng năng lực thực nghiệm
cho SV.
8. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu và tài liệu tham khảo, luận văn gồm 3 chương:
Chương 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho
SV các ngành kỹ thuật
Chương 2. Bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho SV trong dạy học Vật lý đại
cương qua chương “Động lực học chất điểm”
Chương 3. Thực nghiệm sư phạm
4
CHƢƠNG 1
CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC BỒI DƢỠNG NĂNG LỰC
THỰC NGHIỆM CHO SINH VIÊN CÁC NGÀNH KỸ THUẬT
1.1. Năng lực thực nghiệm
Trong từ điển Tiếng Việt khái niệm năng lượng được định nghĩa: “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”. Trước khi xây dựng khái niệm năng lực thực nghiệm cần tìm
hiểu khái niệm năng lực.
1.1.1.Khái niệm năng lực
1.1.1.1.Định nghĩa năng lực
Năng lực là những thuộc tính tâm lí riêng của mỗi cá nhân, nhờ những thuộc
tính này mà con người có thể hồn thành tốt đẹp một loạt hoạt động nào đó, khắc
phục được những khó khăn nhanh chóng và dễ dàng hơn những người khác và đạt
kết quả cao.
Năng lực gắn liền với kỹ năng, kỹ xảo trong lĩnh vực hoạt động tương ứng.
Song kỹ năng, kỹ xảo liên quan đến việc thực hiện một loạt hành động hẹp, chuyên
biệt đến mức thành thạo, tự động hóa, máy móc. Cịn năng lực chứa đựng yếu tố
mới mẻ, linh hoạt trong hành động, có thể giải quyết nhiệm vụ thành cơng trong
nhiều tình huống khác nhau, trong một lĩnh vực hoạt động rộng hơn. Người có
năng lực thực nghiệm thì ngồi việc thực hiện các phép đo đạc, tính tốn cịn đề
xuất được giả thuyết, nêu được phương án TN kiểm tra, xử lí các số liệu đo lường
để rút ra kết quả, giải thích, đánh giá các kết quả đo được, rút ra kết luận khái quát.
Cho dù cách tiếp cận khác nhau nhưng ta thấy năng lực có thể hiểu là: Năng
lực là sự kết hợp linh hoạt độc đáo nhiều đặc điểm tâm lý tạo thành những điều
5
kiện chủ quan thuận lợi giúp cá nhân tiếp thu dễ dàng, tập dượt nhanh chóng và
hoạt động hiệu quả trong một lĩnh vực nào đó.
1.1.1.2. Cấu trúc của năng lực.
Năng lực gồm có 3 thành tố: kiến thức, kỹ năng và thái độ. Giữa các thành tố
của năng lực có mối quan hệ hữu cơ với nhau trong sự tác động để hình thành và
phát triển. Cấu trúc chung của năng lực có thể nhận thức theo sơ đồ 1.1 sau:
Kĩ năng
Kiến thức
Năng lực
Thái độ
Sơ đồ 1.1 Cấu trúc của năng lực
1.1.1.3. Các loại năng lực.
Có nhiều cách phân loại năng lực theo tiêu chí khác nhau, có thể có các loại
năng lực sau: năng lực chung và năng lực chuyên môn.
- Năng lực chung là hệ thống những thuộc tính trí tuệ cá nhân bảo đảm cho cá nhân
nắm được tri thức và hoạt động một cách dễ dàng có hiệu quả có thể gọi năng lực
chung là năng lực trí tuệ năng lực này thể hiện ở chức năng tâm lý. Ví dụ: năng lực
phân tích, so sánh, tổng hợp, khái qt hóa…
- Năng lực chun mơn là hệ thống các thuộc tính cá nhân bảo đảm đạt được kết
quả cao trong nhận thức và trong sáng tạo của lĩnh vực chuyên môn: âm nhạc, hội
họa, thể thao, khoa học,…
6
Mỗi người đều có năng lực chung và năng lực chuyên môn phát triển bổ sung
cho nhau.
