Luận án Tiến sĩ Khoa học giáo dục: Phát triển năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên của sinh viên sư phạm Vật lí trong dạy học Vật lí đại cương phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân

Chia sẻ: Dopamine Grabbi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:223

Thêm vào BST

Báo xấu

29
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án nghiên cứu đề tài Dạy học VLĐCphần “Vật lí nguyên tửhạt nhân” theo hướng phát triển năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên của SV sư phạm Vật lí, góp phần bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp của SV trong chương trình đào tạo giáo viên Vật lí THPT. Mời các bạn tham khảo nội dung đề tài!

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 tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên của sinh viên sư phạm Vật lí trong dạy học Vật lí đại cương phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH TRẦN THỊ KIỂM THU PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÍCH HỢP KIẾN THỨC CÁC KHOA HỌC TỰ NHIÊN CỦA SINH VIÊN SƯ PHẠM VẬT LÍ TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG PHẦN “VẬT LÍ NGUYÊN TỬ HẠT NHÂN” LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Nghệ An, 2021
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH TRẦN THỊ KIỂM THU PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÍCH HỢP KIẾN THỨC CÁC KHOA HỌC TỰ NHIÊN CỦA SINH VIÊN SƯ PHẠM VẬT LÍ TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG PHẦN “VẬT LÍ NGUYÊN TỬ HẠT NHÂN” LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Chuyên ngành: Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Vật lí Mã số: 9 14 01 11 Người hướng dẫn khoa học 1. PGS.TS NGUYỄN ĐÌNH THƯỚC 2. PGS.TS LÊ PHƯỚC LƯỢNG Nghệ An, 2021
LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành được luận án này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các nhà khoa học PGS.TS Nguyễn Đình Thước và PGS.TS Lê Phước Lượng đã định hướng đề tài, nhiệt tình hướng dẫn và động viên tôi trong suốt thời gian tôi học tập và nghiên cứu luận án tại Trường Đại học Vinh. Tôi xin cảm ơn Ban Giám hiệu, phòng Sau đại học, Viện Sư phạm tự nhiên và các nhà khoa học chuyên ngành Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí của Trường Đại học Vinh; Khoa Vật lí Trường Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh; Ban Giám hiệu, Khoa Sư phạm, Bộ môn Sư phạm Vật lí Trường Đại học Cần Thơ đã nhiệt tình hỗ trợ, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận án. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các nhóm sinh viên cử nhân Sư phạm Vật lí tại Trường Đại học Cần Thơ và Trường Đại học Sư phạm thành phố Hồ chí Minh đã hợp tác, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi tiến hành triển khai thực nghiệm sư phạm. Cuối cùng, tôi xin cảm ơn các thành viên trong gia đình mình đặc biệt là ba mẹ của tôi vì đã hỗ trợ về vật chất lẫn tinh thần để tôi yên tâm học tập và nghiên cứu. Tháng 10 năm 2021 Tác giả luận án Trần Thị Kiểm Thu
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học do tôi thực hiện. Các kết quả trình bày trong luận án là hoàn toàn trung thực, có nguồn trích dẫn và chưa có ai công bố trong bất kì công trình khoa học nào khác. Tác giả luận án Trần Thị Kiểm Thu
ii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN………………………………………………………….................................................... i MỤC LỤC………………………………………………………………………………………………………………………… ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT………………………………………………………………………. vi DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ VÀ HÌNH………………………………… vii MỞ ĐẦU………………………………………………………………………………………………………………………….. 1 1. Lý do chọn đề tài…………………………………………………………………………………………………….. 1 2. Mục đích nghiên cứu……………………………………………………………………………………………… 2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .......................................................................... 