Luận án Tiến sĩ Khoa học Giáo dục: Phát triển năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề cho sinh viên ngành kĩ thuật trong dạy học phần Nhiệt học Vật lí đại cương

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:264

Thêm vào BST

Báo xấu

27
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu của Luận án này nhằm phát triển năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề cho sinh viên trong dạy học phần Nhiệt học Vật lí đại cương ở Trường Sỹ quan Kỹ thuật Quân sự. Để hiểu rõ hơn mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết của Luận án này.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Khoa học Giáo dục: Phát triển năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề cho sinh viên ngành kĩ thuật trong dạy học phần Nhiệt học Vật lí đại cương

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH ---------------------- TRẦN NGỌC DŨNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC PHÁT HIỆN VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO SINH VIÊN NGÀNH KĨ THUẬT TRONG DẠY HỌC PHẦN NHIỆT HỌC VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGHỆ AN – 2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH ---------------------- TRẦN NGỌC DŨNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC PHÁT HIỆN VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO SINH VIÊN NGÀNH KĨ THUẬT TRONG DẠY HỌC PHẦN NHIỆT HỌC VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG Chuyên ngành: LÍ LUẬN VÀ PPDH BỘ MÔN VẬT LÍ Mã số: 9140111 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. NGUYỄN ĐÌNH THƯỚC 2. PGS.TS. NGUYỄN THỊ NHỊ NGHỆ AN – 2020
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS.Nguyễn Đình Thước và PGS.TS Nguyễn Thị Nhị. Các số liệu trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng được ai công bố trong bất kì công trình khoa học nào. Nghệ An, tháng 3 năm 2020 Tác giả Trần Ngọc Dũng
ii LỜI CẢM ƠN Bằng tất cả tấm lòng và sự tôn kính của mình tác giả xin cám ơn gửi lời tri ân tới PGS.TS.Nguyễn Đình Thước và PGS.TS.Nguyễn Thị Nhị, người đã định hướng đề tài, động viên và giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận án bằng tất cả sự tận tâm và nhiệt huyết của mình. Tác giả luận án xin chân thành cám ơn Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo Sau đại học, Ban Lãnh đạo Viện Sư phạm Tự nhiên và Bộ môn LL&PPDH Vật lí - Trường Đại học Vinh; Ban Giám hiệu Trường Sỹ quan Kỹ thuật Quân sự đã tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập và nghiên cứu. Tác giả bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các nhà khoa học của chuyên ngành LL&PPDH Vật lý đã có những ý kiến đóng góp cho tác giả trong quá trình nghiên cứu và hoàn chỉnh luận án. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với gia đình, bạn bè và đồng nghiệp, người thân đã hết lòng giúp đỡ, động viên tôi hoàn thành luận án. Nghệ An, tháng 3 năm 2020 Tác giả Trần Ngọc Dũng
iii CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN TT Từ viết tắt Từ viết đầy đủ 1 ĐC Đối chứng 2 ĐG Đánh giá 3 ĐH Đại học 4 GQVĐ GQVĐ 5 GV Giảng viên 6 KN Kỹ năng 7 KQHT Kết quả học tập 8 NL Năng lực 9 NXB Nhà xuất bản 10 PP Phương pháp 11 PPDH Phương pháp dạy học 12 SV Sinh viên 13 TC Tiêu chí 14 TN Thực nghiệm 15 TNSP Thực nghiệm sư phạm
iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN ................................................... iii DANH MỤC CÁC BẢNG.............................................................................. vii MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU................................... 6 1.1. Các kết quả nghiên cứu về dạy học phát triển NL GQVĐ ở nước ngoài .. 6 1.2. Các kết quả nghiên cứu về dạy học phát triển NL GQVĐ ở Việt Nam .. 11 1.3. Những vấn đề tiếp tục nghiên cứu ........................................................... 19 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN PHÁT TRIỂN NL PHÁT HIỆN VÀ GQVĐ CỦA SINH VIÊN KĨ THUẬT TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG.............................................................................................. 20 2.1. Hoạt động dạy và hoạt động học trong quá trình dạy học đại học .......... 20 2.1.1. Quá trình dạy học đại học ..................................................................... 20 2.1.2. Hoạt động dạy và hoạt động học ở đại học ........................................... 24 2.2. Khái niệm NL ........................................................................................... 27 2.2.1. Một số quan niệm về NL ....................................................................... 27 2.2.2. Các đặc trưng cơ bản của NL ................................................................ 29 2.2.3. Cấu trúc NL ........................................................................................... 30 2.2.4. Các loại NL ........................................................................................... 