Luận văn Thạc sĩ Khoa học giáo dục: Phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh trong dạy học “Các lực cơ” - Vật lí 10

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:83

Thêm vào BST

Báo xấu

22
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cấu trúc luận văn gồm phần mở đầu, kết luận, nội dung của luận văn có kết cấu 3 chương: Chương 1 - Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh trong dạy học vật lí; Chương 2 - Thiết kế tiến trình dạy học “Các lực cơ” - Vật lí 10 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh; Chương 3 - Thực nghiệm sư phạm. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học giáo dục: Phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh trong dạy học “Các lực cơ” - Vật lí 10

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM PHẠM MINH HẢI PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC “CÁC LỰC CƠ” - VẬT LÍ 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THÁI NGUYÊN - 2019 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM PHẠM MINH HẢI PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC “CÁC LỰC CƠ” - VẬT LÍ 10 Ngành: Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí Mã số: 8140111 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Anh Thuấn THÁI NGUYÊN - 2019 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
LỜI CAM ĐOAN Luận văn: Phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh trong dạy học “Các lực cơ” - Vật lí 10 được bản thân tôi nghiên cứu và thực hiện từ tháng 5 năm 2018 đến tháng 8 năm 2019. Tôi xin cam đoan: Luận văn sử dụng những thông tin từ nhiều nguồn khác nhau. Các thông tin đã được chọn lọc, phân tích, tổng hợp, xử lí và đưa vào luận văn đúng quy định. Số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này hoàn toàn trung thực và chưa được sử dụng để bảo vệ trong bất kì công trình nghiên cứu nào. Thái Nguyên, tháng 8 năm 2019 Tác giả Phạm Minh Hải Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng Sau đại học, Khoa Vật lí – Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên đã tạo điều kiện để tôi học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Tổ Bộ môn Phương pháp giảng dạy vật lí đã giảng dạy, tư vấn và giúp đỡ tôi trong quá trình làm luận văn. Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới thầy giáo TS. Nguyễn Anh Thuấn, người đã luôn theo sát, hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp và các bạn học viên cao học. Thái Nguyên, tháng 8 năm 2019 Tác giả Phạm Minh Hải Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
MỤC LỤC Trang Lời cam đoan .................................................................................................................. i Lời cảm ơn .....................................................................................................................ii Mục lục ........................................................................................................................ iii Danh mục các chữ viết tắt............................................................................................. iv Danh mục các bảng ........................................................................................................ v Danh mục các hình ....................................................................................................... vi MỞ ĐẦU .......................................................................................................................1 1. Lí do chọn đề tài ........................................................................................................1 2. Mục đích nghiên cứu .................................................................................................3 3. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................................3 4. Giả thuyết khoa học ...................................................................................................3 5. Nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................................................3 6. Phương pháp nghiên cứu ...........................................................................................3 7. Đóng góp của đề tài ...................................................................................................4 8. Cấu trúc luận văn .......................................................................................................4 Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ .........................................................................................................................5 