3 4. Giả thuyết khoa học..................................................................................................... 3 5. Nhiệm vụ nghiên cứu................................................................................................... 3 6. Phương pháp nghiên cứu............................................................................................ 4 7. Đóng góp mới của luận án.......................................................................................... 4 8. Cấu trúc luận án............................................................................................................. 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU............................. 5 1.1. Các nghiên cứu về dạy học tích hợp………………………………………………………………… 5 1.1.1. Các nghiên cứu ở nước ngoài………………………………………………………………………… 6 1.1.2. Các nghiên cứu ở Việt Nam…………………………………………………………………………… 9 1.2. Các nghiên cứu về dạy học Vật lí đại cương theo định hướng bồi dưỡng năng lực nghề nghiệp và năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên… 12 1.2.1. Các nghiên cứu ở nước ngoài………………………………………………………………………… 12 1.2.2. Các nghiên cứu ở Việt Nam…………………………………………………………………………… 13 1.3. Những vấn đề tiếp tục nghiên cứu……………………………………………………………………. 16 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI………….. 17 2.1. Phát triển chương trình Vật lí đại cương trong đào tạo giáo viên Vật lí trung học phổ thông theo hướng phát triển năng lực của sinh viên …………………. 17
iii 2.1.1. Cơ sở phát triển chương trình Vật lí đại cương trong chương trình đào tạo giáo viên Vật lí trung học phổ thông………………………………………………………………… 17 2.1.2. Đổi mới chương trình Vật lí đại cương theo định hướng phát triển năng lực…………………………………………………………………………………………………………………. 18 2.2. Tư tưởng sư phạm tích hợp và dạy học tích hợp……………………………………….. 21 2.2.1. Tư tưởng của sư phạm tích hợp ………………………………………………………………. 21 2.2.2. Dạy học tích hợp……………………………………………………………………………………….. 21 2.2.3. Nguyên tắc tích hợp liên môn Vật lí với các môn khoa học tự nhiên..... 22 2.3. Năng lực, năng lực dạy học, năng lực dạy học tích hợp của giáo viên Vật lí 25 2.3.1. Năng lực…………………………………………………………………………………………………………….. 25 2.3.2. Năng lực dạy học của giáo viên Trung học phổ thông…………………………… 27 2.3.3. Năng lực dạy học tích hợp của giáo viên vật lí Trung học phổ thông….. 29 2.3.4. Cấu trúc năng lực dạy học tích hợp của sinh viên sư phạm Vật lí………… 30 2.4. Năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên của sinh viên sư phạm Vật lí ………………………………………………………………………………………………………………….. 33 2.4.1. Khái niệm năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên...…………… 33 2.4.2. Cấu trúc năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên của sinh viên sư phạm Vật lí ……………………………………………………………………………………………………. 35 2.4.3. Thang đo năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên của sinh viên sư phạm Vật lí …………………………………………………………………………………………………….. 36 2.5. Dạy học theo chủ đề tích hợp……………………………………………………………………………. 38 2.5.1. Khái niệm chủ đề tích hợp……………………………………………………………………………… 38 2.5.2. Khái niệm dạy học theo chủ đề tích hợp……………………………………………………… 38 2.5.3. Phân loại các kiểu chủ đề tích hợp………………………………………………………………. 38 2.5.4. Đặc trưng của dạy học theo chủ đề tích hợp.................................................. 40 2.5.5. Nội dung dạy học tổ chức theo chủ đề tích hợp............................................ 41 2.5.6. Một số phương pháp dạy học chủ đề tích hợp............................................... 41 2.5.7. Kế hoạch dạy học chủ đề tích hợp ……………………………………………………………… 46