31 2.3. NL phát hiện và GQVĐ của SV trong dạy học Vật lí đại cương ............ 32 2.3.1. Khái niệm NL phát hiện và GQVĐ ...................................................... 32 2.3.2. Cấu trúc NL phát hiện và GQVĐ trong dạy Vật lí đại cương .............. 33 2.3.3. Đánh giá NL phát hiện và GQVĐ của SV trong học tập Vật lí đại cương ............................................................................................................... 35 2.4. Dạy học GQVĐ trong môn học Vật lí đại cương cho SV đại học........... 39 2.4.1. Khái niệm “Vấn đề” và “Tình huống có vấn đề” trong dạy học .......... 39 2.4.2. Dạy học GQVĐ ..................................................................................... 42 2.4.3. Cấu trúc của dạy học GQVĐ ................................................................ 43 2.4.4. Các mức độ của dạy học giải quyết vấn đề ........................................... 45 2.4.5. Dạy học GQVĐ thực hiện mục tiêu phát triển NL của SV trong học tập Vật lí đại cương ............................................................................................... 47
v 2.5. Thực trạng dạy học Vật lí đại cương trong các trường đại học quân đội theo hướng phát triển NL phát hiện và GQVĐ ............................................... 49 2.5.1. Mục đích điều tra .................................................................................. 49 2.5.2. Đối tượng điều tra ................................................................................. 49 2.5.3. Phương pháp điều tra ............................................................................ 50 2.5.4. Kết quả điều tra thực trạng .................................................................... 50 2.5.5. Nhận định kết quả điều tra .................................................................... 53 2.6. Đề xuất những biện pháp sư phạm nhằm phát triển NL phát hiện và GQVĐ của SV trong quá trình dạy học Vật lí đại cương ............................... 53 2.6.1. Cơ sở khoa học của các biện pháp ........................................................ 53 2.6.2. Định hướng xây dựng các biện pháp .................................................... 55 2.6.3. Nguyên tắc xây dựng các biện pháp ..................................................... 55 2.6.4. Biện pháp sư phạm phát triển NL phát hiện và GQVĐ cho SV trong dạy học Vật lí đại cương ................................................................................. 56 2.6.5. Quy trình sử dụng các biện pháp phát triển NL phát hiện và GQVĐ cho SV trong quá trình dạy học phần Nhiệt học Vật lí đại cương ......................... 62 Kết luận chương 2 ........................................................................................... 63 CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY MỘT SỐ KIẾN THỨC PHẦN NHIỆT HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC PHÁT HIỆN VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ ................................................................ 64 3.1. Phân tích chương trình Vật lí đại cương dành cho SV ngành kĩ thuật .... 64 3.1.1. Mục tiêu của chương trình Vật lí đại cương theo đề cương chi tiết môn học hiện hành .................................................................................................. 65 3.1.2. Vị trí của phần Nhiệt học trong chương trình Vật lí đại cương ............ 67 3.2. Hướng dẫn SV tự học, tự nghiên cứu nội dung học tập phần Nhiệt học . 70 3.2.1. Thuyết động học phân tử chất khí và các định luật phân bố ................ 70 3.2.2. Nguyên lí thứ nhất nhiệt động lực học .................................................. 73 3.2.3. Nguyên lí thứ hai nhiệt động lực học .................................................... 82 3.3. Chuẩn bị điều kiện dạy học GQVĐ những kiến thức phần Nhiệt học .... 88 3.3.1. Thiết kế tình huống có vấn đề dùng cho dạy học GQVĐ ..................... 88 3.3.2. Xây dựng bài tập vấn đề dùng để dạy học phần Nhiệt học .................. 89 3.3.3. Chuẩn bị các phương tiện cho dạy học GQVĐ phần Nhiệt học ........... 92
vi 3.4. Soạn thảo kế hoạch dạy học phần Nhiệt học theo định hướng phát triển NL phát hiện và GQVĐ ................................................................................ 103 Kết luận chương 3 ......................................................................................... 143 CHƯƠNG 4. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ................................................. 144 4.1. Mục đích, nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm ............................................ 144 4.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm .......................................................... 144 4.1.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm ......................................................... 144 4.