Khoá luận tốt nghiệp Đại học: Xây dựng và sử dụng mô hình vật chất chức năng của mắt trong dạy học bài 31: Mắt – Vật lý 11 THPT theo hướng phát triển năng lực thực nghiệm

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:90

Thêm vào BST

Báo xấu

26
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của khoá luận nhằm xây dựng và sử dụng mô hình vật chất chức năng của mắt vào dạy học bài „Mắt và các tật của mắt‟ – Vật lý 11 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh. Để hiểu rõ hơn mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết của khoá luận này.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Khoá luận tốt nghiệp Đại học: Xây dựng và sử dụng mô hình vật chất chức năng của mắt trong dạy học bài 31: Mắt – Vật lý 11 THPT theo hướng phát triển năng lực thực nghiệm

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA VẬT LÝ =====o0o===== LÊ THỊ KHÁNH LINH XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MÔ HÌNH VẬT CHẤT CHỨC NĂNG CỦA MẮT TRONG DẠY HỌC BÀI 31: MẮT – VẬT LÝ 11 THPT THEO HƢỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Lý luận và phƣơng pháp dạy học bộ môn Vật lý HÀ NỘI – 2019
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA VẬT LÝ =====o0o===== LÊ THỊ KHÁNH LINH XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MÔ HÌNH VẬT CHẤT CHỨC NĂNG CỦA MẮT TRONG DẠY HỌC BÀI 31: MẮT – VẬT LÝ 11 THPT THEO HƢỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Lý luận và phƣơng pháp dạy học bộ môn Vật lý Ngƣời hƣớng dẫn khoa học ThS. LÊ THỊ XUYẾN HÀ NỘI – 2019
LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa luận này, em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2, các thầy cô giáo khoa Vật lý đã giúp đỡ em trong quá trình học tập tại trƣờng và tạo điều kiện cho em thực hiện khóa luận tốt nghiệp. Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thạc sĩ Lê Thị Xuyến ngƣời đã trực tiếp hƣớng dẫn và tận tình giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình nghiên cứu thực hiện khóa luận này. Đồng thời, em xin gửi lời cảm ơn tới Ban giám hiệu và các thầy cô giáo thuộc tổ Lý - Tin trƣờng Trung học phổ thông Đông Anh (Hà Nội) đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình em tiến hành khảo sát thực tế đề tài này. Trong khuôn khổ của một bài khóa luận, do điều kiện thời gian, trình độ có hạn và cũng là lần đầu tiên nghiên cứu khoa học cho nên không tránh khỏi những hạn chế, thiếu sót nhất định. Vì vậy, em kính mong nhận đƣợc sự góp ý của các thầy cô giáo và toàn thể bạn đọc để khóa luận đƣợc hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 5 năm 2019 Sinh viên thực hiện Lê Thị Khánh Linh
LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài này là do em nghiên cứu, không sao chép và đề tài chƣa đƣợc công bố trên bất kỳ sách, báo hay tạp chí. Trong quá trình nghiên cứu thực hiện khóa luận này, em đã vận dụng những thành tựu nghiên cứu của các nhà khoa học, của các thầy cô trong lĩnh vực Vật lý với lòng biết ơn trân trọng. Hà Nội, tháng 5 năm 2019 Sinh viên thực hiện Lê Thị Khánh Linh
MỤC LỤC MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài .......................................................................................................... 1 2. Lịch sử nghiên cứu vấn đề ........................................................................................... 2 3. Mục đích nghiên cứu .................................................................................................... 3 4. Nhiệm vụ nghiên cứu ................................................................................................... 3 5. Phƣơng pháp nghiên cứu .............................................................................................. 3 6. Kết quả dự kiến ............................................................................................................ 3 7. Nội dung chính nghiên cứu .......................................................................................... 4 Chƣơng 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM .................................................................................................. 