iv 2.6. Thực trạng dạy học Vật lí đại cương cho sinh viên sư phạm Vật lí theo định hướng bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp ……………………………………………….. 51 2.6.1. Thực trạng dạy học Vật lí đại cương cho sinh viên sư phạm Vật lí ……… 51 2.6.2. Kết luận kết quả điều tra về dạy học Vật lí đại cương cho sinh viên sư phạm Vật lí theo định hướng bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp ……………… 59 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2……………………………………………………… 61 CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG KẾ HOẠCH DẠY HỌC CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP PHẦN “VẬT LÍ NGUYÊN TỬ HẠT NHÂN” THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÍCH HỢP KIẾN THỨC CÁC KHOA HỌC TỰ NHIÊN CỦA SINH VIÊN SƯ PHẠM VẬT LÍ ……………………………… 62 3.1. Phân tích chương trình, nội dung dạy học học phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân” cho sinh viên sư phạm Vật lí …………………………………………………………………. 62 3.1.1. Chương trình học phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân”………………………………... 63 3.1.2. Nội dung kiến thức của học phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân”………………. 63 3.2. Đề xuất một số chủ đề dạy học tích hợp…………………………………………………………. 65 3.3. Kế hoạch dạy học chủ đề tích hợp học phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân” 68 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3……………………………………………………… 95 CHƯƠNG 4. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM…………………………………………………………… 97 4.1. Tổ chức thực nghiệm sư phạm ………………………………………………………………………… 97 4.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm …………………………………………………………………… 97 4.1.2. Nội dung thực nghiệm sư phạm …………………………………………………………………… 97 4.1.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm ……………………………………………………………. 97 4.1.4. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm ………………………………………………………………….. 98 4.1.5. Đối tượng và thời gian thực nghiệm sư phạm …………………………………………… 98 4.1.6. Lựa chọn mẫu dạy thực nghiệm……………………………………………………………………. 99 4.2. Kết quả thực nghiệm sư phạm………………………………………………………………………….. 104 4.2.1. Kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 1…………………………………………………………. 104 4.2.2. Kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 2…………………………………………………………. 106 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4……………………………………………………… 136
v KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ……………………………………………………………………………………. 137 NHỮNG CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ……………………………………….. 138 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………………………………………………… 140 PHỤ LỤC
vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ ĐC Đối chứng GD&ĐT Giáo dục và đào tạo SV Sinh viên SGK Sách giáo khoa THPT Trung học phổ thông TN Thực nghiệm
vii DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ VÀ HÌNH TRONG LUẬN ÁN Bảng Trang Bảng 2.1: Cấu trúc năng lực dạy học tích hợp theo các năng lực thành phần và các biểu hiện hành vi………………………………………………………………………………………………. 32 Bảng 2.2: Khung năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên của SV sư phạm Vật lí trong dạy học Vật lí đại cương………………………………………………………………… 35 Bảng 2.3: Thang đo năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên………… 36 Bảng 2.4: Bảng thống kê ý kiến của giảng viên đại học về quan điểm dạy học Vật lí đại cương theo chủ đề để bồi dưỡng năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên cho SV sư phạm Vật lí…………………………………………………………….. 52 Bảng 2.5: Bảng thống kê ý kiến của giảng viên đại học về mục tiêu của dạy học theo tiếp cận năng lực thông qua chủ đề………………………………………………………… 54 Bảng 2.6: Bảng thống kê tỉ lệ % về các biện pháp mà giảng viên chọn để bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp cho SV trong dạy học Vật lí đại cương…….. 55 Bảng 2.7: Bảng thống kê tỉ lệ % đề xuất của giảng viên về cách thức tổ chức dạy học Vật lí đại cương nhằm mục tiêu bồi dưỡng năng lực tích hợp các khoa học cho SV sư phạm Vật lí……………………………………………………………………………… 57 Bảng 2.8: Bảng đánh giá của giảng viên về năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên của SV khi học các học phần Vật lí đại cương…………………… 58 Bảng 3.1: Chương trình “Vật lí nguyên tử hạt nhân” các trường đại học sư phạm 62 Bảng 3.2: Chương trình học phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân” có tổ chức dạy học theo chủ đề bồi dưỡng năng lực tích hợp các khoa học cho SV sư phạm Vật lí………………………………………………………………………………………………………………………………. 67 Bảng 3.3: Bảng mô tả hình thức, phương tiện và thời gian tổ chức dạy học chủ đề 1…………………………………………………………………………………………………………………………. 72 Bảng 3.4: Bảng làm việc nhóm “Nguyên tử hidro theo thuyết Bohr”……………... 74 Bảng 3.5: Bảng tiêu chí đánh giá năng lực cho SV chủ đề “Sự kích thích nguyên tử, sự phát quang của một số chất”……………………………………………………………. 78