1.1.2 Năng lực thực nghiệm
NLTN vật lí được định nghĩa: “NLTN vật lí là khả năng vận dụng các kiến
thức, kĩ năng thực hành trong lĩnh vực VL cùng với thái độ tích cực để giải quyết
các vấn đề đặt ra trong thực tiễn” [8]. Đó có thể là khả năng lí giải một hiện tượng
VL, thực hiện thành cơng một thí nghiệm VL hay khả năng chế tạo một dụng cụ
TN hoạt động dựa trên các nguyên tắc VL để phục vụ học tập và nghiên cứu.
NLTN gắn với khả năng hành động, nghĩa là địi hỏi HS phải giải thích được, làm
được, vận dụng được kiến thức VL vào thực tiễn chứ không dừng lại ở mức độ
hiểu. Rèn luyện các kĩ năng thực hành là yếu tố đóng vai trị quan trọng trong việc
hình thành và phát triển NLTN. Do vậy, trong q trình bồi dưỡng NLTN cho SV,
ngồi việc phát triển các kiến thức, kĩ năng và thái độ, giảng viên cần nhấn mạnh
đến việc phát triển các kĩ năng thực hành cho sinh viên
1.1.3 Cấu trúc năng lực thực nghiệm
NLTN có cấu trúc được bày ở sơ đồ 1.2
Kỹ năng
Kiến thức
Năng lực thực
nghiệm
Thái độ
Sơ đồ 1.2. Cấu trúc năng lực thực nghiệm
7
● Kiến thức:
- Kiến thức vật lý liên quan đến quá trình khảo sát.
- Kiến thức về phương pháp nghiên cứu vật lý(phương pháp nhận thức vật
lý): Phương pháp thực nghiệm
- Kiến thức về thí nghiệm vật lý
● Kỹ năng:
- Kỹ năng đề xuất giả thiết hay dự đoán
- Kỹ năng về suy luận đưa ra hệ quả
- Kỹ năng đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra giả thuyết hay dự đốn
- Kỹ năng thiết kế phương án thí nghiệm
- Kỹ năng lắp ráp, thực hiện thí nghiệm(Quan sát, đo đạc, ghi kết quả, tính
tốn, biểu diễn kết quả, đánh giá)
- Kỹ năng sử dụng các dụng cụ đo
- Kỹ năng chế tạo thiết bị thí nghiệm và tự sữa chữa các hỏng hóc thơng
thường.
● Thái độ:
- Thái độ tích cực, tự lực
- Kiễn nhẫn, trung thực, tỷ mỷ
- Tích cực hợp tác trong học tập
1.2 Các biện pháp bồi dƣỡng năng lực thực nghiệm cho sinh viên ngành kỹ
thuật trong quá trình dạy học vật lý đại cƣơng
Các biện pháp chung:
Biện pháp 1. Tăng cường sử dụng thí nghiệm trong dạy học
Việc sử dụng thí nghiệm vật lí trong dạy học góp phần quan trọng vào việc
hồn thiện những phẩm chất năng lực của SV, sự phát triển tồn diện của người
học. Nhờ có thí nghiệm SV có thể hiểu sâu hơn bản chất vật lí của các hiện tượng,
8
định luật, q trình…được nghiên cứu, do đó khả năng vận dụng kiến thức vào
thực tiễn của SV sẽ linh hoạt và hiệu quả hơn. Nói cách khác, thí nghiệm là cầu nối
giữa lí thuyết và thực tiễn. Qua thí nghiệm SV có cơ hội rèn luyện kỹ năng thực
nghiệm góp phần thiết thực vào việc bồi dưỡng NLTN cho SV. Như vậy TN có vai
trị quan trọng trong việc hình thành và phát triển các kỹ năng của NLTN cho SV.
Mục đích của việc tăng cường làm TN trước hết là để SV có niềm tin vào
việc có thể tự lực làm TN. Từ chỗ đơn giản là bắt chước, làm TN theo hướng dẫn
và có phương án cho trước đến việc tự đề xuất phương án TN, tự chế tạo dụng cụ
và tiến hành TN độc lập.
Các TN biểu diễn đa phần là GV thực hiện, tuy nhiên nếu tăng cường sử
dụng chúng sẽ rèn luyện cho SV kỹ năng quan sát, nhận xét kết quả TN, đồng thời
SV có thể bắt chước thực hiện được các thao tác đó. Đó là cơ sở ban đầu cho việc
hình thành các kỹ năng của NLTN ở SV. Vì vậy GV cần sử dụng tối đa các TN
trong chương trình. Thực hiện các TN một cách bài bản, công phu để qua đó SV
khắc sâu kiến thức và rèn luyện một số kỹ năng chuyên biệt môn vật lý.