6 1. Lí luận về năng lực thực nghiệm trong dạy học Vật lý................................................. 6 1.1. Khái niệm về năng lực ............................................................................................... 6 1.2. Khái niệm về năng lực thực nghiệm........................................................................... 7 1.3. Cấu trúc của năng lực thực nghiệm ............................................................................ 8 1.4. Các biện pháp phát triển năng lực thực nghiệm ....................................................... 11 1.5. Đánh giá năng lực thực nghiệm của học sinh trong học tập bộ môn Vật lý ............. 15 2. Lý luận về sử dụng mô hình trong dạy học Vật lý...................................................... 20 2.1. Khái niệm về mô hình .............................................................................................. 20 2.2. Phân loại mô hình trong vật lý học........................................................................... 20 2.3. Chức năng của mô hình trong vật lý học .................................................................. 21 3. Điều tra thực tiễn của việc phát triển năng lực thực nghiệm cho HS ở THPT ............ 22 3.1. Mục đích điều tra ..................................................................................................... 22 3.2. Phƣơng pháp điều tra ............................................................................................... 22 3.3. Kết quả điều tra ........................................................................................................ 22 KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 ............................................................................................... 27 Chƣơng 2. TỔ CHỨC DẠY HỌC BÀI „MẮT‟ THÔNG QUA MÔ HÌNH MẮT ........ 28 1. Vị trí, tầm quan trọng của bài „Mắt‟ trong chƣơng trình Vật lý THPT ....................... 28 2. Mục tiêu, nội dung kiến thức của bài „Mắt‟ ............................................................... 28 2.1. Mục tiêu bài học theo hƣớng tiếp cận và phát triển năng lực thực nghiệm .............. 28
2.1.1. Kiến thức ............................................................................................................. 28 2.1.2. Kỹ năng ............................................................................................................... 29 2.1.3. Thái độ ................................................................................................................. 29 2.2. Phân tích nội dung kiến thức bài học ................................................................... 29 2.2.1. Sơ đồ cấu trúc đơn vị kiến thức của bài „Mắt‟ ..................................................... 29 2.2.2. Cấu tạo của mắt ................................................................................................... 30 2.2.3. Cơ chế hoạt động của mắt .................................................................................... 33 2.2.4. Sự điều tiết của mắt ............................................................................................. 33 2.2.5. Một số tật khúc xạ về mắt .................................................................................... 35 3. Xây dựng mô hình vật chất chức năng của mắt .......................................................... 37 4. Thiết kế tiến trình dạy học bài 31: Mắt – Vật lý 11 THPT ......................................... 41 4.1. Chuẩn bị................................................................................................................. 41 4.2. Các hoạt động dạy học ........................................................................................... 41 4.2.1. Tiết 1 ................................................................................................................. 41 4.2.2. Tiết 2 ................................................................................................................. 