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm............................................................ 144 4.3. Nội dung thực nghiệm sư phạm vòng 1 và vòng 2 ................................ 145 4.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm ....................................................... 146 4.5. Thực nghiệm sư phạm vòng 1 ................................................................ 146 4.5.1. Thời gian và nội dung thực nghiệm sư phạm vòng 1 ......................... 146 4.5.2. Kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 1. ............................................... 146 4.6. Thực nghiệm sư phạm vòng 2 ................................................................ 152 4.6.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm vòng 2 .............................................. 152 4.6.2. Nội dung thực nghiệm sư phạm .......................................................... 152 4.6.3. Kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 2 ................................................ 152 4.7. Kết quả chung về thực nghiệm sư phạm ................................................ 157 4.7.1. Kết quả định tính về thực nghiệm sư phạm ........................................ 157 4.7.2. Kết quả định lượng về thực nghiệm sư phạm ..................................... 158 Kết luận chương 4 ......................................................................................... 168 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ....................................................................... 169 I. KẾT LUẬN ................................................................................................ 169 II. KIẾN NGHỊ .............................................................................................. 170 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ .......... 171 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 172 Tiếng Việt ...................................................................................................... 172
vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Thang đo đánh giá NL phát hiện và GQVĐ ................................... 35 Bảng 2.2. Thang đo NL phát hiện và GQVĐ theo mức độ các tiêu chí ......... 36 Bảng 3.1. Phân phối nội dung, thời gian dạy học của phần Nhiệt học trong chương trình Vật lí đại cương theo chương trình hiện hành ........................... 69 J Bảng 3.2 Nhiệt dung phân tử gam các chất khí ( ) ............................... 77 mol.K Bảng 3.3. Xác định tỷ số nhiệt dung phân tử Cp/Cv của chất khí .................. 93 Bảng 3.4. Số liệu khảo sát hiện tượng nhiệt điện, lấy mẫu nhiệt kế cặp nhiệt kim loại ............................................................................................................ 96 Bảng 3.5. Xác định đương lượng nước K của bình nhiệt lượng kế ................ 99 Bảng 3.6. Xác định nhiệt dung riêng c của mẫu vật rắn ................................. 99 Bảng 4.1. Lớp thực nghiệm và đối chứng trong 2 vòng TNSP .................... 145 Bảng 4.2. Nội dung dạy học thực nghiệm sư phạm ...................................... 145 Bảng 4.3. So sánh tiến trình giải bài tập và quá trình GQVĐ ...................... 148 Bảng 4.4. Bảng thang đo mức độ theo tiêu chí NL phát hiện vấn đề của SV làm bài kiểm tra ............................................................................................. 158 Bảng 4.5. Bảng thang đo mức độ theo tiêu chí NL tìm giải pháp và thực hiện giải pháp của SV làm bài kiểm tra ................................................................ 159 Bảng 4.6. Bảng thang đo mức độ theo tiêu chí NL trình bày giải pháp và kết quả của SV làm bài kiểm tra ......................................................................... 160 Bảng 4.7. Bảng thang đo mức độ theo tiêu chí NL đánh giá giải pháp và kết quả của SV làm bài kiểm tra ......................................................................... 161 Bảng 4.8. Tổng hợp kết quả đánh giá NL phát hiện và GQVĐ của SV thông qua các NL thành tố ...................................................................................... 162 Bảng 4.9. Kết quả bài kiểm tra của SV lớp đối chứng và thực nghiệm........ 163 Bảng 4.10. Phân loại kết quả làm bài kiểm tra của lớp ĐC và TN ............... 163 Bảng 4.11. Bảng tần suất của lớp đối chứng và thực nghiệm....................... 164 Bảng 4.12. Bảng tần số lũy tích hội tụ lùi ..................................................... 164 Bảng 4.13. Bảng tham chiếu T – test ............................................................ 166 Bảng 4.14. Bảng so sánh theo chuẩn Cohen ................................................. 166 Bảng 4.15. So sánh dữ liệu giữa hai lớp thực nghiệm và đối chứng ............ 166
viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ Hình 2.1. Cấu trúc quá trình dạy học đại học [64] .......................................... 23 Hình 2.2. Cấu trúc của tâm lí hoạt động [60, tr. 32] ....................................... 25 Hình 2.3. Hệ thống phân bậc các nhu cầu của Maslow .................................. 25 Hình 2.4. Sơ đồ cấu trúc NL phát hiện và GQVĐ .......................................... 34 Hình 2.5. Sơ đồ các bước triển khai dạy học GQVĐ .................................... 61 Hình 3.1. Biểu diễn quá trình đẳng tích. ......................................................... 75 Hình 3.2. Biểu diễn quá trình đẳng áp. ........................................................... 76 Hình 3.3. Biểu diễn quá trình đẳng nhiệt. ....................................................... 78 Hình 3.4. Biểu diễn quá trình đoạn nhiệt. ....................................................... 79 Hình 3.5. Quá trình biến đổi không thuận nghịch........................................... 85 Hình 3.6. Thành phần thiết bị bộ thí nghiệm đo tỷ số Cp/Cv ......................... 93 Hình 3.7: Thành phần thiết bị bộ thí nghiệm khảo sát hiện tượng nhiệt điện, lấy mẫu nhiệt kế cặp nhiệt kim loại ................................................................ 96 Hình 3.8: Thành phần thiết bị bộ thí nghiệm khảo sát hiện tượng nhiệt điện, lấy mẫu nhiệt kế cặp nhiệt kim loại ................................................................ 98 Hình 3.9: Mô phỏng chuyển động của piston trong xylanh.......................... 100 Hình 3.10: Mô phỏng một số máy nhiệt theo các chu trình.......................... 101 Hình 3.11. Mô phỏng công tác của động cơ 4 kỳ ......................................... 101 Hình 3.12. Mô phỏng cấu tạo của động cơ 4 kỳ ........................................... 102 Hình 3.13. Mô phỏng piston chuyển động trong xylanh .............................. 111 Hình 3.14. Công phụ thuộc vào quá trình ..................................................... 111 Hình 3.15. Hình vẽ bài tập 1 ......................................................................... 118 Hình 3.16. Hình vẽ bài tập 2 ......................................................................... 120 Hình 3.17. Hình vẽ bài tập 3 ......................................................................... 122 Hình 3.18. Hình vẽ bài tập 4 ......................................................................... 123 Hình 3.19. Hình vẽ cấu tạo máy hơi nước .................................................... 129 Hình 3.20. Mặt cắt của động cơ đốt trong..................................................... 131 Hình 3.21. Sơ đồ nguyên lí máy làm lạnh dùng khí ép ................................ 132 Hình 3.22. Chu trình Carnot thuận ................................................................ 134 Hình 3.23. Sơ đồ làm mát bằng két nước...................................................... 136
ix Hình 3.24. Động cơ ghép .............................................................................. 137 Hình 3.25. Hiệu suất của chu trình thuận nghịch. ......................................... 139 Hình 4.1. Biểu đồ biểu diễn các tiêu chí ứng với các mức độ (NL thành tố phát hiện vấn đề) ........................................................................................... 159 Hình 4.2. Biểu đồ biểu diễn các tiêu chí ứng với các mức độ (NL thành tố tìm và thực hiện giải pháp GQVĐ đạt kết quả) ................................................... 160 Hình 4.3. Biểu đồ biểu diễn các tiêu chí ứng với các mức độ (NL thành tố trình bày giải pháp và kết quả) ...................................................................... 161 Hình 4.4. Biểu đồ biểu diễn các tiêu chí ứng với các mức độ (NL thành tố đánh giá giải pháp và kết quả)....................................................................... 162 Hình 4.5. Kết quả đánh giá NL phát hiện và GQVĐ .................................... 163 Hình 4.6. Biểu đồ biểu diễn điểm kiểm tra của lớp TN và ĐC .................... 164 Hình 4.7. Biễu diễn tần số lũy tích lớp ĐC và lớp TN ................................. 165
1 MỞ ĐẦU 1. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đang tác động mạnh mẽ đến mọi mặt của đời sống xã hội, tạo ra nhiều cơ hội và thách thức cho các quốc gia do toàn cầu hóa mang lại. Trong xu hướng toàn cầu hóa đó, nền kinh tế tri thức có vai trò rất quan trọng trong việc quyết định sự phát triển kinh tế của một đất nước. Do tri thức đã và đang trở thành một nguồn lực kinh tế chủ yếu của lợi thế cạnh tranh mà nhiều nước trên thế giới coi đổi mới giáo dục và đào tạo là chiến lược phát triển sống còn của mình. Vì vậy, những yêu cầu mới về quan điểm, mục tiêu, cơ chế phát triển, nội dung chương trình, phương pháp giáo dục được đặt ra ở hầu hết các quốc gia. Cùng với xu thế phát triển của thế giới, Việt Nam đang trong quá trình hội nhập quốc tế ngày càng sâu rộng; sự phát triển nhanh chóng của khoa học và công nghệ, giáo dục và đào tạo, cùng với sự cạnh tranh quyết liệt trên nhiều lĩnh vực giữa các quốc gia, đòi hỏi giáo dục phải đổi mới mạnh mẽ bằng việc chuyển từ tiếp cận nội dung sang hình thành, phát triển