Khi thực hiện các TN thực tập, SV có cơ hội tiếp xúc trực tiếp với dụng cụ,
được lựa chọn, sắp xếp, đo đạc trực tiếp với dụng cụ và xử lí số liệu... Đối với các
TN trực diện, SV tiến hành tại lớp do đó được sự hướng dẫn, điều chỉnh trực tiếp
của GV. Nhờ đó mà NLTN của các em được bồi dưỡng và phát triển thêm. Do hạn
chế về mặt thời gian nên có thể các kỹ năng của NLTN không được rèn luyện hết
trên lớp, một số kỹ năng riêng lẻ cũng được rèn luyện. Để phát triển NLTN của
mình SV phải tự lực thực hiện các giai đoạn của quá trình TN, thực hiện nhiều thao
tác, tiến hành nhiều phép đo, xử lí nhiều số liệu mới rút ra được kết luận cần thiết.
Tuy nhiên trong dạy học ở các tiết thực hành thì mức độ tự lực và sự phát triển các
kỹ năng thực nghiệm của SV vẫn chưa được phát triển hết mức. Bởi vì các TN
thường có bản chỉ dẫn sẵn cụ thể trong SGK. SV thường thực hiện rập khuôn theo
9
bản kế hoạch đó. Để bồi dưỡng và phát triển năng lực sáng tạo, tính tự lực tối đa
cho SV, GV cần thường xuyên giao cho các em làm TN và quan sát ở nhà. Thực
hiện các TN này đòi hỏi SV phải tự lực giải quyết vấn đề trong điều kiện khơng có
sự trợ giúp điều chỉnh trực tiếp của GV. Do đó TN vật lí làm thử ở nhà có vai trị
quan trọng đến sự phát triển nhiều kỹ năng thực nghiệm như: lập kế hoạch TN, chế
tạo hoặc lựa chọn dụng cụ, bố trí và tiến hành TN, xử lí kết quả TN thu được nhằm
hồn thành nhiệm vụ được giao. Nếu thường xuyên giao cho SV các TN quan sát
vật lí ở nhà thì NLTN của SV ngày càng hoàn thiện và phát triển hơn.
Biện pháp 2. Tổ chức cho sinh viên giải thích các hiện tượng trong tự nhiên
và chế tạo dụng cụ thí nghiệm dựa trên các nguyên tắc vật lí.
Các kỹ năng mà SV được rèn luyện chủ yếu được thực hiện trên lớp theo
một lôgic nhất định và thường áp dụng với TN vật lí. Nếu các kỹ năng này được
biến hóa và vận dụng vào đời sống thông qua việc chế tạo và sửa chữa dụng cụ thì
nó sẽ càng hồn thiện và phát triển nhanh hơn.
Việc rèn luyện NLTN được thực hiện trên lớp với thời gian khá hạn chế nên
khơng phải tất cả các SV đều có điều kiện để rèn luyện kỹ năng đó. Khi thực hiện
các TN thực hành tại phịng TN, thơng thường GV chia theo nhóm hoặc theo tổ,
khi đó chỉ một vài SV trong nhóm tiến hành thao tác với các dụng cụ, cịn lại một
số khác chỉ quan sát, ghi chép số liệu. Vì vậy, để tạo điều kiện cho hầu hết các em
được rèn luyện các kỹ năng thực nghiệm thì GV cần tổ chức cho SV chế tạo các
dụng cụ có ứng dụng các nguyên tắc vật lí bắt đầu từ các dụng cụ đơn giản sau đó
nâng dần lên.
Sau mỗi phần kiến thức đã được học, GV cần cho các em vận dụng các kiến
thức đã học để giải thích một số hiện tượng trong tự nhiên, nguyên tắc hoạt động
của một số thiết bị trong đời sống hàng ngày, chế tạo các dụng cụ TN đơn giản.
Vận dụng, giải thích được càng nhiều càng tốt, càng rèn luyện kỹ năng cho SV.
