Đề xuất khung năng lực và định hướng dạy học môn Vật lí ở trường phổ thông

JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE<br /> Educational Sci., 2016, Vol. 61, No. 8B, pp. 11-22<br /> This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vn<br /> <br /> DOI: 10.18173/2354-1075.2016-0154<br /> <br /> ĐỀ XUẤT KHUNG NĂNG LỰC VÀ ĐỊNH HƯỚNG<br /> DẠY HỌC MÔN VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG<br /> Nguyễn Văn Biên<br /> Khoa Vật lí, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội<br /> Tóm tắt. Phát triển năng lực là một định hướng chung, xuyên suốt hoạt động dạy học các<br /> môn học, trong đó có hoạt động dạy học môn Vật lí. Trong bài báo này, trên cơ sở khảo cứu<br /> tài liệu, chúng tôi đề xuất khung năng lực môn Vật lí và trình bày các luận điểm về dạy học<br /> theo định hướng phát triển năng lực như: phân tích các thành tố của quá trình dạy học phát<br /> triển năng lực, cách xây dựng và đánh giá hoạt động học tập nhằm phát triển năng lực học<br /> sinh trong dạy học môn Vật lí.<br /> Từ khóa: Năng lực, dạy học phát triển năng lực, năng lực vật lí, năng lực khoa học, hoạt<br /> động học tập.<br /> <br /> 1.<br /> <br /> Mở đầu<br /> <br /> Để đáp ứng nhu cầu nguồn nhân lực của thế kỉ 21, nhiều quốc gia trên thế giới đã và đang<br /> từng bước đổi mới chương trình giáo dục phổ thông theo định hướng phát triển năng lực [1-3]. Tuy<br /> diễn đạt khác nhau nhưng chương trình của các nước trong những năm gần đây đều hướng tới mục<br /> tiêu phát triển hệ thống năng lực bao gồm các năng lực chung và các năng lực môn học. Trong<br /> thời gian qua, các nhà nghiên cứu đã tham gia góp ý xây dựng dự thảo chương trình tổng thể, trong<br /> đó có mô tả cấu trúc các năng lực chung [4]. Một nhiệm vụ đặt ra là cần xây dựng hệ thống năng<br /> lực môn học. Việc xây dựng năng lực môn học ở các nước khác nhau có những sự khác nhau nhất<br /> định. Trong chương trình môn Vật lí của Đức [5, 6], năng lực môn Vật lí được xây dựng dựa trên<br /> chính đặc thù của môn học, được chia thành 4 nhóm năng lực thành phần: Nhóm năng lực thành<br /> phần liên quan đến việc huy động kiến thức vật lí; nhóm năng lực phương pháp nhận thức vật lí;<br /> nhóm năng lực trao đổi thông tin vật lí và nhóm năng lực đánh giá. Cùng với cách tiếp cận này,<br /> chương trình của các nước như Thụy Sĩ, Áo, Bỉ cũng có hệ thống năng lực thành phần tương tự.<br /> Một cách tiếp cận thứ hai để xây dựng các năng lực thành phần của môn học, đó là của các nhà<br /> nghiên cứu Úc. Trong phiên bản chương trình ACARA 8 [3], các năng lực thành phần của môn<br /> Vật lí chính là sự cụ thể hóa của các năng lực chung. Các kiến thức cốt lõi của môn Vật lí được xây<br /> dựng tương đối độc lập với hệ thống năng lực. Chúng đóng vai trò như đối tượng, môi trường để<br /> học sinh thể hiện các chỉ số hành vi của các năng lực chung. Một cách tiếp cận nữa được thể hiện<br /> trong chương trình của Mỹ và của Singapore đó là môn Vật lí đóng vai trò chính trong việc phát<br /> Ngày nhận bài: 15/6/2016. Ngày nhận đăng: 15/9/2016.