46 4.3. Cơ hội hình thành và phát triển các thành tố NLTN của việc sử dụng mô hình trong tiến trình đã xây dựng ......................................................................................... 50 KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 ............................................................................................... 52 Chƣơng 3. DỰ KIẾN THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ..................................................... 53 1. Mục đích thực nghiệm sƣ phạm ................................................................................. 53 2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm .......................................................................... 53 3. Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm ................................................................................ 54 4. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm ........................................................................... 54 5. Dự kiến thực nghiệm sƣ phạm ................................................................................... 54 KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 ............................................................................................... 55 KẾT LUẬN CHUNG .................................................................................................... 56 PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 57 PHỤ LỤC 1 .................................................................................................................... 57 PHỤ LỤC 2 .................................................................................................................... 68 PHỤ LỤC 3 .................................................................................................................... 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 81
DANH MỤC VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ 1 GV Giáo viên 2 HS Học sinh 3 NL Năng lực 4 NLTN Năng lực thực nghiệm 5 THPT Trung học phổ thông 6 SGK Sách giáo khoa
DANH MỤC HÌNH Hình 2.1. Cấu tạo của mắt ........................................................................................... 30 Hình 2.2. Thấu kính nƣớc – Mô hình mắt .................................................................. 38 Hình 2.3. Kết quả thí nghiệm khi nguồn sáng đặt ở xa và thấu kính nƣớc ở trạng thái chƣa điều tiết, đã điều tiết ..................................................................................... 38 Hình 2.4. Kết quả thí nghiệm khi nguồn sáng đặt ở gần và thấu kính nƣớc ở trạng thái đã điều tiết, không điều tiết .................................................................................. 39 Sơ đồ 1. Phân loại mô hình trong vật lý học ................................................................ 21 Sơ đồ 2. Cấu trúc đơn vị kiến thức của bài 31: Mắt – Vật lý 11 THPT ....................... 30 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Cấu trúc NLTN ........................................................................................... 10 Bảng 1.2. Tiêu chí đánh giá và cấp độ đánh giá các thành tố của NLTN .................... 15
MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Hội nghị lần thứ VIII Ban Chấp Hành Trung ƣơng Đảng khóa XI đã khẳng định phải “Đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trƣờng, định hƣớng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế”. Trong nghị quyết cũng chỉ rõ: “Đổi mới chƣơng trình nhằm phát triển năng lực và phẩm chất ngƣời học, hoài hòa đức, trí, thể, mỹ; dạy ngƣời, dạy chữ và dạy nghề. Đổi mới nội dung giáo dục theo hƣớng tinh giản, hiện đại, thiết thực, phù hợp với lứa tuổi, trình độ và ngành nghề; tăng thực hành, vân dụng kiến thức vào thực tiễn.”