viii Bảng 3.6: Hình thức tổ chức dạy học chủ đề “Tia X và chẩn đoán hình ảnh bằng tia X”…………………………………………………………………………………………………………………….. 82 Bảng 3.7: Bảng tiêu chí đánh giá chủ đề “Tia X và chẩn đoán hình ảnh bằng tia X”………………………………………………………………………………………………………………………………. 87 Bảng 3.8: Hình thức tổ chức dạy học chủ đề “Thực phẩm chiếu xạ”……………… 90 Bảng 3.9: Bảng tiêu chí đánh giá SV thông qua dạy học chủ đề “Thực phẩm chiếu xạ”………………………………………………………………………………………………………………………. 93 Bảng 4.1: Bảng thống kê tên và thời lượng các chủ đề được tổ chức dạy học thực nghiệm………………………………………………….………………………………………………………………. 97 Bảng 4.2: Bảng thống kê thời gian, địa điểm và đối tượng tổ chức dạy thực nghiệm sư phạm vòng 1………………………………………………………………………………………………. 98 Bảng 4.3: Bảng thống kê thời gian, địa điểm và đối tượng tổ chức dạy thực nghiệm sư phạm vòng 2………………………………………………………………………………………………. 99 Bảng 4.4: Điểm lớp thực nghiệm và đối chứng trước khi thực nghiệm sư phạm vòng 1....................................................................................................................... 99 Bảng 4.5: Bảng tính trị số p trong kiểm định t-test (vòng 1).……………………………. 100 Bảng 4.6: Điểm lớp thực nghiệm và đối chứng trước khi thực nghiệm sư phạm vòng 2 tại Trường Đại học Cần Thơ................................................................ 102 Bảng 4.7: Điểm lớp thực nghiệm và đối chứng trước khi thực nghiệm sư phạm vòng 2 tại Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh................ 103 Bảng 4.8: Bảng tính trị số p trong kiểm định t-test (vòng 2).……………………………. 104 Bảng 4.9: Bảng tổng hợp tính trị số p trong phép kiểm định t-test vòng 2…….. 105 Bảng 4.10: Năng lực phát hiện được vấn đề tích hợp…………………………………….…… 124 Bảng 4.11: Năng lực tổng hợp kiến thức tích hợp……………………………………….………. 125 Bảng 4.12: Năng lực tìm tòi, khám phá, sắp xếp kiến thức các khoa học liên quan đến vấn đề tích hợp…………………………………….………………………………………….…………. 126 Bảng 4.13: Năng lực thuyết trình…………………………………….………………………………………. 126 Bảng 4.14: Năng lực đánh giá tác động của khoa học đối với sức khỏe, đời sống, xã hội, môi trường…………………………………….………………………………………….…………… 127
ix Bảng 4.15: Phân bố tần số điểm của lớp thực nghiệm và đối chứng sau khi thực nghiệm vòng 2…………………………………….………………………………………….…………………… 129 Bảng 4.16: Phân bố tần suất lũy tích hội tụ lùi của lớp thực nghiệm và đối chứng sau khi thực nghiệm vòng 2…………………………………….……………………………………… 129 Bảng 4.17: Bảng thống kê kết quả kiểm tra lớp TN và ĐC……………………………….. 131 Bảng 4.18: Danh sách lựa chọn SV nghiên cứu trường hợp……………………………… 132 Hình Trang Hình 1.1: Bốn cách tiếp cận đào tạo tích hợp liên môn đối với SV sư phạm……. 11 Hình 2.1: Các dạng tích hợp Vật lí với các khoa học khác trong nội dung dạy học 24 Hình 2.2: Các tiêu chuẩn của chuẩn nghề nghiệp giáo viên THPT………………… 28 Hình 2.3: Các môn học nhóm khoa học tự nhiên……………………………………………… 29 Hình 2.4: Mô tả về phẩm chất, năng lực của SV sư phạm Vật lí……………………. 30 Hình 2.5: Các giai đoạn hình thành năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên…………………………………………………………………………………………………………………………… 33 Hình 2.6: Phân loại các kiểu chủ đề tích hợp…………………………………….…………………. 39 Hình 2.7: Các pha giải quyết vấn đề trong dạy học phỏng theo giải quyết vấn đề trong nghiên cứu khoa học…………………………………….…………………………………….. 46 Hình 2.8: Tiến trình dạy học chủ đề tích hợp trong dạy học Vật lí đại cương….. 48 Hình 3.1: Graph tiến trình dạy học chủ đề “Sự kích thích, phát quang của một số chất” …………………………………….………………………………………….……………………………….. 