1.1. Phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh trong dạy học vật lí ........................5 1.1.1. Khái niệm năng lực ..............................................................................................5 1.1.2. Khái niệm năng lực thực nghiệm .........................................................................5 1.1.3. Cấu trúc năng lực thực nghiệm ............................................................................6 1.1.4. Các biện pháp phát triển năng lực thực nghiệm ................................................10 1.1.5. Đánh giá năng lực thực nghiệm .........................................................................12 1.2. Dạy học giải quyết vấn đề ....................................................................................13 1.2.1. Bản chất dạy học giải quyết vấn đề ...................................................................13 1.2.2. Cấu trúc của dạy học giải quyết vấn đề .............................................................13 1.2.3. Hướng dẫn học sinh giải quyết vấn đề trong dạy học vật lí ..............................16 1.3. Thực tiễn dạy học giải quyết vấn đề nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh trong dạy học “Các lực cơ” - Vật lí 10 ...................................................16 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
1.3.1. Thực tiễn việc vận dụng dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học “Các lực cơ” - Vật lí 10 ..............................................................................................................17 1.3.2. Thực tiễn việc phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh trong dạy học “Các lực cơ” - Vật lí 10 ...............................................................................................17 1.4. Kết luận chương 1 .................................................................................................18 Chương 2: THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC "CÁC LỰC CƠ" - VẬT LÍ 10 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA HỌC SINH ..........19 2.1. Mục tiêu dạy học “Các lực cơ” - Vật lí 10 ...........................................................19 2.2. Thiết kế tiến trình dạy học "Lực hấp dẫn" ............................................................19 2.2.1. Tiến trình xây dựng kiến thức “Lực hấp dẫn” ...................................................19 2.2.2. Tiến trình dạy học “Lực hấp dẫn” .....................................................................21 2.3. Thiết kế tiến trình dạy học "Lực đàn hồi" ............................................................29 2.3.1. Tiến trình xây dựng kiến thức “Lực đàn hồi” ....................................................29 2.3.2. Tiến trình dạy học “Lực đàn hồi” ......................................................................31 2.4. Thiết kế tiến trình dạy học "Lực ma sát" ..............................................................40 2.4.1. Tiến trình xây dựng kiến thức “Lực ma sát” .....................................................40 2.4.2. Tiến trình dạy học “Lực ma sát” ........................................................................42 2.5. Kết luận chương 2 .................................................................................................53 Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM .................................................................54 3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm ...........................................................................54 3.2. Nhiệm vụ TNSP ....................................................................................................54 3.3. Đối tượng và thời gian thực nghiệm sư phạm ......................................................54 3.4. Kế hoạch thực nghiệm sư phạm ...........................................................................55 3.5. Phương pháp thực nghiệm sư phạm .....................................................................55 3.6. Đánh giá thực nghiệm sư phạm ............................................................................58 3.6.1. Đánh giá định tính..............................................................................................58 3.6.2. Đánh giá định lượng ..........................................................................................62 3.7. Kết luận chương 3 .................................................................................................63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................................65 