[3] Theo đó, xu hƣớng giáo dục của nƣớc ta đã và đang chuyển sang hƣớng quan tâm xem học sinh biết làm, biết thực hành và biết áp dụng vào thực tế dựa vào những kiến thức đã đƣợc học nhƣ thế nào. Hay nói cách khác giáo dục đang quan tâm khả năng ngƣời học làm đƣợc những gì và vận dụng đƣợc những gì. Điều này đồng nghĩa với, thay vì chỉ chú trọng đến việc tiếp thu kiến thức một cách đơn thuần, thụ động, giáo viên cần phải giúp cho học sinh chiếm lĩnh đƣợc cả kiến thức và sử dụng những kiến thức đó áp dụng vào trong thực tiễn, đời sống, các ngành nghề. Giáo dục hiện nay quan tâm đến năng lực của ngƣời học là mục tiêu đổi mới của giáo dục sau năm 2015. Vấn đề đổi mới giáo dục đặt ra câu hỏi cho các nhà giáo dục cũng nhƣ các giáo viên: Bằng cách nào để xây dựng và phát triển năng lực cho học sinh qua các môn học ở phổ thông? Trong chƣơng trình THPT, Vật lý là môn khoa học gắn liền với thực nghiệm. Năng lực thực nghiệm là năng lực đặc thù của nhà Vật lý, là năng lực không thể thiếu trong nghiên cứu Vật lý cũng nhƣ các ngành nghề liên quan. Gần nhƣ tất cả các khái niệm, công thức, định luật … của Vật lý đều đƣợc tìm ra hoặc kiểm chứng nhờ vào con đƣờng thực nghiệm. Do đó, Vật lý là một bộ môn rất tiềm năng để tạo cơ hội phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh. Và hơn thế, việc phát triển năng lực thực nghiệm vật lý cho học sinh là vô cùng cần thiết. Nội dung của bộ môn Vật lý ở THPT rất đa dạng để thầy cô có thể xây dựng cho học sinh những nhiệm vụ phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh. Trong 1
đó, có nội dung về phần Quang học – Vật lý 11 rất gần gũi với đời sống. Về phần nội dung này, trƣớc đây, các giáo viên thƣờng chỉ định hƣớng học sinh giải bài tập dựa vào việc học thuộc công thức hoặc giải thích hiện tƣợng dựa trên lý thuyết lý tƣởng. Cho đến hiện tại, sau khi giáo dục đi theo con đƣờng phát triển năng lực cho học sinh, giáo viên cũng mới chỉ dừng lại ở việc nỗ lực đƣa vào các hiện tƣợng, kết quả thí nghiệm hoặc thực tế để học sinh giải thích. Chúng ta có thể đƣa những nhiệm vụ cụ thể vào tiết học để tạo hứng thú học tập và nhằm phát triển đƣợc năng lực thực nghiệm cho học sinh nhƣng học sinh chƣa thực sự có nhiều cơ hội thao tác với thí nhgiệm hoặc thiết kế chế tạo các tài liệu học tập hay ứng dụng kĩ thuật. Ví dụ khi dạy kiến thức về mắt, giáo viên mới chỉ sử dụng mô phỏng và sách giáo khoa để tƣơng tác với học sinh; chƣa có nghiên cứu nào đề cập đến ý tƣởng sử dụng mô hình vật chất chức năng để giúp học sinh học kiến thức bài này. Với kỳ vọng giúp học sinh tiếp thu nhanh chóng kiến thức và phát triển năng lực thực nghiệm, em đã chọn đề tài nghiên cứu: Xây dựng và sử dụng mô hình vật chất chức năng của mắt trong dạy học bài 31: Mắt – Vật lý 11 THPT theo hướng phát triển năng lực thực nghiệm. 2. Lịch sử nghiên cứu vấn đề Nhằm mục đích phát triển năng lực thực nghiệm Vật lý phần Quang hình cho học sinh bậc phổ thông, trƣớc đây đã có nhiều nghiên cứu đƣợc đƣa ra. Chẳng hạn [4] nhƣ đã có nghiên cứu việc dùng hệ thống thí nghiệm mở đƣa vào giảng dạy hay sử dụng hệ thống bài tập thực nghiệm mở đối với một số đơn vị kiến thức thuộc chƣơng „Mắt và các dụng cụ quang‟ [12] giúp học sinh hình thành và bƣớc đầu phát triển đƣợc năng lực thực nghiệm. Hoặc đã có nghiên cứu về việc hƣớng dẫn học sinh giải các bài tập bằng phƣơng pháp thực hiện thí nghiệm để phát triển năng lực [13] thực nghiệm trong phần Quang hình học này … Tuy nhiên, để làm rõ phần nội dung kiến thức của từng bài học mà vẫn có thể phát triển đƣợc năng lực thực nghiệm cho học sinh trong nội dung chƣơng “Mắt và các dụng cụ quang” thì có rất ít đề tài. Đặc biệt với nội dung của bài “Mắt” chƣa có nghiên cứu nào đi tìm hiểu chi tiết về việc phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh. Việc đi xây dựng mô hình vật chất chức năng của mắt và sử dụng mô hình đó trong dạy học phần kiến 2