71 Hình 3.2: Cơ chế kích thích nguyên tử…………………………………….…………………………….. 75 Hình 3.3: Dụng cụ thí nghiệm chất phát quang và đèn tia cực tím 390nm…….. 76 Hình 3.4: Graph tiến trình dạy học chủ đề “Tia X và chẩn đoán hình ảnh bằng tia X”…………………………………….………………………………………….………………………………….. 82 Hình 3.5: Phiếu thông tin trợ giúp SV so sánh khả năng hấp thụ tia X gữa một số nguyên tố và các mô trong cơ thể………………………………………………………………. 85 Hình 3.6: Dụng cụ thí nghiệm kiểm chứng sự kết tủa của muối BaSO4…......... 86 Hình 3.7: Graph tiến trình dạy học chủ đề “Thực phẩm chiếu xạ”………………….. 90 Hình 3.8: Trái cây và dấu hiệu radura.……………………………..…………………………………… 91
x Hình 3.9: Giao diện trang Webquest chủ đề “Thực phẩm chiếu xạ”................ 92 Hình 4.1: Phiếu ghi chép của SV về nguyên tử hiđro .…………………………………………. 108 Hình 4.2: SV tổng hợp về chất tinopal …………………………….……………………………………. 111 Hình 4.3: SV làm thí nghiệm kiểm chứng bún có chất tinopal hay không……. 111 Hình 4.4: SV thiết kế sản phẩm trình bày chủ đề 1……………………………………………… 112 Hình 4.5: SV thuyết trình chủ đề………………………………………………………………………………. 112 Hình 4.6: SV kiểm tra thí nghiệm với chất phát quang, thảo luận và thiết kế bài thuyết trình của nhóm…………………………………………………………………………………………… 113 Hình 4.7: SV tổng hợp thông tin về tia X………………………………………………………………. 115 Hình 4.8: Các slide báo cáo chủ đề 2 của SV…………………………………………………………. 122 Hình 4.9: Một số hình ảnh dạy học chủ đề tia X.…………………………………………………… 123 Biểu đồ Biểu đồ 2.1: Ý kiến của giảng viên về sự cần thiết để phát triển chương trình đào tạo để bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp cho SV sư phạm…………………… 52 Biểu đồ 2.2: Biểu đồ xếp hạng phương pháp giảng viên lựa chọn để dạy học Vật lí đại cương theo định hướng bồi dưỡng năng lực tích hợp các khoa học cho SV sư phạm Vật lí………………………………………………………………………………………………. 56 Biểu đồ 2.3: Biểu đồ đánh giá của giảng viên về năng lực tích hợp các khoa học của SV khi học Vật lí đại cương…………………………………………………………….. 58 Biểu đồ 4.1: Biểu đồ biểu diễn điểm lớp TN và ĐC trước khi TN sư phạm vòng 1................................................................................................................................. 100 Biểu đồ 4.2: Biểu đồ biểu diễn điểm lớp TN và ĐC trước khi TN sư phạm vòng 2.................................................................................................................................. 104 Biểu đồ 4.3: Biểu đồ mô tả kết quả đánh giá năng lực phát hiện vấn đề tích hợp 124 Biểu đồ 4.4: Biểu đồ mô tả kết quả đánh giá năng lực tổng hợp kiến thức tích hợp 125 Biểu đồ 4.5: Biểu đồ mô tả kết quả đánh giá năng lực tìm tòi, khám phá, sắp xếp kiến thức khoa học liên quan đến vấn đề tích hợp……………………………………….. 126 Biểu đồ 4.6: Biểu đồ mô tả kết quả đánh giá năng lực thuyết trình…………………. 127
xi Biểu đồ 4.7: Biểu đồ mô tả kết quả đánh giá năng lực đánh giá tác động của khoa học với đời sống xã hội……………………………………………………………………………………. 128 Biểu đồ 4.8: Biểu đồ mô tả tần suất tích lũy hội tụ lùi của lớp TN và ĐC.......... 130 Biểu đồ 4.9: SV tự đánh giá năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên khi học với chủ đề tích hợp giảng dạy hoàn toàn tại lớp…………………………………….. 134
1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Ngày nay, với sự phát triển như vũ bão của khoa học, kĩ thuật và công nghệ, tri thức của loài người đang tăng nhanh chóng. Xu thế phát triển của khoa học ngày nay là tiếp tục phân hóa sâu, song song với tích hợp liên môn, liên ngành ngày càng rộng. Việc giảng dạy các môn khoa học trong nhà trường phải phản ánh sự phát triển hiện đại của khoa học. Đề tài luận án được chúng tôi lựa chọn xuất phát từ bốn lý do chính đó là: Sự cần thiết phải đổi mới phương pháp dạy học đại học theo hướng phát triển năng lực, dạy học tích hợp là năng lực rất quan trọng đối với giáo viên THPT nói chung và giáo viên Vật lí nói riêng, dạy học theo chủ đề là một phương pháp dạy học có hiệu quả nhằm bồi dưỡng năng lực cho người học, nội