<br /> Tác giả liên lạc: Nguyễn Văn Biên, địa chỉ e-mail: biennv@hnue.edu.vn<br /> <br /> 11<br /> <br /> Nguyễn Văn Biên<br /> <br /> triển năng lực khoa học của học sinh. Năng lực khoa học của học sinh bao gồm các thành tố: Đặt<br /> câu hỏi và xác định vấn đề; Phát triển và sử dụng mô hình; Lập kế hoạch và tiến hành khảo sát;<br /> Phân tích và trình bày số liệu; sử dụng tư duy toán học; Xây dựng lời giải và thiết kế giải pháp;<br /> Thu thập đánh giá và trao đổi thông tin [2].<br /> Trong bài báo này chúng tôi vận dụng quy trình xây dựng cấu trúc năng lực [7] để xây dựng<br /> khung năng lực môn Vật lí. Đồng thời đề xuất một số giải pháp dạy học nhằm phát triển năng lực<br /> môn Vật lí ở trường phổ thông Việt Nam.<br /> <br /> 2.<br /> 2.1.<br /> <br /> Nội dung nghiên cứu<br /> Xây dựng khung năng lực môn Vật lí<br /> <br /> Đối với mỗi năng lực khi xây dựng đều cần phải tuân theo các bước sau: Sơ đồ phân tích<br /> cấu trúc năng lực được thể hiện thành sơ đồ như Hình 1.<br /> <br /> Hình 1. Sơ đồ xây dựng cấu trúc năng lực [7]<br /> Việc xây dựng cấu trúc năng lực sẽ bao gồm:<br /> - Định nghĩa (mô tả nội hàm) năng lực cần xây dựng.<br /> - Xác định các lĩnh vực, hợp phần, thành tố (Domain) cấu thành nên năng lực, đó có thể là<br /> các kiến thức, kĩ năng, thái độ về nội dung của năng lực.<br /> - Xác định các chỉ số hành vi của các hợp phần: là kết quả đầu ra mong đợi của các hợp<br /> phần. Các chỉ số hành vi này cần được diễn đạt sao cho có thể quan sát được, làm bằng chứng của<br /> việc đạt được các thành tố năng lực của học sinh. Muốn vậy, các chỉ số này thường là những hành<br /> động thể hiện được như: viết ra (để đọc được), nói ra (để nghe được), làm (để quan sát được), tạo<br /> 12<br /> <br /> Đề xuất khung năng lực và định hướng dạy học môn Vật lí ở trường phổ thông<br /> <br /> ra (sản phẩm vật chất để đánh giá được).<br /> - Xác định mức độ chất lượng của các hành vi: Mô tả mức độ chất lượng thành công của các<br /> hành vi mà học sinh thể hiện. Chúng được sử dụng để mô tả những hành vi quan sát được trong<br /> các công cụ đánh giá.<br /> Dựa trên các phương pháp nhận thức của các nhà vật lí, căn cứ vào đặc điểm mức độ nhận<br /> thức của học sinh và dựa trên nội dung cốt lõi của môn Vật lí, chúng tôi đưa ra định nghĩa như sau<br /> về năng lực môn Vật lí (năng lực vật lí): Năng lực vật lí là khả năng tìm ra quy luật, vận dụng quy<br /> luật về sự vận động, sự tương tác, sự bảo toàn trong thế giới tự nhiên để giải quyết những vấn đề<br /> trong khoa học và trong đời sống.<br /> Với định nghĩa như vậy về năng lực vật lí, chúng tôi phân tách năng lực vật lí thành 3<br /> hợp phần như sau:<br /> - Hợp phần nghiên cứu lí thuyết: là hợp phần bao gồm các thành tố, chỉ số hành vi diễn ra<br /> chủ yếu là trong óc của học sinh, hướng tới phát triển các thành tố năng lực tương ứng của các nhà<br /> vật lí lí thuyết.<br /> - Hợp phần thực hiện thí nghiệm: là những hợp phần bao gồm những thành tố, chỉ số hành<br /> vi tương ứng của những nhà vật lí thực nghiệm.<br /> - Hợp phần trao đổi và bảo vệ kết quả: thể hiện các thành tố, chỉ số hành vi tương ứng của<br /> các nhà vật lí ứng dụng, chuyển giao công nghệ.<br /> Các hợp phần này sẽ được phân tách thành các thành tố và các chỉ số hành vi theo Bảng 1.