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................66 PHỤ LỤC Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Viết tắt Viết đầy đủ 1 GQVĐ Giải quyết vấn đề 2 GV Giáo viên 3 HS Học sinh 4 NLTN Năng lực thực nghiệm 5 TN Thí nghiệm 6 TNSP Thực nghiệm sư phạm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Cấu trúc năng lực thực nghiệm ..................................................................6 Bảng 1.2. Tiêu chí chất lượng của các chỉ số hành vi của năng lực thành tố: Xác định mục đích TN .......................................................................................7 Bảng 1.3. Tiêu chí chất lượng của các chỉ số hành vi của năng lực thành tố: Thiết kế phương án TN ..............................................................................8 Bảng 1.4. Tiêu chí chất lượng của các chỉ số hành vi của năng lực thành tố: Tiến hành phương án TN đã thiết kế ..........................................................9 Bảng 1.5. Tiêu chí chất lượng của các chỉ số hành vi của năng lực thành tố: Phân tích kết quả và đánh giá TN ............................................................10 Bảng 2.1. Bảng tiêu chí đánh giá NLTN của HS trong học tập “Lực hấp dẫn” .......25 Bảng 2.2. Bảng tiêu chí đánh giá NLTN của HS trong học tập “Lực đàn hồi của lò xo” ........................................................................................................35 Bảng 2.3. Bảng tiêu chí đánh giá NLTN của HS trong học tập “Xác định độ cứng lò xo” ...............................................................................................38 Bảng 2.4. Bảng tiêu chí đánh giá NLTN của HS trong học tập “Lực ma sát” .........47 Bảng 2.5. Bảng tiêu chí đánh giá NLTN của HS trong học tập “Xác định hệ số ma sát nghỉ” ..............................................................................................51 Bảng 3.1. Thông tin học sinh lớp thực nghiệm.........................................................54 Bảng 3.2. Kế hoạch TNSP ........................................................................................55 Bảng 3.3. Danh sách học sinh được đánh giá NLTN ...............................................55 Bảng 3.4. Bảng tổng hợp đánh giá NLTN của từng HS ...........................................56 Bảng 3.5. Điểm trung bình NLTN của HS trong mỗi bài học ..................................62 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1. Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí thuyết của kiểu dạy học GQVĐ................................................................ 14 Hình 1.2. Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường thực nghiệm của kiểu dạy học GQVĐ..............................................................15 Hình 2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát lực hấp dẫn ...........................................20 Hình 2.2. Hình ảnh câu truyện “Quả táo của Newton” ............................................22 Hình 2.3. Hình ảnh các hành tinh chuyển động quanh Mặt Trời .............................22 Hình 2.4. Biểu diễn lực hấp dẫn giữa hai chất điểm ...............................................23 Hình 2.5. Bố trí TN xác định lực đàn hồi của lò xo .................................................29 Hình 2.6. Sơ đồ bố trí TN xác định lực ma sát (phương án 1) .................................43 Hình 2.7. Sơ đồ bố trí TN xác định lực ma sát (phương án 2) .................................43 Hình 2.8. TN đo độ lớn lực ma sát trượt ..................................................................45 Hình 2.9. TN đo độ lớn lực ma sát lăn .....................................................................46 Hình 3.1. HS xử lí số liệu lực hấp dẫn .....................................................................58 Hình 3.2. HS trình bày thiết kế TN về lực đàn hồi ...................................................59 Hình 3.3. HS tiến hành TN về lực đàn hồi ...............................................................60 Hình 3.4. HS tiến hành TN đo lực ma sát ................................................................ 61 Hình 3.5. HS vận dụng xác định hệ số ma sát nghỉ ..................................................61 Đồ thị 3.1. Đánh giá NLTN của HS trong mỗi bài học ..............................................63 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ thông tin và khoa học kĩ thuật, xã hội loài người không ngừng đi lên. Do vậy, giáo dục đào tạo ra những con người có đủ năng lực và phẩm chất đáp ứng nhu cầu phát triển của xã hội là hết sức quan trọng. Nghị quyết Hội nghị Trung ương 8 khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo xác định: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kĩ năng của người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc. Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kĩ năng, phát triển năng lực. Chuyển từ học chủ yếu trên lớp sang tổ chức hình thức học tập đa dạng, chú ý các hoạt động xã hội, ngoại khóa, nghiên cứu khoa học. Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông trong dạy và học”; “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ và đồng bộ các yếu tố cơ bản của giáo dục, đào tạo theo hướng coi trọng phát triển phẩm chất, năng lực của người học” [12]. Đứng trước những yêu cầu đó, chương trình giáo dục phổ thông có những thay đổi mạnh mẽ, chuyển từ chương trình định hướng nội dung dạy học sang chương trình định hướng năng lực. Khác với chương trình định hướng nội dung, chương trình dạy học định hướng năng lực tập trung vào việc mô tả chất lượng đầu ra, có thể coi là “sản phẩm cuối cùng” của quá trình dạy học. Việc quản lí chất lượng dạy học chuyển từ việc “điều khiển đầu vào” sang “điều khiển đầu ra”, tức là kết quả học tập của HS. Vật lí là môn học thực nghiệm, các kiến thức vật lí chủ yếu được rút ra từ những quan sát và TN. Vì vậy, việc GV sử dụng các TN trong giảng dạy vật lí không chỉ là công việc bắt buộc mà còn là một trong những biện pháp quan trọng trong việc nâng cao chất lượng dạy học, góp phần tích cực trong việc đổi mới phương pháp dạy học theo hướng chuyển từ chương trình giáo dục tiếp cận kiến thức sang tiếp cận năng lực người học. Trong quá trình học tập bộ môn vật lí, ngoài việc dựa trên các kiến thức đã học, dự đoán, suy luận lôgic để đề xuất các phương án TN, HS cần phải biết tiến hành TN, quan sát, thu thập xử lí số liệu nhằm rút ra kiến thức mới, kiểm chứng các định luật vật lí… Do vậy, việc phát triển NLTN trong dạy học vật lí là hết sức quan trọng. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
“Các lực cơ” - Vật lí 10 bao gồm: lực hấp dẫn, lực đàn hồi, lực ma sát. Việc tìm hiểu đặc điểm của các lực này và các định luật vật lí liên quan chủ yếu được thông qua các TN vật lí. Do vậy, khi dạy học chủ đề này GV có nhiều điều kiện thuận lợi để tổ chức dạy học phát huy tối đa NLTN của HS. Đối với HS miền núi, thiết bị TN còn thiếu, chưa đa dạng; đa số HS còn rụt rè, khả năng sáng tạo của HS chưa cao, kĩ năng thực hành của HS còn hạn chế. Do vậy, tổ chức dạy học thế nào để phát triển NLTN của HS là hết sức cần thiết. Dạy học GQVĐ là kiểu dạy học làm cho HS nắm kiến thức trên cơ sở tổ chức, hướng dẫn họ tìm tòi nghiên cứu phỏng theo nghiên cứu của các nhà khoa học, chứ không thụ động chờ GV truyền thụ kiến thức. Việc tổ chức, hướng dẫn HS tìm tòi nghiên cứu không những giúp các em nắm được kiến thức một cách bền vững và sâu sắc mà còn giúp các em biết phương pháp, có kĩ năng và thói quen nghiên cứu, tìm tòi, sáng tạo [17]. Hiện nay đã có một số đề tài nghiên cứu về NLTN của HS, về tổ chức dạy học “Các lực cơ” - Vật lí 10, về xây dựng TN trong dạy học “Các lực cơ” - Vật lí 10. Tại trường ĐHSP Thái Nguyên đã có các công trình nghiên cứu như : - Vận dụng kĩ thuật dạy học tích cực trong tổ chức dạy học theo phương pháp thực nghiệm chương “Động lực học chất điểm” Vật lí 10 theo định hướng phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh THPT miền núi [1] - Xây dựng và sử dụng một số thí nghiệm chương “Động lực học chất điểm” Vật lí 10 theo tiến trình dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề [6] - Tổ chức dạy học theo trạm chủ đề “Các lực cơ học” - Vật lí 10 nâng cao [10] - Tổ chức hoạt động ngoại khóa vật lí lớp 11 "Thí nghiệm về phản xạ và khúc xạ ánh sáng" theo hướng phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh [11] - Tổ chức dạy học một số kiến thức chương “Động lực học chất điểm” - Vật lí 10 theo lý thuyết kiến tạo với sự hỗ trợ của bản đồ tư duy [22] - Xây dựng chuyên đề dạy học theo định hướng phát triển năng lực cho học sinh phần “Lực đàn hồi” Vật lí 10 [23] Tuy nhiên, các luận văn trên chưa đề cập sâu đến tổ chức dạy học “Các lực cơ” - Vật lí 10 thế nào để phát triển NLTN? làm thế nào để đánh giá được NLTN của HS trong khi học kiến thức đó? Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Xuất phát từ các lí do trên, với mong muốn đổi mới phương pháp dạy học, phát triển NLTN của HS và nâng cao chất lượng giáo dục, tôi đã chọn đề tài: Phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh trong dạy học “Các lực cơ” - Vật lí 10. 