dung của các học phần Vật lí đại cương giảng dạy cho SV sư phạm có liên hệ với những nội dung dạy học Vật lí ở trường THPT. Thứ nhất, sự cần thiết phải đổi mới phương pháp dạy học đại học theo hướng phát triển năng lực. Thật vậy, nhiệm vụ trọng tâm của dạy học ở đại học đó là phải trang bị cho SV những tri thức khoa học hiện đại và hệ thống những kĩ năng nghề nghiệp, phát triển năng lực hoạt động trí tuệ cho SV nhằm đào tạo ra người cán bộ “Có tri thức có tay nghề, có năng lực thực hành” [31], đồng thời tăng cường dạy và học tích cực, hướng tới tăng cường sự tham gia tích cực của người học, tạo điều kiện phân hóa trình độ, đáp ứng các phong cách học, phát huy khả năng tối đa của người học. Đảm bảo cho người học không những học “sâu” mà còn học “thoải mái”. Qua đó hình thành các năng lực hợp tác, giao tiếp, trình bày, tìm kiếm, thu thập xử lí thông tin và giải quyết vấn đề [7]. Thứ hai, dạy học tích hợp là một năng lực rất quan trọng đối với giáo viên THPT nói chung và giáo viên Vật lí nói riêng. Nghị quyết 14/2005/NQ-CP đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục đại học Việt Nam giai đoạn 2006-2020 khẳng định “Phát triển các chương trình giáo dục đại học theo định hướng nghiên cứu và định hướng nghề nghiệp - ứng dụng”[41]. Năm 2015, Bộ GD&ĐT ban hành tài liệu tập huấn cho các trường đại học sư phạm về đào tạo giáo viên THPT theo chuẩn đầu ra, theo đó, năng lực dạy học tích hợp của SV sư phạm Vật lí được nêu rõ đó là SV sư phạm Vật lí phải có “Kiến thức, kĩ năng các khoa học liên môn bổ trợ nền tảng” và “Năng lực dạy học tích hợp”. Giảng viên cần khai thác nội dung từ các học phần Vật lí đại cương như Cơ học, Nhiệt học,
2 Điện và Từ, Quang học, Dao động sóng, Vật lí nguyên tử hạt nhân để triển khai dạy học cho SV sư phạm Vật lí nhằm bồi dưỡng kiến thức liên môn đồng thời kiến thức liên môn này cũng góp phần vào việc bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp liên môn cho SV sư phạm Vật lí. Thứ ba, dạy học theo chủ đề đang là một xu hướng dạy học hiện đại, việc áp dụng phương pháp dạy học theo chủ đề có thể góp phần bồi dưỡng cho SV một số năng lực bậc cao như phân tích, so sánh, tổng hợp [73]. Một chủ đề dạy học phải gắn liền với thực tiễn cuộc sống và có nội dung bao quát hơn một bài học theo kiểu truyền thống, nội dung của chủ đề bao gồm nhiều lĩnh vực như Vật lí, Hóa học, Sinh học. Bên cạnh đó, phương pháp này còn có các ưu điểm như tạo cơ hội cho SV phát triển năng lực thuyết trình, SV phát biểu, lập luận các vấn đề dựa vào bằng chứng khoa học, từ đó SV thấy được ý nghĩa của quá trình học tập theo chủ đề, SV sẽ có tinh thần, thái độ học tập tích cực hơn. Cuối cùng, chúng tôi nghiên cứu nội dung khoa học từ các học phần Vật lí đại cương cho SV sư phạm như Quang học, Vật lí nguyên tử hạt nhân [5], [23], kết quả cho thấy nội dung các học phần này và nội dung Vật lí THPT có sự liên hệ với nhau, chẳng hạn như sự bức xạ và hấp thụ của nguyên tử, thuyết lượng tử ánh sáng, các mẫu nguyên tử cổ điển và hiện đại, hiện tượng phóng xạ và ứng dụng của đồng vị phóng xạ, ứng dụng Vật lí nguyên tử hạt nhân trong Y học và các ngành khoa học khác như Thiên văn, Địa lí, Công nghệ [36], [44]. Từ các phân tích trên, chúng tôi chọn vấn đề: Phát triển năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên của sinh viên sư phạm Vật lí trong dạy học Vật lí đại cương phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân” để làm đề tài nghiên cứu của luận án. 2. Mục đích nghiên cứu Dạy học VLĐC phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân” theo hướng phát triển năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên của SV sư phạm Vật lí, góp phần bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp của SV trong chương trình đào tạo giáo viên Vật lí THPT. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1. Đối tượng nghiên cứu Quá trình dạy học Vật lí đại cương theo hướng phát triển năng lực tích hợp kiến
