Luận án Tiến sĩ Khoa học giáo dục: Đề xuất biện pháp bồi dưỡng năng lực thực nghiệm của học sinh trong dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:297

Thêm vào BST

Báo xấu

8
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án "Đề xuất biện pháp bồi dưỡng năng lực thực nghiệm của học sinh trong dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông" được hoàn thành với mục tiêu nhằm lí luận và thực tiễn về năng lực thực nghiệm của HS trong học tập vật lí và các lí luận về dạy học phát triển năng lực đề xuất các biện pháp bồi dưỡng chỉ số hành vi của năng lực thực nghiệm cho HS trong học tập vật lí ở trường THPT.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Khoa học giáo dục: Đề xuất biện pháp bồi dưỡng năng lực thực nghiệm của học sinh trong dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI LÊ THỊ XUYẾN ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Hà Nội, 2024
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI LÊ THỊ XUYẾN ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHUYÊN NGÀNH: LÍ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC BỘ MÔN VẬT LÍ MÃ SỐ: 9.14.01.11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS PHẠM XUÂN QUẾ Hà Nội, 2024
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trên bất kì công trình khoa học nào. Hà Nội, tháng 2 năm 2024 Tác giả Lê Thị Xuyến
ii LỜI CẢM ƠN Luận án được hoàn thành tại Bộ môn Phương pháp dạy học Vật lý, Khoa Vật lý, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội. Trong quá trình nghiên cứu, tôi đã nhận được sự giúp đỡ vô cùng quý báu của các tập thể và cá nhân. Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn vô cùng sâu sắc tới PGS.TS Phạm Xuân Quế đã chỉ bảo, hướng dẫn tôi tận tình trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Tôi xin được chân thành cảm ơn các thầy cô trong tổ Bộ môn Phương pháp dạy học Vật lý, Khoa Vật lý, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội đã chỉ bảo, góp ý giúp tôi hoàn thiện luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng Sau Đại học, Khoa Vật lý, Trường ĐHSP Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, các nhà Khoa học, các thầy cô giáo và các em học sinh ở các Trường THPT đã giúp tôi hoàn thiện khảo sát, thực nghiệm. Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Ban Giám hiệu Trường ĐHSP Hà Nội 2, Ban Chủ nhiệm Khoa Vật lý, cùng toàn thể các thầy cô giáo Khoa Vật lý Trường ĐHSP Hà Nội 2, gia đình, đồng nghiệp, bạn bè, đã động viên về tinh thần và tạo điều kiện thuận lợi về thời gian để tôi hoàn thành luận án này. Tác giả luận án Lê Thị Xuyến
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................... i LỜI CẢM ƠN.................................................................................................... ii MỤC LỤC ........................................................................................................ iii DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT........................................................ vi DANH MỤC BẢNG ....................................................................................... vii DANH MỤC HÌNH ......................................................................................... ix MỞ ĐẦU ............................................................................................................1 1. Lí do chọn đề tài .............................................................................................1 2. Mục đích nghiên cứu ......................................................................................3 3. Giả thuyết nghiên cứu ....................................................................................3 4. Nhiệm vụ nghiên cứu .....................................................................................3 5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..................................................................4 6. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................4 7. Đóng góp mới của luận án..............................................................................5 8. Cấu trúc luận án: .............................................................................................5 CHƯƠNG 1. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu ...........................................7 1.1. Các nghiên cứu về cấu trúc của năng lực thực nghiệm ........................... 7 1.2. Các nghiên cứu về phát triển năng lực thực nghiệm ............................. 14 1.3. Các nghiên cứu về đánh giá năng lực thực nghiệm ................................ 17 TIỂU KẾT CHƯƠNG 1 ...................................................................................22 CHƯƠNG 2. Xây dựng cấu trúc năng lực thực nghiệm của học sinh trong học tập vật lí ở trường trung học phổ thông ........................................................23 2.1. Quan niệm về năng lực .............................................................................. 23 2.2. Quan niệm về năng lực thực nghiệm ....................................................... 24 2.3. Quan niệm về hoạt động thực nghiệm ..................................................... 25
iv 2.4. Đề xuất các thành tố và chỉ số hành vi thuộc năng lực thực nghiệm của học sinh trong học tập vật lí .............................................................. 31 2.5. Đề xất tiêu chí chất lượng của các chỉ số hành vi thuộc năng lực thực nghiệm của học sinh trong học tập vật lí ...................................................... 32 2.6. Hoàn thiện khung năng lực thực nghiệm của học sinh trong học tập vật lí dựa trên ý kiến chuyên gia ..................................................................... 33 2.6.1. Xin ý kiến chuyên gia về khung năng lực thực nghiệm đã đề xuất ....... 33 2.6.2. Điều chỉnh khung năng lực thực nghiệm sau khi xin thực hiện ý kiến chuyên gia ......................................................................................................... 36 TIỂU KẾT CHƯƠNG 2 ...................................................................................55 CHƯƠNG 3. Thực trạng về năng lực thực nghiệm của học sinh và dạy học phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh trong dạy học vật lí ............56 3.1. Khảo sát thực trạng dạy học phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh ..................................................................................................................... 56 3.2. Xây dựng bài đánh giá năng lực thực nghiệm của học sinh .................. 60 3.2.1. Nội dung bài đánh giá năng lực thực nghiệm ........................................ 62 3.2.2. Điều chỉnh nội dung bài đánh giá sau khi xin ý kiến các bên liên quan và thử nghiệm nhóm nhỏ .................................................................................. 64 3.3. Triển khai đánh giá ................................................................................... 70 3.4. Phân tích kết quả đánh giá ....................................................................... 72 TIỂU KẾT CHƯƠNG 3 ...................................................................................82 CHƯƠNG 4. Đề xuất và thực nghiệm sư phạm các biện pháp bồi dưỡng năng lực thực nghiệm của học sinh .......................................................................83 4.1. Nguyên tắc đề xuất biện pháp bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho HS....................................................................................................................... 83 4.2. Các biện pháp bồi dưỡng chỉ số hành vi của năng lực thực nghiệm .... 85 4.2.1. Biện pháp 1: Xây dựng nhiệm vụ thực nghiệm nằm trong vùng phát triển gần và dựa trên đặc trưng của từng chỉ số hành vi ................................... 85
v 4.2.2. Biện pháp 2: Sử dụng kiểu hướng dẫn khái quát chương trình hóa tổ chức cho HS giải quyết các nhiệm vụ thực nghiệm .............................................. 91 4.2.3. Biện pháp 3: Thực hiện quy trình bồi dưỡng hành vi theo hướng tổ chức luyện tập các thao tác đơn lẻ đến luyện tập toàn bộ hành vi ............................ 93 4.3. Xác định các chỉ số hành vi cần bồi dưỡng ............................................. 97 4.4. Bồi dưỡng chỉ số hành vi 2.4 ..................................................................... 99 4.4.1. Nội hàm và tiêu chí đánh giá chỉ số hành vi 2.4 .................................... 