2. Mục đích nghiên cứu Vận dụng dạy học GQVĐ trong tổ chức dạy học “Các lực cơ” - Vật lí 10 nhằm phát triển NLTN của HS. 3. Đối tượng nghiên cứu Các hoạt động dạy học “Các lực cơ” - Vật lí 10, cụ thể các hoạt động dạy học của ba bài: Lực hấp dẫn, Lực đàn hồi, Lực ma sát. Các TN được sử dụng trong dạy học “Các lực cơ” - Vật lí 10. 4. Giả thuyết khoa học Nếu tổ chức dạy học “Các lực cơ” - Vật lí 10 theo dạy học GQVĐ, trong đó xây dựng các hoạt động học tập để HS được thực hiện các hành vi của NLTN thì sẽ phát triển được NLTN của HS. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt được mục đích trên, tôi đề ra các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể như sau: - Nghiên cứu quan điểm dạy học theo hướng phát triển năng lực của HS. Tìm hiểu NLTN của HS; các biện pháp để phát triển NLTN của HS; cách đánh giá NLTN. - Nghiên cứu cơ sở lí luận của dạy học GQVĐ. - Nghiên cứu chương trình sách giáo khoa và các sách tham khảo về chủ đề “Các lực cơ”- Vật lí 10 - Tìm hiểu các TN liên quan đến lực hấp dẫn, lực đàn hồi, lực ma sát. - Tiến hành TNSP trên lớp học tiến trình dạy học đã soạn thảo để kiểm tra giả thuyết khoa học của đề tài. 6. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lí luận: nghiên cứu các luận văn, luận án, chương trình sách giáo khoa Vật lí, sách, báo, các tài liệu để xây dựng cơ sở lí luận của đề tài. - Phương pháp điều tra: Sử dụng phiếu điều tra. - Phương pháp thực nghiệm khoa học giáo dục: tiến hành TNSP với tiến trình dạy học đã soạn. - Phương pháp thống kê toán học: Xử lí phiếu điều tra và các kết quả thực nghiệm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
7. Đóng góp của đề tài - Vận dụng dạy học GQVĐ, thiết kế được tiến trình dạy học 3 bài: “Lực hấp dẫn”, “Lực đàn hồi”, “Lực ma sát” nhằm phát triển NLTN của HS. - Soạn thảo được các tiêu chí đánh giá NLTN của HS trong dạy học “Các lực cơ” - Vật lí 10. 8. Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, nội dung của luận văn có kết cấu 3 chương: Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh trong dạy học vật lí Chương 2: Thiết kế tiến trình dạy học “Các lực cơ” - Vật lí 10 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh Chương 3: Thực nghiệm sư phạm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 1.1. Phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh trong dạy học vật lí 1.1.1. Khái niệm năng lực Qua quá trình tìm hiểu các tài liệu, chúng tôi nhận thấy có nhiều khái niệm khác nhau về năng lực: - Theo từ điển: Năng lực là khả năng đủ để thực hiện tốt một công việc [27]. Qua đó, ta mới chỉ hiểu sơ bộ về năng lực mà chưa thấy được các thành tố của năng lực. - Theo góc độ tâm lí học: Năng lực là tổ hợp các thuộc tính độc đáo của cá nhân phù hợp với những yêu cầu của một hoạt động nhất định, đảm bảo cho hoạt động đó có kết quả [21]. Tuy nhiên, theo cách tiếp cận này sẽ có những khó khăn trong việc định lượng sự phát triển năng lực. - Theo góc độ giáo dục học: Năng lực của HS phổ thông là khả năng làm chủ những hệ thống kiến thức, kĩ năng, thái độ phù hợp với lứa tuổi và vận hành (kết nối) chúng một cách hợp lý vào thực hiện thành công nhiệm vụ học tập hoặc giải quyết hiệu quả vấn đề đặt ra cho chính các em trong cuộc sống [9]. Việc định nghĩa năng lực theo cách này sẽ thuận lợi hơn trong việc xác định cấu trúc của năng lực cũng như rèn luyện, đánh giá sự phát triển năng lực của người học. Tóm lại, trong nội dung nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng khái niệm: năng lực là khả năng huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và thái độ để thực hiện thành công công việc trong bối cảnh cụ thể. 1.1.2. Khái niệm năng lực thực nghiệm - Khái niệm thực nghiệm + Theo từ điển: Thực nghiệm là tạo ra những biến đổi nhất định của sự vật để xem xét những hiện tượng nào đó hoặc kiểm tra tính đúng sai của các lý thuyết, của những ý kiến hoặc gợi ra những ý kiến mới [27]. + Thực nghiệm trong khoa học là một phương pháp nghiên cứu. Thực nghiệm có thể thực hiện bằng việc nghiên cứu, tổng hợp, phân tích các tài liệu, các bằng chứng thu được (lịch sử, khảo cổ); việc theo dõi, quan sát các sự vật, hiện tượng vốn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