Nhờ đó mà SV có thể diễn tả chính xác các vấn đề bằng ngơn ngữ vật lý, đề xuất
10
được những phương án TN. Chẳng hạn sau khi học xong bài lực ma sát có thể tổ
chức cho SV làm TN kiểm tra lực ma sát khi vật chuyển động trên các mặt phẳng
có chất liệu khác nhau. Với SV khá giỏi GV yêu cầu các em thay thế bằng những
vật có khối lượng khác nhau, mơ tả q trình làm TN bằng ngơn ngữ vật lý. Bằng
con đường như vậy các kỹ năng về sử dụng ngôn ngữ vật lý, kỹ năng vận dụng kiến
thức vào thực tế, kỹ năng sử dụng kiến thức liên quan, kỹ năng hợp tác, kỹ năng xử
lý thông tin … của sinh viên được rèn luyện và phát triển.
Việc tổ chức cho SV tự làm các TN là cần thiết, bởi đó là cơ hội tốt giúp các
em tự rèn luyện các kỹ năng thực nghiệm, bồi dưỡng NLTN cho SV. Quy trình chế
tạo các dụng cụ TN tạo điều kiện tốt cho các em rèn luyện các thao tác tay chân và
giúp các em nắm vững lí thuyết hơn, rèn luyện các đức tính tốt như: tính cận thận,
tỷ mỷ, chính xác khoa học, khả năng tự lập. Nó cũng giúp hiện thực hóa những gì
các em đã học trong sách vở vào thực tiễn cuộc sống. Đó chính là những kỹ năng
của NLTN mà chúng ta cần bồi dưỡng cho SV.
Nhằm phát huy hiệu quả việc phát triển năng lực thực nghiệm cho SV trong
quá trình tổ chức GV cần lưu ý:
- Động viên, khuyến khích, khích lệ các em tham gia chế tạo các dụng cụ,
đồ dùng học tập.
- Tăng cường giao cho SV các nhiệm vụ có ứng dụng các nguyên tắc vật lí
vào việc lý giải các hiện tượng trong tự nhiên, đời sống hàng ngày. Căn cứ vào
năng lực SV mà giao nhiệm vụ với các mức độ khác nhau và hướng dẫn các mức
độ khác nhau. Với SV trung bình, GV có thể đưa ra yêu cầu cụ thể và hướng dẫn
chi tiết các bước thực hiện để hồn thành nhiệm vụ. Cịn những SV khá giỏi, GV
chỉ đưa ra yêu cầu, bằng khả năng các em có thể thực hiện theo ý tưởng và sự sáng
tạo mà vẫn đảm bảo yêu cầu ban đầu.
- Cơng việc này GV nên tổ chức theo nhóm. Trong q trình đó, GV cần
thường xun kiểm tra hoạt động của các nhóm. Trước hết là u cầu SV trình bày
11
ý tưởng trước lớp, thơng qua nhóm này trình bày, các nhóm khác có thể góp ý, và
bổ sung thêm vào để hồn thiện hơn. Nhờ đó mà kỹ năng giải quyết vẫn đề sẽ được
bồi dưỡng.
- Sau khi hoàn thành, GV nên tổ chức cho SV báo cáo trước lớp, thậm chí
trước khối. Tổ chức các cuộc thi nhỏ giữa các nhóm rồi giữa các lớp về sản phẩm
của mình nhằm khuyến khích, động viên SV, đồng thời đánh giá cao những nỗ lực
mà các em đã đạt được. Tạo cho sinh viên niềm tin trong khám phá tri thức, tự tin
hơn và sẵn sàng thực hiện nhiệm vụ trong những lần sau.
- Từ việc thực hiện trên lớp, GV có thể tạo điều kiện, khích lệ, động viên
các em tham gia vào các cuộc thi làm dụng cụ học tập, thi sáng tạo KHCN của
ngành giáo dục tổ chức.
- Một điểm cần lưu ý là khi giao nhiệm vụ cho SV thì GV đưa ra phải vừa
sức, khơng q dễ, cũng khơng q khó. Có như vậy thì mới kích thích được sự
hứng thú tham gia khám phá của SV mới mang lại hiệu quả tốt.
Biện pháp 3. Thường xuyên sử dụng phương pháp thực nghiệm trong dạy học
Trong q trình dạy học, đặc biệt với bộ mơn vật lí thì phương pháp thực
nghiệm được dùng khá phổ biến. Đó cũng là một phương pháp được sử dụng để
dạy thành cơng nhiều bài học trong chương trình phổ thơng.