99 4.4.2. Biện pháp bồi dưỡng chỉ số hành vi 2.4 ............................................... 102 4.4.3. Thực nghiệm sư phạm đánh giá hiệu quả khi bồi dưỡng chỉ số hành vi 2.4 ............................................................................................................... 104 4.5. Bồi dưỡng chỉ số hành vi 3.5 ................................................................... 123 4.5.1. Nội hàm và tiêu chí đánh giá chỉ số hành vi 3.5 .................................. 123 4.5.2. Biện pháp bồi dưỡng chỉ số hành vi 3.5 ............................................... 127 4.5.3. Thực nghiệm sư phạm đánh giá hiệu quả khi bồi dưỡng chỉ số hành vi 3.5 ............................................................................................................... 129 TIỂU KẾT CHƯƠNG 4 .................................................................................146 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................................147 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ .....................................149 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..............................................................................150 PHỤ LỤC ...........................................................................................................1 Phụ Lục 1 ............................................................................................................1 Phụ Lục 2 ............................................................................................................8 Phụ Lục 3 ..........................................................................................................15 Phụ Lục 4 ..........................................................................................................21 Phụ Lục 5a ........................................................................................................45 Phụ Lục 5b ........................................................................................................50 Phụ Lục 6 ........................................................................................................100 Phụ Lục 7 ........................................................................................................115 Phụ Lục 8 ........................................................................................................118
vi DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Đọc là GD&ĐT Giáo dục và Đào tạo CG Chuyên gia GV Giảng viên GiV Giáo viên HS Học sinh HV Hành vi MT Mục tiêu NLTN Năng lực thực nghiệm ĐHSP Đại học Sư phạm THPT Trung học phổ thông TN Thí nghiệm PT Phổ thông
vii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Cấu trúc của năng lực thực nghiệm theo Mayer (2007) .............................7 Bảng 1.2. Cấu trúc của năng lực thực nghiệm theo NAEP (2008) .............................8 Bảng 1.3. Cấu trúc của năng lực thực nghiệm theo HarmoS (2008) ..........................9 Bảng 1.4. Cấu trúc của năng lực thực nghiệm trong APU (1988) ..............................9 Bảng 1.5. Cấu trúc của năng lực thực nghiệm theo Schreiber et al (2009) ..............10 Bảng 1.6. Cấu trúc năng lực thực nghiệm theo nhóm tác giả thuộc ĐHSP Hà Nội .13 Bảng 2.1. Liệt kê các hoạt động thực nghiệm ...........................................................30 Bảng 2.2. Mục tiêu xin ý kiến chuyên gia ................................................................33 Bảng 2.3. Bảng thống kê kết quả định lượng cho 4 câu hỏi đầu của phiếu xin ý kiến chuyên gia .................................................................................................................35 Bảng 2.4. Các thành tố và các chỉ số hành vi đã điều chỉnh ....................................37 Bảng 2.5. Bảng mô tả cấu trúc hành vi NLTN của HS đã điều chỉnh ......................38 Bảng 2.6. Bảng mô tả tiêu chí chất lượng cho các chỉ số hành vi ............................47 Bảng 3.1. Bảng mô tả mục tiêu khảo sát tình trạng dạy học phát triển NLTN .........56 Bảng 3.2. Bảng thống kê nhiệm vụ dạy học của GiV liên quan đến phát triển NLTN ...................................................................................................................................59 