thức liên quan có thể vừa giúp ghi nhớ kiến thức một cách nhanh chóng, trực quan, vừa giúp học sinh phát triển năng lực thực nghiệm ngay trong tiết học lý thuyết. Vì vậy, nghiên cứu xây dựng và sử dụng mô hình vật chất chức năng của mắt vào dạy học bài „Mắt‟ là một hƣớng đi khá tốt cho việc phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh trong bộ môn Vật lý. 3. Mục đích nghiên cứu Xây dựng và sử dụng mô hình vật chất chức năng của mắt vào dạy học bài „Mắt và các tật của mắt‟ – Vật lý 11 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu Nhiệm vụ 1: Xây dựng cơ sở lý luận cho đề tài - Hệ thống cơ sở lý luận về phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh. - Tìm hiểu thực trạng dạy học phát triển năng lực thực nghiệm cho HS ở trƣờng THPT. Nhiệm vụ 2: Phân tích nội dung kiến thức bài „Mắt‟ và xây dựng lên tiến trình dạy học sử dụng mô hình vật chất chức năng của mắt để phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh - Nghiên cứu các nội dung liên quan đến cấu tạo, hoạt động và các tật khúc xạ của mắt. - Xây dựng mô hình cấu tạo vật chất chức năng của mắt. - Xây dựng tiến trình sử dụng mô hình trên vào dạy học bài „Mắt‟ nhằm phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh. Nhiệm vụ 3: Dự kiến thực nghiệm sƣ phạm 5. Phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp nghiên cứu lý luận. - Phƣơng pháp nghiên cứu thực tiễn (quan sát, điều tra). - Phƣơng pháp thực nghiệm khoa học giáo dục. - Phƣơng pháp thống kê toán học. 6. Kết quả dự kiến 3
- Xây dựng đƣợc mô hình cấu tạo vật chất chức năng của mắt và xây dựng tiến trình dạy học sử dụng mô hình dạy bài „Mắt và các tật của mắt‟. - Làm rõ cơ sở lý luận cho việc xây dựng và phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh trong dạy học Vật lý. - Bổ sung vào nguồn tài liệu tham khảo cho giáo viên và sinh viên chuyên ngành. 7. Nội dung chính nghiên cứu Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc phát triển năng lực thực nghiệm 1. Lí luận về năng lực thực nghiệm trong dạy học Vật lý 1.1. Khái niệm về năng lực 1.2. Khái niệm về năng lực thực nghiệm 1.3. Cấu trúc của năng lực thực nghiệm 1.4. Các biện pháp phát triển năng lực thực nghiệm 1.5. Đánh giá năng lực thực nghiệm của học sinh trong học tập bộ môn Vật lý 2. Lý luận về mô hình trong dạy học Vật lý 2.1. Khái niệm về mô hình 2.2. Phân loại mô hình trong Vật lý học 2.3. Chức năng của mô hình trong Vật lý học 3. Điều tra thực tiễn của việc phát triển NLTN cho học sinh ở THPT 3.1. Mục đích điều tra 3.2. Phƣơng pháp điều tra 3.3. Kết quả điều tra Kết luận chƣơng I Chương 2: Tổ chức dạy học bài „Mắt‟ thông qua mô hình mắt 1. Vị trí, tầm quan trọng của bài „Mắt‟ trong chƣơng trình Vật lý phổ thông 2. Mục tiêu, nội dung kiến thức của bài „Mắt‟ 2.1. Mục tiêu bài học theo hƣớng tiếp cận và phát triển năng lực thực nghiệm 2.2. Phân tích nội dung kiến thức bài học 3. Thiết kế tiến trình dạy học bài 31: Mắt – Vật lý 11 THPT 3.1. Xây dựng mô hình vật chất chức năng của mắt 4
3.2. Thiết kế các hoạt động dạy học bài 31: Mắt – Vật lý 11 THPT 3.3. Các tiêu chí đánh giá năng lực thực nghiệm của học sinh Kết luận chƣơng II Chương 3: Dự kiến thực nghiệm sƣ phạm 1. Mục đích của thực nghiệm sƣ phạm 2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm 3. Đối tƣợng của thực nghiệm sƣ phạm 4. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm 5. Dự kiến thực nghiệm sƣ phạm Kết luận chƣơng III 5
Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM 1. Lí luận về năng lực thực nghiệm trong dạy học Vật lý 1.1. Khái niệm về năng lực Theo một số nhà giáo dục nƣớc ngoài thì năng lực đƣợc hiểu theo nhiều cách khác nhau: „- Năng lực gồm những kĩ năng và kĩ xảo học đƣợc hoặc sẵn có của cá thể nhằm giải quyết các tình huống xác định, cũng nhƣ sự sẵn sàng về động cơ, xã hội và khả năng vận dụng các cách giải quyết vấn đề một cách có trách nhiệm và hiệu quả trong những tình huống linh hoạt (Weinert, 2001). - Năng lực là khả năng sử dụng các kiến thức và các kĩ năng trong một tình huống có ý nghĩa (Rogiers, 1996). - Năng lực là một tập hợp các kiến thức, kĩ năng và thái độ phù hợp với một hoạt động thực tiễn (Barnert, 1992). - Năng lực là khả năng đáp ứng thích hợp và đầy đủ các yêu cầu của một lĩnh vực hoạt động (Từ điển Webster‟s New 20th Century, 1965).‟[12] Theo từ điển Tiếng Việt thì năng lực đƣợc lí giải: „là phẩm chất sinh lí và trình độ chuyên môn tạo cho con ngƣời khả năng hoàn thành một loại hoạt động nào đó với chất lƣợng cao.‟[10-tr. 816] Theo Bộ Giáo dục và Đào tạo (2015): Năng lực là sự huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác nhƣ hứng thú, niềm tin, ý chí... để thực hiện một loại công việc trong một bối cảnh nhất định. [2] Theo chƣơng trình giáo dục phổ thông Tổng thể (2017): Năng lực là thuộc tính cá nhân đƣợc hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con ngƣời huy động tổng hợp các kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính cá nhân khác nhƣ hứng thú, niềm tin, ý chí,… thực hiện thành công một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể. [1] 6