3 thức các khoa học tự nhiên của SV sư phạm Vật lí. 3.2. Phạm vi nghiên cứu Dạy học phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân” bằng các chủ đề tích hợp, phát triển năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên của SV sư phạm Vật lí. 4. Giả thuyết khoa học Nếu dạy học Vật lí đại cương phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân” theo các chủ đề tích hợp thì sẽ phát triển được năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên của SV sư phạm Vật lí. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu 5.1. Nghiên cứu lí luận và thực tiễn giáo dục đại học nói chung và đào tạo giáo viên Vật lí THPT nói riêng. 5.2. Nghiên cứu năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên của SV sư phạm Vật lí và năng lực dạy học tích hợp của giáo viên Vật lí ở trường THPT. 5.3. Phân tích chương trình, nội dung dạy học phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân” cho SV sư phạm Vật lí. 5.4. Điều tra thực trạng dạy học Vật lí đại cương cho SV sư phạm theo hướng phát triển năng lực dạy học tích hợp ở các khoa sư phạm, các trường đại học sư phạm. 5.5. Phát triển chương trình học phần Vật lí đại cương theo hướng bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp các môn khoa học ở THPT cho SV sư phạm Vật lí. 5.6. Nghiên cứu vận dụng dạy học tích hợp theo chủ đề trong dạy học Vật lí đại cương theo hướng phát triển năng lực tích hợp các kiến thức khoa học tự nhiên của SV sư phạm Vật lí. 5.7. Đánh giá năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên của SV sư phạm Vật lí trong dạy học phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân”. 5.8. Thực nghiệm sư phạm. 6. Phương pháp nghiên cứu 6.1. Phương pháp nghiên cứu lí luận: Nghiên cứu quan điểm đổi mới giáo dục đại học, lí luận dạy học đại học theo hướng phát triển năng lực nghề nghiệp cho SV. 6.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Điều tra, khảo sát, phân tích và đánh giá thực trạng dạy học Vật lí đại cương cho SV sư phạm Vật lí theo hướng phát triển năng
4 lực dạy học nói chung và năng lực dạy học tích hợp các môn khoa học ở trường THPT. 6.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Thực nghiệm sư phạm kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài. 6.4. Phương pháp thống kê toán học: Xử lí các số liệu điều tra thực tiễn và kết quả thực nghiệm sư phạm bằng công cụ toán học thống kê. 7. Đóng góp mới của luận án 7.1. Về mặt lí luận - Góp phần làm sáng tỏ cơ sở lí luận về phát triển năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên của SV sư phạm Vật lí trong quá trình dạy học Vật lí đại cương. Phát triển năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên là điều kiện cần để bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp trong chương trình đào tạo giáo viên Vật lí THPT. - Xây dựng cấu trúc năng lực dạy học tích hợp của giáo viên Vật lí và cấu trúc năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên; Xây dựng thang đo năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên của SV sư phạm Vật lí trong học tập Vật lí đại cương. - Đề xuất quy trình xây dựng/thiết kế kế hoạch dạy học chủ đề tích hợp trong Vật lí đại cương theo 5 giai đoạn. 7.2. Về mặt thực tiễn - Điều tra được thực trạng dạy học Vật lí đại cương cho SV sư phạm Vật lí theo định hướng phát triển năng lực dạy học tích hợp. - Thiết kế được 5 kế hoạch dạy học theo chủ đề tích hợp phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân” trong chương trình Vật lí đại cương theo định hướng phát triển năng lực tích hợp kiến thức khoa tự nhiên của SV sư phạm Vật lí. 8. Cấu trúc luận án Ngoài phần Mở đầu, Tài liệu tham khảo, Phụ lục, luận án có 4 chương: Chương 1. Tổng quan lịch sử các vấn đề nghiên cứu Chương 2. Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài Chương 3. Xây dựng kế hoạch dạy học chủ đề tích hợp phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân” theo hướng phát triển năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên của sinh viên sư phạm Vật lí Chương 4. Thực nghiệm sư phạm.