Bảng 3.3. Đề xuất công cụ đánh giá các chỉ số hành vi của NLTN vật lí đối với HSPT .........................................................................................................................60 Bảng 3.4. Bảng mô tả tóm tắt, dụng cụ và các hình thức kiểm tra ...........................63 Bảng 3.5. Bảng mô tả nội dung điều chỉnh đề và đáp án dựa trên góp ý của nhà Khoa học ...................................................................................................................65 Bảng 3.6. Bảng mô tả nội dung điều chỉnh đề và rubric dựa trên góp ý của chuyên gia giáo dục ...............................................................................................................66 Bảng 3.7. Bảng mô tả nội dung điều chỉnh đề và đáp án dựa trên góp ý của GiV PT ...................................................................................................................................68 Bảng 3.8. Bảng mô tả mối liên hệ giữa phiếu viết và câu hỏi trong các đề ..............70 Bảng 3.9. Bảng mô tả các chỉ số hành vi không tương quan ....................................73 Bảng 4.1. Bảng rà soát các mục tiêu để xác định các hành vi cần bồi dưỡng ..........98 Bảng 4.2. Bảng mô tả mức độ đánh giá các thao tác bên trong hành vi 2.4 ...........100
viii Bảng 4.3 Bảng thống kê số lượng HS TNSP với hành vi 2.4 .................................105 Bảng 4.4. Kế hoạch thực nghiệm bồi dưỡng hành vi 2.4 ........................................106 Bảng 4.5. Bảng tóm tắt nội dung thẻ hỗ trợ ............................................................112 Bảng 4.6. Bảng thống kê loại thẻ HS sử dụng để hỗ trợ .........................................119 Bảng 4.7. Bảng mô tả các mức độ đánh giá các thao tác bên trong của hành vi 3.5 .................................................................................................................................126 Bảng 4.8. Bảng mô tả phân loại các nhiệm vụ nhằm trang bị nền tảng kiến thức xử lí dữ liệu thực nghiệm.................................................................................................128 Bảng 4.9. Bảng thống kê số lượng HS TNSP với hành vi 3.5 ................................129 Bảng 4.10. Bảng kế hoạch thực nghiệm sư phạm với hành vi 3.5..........................130 Bảng 4.11. Bảng thống kê số lượng HS đạt các mức của từng thao tác trong 3.5..144
ix DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Mô hình phân tích kĩ năng giải quyết vấn đề bằng thực nghiệm ..............10 Hình 1.2. Mô hình mô tả quá trình thực nghiệm.......................................................11 Hình 2.1. Quy trình thực hiện dự án khoa học ..........................................................26 Hình 2.2. Các biểu đồ thống kê số lượng chuyên gia đánh giá mức độ hợp lí của các diễn đạt cho từng tiêu chí chất lượng của các chỉ số hành vi ....................................36 Hình 3.1. Biểu đồ mô tả phân bố nguồn sử dụng thí nghiệm ...................................57 Hình 3. 2. Biểu đồ mô tả tần suất GiV yêu cầu HS thực hiện các hành vi thuộc NLTN trong các giờ dạy Vật lý ................................................................................57 Hình 3.3. Biểu đồ thống kê các loại giờ dạy vật lí GiV có yêu cầu HS thực hiện các hành vi của NLTN .....................................................................................................58 Hình 3.4. Biểu đồ thống kê ý kiến đánh giá của GiV về mức độ khó khăn khi HS thực hiện các hành vi của NLTN ..............................................................................58 Hình 3.5. Quy trình xây dựng bài đánh giá NLTN của HS ......................................62 Hình 3.6. Sơ đồ mô tả trình tự và công việc triển khai đánh giá ..............................72 Hình 3.7. Biểu đồ so sánh điểm trung bình của các chỉ số hành vi ..........................75 Hình 3.8. Ma trận xoay trong phép phân tích EFA ...................................................80 Hình 4.1. Quy trình tổ chức bồi dưỡng chỉ số hành vi ..............................................94 Hình 4.2. Sơ đồ thể hiện vai trò GiV và HS khi vân dụng các