Nhƣ vậy, ngƣời ta định nghĩa về năng lực thƣờng quy năng lực về phạm trù khả năng hoặc phạm trù phẩm chất, thuộc tính, hoạt động của con ngƣời. Tuy nhiên, dù tiếp cận với định nghĩa năng lực theo phạm trù nào thì đều có điểm chung là năng lực đƣợc bộc lộ qua hoạt động. Khi muốn đánh giá năng lực của một đối tƣợng, chúng ta có thể quan sát hoạt động giải quyết một nhiệm vụ đặt trong một điều kiện cụ thể của đối tƣợng đó. Có nghĩa, để xử lý tình huống nhất định đó, đối tƣợng cần phải vận dụng kiến thức, kỹ năng và những thuộc tính cá nhân khác của mình; và điều này có thể quan sát đƣợc qua những hoạt động của chủ thể. Có thể thấy, năng lực là kết quả của sự huy động kiến thức, kỹ năng và thuộc tính cá nhân để giải quyết vấn đề, nhƣng năng lực không phải chính „sự huy động đó‟ hay năng lực không phải hoạt động. Mặt khác, phẩm chất hay thuộc tính đƣợc hiểu là cái vốn có của sự vật hay hiện tƣợng; nhƣng chúng ta lại có thể rèn luyện và phát triển đƣợc năng lực thông qua việc thực hiện nhuần nhuyễn các nhiệm vụ hoặc dựa vào chính tố chất của ngƣời học, điều kiện giáo dục ... Điều này cho thấy, việc định nghĩa năng lực theo phạm trù khả năng là hợp lý hơn cả. Chính vì thế, chúng tôi đƣa ra khái niệm về năng lực: „Năng lực là khả năng vận dụng những kiến thức, kỹ năng và các phẩm chất cá nhân khác nhƣ hứng thú, niềm tin, ý chí … để thực hiện thành công hoạt động nhất định trong điều kiện cụ thể nhằm giải quyết các vấn đề đã đặt ra.‟ 1.2. Khái niệm về năng lực thực nghiệm Theo từ điển Tiếng Việt, khái niệm thực nghiệm đƣợc định nghĩa: „Thực nghiệm là tạo ra những biến đổi nào đó ở sự vật quan sát nhằm nghiên cứu nhứng hiện tƣợng nhất định, kiểm tra một ý kiến hoặc gợi ra những ý kiến mới (nói khái quát)‟ [10-tr.1207]. Trong nghiên cứu khoa học, thực nghiệm đƣợc hiểu là quá trình thu thập, phân tích thông tin để kiểm chứng cho một giả thuyết khoa học đã đƣợc đặt ra. Năng lực thực nghiệm cũng là khả năng thực hiện thành công hoạt động thực nghiệm trong một bối cảnh nhất định. [7] Năng lực nói chung sẽ đƣợc biểu hiện qua hoạt động đặt trong các tình huống nhất định. Những năng lực khác nhau sẽ đƣợc biểu hiện trong những tình huống khác nhau; chẳng hạn: năng lực hợp tác nhóm sẽ đƣợc thể hiện qua các hoạt động nhóm, năng lực giải quyết vấn đề đƣợc thể hiện qua hoạt động có các tình 7
huống có vấn đề,… và năng lực thực nghiệm cũng sẽ đƣợc bộc lộ qua các hoạt động thực nghiệm. Do vậy, có thể hiểu: „Năng lực thực nghiệm (NLTN) là khả năng vận dụng kiến thức, kỹ năng, thái độ và các thuộc tính cá nhân khác nhƣ hứng thú, niềm tin, ý chí,… để thực hiện thành công hoạt động thực nghiệm trong một bối cảnh nhất định nhằm giải quyết các vấn đề đã đặt ra.‟ Theo đó, NLTN Vật lý đƣợc hiểu là: „khả năng vận dụng kiến thức, kỹ năng, thái độ thuộc lĩnh vực Vật lý và các thuộc tính cá nhân khác để thực hiện thành công hoạt động thực nghiệm trong bối cảnh chuyên ngành nhất định nhằm giải quyết các vấn đề đã đặt ra‟. Đó có thể là khả năng thiết kế thí nghiệm Vật lý, khả năng chế tạo một dụng cụ hay thiết bị dựa trên nguyên lý hoạt động … để phục vụ quá trình học tập. Năng lực gắn liền với hoạt động nên NLTN đòi hỏi học sinh không những phải hiểu rõ mà còn phải vận dụng đƣợc kiến thức và kỹ năng đƣợc học để thực hiện. Vì vậy, trau dồi NLTN Vật lý cho học sinh là cần thiết. 1.3. Cấu trúc của năng lực thực nghiệm Năng lực thực nghiệm đƣợc cụ thể hóa thành những năng lực thành phần và mỗi năng lực thành phần đó lại đƣợc cụ thể hóa bằng các thành tố liên quan đến kiến thức, kỹ năng … để định hƣớng cho quá trình giảng dạy, kiểm tra và đánh giá ngƣời học. Mỗi năng lực thành phần tƣơng ứng đƣợc bộc lộ qua một hoạt động thực nghiệm, các năng lực này đƣợc sắp xếp theo một trình tự sẽ cấu thành nên năng lực thực nghiệm. Theo Schreiber, N., Theyssen, H. & Schecker, H, cấu trúc năng lực thực nghiệm bao gồm các năng lực thành phần: - Năng lực xác định vấn đề cần nghiên cứu và đƣa ra các dự đoán, giả thuyết. - Năng lực thiết kế các phƣơng án thí nghiệm. - Năng lực tiến hành các phƣơng án thí nghiệm đã thiết kế. - Năng lực xử lý, phân tích và trình bày kết quả. Có thể cụ thể hóa cấu trúc năng lực thực nghiệm của các tác giả trên và đƣa ra các thành tố của NLTN nhƣ sau: 8