NL. Sự phát triển của khoa học giáo dục, dạy học trong các nhà trường ở Việt Nam đã tiếp nhận sự tác động mạnh mẽ bằng phương pháp dạy học hiện đại với sự hỗ trợ của các phương tiện hỗ trợ dạy học tiên tiến. Vai trò của người dạy và NL sư phạm đều có những thay đổi để theo kịp sự phát triển của trình độ người học và mục tiêu giáo dục phát triển NL. Tại Hội nghị 8, Ban chấp hành TW Đảng Cộng sản Việt Nam khóa XI đã ban hành Nghị quyết 29 về đổi mới căn bản toàn diện giáo dục Việt Nam. Nghị quyết xác định đổi mới những vấn đề lớn, cốt lõi, từ quan điểm đến tư tưởng chỉ đạo mục tiêu, phương pháp dạy học, đánh giá ở tất cả các bậc học, ngành học. Trong đó, đối với giáo dục đại học, Nghị quyết nêu: “Đối với giáo dục đại học, tập trung đào tạo nhân lực trình độ cao, bồi dưỡng nhân tài, phát triển phẩm chất và NL tự học, tự làm giàu tri thức, sáng tạo của người học. Hoàn thiện mạng lưới các cơ sở giáo dục đại học, cơ cấu ngành nghề và trình độ đào tạo phù hợp với quy hoạch phát triển nhân lực quốc gia; trong đó, có một số trường và ngành đào tạo ngang tầm khu vực và quốc tế. Đa dạng hóa
2 các cơ sở đào tạo phù hợp với nhu cầu phát triển công nghệ và các lĩnh vực, ngành nghề; yêu cầu xây dựng, bảo vệ Tổ quốc và hội nhập quốc tế” [11]. Nhà trường quân đội là nơi đào tạo, rèn luyện, bồi dưỡng và cung cấp nguồn cán bộ cho toàn quân. Cùng với sự phát triển nhanh chóng của khoa học và kĩ thuật quân sự, có một khối lượng lớn tri thức khoa học hiện đại, tiên tiến cần trang bị cho SV. Trong khi đó, quỹ thời gian dành cho đào tạo lại không thay đổi. Vì vậy, đổi mới dạy học ở nhà trường kỹ thuật quân đội cần hướng vào việc phát triển NL phát hiện GQVĐ, góp phần nâng cao kĩ năng nghề nghiệp, khả năng hành động cho người học. Đây là khó khăn, thách thức đặt ra đối với các nhà trường quân đội hiện nay, đòi hỏi cần phải có những biện pháp đồng bộ mang lại hiệu quả cao góp phần nâng cao chất lượng đào tạo. Vật lí đại cương là một môn học thuộc khối kiến thức cơ bản trong chương trình đào tạo của các trường đại học kĩ thuật quân đội. Môn học này là tiền đề cơ bản/kiến thức nền cho các môn học khác nên được giảng dạy từ học kỳ đầu của năm thứ nhất. Vì vậy môn học được thiết kế theo định hướng ứng dụng, nghiên cứu với mục đích trang bị cho SV khả năng đề xuất và triển khai các giải pháp kỹ thuật cũng như kỹ năng phân tích và GQVĐ thực tiễn thông qua các khối kiến thức cơ bản về Toán học và Vật lí; các kiến thức của ngành học. Nhiệt học là một phần của chương trình Vật lí đại cương, nghiên cứu các tính chất Vật lí của hệ vĩ mô trên cơ sở phân tích những biến đổi năng lượng có thể có của hệ mà không tính đến cấu trúc vi mô của chúng. Phần Nhiệt học giúp SV hiểu những nguyên lí và ứng dụng cơ bản của nhiệt học trong đời sống thực và trong các lĩnh vực về khí tài quân sự trong thời đại mới. Thực tế dạy học Vật lí đại cương ở các trường đại học kỹ thuật quân đội nói chung, phần Nhiệt học nói riêng, nhìn chung phương pháp truyền đạt còn nặng về truyền thụ lí thuyết. Hơn nữa nguồn thông tin khoa học còn chưa được phong phú, thời gian thực hành bố trí thời lượng chưa hợp lí. Từ đó các yếu tố phân loại và lựa chọn phương pháp dạy học chưa vận dụng được những thành tựu phát triển của công nghệ khoa học giáo dục hiện đại. Vì vậy người nghiên cứu tin tưởng rằng phương pháp dạy học theo hướng phát hiện
3 và GQVĐ của SV là một nghiên cứu cần thiết và tích cực giúp cho SV học tập hiệu quả hơn. Với những lý do nêu trên, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu: “Phát triển NL phát hiện và GQVĐ cho SV ngành kĩ thuật trong dạy học phần Nhiệt học Vật lí đại cương”. 2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Phát triển NL phát hiện và GQVĐ cho SV trong dạy học phần Nhiệt học Vật lí đại cương ở Trường Sỹ quan Kỹ thuật Quân sự. 3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3.1. Đối tượng nghiên cứu - NL phát hiện và GQVĐ của SV trong học tập Vật lí. - Quá trình dạy học Vật lí đại cương. 3.2. Phạm vi nghiên cứu Phần Nhiệt học môn Vật lí đại cương thuộc chương trình đào tạo của Trường Sỹ quan Kỹ thuật Quân sự. 4. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Nếu xây dựng và sử dụng các biện pháp sư phạm theo định hướng dạy học GQVĐ trong dạy học Vật lí đại cương thì sẽ góp phần phát triển được NL phát hiện và GQVĐ của SV. 5. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU 5.1. Nghiên cứu lí luận dạy học đại học liên quan đến phát triển NL nói chung và NL phát hiện và GQVĐ cho SV. 5.2. Nghiên cứu chương trình, giáo trình môn Vật lí đại cương giảng dạy các trường quân đội. 5.3. Tìm hiểu thực trạng dạy học phát triển NL phát hiện và GQVĐ trong dạy học Vật lí đại cương của SV ngành kĩ thuật. 5.4. Đề xuất một số biện pháp phát triển NL phát hiện và GQVĐ của SV trong dạy học phần Nhiệt học Vật lí đại cương. 5.5. Sử dụng các biện pháp đã xây dựng vào dạy học phần Nhiệt học thuộc chương trình Vật lí đại cương. 5.6. Thực nghiệm sư phạm.