biện pháp đã đề xuất ...................................................................................................................................96 Hình 4.3. Hình mô tả nhiệm vụ thăm dò 2.4 ...........................................................120 Hình 4.4. Sự tiến triển trong câu trả lời của HS Hg khi dùng thẻ hỗ trợ ................120 Hình 4.5. Sự thay đổi mức trong các thao tác nhỏ của hành vi 2.4 ........................123 Hình 4.6. Sản phẩm của 2 nhóm trong nhiệm vụ xử lí dữ liệu thô .........................143 Hình 4.7. Ví dụ minh họa cho một số câu trả lời phần xử lí sai số .........................144
1 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Đào tạo theo tiếp cận năng lực đang là mục tiêu tiếp cận của tất cả các nhà trường trong giai đoạn hiện nay. Nền giáo dục thế giới đang hướng tới chuẩn bị nguồn nhân lực chất lượng cho tương lai chính là những người học có phẩm chất và năng lực tốt. Đó cũng là lí do mà việc bàn bạc để xác định nội hàm của khái niệm năng lực và sự nỗ lực nghiên cứu nhằm đề xuất các biện pháp thích hợp phát triển năng lực cho người học đang được diễn ra hết sức sôi động trên các diễn đàn giáo dục. Mỗi một quốc gia dựa trên những đặc trưng riêng về văn hóa, kinh tế, giáo dục, bối cảnh chính trị, …, trình độ riêng về khoa học kĩ thuật và các yêu cầu của từng giai đoạn phát triển sẽ ưu tiên xác định các hệ thống năng lực khác nhau trong mục tiêu đào tạo. Giáo dục Việt Nam cũng có những quyết định cải cách căn bản, toàn diện nhằm đào tạo nguồn nhân lực cho sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước [2, 68], trong đó ngoài mục tiêu phát triển các năng lực chung thì giáo dục còn đặt mục tiêu phát triển các năng lực đặc thù, chuyên biệt trong từng môn học [6]. Năng lực thực nghiệm là một trong những năng lực điển hình mà các nhà khoa học cần có trong nghiên cứu khoa học tự nhiên nói chung và trong nghiên cứu vật lí nói riêng [81]. Lịch sử nghiên cứu vật lí cũng đã cho thấy sự phân nhánh giữa hai nhóm các nhà nghiên cứu trong vật lí là nhà vật lí lý thuyết và nhà vật lí thực nghiệm. Nếu như các nhà vật lí lý thuyết nỗ lực trong việc xây dựng các mô hình lý thuyết nhằm khám phá và giải thích các hiện tượng, quá trình, quy luật vật lí. Thì các nhà vật lí thực nghiệm lại đưa ra được các bằng chứng thuyết phục để kiểm nghiệm tính khả thi của các mô hình lý thuyết ấy hoặc khảo sát các tính chất mới của các hiện tượng vật lí. Sự kết hợp của hai nhóm các nhà nghiên cứu tạo ra những thành tựu to lớn của vật lí ngày nay. Nghiên cứu của Nugraha và cộng sự đã chỉ ra rằng: hoạt động thực nghiệm là hoạt động đặc trưng và bản chất khi học các môn Khoa học tự nhiên [96], hoạt động này được thực hiện có thể rèn cho học sinh kĩ năng xử lý khoa học, thái độ khoa học và cách suy nghĩ của các nhà Khoa học [95]; năng lực thực nghiệm góp phần tác động tới kết quả nắm vững tri thức môn học theo hướng nếu năng lực
2 thực nghiệm tốt tức là người học có khả năng tiếp thu thông tin tốt nên có thể nắm vững các vấn đề của môn học [97, 98]. Còn theo Harlen, Mutlu và Temiz, năng lực nghiên cứu khoa học nói chung (trong đó bao gồm cả năng lực thực nghiệm) giúp học sinh có những kĩ năng quan trọng để hiểu và nghiên cứu cuộc sống xung quanh [71, 93]. Vì thế nếu năng lực thực nghiệm ở học sinh được hình thành và phát triển tức là ta đã góp phần trang bị cho họ tư duy chuyên ngành và giúp họ luôn tự tin hành động, sẵn sàng giải quyết các vấn đề một cách độc lập [97], là nhịp cầu đưa họ đến gần hơn với thực tiễn, tạo nền móng cho họ dễ dàng thích ứng với cuộc sống công nghiệp hóa hiện đại hóa. Và việc phát triển năng lực này trong dạy học vật lí ở các cấp là thực sự cần thiết [43]. Hơn nữa, chương trình môn vật lí ban hành theo thông tư 32 năm 2018 [24] cũng chỉ ra một số biểu hiện cụ thể của năng lực thực nghiệm khi mô tả các biểu hiện của năng lực đặc thù được hình thành trong học tập vật lí ở trường phổ thông (ví dụ: sử dụng các chứng cứ khoa học để kiểm tra dự đoán, thực nghiệm, đánh giá được kết quả dựa trên phân tích, xử lí dữ liệu bằng các tham số thống kê đơn giản, ….). Do đó, việc phát triển năng lực thực nghiệm của HS trong học tập vật lí ở trường phổ thông Việt Nam không những