- Năng lực xác định vấn đề cần nghiên cứu và đƣa ra các dự đoán, giả thuyết Năng lực này đƣợc hiểu là khả năng đặt ra câu hỏi trọng tâm về các hiện tƣợng vật lý xung quanh vấn đề cần nghiên cứu, từ đó đƣa ra chính xác vấn đề cần nghiên cứu, sau đó đề xuất, lựa chọn ra dự đoán, giả thuyết hợp lý có thể kiểm tra bằng thực nghiệm. Đó là câu trả lời cho những vấn đề cần nghiên cứu khi quan sát hiện tƣợng, thí nghiệm. - Năng lực thiết kế các phƣơng án thí nghiệm Phƣơng án thí nghiệm là những dự kiến về cách thức, trình tự tiến hành thí nghiệm trong hoàn cảnh cụ thể để thu đƣợc kết quả mong muốn. [5] Dựa vào những phân tích về những hiện tƣợng vật lý và dự đoán, giả thiết xung quanh vấn đề đƣợc đặt ra, ngƣời học có khả năng đề xuất ra những phƣơng án thí nghiệm, lựa chọn các phƣơng án khả thi nhất và lập đƣợc kế hoạch thực hiện thí nghiệm để thu đƣợc kết quả mong muốn chính là năng lực thiết kế phƣơng án thí nghiệm. - Năng lực tiến hành các phƣơng án thí nghiệm đã thiết kế Là khả năng ngƣời học lựa chọn, sử dụng hợp lý và hiệu quả các thiết bị, dụng cụ để đƣa ra phƣơng án và lắp ráp đƣợc thí nghiệm; bên cạnh đó, ngƣời học cũng phải có khả năng kiểm tra thiết bị, dụng cụ thí nghiệm, phát hiện sai sót cũng nhƣ khắc phục sai sót trong quá trình tiến hành thí nghiệm. Sau đó, ngƣời học quan sát, đọc và ghi chép số liệu trong quá trình tiến hành. - Năng lực xử lý, phân tích và trình bày kết quả Đây là khả năng ngƣời học có thể xử lý đƣợc các số liệu đã thu đƣợc chính xác sau khi tiến hành thí nghiệm, biểu diễn kết quả thu đƣợc (có thể dƣới nhiều hình thức), biện luận về tính đúng đắn của kết quả phân tích đƣợc và đƣa ra những kết luận có giá trị, đánh giá, đƣa ra biện pháp cải thiện phƣơng án thí nghiệm để có kết quả mong muốn. Cấu trúc của NLTN có thể bao gồm các thành tố nhƣ sau: 9
Bảng 1.1. Cấu trúc của NLTN Năng lực thành phần Thành tố 1. Năng lực xác định vấn 1.1. Đặt ra đƣợc các câu hỏi về hiện tƣợng vật đề cần nghiên cứu và đƣa ra các lý xung quanh vấn đề cần nghiên cứu dự đoán, giả thuyết 1.2. Phát biểu đƣợc vấn đề cần nghiên cứu 1.3. Đƣa ra và lựa chọn đƣợc các dự đoán, giả thuyết hợp lý 2. Năng lực thiết kế các 2.1. Đề xuất đƣợc các phƣơng án thí nghiệm phƣơng án thí nghiệm 2.2. Lựa chọn đƣợc phƣơng án khả thi và tối ƣu nhất 2.3. Lập đƣợc kế hoạch thực hiện thí nghiệm chi tiết 2.4. Nêu đƣợc nguyên lý hoạt động, sơ đồ nguyên lý của sản phẩm thực nghiệm (nếu có) 3. Năng lực tiến hành thí 3.1. Lựa chọn đƣợc các dụng cụ, thiết bị cần nghiệm đã thiết kế và thu thập thiết và trình bày đƣợc chức năng, công dụng, kết quả thực nghiệm hoạt động của chúng 3.2. Kiểm tra hoạt động và tiến hành một số hiệu chỉnh (nếu cần) của các thiết bị, dụng cụ 3.3. Lắp ráp đƣợc thiết bị, dụng cụ thí nghiệm 3.4. Tiến hành đƣợc thí nghiệm 3.5. Quan sát, thu thập kết quả thí nghiệm 4. Năng lực xử lý, phân 4.1. Xử lý đƣợc các dữ liệu thực nghiệm tích và trình bày kết quả 4.2. Phân tích đƣợc kết quả thực nghiệm sau khi đã xử lý 4.3. Biểu diễn đƣợc kết quả thực nghiệm dƣới các dạng khác nhau nhƣ biểu đồ, đồ thị … 4.4. Giải thích đƣợc kết quả thực nghiệm thu đƣợc và rút ra đƣợc kết luận khoa học 4.5. Đƣa ra và tiến hành đƣợc một số đề xuất để giúp giảm sai số phép đo. 10