Trong chương trình phổ thơng, có rất nhiều phần kiến thức được xây dựng
bằng con đường thực nghiệm. Đó chính là cơ hội tốt để các em bồi dưỡng và phát
triển NLTN. Vì vậy, trong quá trình dạy học, GV cần tăng cường sử dụng PPTN.
Để thực hiện tốt công việc này, GV cần lưu ý:
- Khai thác và sử dụng tối đa các bài học có thể sử dụng PPTN
- Khi thực hiện phương pháp này cần phát huy tối đa khả năng của SV như
đề xuất phương án, nêu vấn đề, xử dụng kiến thức liên quan, kiểm tra đánh giá…
- Tạo điều kiện cho SV làm TN nhằm cũng cố niềm tin cho các em, đồng
12
thời tạo cơ hội cho các em tiếp xúc trực tiếp và rèn luyện các thao tác tay chân.
- Các kết quả thực nghiệm mà các em thu được có thể có những sai số nhỏ so
với các kết quả mà nhà khoa học đã tìm ra trước đó. GV cần hướng dẫn SV cách xử
lí kết quả và tìm ra nguyên nhân, biện pháp khắc phục chứ tuyệt đối không được
điều chỉnh số liệu ,để đi đến những kiến thức mới phù hợp. Qua đó kỹ năng tính
tốn, kỹ năng thu thập và xử lý thông tin được phát triển.
Biện pháp 4. Đổi mới cách thức kiểm tra đánh giá theo hướng chú trọng
phát triển năng lực thực nghiệm
Đánh giá theo hướng chú trọng phát triển NLTN nghĩa là trong quá trình học
tập cũng như trong các đề kiểm tra trên lớp, đề thi ... nên tăng cường các câu hỏi
yêu cầu SV phải vận dụng các kỹ năng thực nghiệm để giải quyết.
Trước đây việc kiểm tra đánh giá hầu như chỉ chú trọng đến học thuộc lí
thuyết mà chưa chú trọng tối phát triển NLTN cho sinh viên. Từ việc kiểm tra
miệng, kiểm tra thường xuyên, kiểm tra định kì, hầu như GV chỉ đề cập đến các
khái niệm, các định luật hoặc các bài tập mang tính chất tính tốn… SV chỉ cần học
thuộc lí thuyết và nắm vững các cơng thức là có thể trả lời cơ bản. Các câu hỏi vận
dụng các kỹ năng thực nghiệm đã thoáng bắt gặp trong các đề thi Olympic, đề thi
đại học. Hiện nay việc kiểm tra đánh giá đã có phần thay đổi trong các đề thi tốt
nghiệp THPT, đề thi đại học cũng đã xuất hiện một vài câu vận dụng NLTN trong
đề thi trắc nghiệm. Tuy nhiên số lượng câu hỏi cịn ít, mức độ các câu hỏi đó cịn
nhẹ. Vật lí học là bộ mơn khoa học thực nghiệm, vì vậy trong kiểm tra đánh giá kết
quả học tập của SV, GV ngoài kiểm tra đánh giá mức độ nắm vững lí thuyết thì cần
quan tâm đánh giá năng lực vận dụng kiến thức, đặc biệt chú trọng đến kỹ năng
thực nghiệm của SV. Việc xem nhẹ NLTN trong kiểm tra đánh giá sẽ làm cho SV
khơng thấy được vai trị, tầm quan trọng của NLTN, và tự bồi dưỡng NLTN cũng
bị hạn chế. Bên cạnh đó, chính GV cũng ít chú trọng đến việc bồi dưỡng NLTN
cho SV. Vì vậy mục đích của việc đổi mới trong kiểm tra đánh giá là giúp SV ý
13
thức được tầm quan trọng của NLTN, từ đó các em mới vạch được kế hoạch tự rèn
luyện và bồi dưỡng các kỹ năng thực nghiệm cho bản thân.
Để thực hiện tốt việc đổi mới cách thức kiểm tra đánh giá theo hướng chú
trọng phát triển NLTN, mỗi GV cần:
1.2.1. Tổ chức hoạt động xây dựng kiến thức mới theo phƣơng pháp thực
nghiệm vật lý.