cần thiết mà còn có căn cứ về mặt pháp lí. Trên thế giới việc nghiên cứu năng lực này cũng được tiến hành từ những năm cuối của thế kỉ 20 cho đến nay, và không chỉ nghiên cứu phát triển năng lực này cho HS mà còn cho cả các giáo viên dạy vật lí tương lai. Các kết quả nghiên cứu rất đa dạng từ đề xuất mô hình năng lực thực nghiệm, tới nghiên cứu các biện pháp phát triển, và xây dựng công cụ đánh giá [52, 59, 70, 103, 109]. Ở Việt Nam những nghiên cứu về năng lực này cho đến nay mới bắt đầu được hình thành nhỏ lẻ trong nghiên cứu dạy học các môn khoa học tự nhiên riêng rẽ (vật lí, hóa học, sinh học) [1, 7, 8, 33]. Vì vậy việc nghiên cứu về đánh giá hay phát triển năng lực này còn rất nhiều khía cạnh có thể tiếp tục bàn tới. Những trình bày ở trên cho thấy việc phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh Việt Nam như thế nào là cần phải được nghiên cứu. Vì vậy, luận án xác
3 định nội dung nghiên cứu là: “Đề xuất biện pháp bồi dưỡng năng lực thực nghiệm của học sinh trong dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông”. 2. Mục đích nghiên cứu Dựa trên cơ sở lí luận và thực tiễn về năng lực thực nghiệm của HS trong học tập vật lí và các lí luận về dạy học phát triển năng lực đề xuất các biện pháp bồi dưỡng chỉ số hành vi của năng lực thực nghiệm cho HS trong học tập vật lí ở trường THPT. 3. Giả thuyết nghiên cứu Nếu xác định được cấu trúc NLTN của HS trong học tập vật lí ở trường THPT, xác định được thực trạng NLTN của HS thì dựa trên các lí luận về tâm lí học phát tiển, lí luận về dạy học vật lí và lí luận về phát triển kĩ năng /hành vi có thể đề xuất được biện pháp bồi dưỡng các chỉ số hành vi thuộc NLTN của HS trong học tập vật lí ở trường THPT. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu tài liệu tổng quan liên quan tới vấn đề sau: + Tổng quan về xây dựng cấu trúc của NLTN. + Tổng quan về các biện pháp phát triển NLTN. + Tổng quan về đánh giá NLTN của HS. - Xây dựng cấu trúc của NLTN trong học tập vật lí đối với HS Việt Nam: + Phân tích hoạt động thực nghiệm của các nhà nghiên cứu vật lí, từ đó xác định cấu trúc của NLTN. + Xin ý kiến chuyên gia và thực hiện những điều chỉnh dựa trên ý kiến góp ý của các chuyên gia nhằm hoàn thiện cấu trúc NLTN đã đề xuất. - Khảo sát thực trạng dạy học phát triển NLTN của HS ở một số trường PT. - Xây dựng công cụ đánh giá NLTN trong học tập vật lí của HS lớp 10 THPT: + Từ cấu trúc đã xây dựng, cùng với nghiên cứu chương trình phần cơ học lớp 10, đề xuất công cụ đánh giá NLTN trong học tập vật lí đối với HS đã học xong phần cơ học lớp 10.
4 + Xin ý kiến các bên liên quan và thử nghiệm trên nhóm nhỏ để điều chỉnh công cụ đã đề xuất. + Sử dụng công cụ để đánh giá NLTN của HS lớp 10 trong học tập vật lí ở trường PT. Từ đó thấy được thực trạng và những khó khăn thiếu sót của HS trong khi thực hiện các hành vi của năng lực này. - Hệ thống hóa về các cơ sở lí luận về tâm lí học phát triển, dạy học vật lí và về phát triển kĩ năng/hành vi để đề xuất biện pháp bồi dưỡng hành vi của NLTN của HS trong học tập vật lí. - Thực nghiệm sư phạm đánh giá hiệu quả của các biện pháp đã đề xuất đối với một số hành vi. 5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 5.1. Đối tượng nghiên cứu NLTN của HS trong học tập vật lí ở trường phổ thông. 5.2. Phạm vi nghiên cứu Tiến hành nghiên cứu và đề xuất các biện pháp nhằm bồi dưỡng hành vi của NLTN đối với HS học vật lí 10 ở Việt Nam. 6. Phương pháp nghiên cứu Để thực hiện nghiên cứu, chúng tôi sử dụng phối hợp các phương pháp nghiên cứu sau: + Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Sử dụng phương pháp này nhằm tổng quan các nghiên cứu liên quan đến vấn đề nghiên cứu, đề xuất cấu trúc NLTN trong học tập vật lí đối với HS. Đồng thời giúp chúng tôi đối sánh những phát hiện về khó khăn, thiếu sót của HS Việt Nam khi thực hiện các hành vi của NLTN với các kết quả nghiên cứu đã được chỉ ra trước đó. Và giúp làm rõ nội hàm của các hành vi quan tâm phát triển. + Phương pháp khảo sát thực tiễn: Thông qua phiếu khảo sát và tham khảo giáo án của một số GiV để nắm bắt thực trạng dạy học phát triển NLTN trong dạy học Vật lí. Thông qua bài kiểm tra và tiêu chí đánh giá nhằm đánh giá hiện trạng về NLTN của HS lớp 10.