4 6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 6.1. Phương pháp nghiên cứu lí luận - Nghiên cứu Luật Giáo dục, các nghị quyết của Đảng và Nhà nước, các văn bản của Bộ GD&ĐT về giáo dục đại học. - Nghiên cứu các tài liệu về triết học, tâm lí học, lí luận dạy học đại học, lí luận và phương pháp dạy học Vật lí; các quan điểm đổi mới trong giáo dục đại học, các phương pháp dạy học tích cực, những vấn đề liên quan tới đề tài nghiên cứu. 6.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn Khảo sát điều tra và phỏng vấn trao đổi với cán bộ quản lí, chuyên gia, GV, SV. 6.3. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm Tổ chức thực nghiệm sư phạm kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài. 6.4. Phương pháp thống kê toán học Xử lí, đánh giá các số liệu điều tra và kết quả thực nghiệm sư phạm bằng công cụ thống kê toán học. 7. ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN 7.1. Về mặt lí luận - Góp phần làm sáng tỏ cơ sở khoa học phát triển NL phát hiện và GQVĐ của SV trong quá trình dạy học Vật lí đại cương theo chương trình đào tạo ngành kỹ thuật của Trường Sỹ quan Kỹ thuật Quân sự. - Đề xuất được cấu trúc NL phát hiện và GQVĐ của SV trong học tập Vật lí đại cương. - Xây dựng được các tiêu chí và thang đo NL phát hiện và GQVĐ của SV. 7.2. Về mặt thực tiễn - Điều tra được thực trạng dạy học Vật lí đại cương theo hướng phát triển NL nói chung và NL phát hiện và GQVĐ nói riêng trong một số trường đại học quân đội của Bộ Quốc phòng. - Đề xuất 4 biện pháp sư phạm để phát triển NL phát hiện và GQVĐ của SV trong quá trình dạy học phần Nhiệt học Vật lí đại cương. - Thiết kế được các tiến trình dạy học phần Nhiệt học theo định hướng phát triển NL phát hiện và GQVĐ.
5 - Chuẩn bị các điều kiện triển khai dạy học phần nhiệt học theo định hướng phát triển NL phát hiện và GQVĐ, cụ thể: Xây dựng được 10 tình huống có vấn đề, xây dựng được 25 bài tập vấn đề, 03 bài tập thí nghiệm, các mô hình và các tranh ảnh. 8. CẤU TRÚC LUẬN ÁN Phần mở đầu (05 trang) Chương 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu (14 trang) Chương 2. Cơ sở lí luận và thực tiễn phát triển NL phát hiện và GQVĐ cho SV ngành kỹ thuật trong dạy học Vật lí đại cương (44 trang) Chương 3. Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức phần Nhiệt học theo định hướng phát triển NL phát hiện và GQVĐ (80 trang) Chương 4. Thực nghiệm sư phạm (25 trang) Kết luận và kiến nghị (02 trang) Danh mục các công trình của tác giả (01 trang) Tài liệu tham khảo (09 trang) Phụ lục (71 trang)
6 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Trong chúng ta ai cũng biết, bồi dưỡng NL cho người học là mục tiêu quan trọng của giáo dục hiện nay. Trong đó, NL GQVĐ là NL cốt lõi cần hình thành cho SV trong quá trình dạy học ở bậc đại học. Nhiều tác giả đã công bố kết quả nghiên cứu về NL GQVĐ dưới dạng sách, tài liệu học tập, các bài báo. Mỗi kết quả nghiên cứu ở từng giai đoạn lịch sử có cách tiếp cận và phạm vi khác nhau. Đa số các công trình đều mang ý nghĩa khoa học rất lớn góp phần làm phong phú kho tàng kiến thức lí luận và phản ánh thực tiễn dạy học hiện nay. Tổng quan về việc phát triển NL phát hiện và GQVĐ trong dạy học Vật lí đại cương ở trường đại học mà luận án đặt ra là: - Nghiên cứu để tìm hiểu các kết quả về dạy học phát triển NL GQVĐ ở nước ngoài. - Nghiên cứu để tìm hiểu