Giáo trình vật lý đại cương được biên soạn thành những bài học với những đơn
vị kiến thức cơ bản thuộc một trong các loại kiến thức cơ bản sau: Khái niệm vật lý
(khái niệm định tính và khái niệm định lượng); định luật Vật lý; thuyết Vật lý; các
ứng dụng Vật lý; các phương pháp nhận thức Vật lý. Hoạt động dạy học được tổ
chức sao cho sinh viên lĩnh hội được kiến thức. Theo Razumopxki để phát triển
năng lực sáng tạo cần xây dựng tiến trình bài học phỏng theo các giai đoạn nghiên
cứu của nhà bác học, giống như khi nhà bác học xây dựng nên tri thức ấy trong lịch
sử khoa học, nghĩa là được khám phá lại định luật.
Với cách xây dựng bài học như vậy sinh viên được học định luật dưới dạng “bào
thai học” của nó, kết quả sinh viên vừa lĩnh hội được tri thức cơ bản, vừa được bồi
dưỡng phương pháp xây dựng ra tri thức đó.
Để sinh viên lĩnh hội PPTN một cách tự giác, rất cần thiết phải được hợp thức
hóa một cách tường minh tri thức về phương pháp. Khi công cụ nhận thức đã được
sinh viên hiểu rõ thì họ mới có thể vận dụng nó thành cơng. Việc hợp thức hóa một
cách tường minh PPTN trong bài học nghiên cứu tài liệu mới là một biện pháp dạy
học PPTN cho sinh viên.
Xây dựng bài học theo PPTN
Những lưu ý khi xây dựng bài học tường minh PPTN.
Về yêu cầu của bài học.
- Không thể dạy phương pháp một cách thuần túy mà phải dạy thông qua việc vận
dụng phương pháp đó để xây dựng một đơn vị tri thức nào đó. Như vậy, bài học
14
tường minh PPTN vừa dạy tri thức về các sự kiện, vừa dạy tri thức về phương pháp
phải đặt ra hai yêu cầu:
- Yêu cầu về tri thức cơ bản (khái niệm, định luật, thuyết)
- Yêu cầu của nôi dung tri thức về phương pháp: sinh viên phải nắm được phương
pháp ở mức độ nào đó về lý thuyết và thực hành (thực hành sử dụng phương pháp).
Hai yêu cầu phải phù hợp với nhau theo nguyên tắc: sự phù hợp giữa nội dung
và phương pháp.
Về tiến trình của bài học.
Tiến trình xây dựng tri thức vật lí phải phỏng theo việc tạo ra tri thức ấy của nhà
bác học: sinh viên tham dự vào việc “khám phá lại” tri thức trong điều kiện nhà
trường.
Về hoạt động của sinh viên.
Bài học phải sử dụng các thiết bị có thể có trong điều kiện nhà trường hiện nay
(dễ tìm, rẻ tiền, dễ chế tạo), các giả thuyết nêu ra và việc suy ra hệ quả logic của nó
khơng q phức tạp để sinh viên được tham gia nhiều nhất vào các khâu của
phương pháp thực nghiệm, từ đó họ có điều kiện vận dụng phương pháp, hình
thành và rèn luyện kĩ năng.
Về thời gian.
So với các bài học khác, bài học tường minh phương pháp (nói chung) và
phương pháp thực nghiệm (nói riêng) thực hiện đồng thời hai nội dung dạy học:
dạy tri thức về sự kiện và dạy tri thức về phương pháp. Bài học không cho phép
nêu ra định luật dưới dạng thông báo, buộc học sinh phải công nhận mà phải để
sinh viên xây dựng nên định luật dưới hướng dẫn của GV. Điều đó, cần một thời
gian gấp đơi so với bài học bình thường. Vì vậy, các bài học tường minh phương
pháp thực nghiệm được lựa chọn sao cho thí nghiệm kiểm tra hệ quả logic của giả
thuyết có nội dung tương tự với thí nghiệm thực hành. Số lượng bài học tường
minh phương pháp thực nghiệm.
15
Các tri thức muôn vẻ của Vật lý được xây dựng bằng một số hữu hạn các PPTN
khoa học bộ mơn, vì thế bài học tường minh PPTN là hạn chế.