5 + Phương pháp xin ý kiến chuyên gia: Nhằm đánh giá tính giá trị của cấu trúc NLTN đã đề xuất, đánh giá độ tin cậy và giá trị của công cụ đánh giá NLTN. + Phương pháp thực nghiệm sư phạm: sử dụng nghiên cứu trường hợp nhằm đánh giá tính hiệu quả của các biện pháp phát triển một số hành vi của NLTN đã đề xuất. + Phương pháp thống kê: phân tích kết quả đánh giá NLTN của HS trong học tập phần cơ học lớp 10. 7. Đóng góp mới của luận án - Về mặt lí luận: + Góp phần đề xuất cấu trúc NLTN trong học tập vật lí của HS Việt Nam dựa trên việc phân tích quy trình nghiên cứu khoa học và hoạt động của các nhà vật lí thực nghiệm. + Xây dựng công cụ đánh giá NLTN của học sinh trong học tập phần Cơ học lớp 10. + Đề xuất 03 nguyên tắc và 03 biện pháp phát triển NLTN của HS lớp 10. - Về mặt thực tiễn: + Đánh giá thực trạng NLTN của HS lớp 10 tại thành phố Phúc Yên sau khi học song các kiến thức về cơ học; phát hiện các khó khăn thiếu sót của HS khi thực hiện các hành vi của NLTN. + Xây dựng các nhiệm vụ có thể hỗ trợ phát triển một số hành vi của NLTN: “Dự kiến các bước tiến hành thí nghiệm” và “Xử lí dữ liệu và biểu diễn kết quả” dựa trên đặc trưng của từng hành vi và những khó khăn thiếu sót của học sinh khi thực hiện tương ứng hành vi đó. + Bước đầu kiểm chứng tính khả thi và hiệu quả của các nguyên tắc và các biện pháp đã đề xuất qua thực nghiệm sư phạm. 8. Cấu trúc luận án: Luận án gồm các phần sau: Mở đầu Chương 1. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu
6 Chương 2. Xây dựng cấu trúc năng lực thực nghiệm của học sinh trong học tập vật lí ở trường trung học phổ thông Chương 3. Thực trạng về năng lực thực nghiệm của học sinh và dạy học phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh trong dạy học vật lí Chương 4. Đề xuất và thực nghiệm sư phạm các biện pháp bồi dưỡng năng lực thực nghiệm của học sinh Kết luận và kiến nghị Tài liệu tham khảo Những công trình liên quan đến luận án đã được công bố Phụ lục
7 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Các nghiên cứu về cấu trúc của năng lực thực nghiệm Trên thế giới việc nghiên cứu năng lực thực nghiệm được triển khai từ những năm 90 của thế kỉ trước. Chính vì vậy cũng có khá nhiều mô hình năng lực thực nghiệm được đưa ra từ các nghiên cứu của TIMSS (1997), APU (1988), Mayer (2007), HarmoS (2008), NAEP (2008), Schreiber et al (2009) [44, 72, 73, 88, 109, 111]. Nhìn chung các nghiên cứu trên thế giới thường không đưa ra định nghĩa cụ thể về năng lực thực nghiệm mà tập trung hơn vào việc đưa ra mô hình năng lực thực nghiệm. Các mô hình năng lực thực nghiệm được xây dựng chủ yếu dựa trên hai hướng tiếp cận: tiếp cận “dựa trên các thành phần cơ sở” và tiếp cận “dựa trên quá trình”[67]. Cấu trúc của các mô hình năng lực thực nghiệm khác nhau được xác định thông qua sự khác nhau của các năng lực thành phần (của năng lực thực nghiệm) và sự mô tả rõ ràng các tiêu chí đánh giá các năng lực thành phần này. Ở loại mô hình năng lực thực nghiệm được xây dựng theo tiếp cận “dựa trên các thành phần cơ sở”, thì các năng lực thành phần được xác định khác nhau bởi loại kiến thức khác nhau. Các kiến thức khác nhau đó có thể là: kiến thức về bản chất của khoa học tự nhiên, các kiến thức phương pháp trong lĩnh vực khoa học tự nhiên và các kiến thức về kĩ năng thực hành (mô hình của Mayer (2007) [88]), cũng như sự hiểu biết về kĩ thuật (mô hình của NAEP [45]). Bảng 1.1. Cấu trúc của năng lực thực nghiệm theo Mayer (2007) Năng lực thành phần Các chỉ số Kiến thức khoa học Nguyên tắc và phạm vi nghiên cứu Đánh giá ý nghĩa của các mô hình Khoa học và đời sống (xã hội) Tư duy khoa học Xây dựng các câu hỏi và giả thuyết khoa học Lập kế hoạch tiến hành kiểm tra giả thuyết Đánh giá dữ liệu: toán học hóa Giải thích các kết quả thực nghiệm