các kết quả dạy học phát triển NL GQVĐ ở Việt Nam. - Những vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu. 1.1. Các kết quả nghiên cứu về dạy học phát triển NL GQVĐ ở nước ngoài Phát triển NL nói chung, NL phát hiện và GQVĐ nói riêng cho người học đã trở thành một xu hướng quốc tế. Xu hướng này đã định hướng cho mọi hoạt động dạy và học, luôn được các nhà nghiên cứu quan tâm. Giáo dục dựa trên NL phát hiện và GQVĐ được các quốc gia: America, Canada, Australia, New Zealand, Singapore, Taiwan,… đã quan tâm áp dụng trong vài thập kỷ gần đây. Với mục tiêu tập trung vào phát triển các NL cần thiết góp phần cho người học thành công trong mọi lĩnh vực và phương pháp này đã thay thế cho phương pháp giáo dục truyền thống theo hướng tiếp cận nội dung. Theo G. Polya (1973) trong công trình nghiên cứu phát triển NL GQVĐ [105] thể hiện qua trình tự mà chúng tôi trích dẫn các bước như sau: - Bước 1. Hiểu vấn đề;
7 - Bước 2. Lên kế hoạch; - Bước 3. Thực hiện kế hoạch; - Bước 4. Rà soát lại và kiểm tra. Theo quan điểm này, việc đầu tiên của người GQVĐ là cần phải phát hiện ra vấn đề. Sau đó, người tham gia GQVĐ trình bày các vấn đề. Tiếp theo chủ thể phải đưa ra giải pháp để GQVĐ đó. Người học cũng cần phải lập kế hoạch của hành động và thực hiện từng hành động theo kế hoạch. Cuối cùng người tham gia GQVĐ xem xét lại và điều chỉnh tổng thể quá trình thực hiện giải pháp. Nếu không phù hợp thì họ đưa ra các giải pháp thay thế. Như thế lại bắt đầu lại một tiến trình mới [105]. Nghiên cứu của J. Kilpatrick (1985) đã khái quát một số vấn đề như: Đối với giáo viên khi dạy học theo hướng GQVĐ, sẽ xác định mục tiêu rõ ràng về loại vấn đề mà học sinh cần giải quyết. Người dạy sẽ có những thủ thuật chuyển học sinh sang trạng thái chủ động và tích cực trong quá trình GQVĐ. Người dạy tạo ra môi trường thích hợp cho việc GQVĐ [99]. Ông cho rằng, trong tiến trình dạy học, để có giải pháp GQVĐ thực sự rất phức tạp. Người học cần được chuẩn bị tinh thần sẵn sàng hoạt động. Giáo viên có những biện pháp thúc đẩy người học phù hợp theo tiến độ của từng giai đoạn. Cơ sở lý luận và những vấn đề thực tiễn dạy học phát triển NL của người học đã được Xavier Roegiers đúc kết: dạy học tích hợp tạo ra những phương thức phát triển các NL. Người học sử dụng kiến thức khoa học liên ngành/liên môn để GQVĐ trong quá trình học tập là một trong những cách tốt nhất nhằm phát triển NL [81]. Theo Robert. J. Marzano (1993) “Trong khi tham gia vào việc GQVĐ, người học phải đối mặt với hàng loạt giả thuyết để lí giải cho sự kiện, hiện tượng và họ phải lựa chọn các giải pháp khác nhau mà họ nghĩ là có tác dụng” [54], [100]. J. D. Bransford (1984) “Để GQVĐ cần nhận diện được vấn đề từ đó xác định được những khó khăn đang gặp phải để đưa ra giải pháp GQVĐ,
8 thực hiện giải pháp đã đưa ra để GQVĐ, đánh giá hiệu quả của việc thực hiện” [91]. Tổ chức hợp tác và phát triển kinh tế (2000) đã nghiên cứu khung NL chung cho lĩnh vực giáo dục (trong đó có năng phát hiện và GQVĐ) với các tiêu chí [108] như sau: - Tiêu chí 1. Cá nhân hoá tối đa việc học tập; - Tiêu chí 2. Người học có thể giải quyết và đáp ứng sự biến đổi nhanh chóng của xã hội hiện đại; - Tiêu chí 3. Nhà trường có cơ hội phát huy yếu tố dân chủ; - Tiêu chí 4. Có hiệu lực và khả thi đối với nhiều bối cảnh kinh tế - xã hội. Theo Cotton (2000), trong đề tài “The