<br /> Hợp phần<br /> Hợp<br /> phần<br /> nghiên cứu<br /> lí thuyết<br /> <br /> Hợp<br /> phần<br /> thực hiện thí<br /> nghiệm<br /> <br /> Bảng 1. Cấu trúc năng lực vật lí<br /> Thành tố<br /> Chỉ số hành vi<br /> - Xác định được kiến thức liên quan đến tình<br /> Phát hiện ra giới hạn của huống.<br /> mô hình (lí thuyết) đã có<br /> - Chỉ ra được hạn chế của kiến thức hiện có.<br /> - Đặt được câu hỏi có tính vấn đề.<br /> - Sử dụng được phương pháp thí nghiệm tưởng<br /> Sử dụng các mô hình lí tượng.<br /> thuyết (trong đó có thí - Xác lập được những mối quan hệ giữa kiến<br /> nghiệm tưởng tượng) để thức đã biết và kiến thức mới.<br /> rút ra hệ quả<br /> - Xây dựng được mô hình phù hợp (bao gồm<br /> cả mô hình trên máy tính).<br /> - Sử dụng được các phép suy luận logic hình<br /> Sử dụng công cụ toán và<br /> thức trong suy luận.<br /> các phép suy luận logic để<br /> - Thực hiện được các biến đổi toán học để rút<br /> suy ra hệ quả có thể kiểm<br /> ra hệ quả.<br /> tra bằng thí nghiệm<br /> - Thực hiện được các suy luận tương tự.<br /> - Nhận ra vấn đề có thể khảo sát.<br /> Phát hiện ra vấn đề từ - Quan sát, nhận ra dấu hiệu chung của lớp các<br /> tình huống thực tế, từ thí sự vật, hiện tượng.<br /> nghiệm.<br /> - Nhận ra sự mâu thuẫn giữa điều quan sát<br /> được với kiến thức, kinh nghiệm sẵn có<br /> 13<br /> <br /> Nguyễn Văn Biên<br /> <br /> Đề xuất giả thuyết<br /> <br /> Thiết kế phương án thí<br /> nghiệm<br /> <br /> Lắp ráp bố trí thí nghiệm<br /> <br /> Tiến hành thí nghiệm và<br /> thu thập số liệu (bao gồm<br /> cả kiểm tra mô hình vật<br /> chất chức năng của ứng<br /> dụng kĩ thuật)<br /> <br /> Phân tích và xử lí số liệu<br /> và đánh giá kết quả<br /> <br /> Hợp<br /> phần<br /> trao đổi và<br /> bảo vệ kết<br /> quả<br /> <br /> Đề xuất những ứng dụng<br /> của quy luật vật lí trong<br /> đời sống, kĩ thuật<br /> <br /> Trình bày kết quả đo đạc<br /> bằng các cách khác nhau<br /> <br /> 14<br /> <br /> - Nêu ra được câu trả lời dự đoán.<br /> - Đưa ra các căn cứ của các dự đoán.<br /> - Xác định được mục đích thí nghiệm.<br /> - Xác định được đại lượng cần đo.<br /> - Xác định được đại lượng phụ thuộc và đại<br /> lượng độc lập.<br /> - Đề xuất được cách thay đổi và cách đo các<br /> đại lượng trong thí nghiệm.<br /> - Xác định được các dụng cụ thí nghiệm cần<br /> sử dụng.<br /> - Mô tả được cách bố trí thí nghiệm.<br /> - Vẽ được sơ đồ nguyên lí của thí nghiệm.<br /> - Ứớc lượng được khoảng độ lớn của đại lượng<br /> cần đo.<br /> - Lựa chọn được dụng cụ thí nghiệm (thang<br /> đo) phù hợp, bao gồm cả các thiết bị thí<br /> nghiệm kết nối với máy vi tính.<br /> - Lắp ráp được các dụng cụ thí nghiệm theo<br /> sơ đồ thiết kế.<br /> - Tiến hành được các thí nghiệm.<br /> - Đọc được giá trị các đại lượng cần đo.<br /> - Ghi được kết quả đo một cách có nghĩa.<br /> - Đọc được sai số của dụng cụ đo.<br /> - Tính được sai số phép đo.<br /> - Chỉ ra được các yếu tố chính ảnh hướng tới<br /> kết quả đo.<br /> - Loại bỏ được những số liệu nhiễu.<br /> - Đề xuất và thực hiện những biện pháp giảm<br /> thiểu sai số phép đo.