1.4. Các biện pháp phát triển năng lực thực nghiệm Một số biện pháp phát triển NLTN thƣờng đƣợc áp dụng trong giảng dạy: Biện pháp 1: Tăng cường sử dụng thí nghiệm trong dạy học. Thí nghiệm là cầu nối giữa lý thuyết và thực tiễn. Vì thế, trong quá trình học tập bộ môn, „nhờ có thí nghiệm mà HS có thể hiểu sâu hơn bản chất vật lý của các hiện tƣợng, định luật, quá trình … đƣợc nghiên cứu. Từ đó mà khả năng vận dụng [14] kiến thức vào thực tiễn của HS sẽ linh hoạt và hiệu quả hơn‟ . Do đó, việc sử dụng thí nghiệm vật lý trong dạy học góp phần quan trọng vào việc hoàn thiện những phẩm chất năng lực của HS nói chung và NLTN nói riêng. Bắt đầu từ việc giáo viên tăng cƣờng sử dụng thí nghiệm trong các giờ học lý thuyết (đa phần là giáo viên thực hiện), ngƣời học sẽ có cơ hội đƣợc tiếp xúc nhiều hơn với thí nghiệm để phát triển năng lực quan sát, thu thập số liệu và nhận xét. Bên cạnh đó cũng tạo cho học sinh hứng thú và cơ hội để bắt chƣớc các thao tác thực hành; đây sẽ là nền tảng cơ bản để hình thành và phát triển NLTN cho ngƣời học. Khi ngƣời học đã tiếp xúc nhiều với việc quan sát thí nghiệm sẽ có hứng thú đối với việc thực hiện nó, đi từ việc thực hiện theo hƣớng dẫn chi tiết trong sách giáo khoa, tài liệu hoặc sự chỉ dẫn của giáo viên đến việc tự đề xuất ra phƣơng án và thực hiện nó. Trƣớc hết ngƣời học cần phải tiếp xúc với việc tìm ra vấn đề cần giải quyết hay nói cách khác chính là mục đích thí nghiệm bằng cách trả lời các câu hỏi thông qua việc tìm hiểu các hiện tƣợng vật lý xung quanh vấn đề thực nghiệm cần giải quyết. Điều này giúp ngƣời học phát triển nhanh chóng năng lực thành phần 1 trong cấu trúc của NLTN. Tiếp theo đó, để đề xuất ra đƣợc phƣơng án thí nghiệm cần ngƣời học phải hiểu rõ không chỉ nguyên lý vật lý mà còn phải xác định, lựa chọn đƣợc thiết bị, dụng cụ thí nghiệm phù hợp; sau đó, tối ƣu hoàn cảnh và lập ra đƣợc kế hoạch thực hiện chi tiết; lắp ráp, bố trí thí nghiệm. Việc này giúp ngƣời học phát triển các thành tố của năng lực thành phần 2. Ngoài ra, trong quá trình thực hiện nếu gặp phải sai sót do thiết bị sẽ tạo cơ hội để phát triển thành tố 3.2 của năng lực thành phần 3. Khi thực hiện thí nghiệm dƣới sự điều chỉnh và góp ý của giáo viên, ngƣời học sẽ đƣợc tiếp xúc và trau dồi thêm những kỹ năng thực nghiệm. Sau khi thực 11
hiện thí nghiệm xong, ngƣời học phải thu thập và xử lý số liệu; kế đến là biểu diễn số liệu đó dƣới dạng mong muốn và nhận xét, đƣa ra kết luận về kết quả thu đƣợc. Năng lực thành phần 4 sẽ đƣợc nâng cao. Thực tế, do thời lƣợng lên lớp của môn học còn hạn chế nên ngƣời học đôi khi sẽ phải thực hiện nhiệm vụ thí nghiệm ngoài giờ lên lớp. Điều này đòi hỏi ngƣời học cần phải tự tu duy và thực hiện trong điều kiện không có sự giúp đỡ của giáo viên, do đó, việc giao nhiệm vụ thực nghiệm về nhà góp phần quan trọng đối với việc phát triển NLTN cho ngƣời học. Vì thế, giáo viên nên tăng cƣờng giao những nhiệm vụ học tập thực nghiệm về nhà cho ngƣời học tự tìm tòi và sáng tạo. Biện pháp 2: Tích cực sử dụng phương pháp mô hình trong dạy học. Việc tăng cƣờng sử dụng thí nghiệm trong dạy học nói chung và dạy học Vật lý nói riêng là vô cùng cần thiết và quan trọng; tuy nhiên, trong bộ môn Vật lý, đôi khi không thể làm thí nghiệm với vật thật và hiệu quả nhất. Chẳng hạn nhƣ khi dạy về chuyển động quay của Trái Đất, hoặc khi dạy về lực hấp dẫn giữa Mặt Trời và Trái Đất, hoặc khi dạy về từ trƣờng, hiện tƣợng cảm ứng điện từ … Trong những trƣờng hợp cụ thể đó, phƣơng pháp tối ƣu hơn hết là sự dụng mô hình vào giảng dạy. Việc sử dụng mô hình trong dạy học vật lý không những mô tả đƣợc sự vật, hiện tƣợng hay giải thích các sự kiện và hiện tƣợng có liên quan tới đối tƣợng mà thông qua tƣơng tác với mô hình học sinh có thể tự tìm tòi, nghiên cứu và từ đó có [14] thể tiên đoán phát hiện ra các sự kiện và hiện tƣợng mới . Đồng nghĩa với đó, thành tố thứ ba của NLTN đƣợc phát triển. Khi sử dụng phƣơng pháp mô hình trong dạy học vật lý, giáo viên cần: - Hƣớng dẫn ngƣời học quan sát kỹ các sự vật, hiện tƣợng đƣợc biểu thị trên mô hình bằng các câu hỏi định hƣớng cụ thể. Khi ngƣời học quan sát, lƣu ý quan sát mô hình từ nhiều phía và ngoài thị giác cần huy động việc sử dụng xúc giác để tri giác đầy đủ các thông tin mà mô hình có khả năng cung cấp. - Định hƣớng và giúp ngƣời học tìm ra mối liên hệ giữa các sự vật, hiện tƣợng đƣợc đề cập trong mô hình. Khi đó phát triển đƣợc thành tố 1.1 và 1.2 của NLTN. 12