Lôgic của bài học tƣờng minh PPTN.
“Vần đề nhận thức” ở bài học này là nội dung của PPTN. Cần phải trình bày nội
dung này cho sinh viên sao cho nó khơng phải “từ trên trời rơi xuống” mà là khái
quát rất tự nhiên thông qua việc vận dụng phương pháp này xây dựng tri thức Vật
lý nào đó.
Quy trình bài học tường minh PPTN có thể như sau:
Bước 1: Đặt vấn đề, nêu ví dụ làm nổi lên vấn đề cần nhận thức: Bằng cách nào
người ta xây dựng các định luật Vật lý? (hoặc cách thức, phương pháp xây dựng
nên các định luật Vật lý là gì?).
Bước 2: Cho sinh viên trải qua tất cả giai đoạn của PPTN khi GV sử dụng chính
phương pháp đó để xây dựng một định luật Vật lý nào đó. (ở đây sinh viên có thể
tham gia vào một số khâu trong các khâu: nêu giả thuyết, nêu phương án thí
nghiệm, kiểm tra giả thuyết, tiến hành thí nghiệm xử lý kết quả, rút ra kết luận tùy
vào trình độ sinh viên và nội dung của định luật cũng như thiết bị dạy học).
Bước 3: Khái quát những giai đoạn chính trong q trình trên.
Dạy học khơng tường minh PPTN thơng qua bài học nghiên cứu tài liệu mới
Tri thức về phương pháp nói chung và PPTN nói riêng có đặc thù: Được sinh
viên lĩnh hội ngay trong sự vận động nội tại của những tri thức cơ bản khác, Lôgic
của quá trình hình thành kiến thức phản ánh một cách gián tiếp cấu trúc của
phương pháp xây dựng kiến thức đó. Mặt khác tri thức về phương pháp khơng thể
hiện được sinh viên lĩnh hội chỉ trong vài tiết học mà đó phải là một q trình tích
lũy, bồi dưỡng liên tục và lâu dài thông qua từng bài học.
Giai đoạn “thí nghiệm kiểm tra” là giai đoạn đặc thù, vì vậy đi sâu phân tích giai
đoạn này khi thực hiện dạy học .
Giai đoạn “thí nghiệm kiểm tra” trong PPTN gồm các hành động:
16
- Lập phương án thí nghiệm kiểm tra giả thuyết hoặc hệ quả logic của giả thuyết.
- Tiến hành thí nghiệm, quan sát đo đạc, ghi chép số liệu thí nghiệm.
- Xử lý kết quả, đối chiếu với hệ quả suy ra từ giả thuyết.
- Rút ra kết luận.
Trong quá trình dạy học việc sinh viên tham gia lập phương án thí nghiệm kiểm
tra, lựa chọn dụng cụ, vẽ sơ đồ thí nghiệm có tác dụng lớn trong việc bồi dưỡng
một số thao tác của PPTN. Trong điều kiện dạy học hiện nay cần tăng cường việc
cho sinh viên thảo luận các phương án thí nghiệm nhằm kiểm tra giả thuyết hoặc hệ
quả logic của nó.
Các em trình bày phương án thí nghiệm bằng lời hoặc sơ đồ, bản vẽ. Điều này
có tác dụng lớn trong việc bồi dưỡng tư duy kỹ thuật, góp phần đào tạo những nhà
thiết kế trong tương lai.