schooling practices that matter most” [93], đã đưa ra một số yếu tố cần thiết để phát triển NL GQVĐ của người học. Đề tài đã đề cập đến việc tạo ra tình huống có vấn đề; tổ chức hoạt động nhóm đa dạng và linh hoạt; kịp thời đánh giá và biết được sự tiến bộ của học sinh; cần kết nối của xã hội, cộng đồng dân cư nơi sinh sống. Corbett Wilson (2002) cho rằng để phát triển NL phát hiện và GQVĐ của học sinh, giáo viên cần phải có kế hoạch hỗ trợ, thúc đẩy và giúp các em phát huy hết khả năng của mình trong các hoạt động học tập trong lớp cũng như ngoài xã hội; đặc biệt tôn trọng các ý kiến của học sinh, khích lệ những ý tưởng mới [92]. Trong “Teaching Mathematics today’’, S. Frei đã đề xuất qui trình GQVĐ gồm các pha sau: tìm hiểu nội dung vấn đề, lập kế hoạch và giao tiếp để tìm lời giải, đánh giá và khái quát hóa, mở rộng vấn đề. Chúng ta có thể nhận thấy ở pha thứ 2 (lập kế hoạch và giao tiếp để tìm lời giải), Frei đã đưa ra các bước có thể sử dụng để GQVĐ là: vẽ biểu đồ, lập bảng, sử dụng các vật liệu cụ thể, dự đoán và kiểm tra, tạo một danh sách có tổ chức, tìm kiếm các dấu hiệu, vẽ sơ đồ cây, suy luận ngược, sử dụng các số đơn giản hơn, GQVĐ mở, phân tích và khám phá, sử dụng suy luận lôgic [96]. Chương trình đánh giá học sinh quốc tế PISA [106] đã đưa ra dấu hiệu để nhận biết người học đã hình thành NL GQVĐ như:
9 - Cá nhân người học tham gia vào quá trình nhận thức để hiểu và giải quyết các tình huống có vấn đề gắn với bối cảnh thực. - Sẵn sàng tham gia vào các tình huống tương tự để đạt được tiềm năng của mình như một công dân có tính xây dựng và biết suy nghĩ. Các nghiên cứu về NL phát hiện và GQVĐ có thể kể đến: Abdul Kadir, N. H. Abdullah, E. Anthony, B. Mohd Salleh, R. Kamarulzaman đã lựa chọn dạy học GQVĐ để bồi dưỡng NL GQVĐ cho người học. Hay như Chaiwat Jewpanich, Pallop Piriyasurawong đã phát triển việc học dựa trên dự án sử dụng các phương pháp thảo luận và học tập qua mô hình phương tiện truyền thông xã hội (PBL-DLL SoMe Model) để nâng cao kỹ năng GQVĐ; chiến lược nhận thức vấn đề một cách tối đa qua “kỹ năng tự điều chỉnh” trong việc bồi dưỡng NL GQVĐ [89], [96], [97], [111]. Công trình nghiên cứu trên cho thấy rất nhiều biện pháp được đưa ra bởi các nhà nghiên cứu khác nhau để phát triển NL phát hiện và GQVĐ. Các nghiên cứu trên đều có điểm chung là nhấn mạnh hoạt động học trong dạy học. NL phát hiện và GQVĐ chỉ phát triển khi người học có thái độ tích cực, tự lực tham gia vào quá trình phát hiện ra vấn đề, động não để tìm giải pháp, thực hiện giải pháp và điều chỉnh. Người học được rèn luyện khả năng đánh giá tác dụng của giải pháp thu được trong những tình huống cụ thể. Có thể thấy, tâm lí học và giáo dục học làm cơ sở cho dạy học phát hiện và GQVĐ, tư tưởng cốt lõi cho kiểu dạy học hướng tới tích cực người học là hoạt động, học tập khám phá và dạy học kiến tạo. Trong đó lí thuyết hoạt động được hình thành từ những năm 1930 và đạt đến đỉnh cao lí luận vào năm 1975. Mô hình dạy học dựa vào lí thuyết hoạt động được vận dụng và mang lại hiệu quả đối với các môn học trong nhà trường theo hướng phát triển NL GQVĐ. NL chỉ có thể được hình thành và phát triển gắn với hoạt động học. Hoạt động trí tuệ này sẽ được thực hành trong các lĩnh vực hoạt động của từng môn học. Như vậy, dạy học định hướng hành động mang lại cho người học NL, ý thức và nhân cách [38], [44].