<br /> - Xác định được nhu cầu của cuộc sống có liên<br /> quan tới kiến thức vật lí.<br /> - Xác định được nguyên tắc cấu tạo và nguyên<br /> tắc hoạt động của ứng dụng.<br /> - Đề xuất được các mô hình vật chất chức năng<br /> của thiết bị để đáp ứng được yêu cầu đặt ra.<br /> - Vẽ được đồ thị biểu hiện mối quan hệ giữa<br /> các đại lượng.<br /> - Lựa chọn được cách trình bày số liệu một<br /> cách phù hợp.<br /> <br /> Đề xuất khung năng lực và định hướng dạy học môn Vật lí ở trường phổ thông<br /> <br /> Trình bày quá trình vật lí<br /> bằng các cách khác nhau<br /> <br /> Đánh giá giải pháp, mô<br /> hình và kết quả<br /> <br /> - Xác định được thông tin trọng tâm.<br /> - Xây dựng được cách trình bày khác so với<br /> nguồn thông tin ban đầu.<br /> - Sử dụng hợp lí cách trình bày để giải quyết<br /> vấn đề.<br /> - Sử dụng được các mô hình: mô hình tia sáng,<br /> mô hình sóng, mô hình hạt để diễn đạt nội<br /> dung.<br /> - Trình bày được nguyên tắc cấu tạo và hoạt<br /> động dựa trên mô hình vật chất chức năng.<br /> - Sử dụng ngôn ngữ vật lí: phân biệt được<br /> ngôn ngữ vật lí và ngôn ngữ đời thường; sử<br /> dụng được các kí hiệu vật lí đặc thù<br /> - Nêu được ưu điểm và nhược điểm của các<br /> ứng dụng kĩ thuật của vật lí.<br /> - Sử dụng kiến thức vật lí trong tình huống<br /> liên môn.<br /> - Chỉ ra hạn chế của các mô hình, giải pháp<br /> của bản thân.<br /> - Chỉ ra hạn chế, mô hình, giải pháp của thành<br /> viên khác trong nhóm, trong lớp.<br /> - Đề xuất cách cải tiến, nâng cao hiệu quả,<br /> chất lượng các giải pháp.<br /> <br /> Một số chỉ số hành vi trong khung năng lực môn Vật lí ở trên chính là chỉ số hành vi của<br /> các năng lực chung, do đó việc dạy học phát triển năng lực môn Vật lí cũng sẽ góp phần phát triển<br /> năng lực chung của học sinh.<br /> Ứng với mỗi chỉ số hành vi chúng tôi đề xuất 4 mức độ chất lượng dựa trên mức độ tự lực<br /> của học sinh, mức độ phức tạp và mức độ hoàn thiện của hành vi. Các mức độ chất lượng được<br /> trình bày được dưới dạng các tiêu chí. Bảng 2 là ví dụ một trong những tiêu chí đã được xây dựng<br /> để đánh giá mức độ đạt được của chỉ số hành vi của một thành tố trong năng lực vật lí.<br /> Các tiêu chí này có thể được sử dụng ở các đối tượng khác nhau trong những mục đích khác<br /> nhau [8].<br /> + Với học sinh: Tiêu chí này chính là thông tin định hướng hành động cho học sinh. Chẳng<br /> hạn như khi học sinh thiết kế thí nghiệm, tiêu chí sẽ chỉ rõ học sinh cần phải tập trung vào việc vẽ<br /> các bộ phận cơ bản của thí nghiệm, mô tả các biến đổi toán học cần có để rút ra hệ quả, cách ghi<br /> số liệu, sai số và các biện pháp giảm thiểu sai số. Học sinh cũng có thể sử dụng tiêu chí để tự đánh<br /> giá hành vi của bản thân và điểu chỉnh khi cần.<br /> + Với giáo viên: Giáo viên có thể sử dụng tiêu chí để đánh giá trong quá trình học sinh thực<br /> hiện các hoạt động, báo cáo thí nghiệm, hoàn thành phiếu học tập của học sinh và đặt ra các câu<br /> hỏi cho học sinh để thu thập thông tin cần thiết.<br /> + Người biên soạn tài liệu học tập có thể dựa vào tiêu chí để xây dựng các nhiệm vụ học<br /> 15<br /> <br />