Các giai đoạn tổ chức hoạt động xây dựng kiến thức mới theo PPTN Vật lý
phỏng theo PPTN vật lý, Phạm Thị Phú nêu sơ đồ dạy học theo PPTN ( xem sơ đồ
1.3)
1. Xác định vấn
đề học tập
7. Áp dụng
định luật
2. Nêu dự đoán
khoa học
6. Rút ra
định luật
mới
5. Tiến hành
TNKT
3. Suy ra hệ quả
lôgic
4. Xây dựng
phương án
TNKT
Sơ đồ 1.3. Sơ đồ PPTN trong dạy học vật lý
1.2.2. Sử dụng bài tập thí nghiệm trong dạy học vật lí
1.2.2.1. Khái niệm bài tập thí nghiệm vật lí [13]
Bài tập thí nghiệm vật lí là những bài tập mà việc giải nó địi hỏi phải làm thí
nghiệm để xác định một đại lượng Vật lý nào đó, hoặc nghiên cứu sự phụ thuộc
17
giữa các thơng số Vật lý hoặc kiểm tra tính chân thực của lời giải lý thuyết. Bài tập
thí nghiệm vừa mang tính lý thuyết vừa mang tính thực nghiệm, nó có tác dụng lớn
trong việc bồi dưỡng cho sinh viên PPTN của nhận thức Vật lý. Có thể thấy rõ qua
việc so sánh các giai đoạn của PPTN với các bước tiến hành khi giải một bài tập thí
nghiệm như sau :
Bảng 1.5. Bảng so sánh các yếu tố của PPTN và các bước trong quá trình giải
BTTN Vật lý
Các thành tố của NLTN
Các bước trong quá trình giải
BTTNVL
1. Đặt vấn đề trên cơ sở các sự kiện 1. Đọc đề bài, hiểu rõ câu hỏi của bài
và quan sát. Phân tích vấn đề.
tốn, phân tích bản chất Vật lý của
bài tốn.
2. Hình thành giả thuyết.
2. Xây dựng phương án giải (Phương
án thí nghiệm, lập luận, tính tốn).
3. Thực hiện giải: Tính tốn, lập luận,
3. Nghiên cứu lý thuyết (suy ra hệ trình bày lời giải, (nếu có thể giải
quả logic từ giả thuyết) lập phương bằng lý thuyết). Hoặc lập phương án
án thí nghiệm kiểm tra.
thí nghiệm quan sát, thu thập số liệu.
4. Tiến hành thí nghiệm, quan sát
4. Nghiên cứu thực nghiệm: Tiến hiện tượng, ghi nhận số liệu và xử lý
kết quả.
hành thí nghiệm, xử lý kết quả.
5. Rút ra kết luận về vấn đề nghiên 5. Đánh giá kết quả và trả lời câu hỏi
bài toán.
cứu.
18
Như vậy, các hành động nhận thức diễn ra khi thực hiện giải một bài tập thí
nghiệm có tính chất tương tự với những hành động diễn ra khi nghiên cứu bằng
PPTN. Đây chính là cơ sở tâm lý và lý luận dạy học của dạy học PPTN bằng biện
pháp sử dụng các BTTN; việc sinh viên tiến hành giải BTTN sẽ làm cho tư duy
phân tích, tổng hợp, phán đốn, trừu tượng hóa, khái qt hóa và cả trực giác khoa
học được bồi dưỡng và rèn luyện. Việc giải các BTTN, đó là những nghiên cứu nhỏ
- tạo điều kiện tốt để theo PPTN bồi dưỡng NLTN cho sinh viên.
1.2.2.2. Phân loại bài tập thí nghiệm Vật lí [13]
1.2.2.2.1. Bài tập thí nghiệm định tính
Những bài tập này khơng có các phép đo đạc, tính tốn định lượng, cơng cụ để
giải là những suy luận logic trên cơ sở các định luật, khái niệm Vật lí và những
quan sát định tính.
BTTN định tính có thể phân thành hai dạng.
Dạng 1: BTTN quan sát và giải thích hiện tƣợng.
Là những bài tập yêu cầu sinh viên: làm thí nghiệm theo chỉ dẫn, quan sát theo
mục tiêu đã chỉ sẵn, mơ tả hiện tượng bằng kiến thức đã có.
Để giải dạng bài tập này sinh viên cần trả lời các câu hỏi sau.
- Hiện tượng xảy ra như thế nào?
- Tại sao lại xảy ra hiện tượng đó?
Với câu hỏi thứ nhất sinh viên tham gia vào q trình tích lũy kiến thức về hiện
tượng, mô tả được diễn biến của hiện tượng. Câu hỏi thứ hai, giúp sinh viên liên hệ
sự kiện quan sát xảy ra trong thí nghiệm với những định nghĩa, khái niệm, hiện
tượng Vật lý đã học.Tức là giúp sinh viên biết cách lập luận khi giải thích bản chất
của hiện tượng. Đây chính là cơ hội để bồi dưỡng cho sinh viên các thao tác tư duy,
khả năng lập luận, diễn đạt bằng ngôn ngữ nói và viết.
Dạng 2: Bài tập thiết kế phương án thí nghiệm.
19