5 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN LỊCH SỬ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Các nghiên cứu về dạy học tích hợp 1.1.1. Các nghiên cứu ở nước ngoài Từ những năm 1970, xu hướng liên ngành trong nghiên cứu khoa học bắt đầu phát triển. Lariviere cho rằng sự phát triển đó một phần là nhờ vào các thư viện, nơi bắt đầu tăng dự trữ tạp chí đặt định kỳ, các nhà nghiên cứu có thể tiếp cận các tạp chí thuộc các lĩnh vực khác, ví dụ một nhà Vật lí có thể dễ dàng tham khảo các tạp chí về sinh học. Hơn nữa, Mỹ cũng bắt đầu chuyển hướng tập trung từ nghiên cứu cơ bản sang những vấn đề xã hội như bảo vệ môi trường, những vấn đề khó có thể được giải quyết bởi một lĩnh vực riêng lẻ. Theodore Brown thuộc Viện nghiên cứu tại Đại học Illinois đã kêu gọi các nhà tài trợ đầu tư 40 triệu USD để xây dựng Viện nghiên cứu liên ngành và cho rằng điều này sẽ cho phép giải quyết những vấn đề khoa học và xã hội lớn hơn so với khi chúng ta làm việc trong từng ngành riêng rẽ. Mặc dù dự án này gặp phải nhiều phản đối từ các đồng nghiệp, bởi lẽ cách phân chia ngành học đã trở thành một đặc điểm cơ bản của rất nhiều trường đại học thời bấy giờ, nhưng viện cũng đã được thành lập năm 1983 theo ý tưởng của Brown dưới sự đồng tình và ủng hộ tài chính của Beckman với tên gọi “Beckman Institute for Advanced Science and Technology”, đây là một ví dụ sơ khai về tiến trình thúc đẩy các nghiên cứu liên ngành mà ngày nay đang lan rộng ở khắp các trường đại học trên toàn cầu [30]. “Trí tuệ của con người thực chất là một quá trình xã hội và tiến hóa” [82]. Theo thuyết phát triển nhận thức “Life and theory of cognitive development” của Piaget, ông cho rằng trung tâm của quá trình nhận thức là các hoạt động trí tuệ như nhận biết, phân tích, hệ thống hóa các sự kiện và các hiện tượng, nhớ lại những kiến thức đã học, giải quyết các vấn đề [77]. Thuyết nhận thức của Piaget cũng góp phần phát triển ngành tâm lí học nhận thức hiện đại, giải thích hành vi của con người như là sự hiểu biết của trí óc, thuyết có liên quan đến việc tiếp nhận thông tin và cách tiếp cận xử lí thông tin. Từ thuyết nhận thức của Piaget, học sinh được hình thành và phát triển nhận thức thông qua
6 các hoạt động học tập có thử thách, giáo viên cần tạo tình huống mới để học sinh được cơ hội phân tích, lập luận, từ đó sẽ phát triển cho họ những tri thức mới. Các ưu điểm liên quan đến dạy học tích hợp về khoa học tự nhiên được nghiên cứu rộng rãi trên phạm vi quốc tế [51], [103]. Trong đó, các tác giả kể đến hướng tích hợp như một cách tiếp cận kiến tạo vì đã cung cấp cho người học cơ hội phong phú hơn để thiết lập kết nối giữa những kiến thức mới và kiến thức trước đó. Giáo viên đặt mục tiêu khi thực hiện chương trình giảng dạy tích hợp là để cho học sinh thấy kiến thức trong các ngành học có liên quan đến nhau trong một thế giới tự nhiên. Xavier Rogiers đánh giá tầm quan trọng của dạy học tích hợp trong giáo dục như sau “Nếu nhà trường chỉ quan tâm dạy cho học sinh các khái niệm một cách rời rạc thì nguy cơ sẽ hình thành ở học sinh các suy luận khép kín, sẽ hình thành những con người mù chức năng, nghĩa là những người đã lĩnh hội kiến thức nhưng không có khả năng sử dụng các kiến thức đó hàng ngày” [51]. Các nhà khoa học giáo dục một số nước như Anh, Romania nghiên cứu về năng lực của giáo viên Vật lí [78]. Theo đó, năng lực của giáo viên Vật lí (Physics teaching competences) đòi hỏi phải có kĩ năng dạy cho học sinh về bản chất và giá trị của khoa học, nhận thức khoa học cũng như sử dụng ngôn ngữ khoa học trong môn Vật lí, đồng thời giáo viên Vật lí còn phải có năng lực thúc đẩy phát triển kiến thức khoa học bằng cách vạch ra các chiến lược dạy học tích cực [78, tr. 43]. Như vậy, các nhóm năng lực của giáo viên Vật lí bao gồm kiến thức khoa học, kĩ năng sử dụng ngôn ngữ khoa học trong môn Vật lí và kĩ năng dạy học các môn khoa học. Đối với kiến thức khoa học, kĩ năng sử dụng ngôn ngữ khoa học trong môn Vật lí, các nhà nghiên cứu đề xuất SV được học tập một số học phần có liên quan đến Vật lí bao gồm “Physics-related optional subjects”, ví dụ như Hóa học, Sinh học, Vật lí thiên văn, Vật lí trong Địa lý (Geophysics) ngoài ra còn có các học phần ứng dụng kiến thức Vật lí vào trong các lĩnh vực khác bao gồm: Nguyên tắc Vật lí trong vận hành thiết bị máy móc, Vật lí trong y học và thể thao, Vật lí khí hậu, Vật lí trong sử dụng năng lượng và môi trường, các học phần này có mục tiêu đề cập đến mối quan hệ Vật lí đến các sự vật, hiện tượng trong cuộc sống, các học phần này được gọi tên chung là “Physics in other Sciences” [78, tr. 50].