8 Quan sát, kiểm tra, mô tả, so sánh, xác định, thí nghiệm Sử dụng mô hình để đạt kiến thức Kĩ năng thực hành Thực hiện các quan sát Thu thập các bằng chứng hóa học/số đo của các phép đo vật lí Đảm bảo an toàn trong phòng thí nghiệm Bảng 1.2. Cấu trúc của năng lực thực nghiệm theo NAEP (2008) Năng lực thành Các chỉ số phần Sử dụng nghiên cứu Thiết kế hoặc xem xét các nghiên cứu khoa học khoa học Tiến hành sử dụng các công cụ và kĩ thuật thích hợp để nghiên cứu khoa học Xác định các biến cần đo từ mô hình lý thuyết Sử dụng các dữ liệu thực nghiệm để kết luận hay loại bỏ lời giải thích hay dự đoán. Sử dụng thiết kế Đề xuất và phản biện các giải pháp giải quyết vấn đề, đưa ra công nghệ các tiêu chí và ràng buộc khoa học Đảm bảo được tính khoa học trong thiết kế và lựa chọn các giải pháp thay thế Áp dụng các nguyên tắc hay dữ liệu khoa học để dự đoán các tác động của các thiết kế công nghệ Các cấu trúc năng lực kể trên có ưu điểm là chỉ ra được các lĩnh vực kiến thức liên quan có ảnh hưởng tới năng lực thực nghiệm, nhưng cần rõ ràng hơn nữa sự chi tiết hóa các chỉ số hành vi bên trong để thuận lợi hơn cho việc bồi dưỡng và đánh giá. Với mô hình năng lực được xây dựng theo tiếp cận “dựa trên quá trình”, thì mỗi năng lực thành phần có sự khác biệt về quá trình thực nghiệm. Ở đây có 3 nguyên tắc về sự khác biệt: Sự khác biệt về sự lựa chọn, sự khác biệt về trình tự (trật tự các bước) bên trong quá trình (mô hình HarmoS (2008) [73]) cũng như sự khác biệt của sự mở rộng quá trình (mô hình APU (1988a) [44]).
9 Bảng 1.3. Cấu trúc của năng lực thực nghiệm theo HarmoS (2008) Nhận thức về đối tượng Quan sát, mô tả, so sánh các hiện tượng cần nghiên cứu (sự vật, đồ vật, tình huống, quy trình) Lựa chọn và sử dụng các …. Xây dựng các thiết bị để khám phá, nghiên cứu, và thí dụng cụ, thiết bị, … nghiệm Đặt các câu hỏi và đề xuất Tạo ra sự kiểm soát các quan sát, khám phá và các thiết bị giả thuyết Tiến hành điều tra, nghiên Xác định các hệ quả từ những quan sát, những kiến thức đã cứu, thí nghiệm có Lập kế hoạch điều tra hoặc tiến hành thí nghiệm Thu thập và phân tích các dữ liệu, xác định giả thuyết hay bác bỏ, rút ra kết luận. Phản hồi về kết quả và Đánh giá và kết luận từ những nghiên cứu, thí nghiệm, điều phương pháp điều tra tra. Từ các câu hỏi, giả thuyết, phương án và các dụng cụ điều tra, thí nghiệm, khảo sát rút ra các cải tiến. Bảng 1.4. Cấu trúc của năng lực thực nghiệm trong APU (1988) Sử dụng các thiết bị và Sử dụng các dụng cụ đo lường các dụng cụ đo lường Ước tính các giá trị đo Quan sát Tiến hành quan sát và giải thích Giải thích và ứng dụng Giải thích thông tin thu được (đánh giá phạm vi áp dụng của các kiến thức đã có) Áp dụng các khái niệm khoa học để tạo ra các thông tin mới có nghĩa (xây dựng giả thuyết) Kế hoạch điều tra Lập kế hoạch cho từng bước điều tra Lập kế hoạch cho toàn bộ điều tra Hiệu quả điều tra Hiệu quả của toàn bộ điều tra. Mô hình năng lực thực nghiệm thuộc hai nghiên cứu trên mô tả một cách tuyến tính các thành phần con bên trong, tuy nhiên những thành phần con này dường như tập trung nhiều hơn vào thành tố thực hiện so với thành tố lập kế hoạch. Theo cách tiếp cận “dựa trên quá trình”, có lẽ một mô hình cấu trúc được chấp nhận