có trong tự nhiên (thiên văn); bằng việc tiến hành các TN (vật lí, hóa học). Qua đây, ta thấy TN chỉ là một phần trong thực nghiệm, tuy nhiên trong vật lí TN là phương án chủ yếu để thu thập thông tin, kiểm tra giả thuyết. - Khái niệm năng lực thực nghiệm + Qua khái niệm năng lực và thực nghiệm, ta có thể định nghĩa NLTN như sau: NLTN là khả năng huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng, thái độ và vận dụng chúng một cách hợp lý để thực hiện thành công nhiệm vụ thực nghiệm trong quá trình học tập. + Trên cơ sở đó, NLTN vật lí là khả năng huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng thực hành trong lĩnh vực vật lí để thực hiện thành công nhiệm vụ thực nghiệm trong quá trình học tập vật lí với thái độ tích cực. Đó có thể là khả năng lí giải một hiện tượng vật lí, thực hiện thành công một TN vật lí hay thiết kế, chế tạo một dụng cụ TN hoạt động dựa trên các nguyên tắc vật lí để phục vụ học tập và nghiên cứu (Trần Thị Thanh Thư, 2016). 1.1.3. Cấu trúc năng lực thực nghiệm Để thuận lợi cho việc đánh giá sự phát triển NLTN của HS, chúng tôi chia NLTN bao gồm 4 thành tố và 14 chỉ số hành vi. Các thành tố và chỉ số hành vi được trình bày ở Bảng 1.1 Bảng 1.1. Cấu trúc năng lực thực nghiệm Năng lực thực nghiệm Thành tố Chỉ số hành vi 1.1. Thực hiện các suy luận lôgic để tìm được hệ quả 1. Xác định mục đích TN cần kiểm nghiệm 1.2. Xác định được kết luận cần được rút ra từ TN 2.1. Xác định được các dụng cụ TN cần sử dụng 2.2. Mô tả được cách bố trí TN 2. Thiết kế phương án TN 2.3. Dự kiến được các bước tiến hành TN 2.4. Dự kiến được kết quả TN 2.5. Lựa chọn phương án TN tối ưu 3.1. Tìm hiểu được các bộ phận của thiết bị thực 3. Tiến hành phương án TN 3.2. Lắp ráp, bố trí được TN đã thiết kế 3.3. Thực hiện được quy trình TN 3.4. Thu thập được số liệu 4.1. Xử lí, phân tích, trình bày được số liệu 4. Phân tích kết quả và đánh 4.2. Rút ra được kết luận giá TN 4.3. Tự đánh giá và cải tiến phép đo Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Trong mỗi chỉ số hành vi, chúng tôi chia tiêu chí chất lượng theo 3 mức từ thấp đến cao, cụ thể như sau: - Thành tố 1: Xác định mục đích TN Xác định mục đích TN là khả năng HS từ tình huống vấn đề nêu ra, thực hiện suy luận lôgic để đưa ra các hệ quả; xác định và phát biểu được mục đích của TN sẽ tiến hành. Bảng 1.2. Tiêu chí chất lượng của các chỉ số hành vi của năng lực thành tố: Xác định mục đích TN Tiêu chí chất lượng Chỉ số hành vi Mức 1 Mức 2 Mức 3 1.1. Thực hiện các suy HS thực hiện HS thực hiện HS tự thực hiện luận lôgic để tìm được được các suy luận được các suy được các suy hệ quả cần kiểm lôgic để tìm được luận lôgic để tìm luận lôgic để tìm nghiệm hệ quả cần kiểm được hệ quả cần được hệ quả cần nghiệm nhưng kiểm nghiệm đầy kiểm nghiệm đầy chưa đầy đủ, đủ, chính xác đủ, chính xác chính xác dưới sự hướng dẫn của GV 1.2. Xác định được kết Xác định được kết Xác định được Tự xác định được luận cần được rút ra từ luận cần rút ra kết luận cần rút kết luận cần rút TN nhưng không đầy ra đầy đủ nhưng ra đầy đủ đủ có sự hỗ trợ của GV - Thành tố 2: Thiết kế phương án TN Là khả năng HS dự kiến về cách thức, lựa chọn dụng cụ, thiết bị TN, cách bố trí và quy trình tiến hành TN trong hoàn cảnh, điều kiện cụ thể để thu được kết quả mong muốn. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Bảng 1.3. Tiêu chí chất lượng của các chỉ số hành vi của năng lực thành tố: Thiết kế phương án TN Tiêu chí chất lượng Chỉ số hành vi Mức 1 Mức 2 Mức 3 2.1. Xác định được các Xác định được Xác định được Xác định được dụng cụ TN cần sử một số dụng cụ đầy đủ dụng cụ đầy đủ dụng cụ dụng TN TN nhưng chưa TN tối ưu tối ưu 2.2. Mô tả được cách Mô tả cách bố trí Mô tả được sơ Mô tả được cách bố trí TN TN nhưng chưa lược cách bố trí bố trí TN một đầy đủ TN cách khoa học, có hình minh họa 2.3. Dự kiến được các Dự kiến thiếu một Dự kiến được Tự dự kiến được bước tiến hành TN số bước tiến hành đầy đủ các bước đầy đủ các bước TN tiến hành TN tiến hành TN dưới sự hướng dẫn của GV 2.4. Dự kiến được kết Dự kiến chưa Dự kiến đúng Dự kiến đúng kết quả TN chính xác kết quả một phần kết quả quả TN TN TN 2.5. Lựa chọn phương HS chỉ đưa ra HS đưa ra được HS đưa ra được án TN tối ưu được 1 phương án một số phương một số phương TN án TN nhưng án TN, phân tích, chưa lựa chọn lựa chọn phương được phương án án TN tối ưu TN tối ưu - Thành tố 3: Tiến hành phương án TN đã thiết kế Là khả năng HS sử dụng hợp lý, có hiệu quả các thiết bị, dụng cụ, thực hiện quy trình thao tác kĩ thuật để tiến hành TN và quan sát, ghi chép, thu thập số liệu trong quá trình TN. Quá trình này đòi hỏi HS phải có kĩ năng tiến hành TN, sử dụng khéo léo dụng cụ; tiến hành đúng quy trình; quan sát, ghi chép tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Bảng 1.4. Tiêu chí chất lượng của các chỉ số hành vi của năng lực thành tố: Tiến hành phương án TN đã thiết kế Tiêu chí chất lượng Chỉ số hành vi Mức 1 Mức 2 Mức 3 3.1. Tìm hiểu được các Tìm hiểu được Tìm hiểu được Tìm hiểu được bộ phận của thiết bị một số bộ phận các bộ phận thiết các bộ phận thiết thực thiết bị sẵn có bị sẵn có bị sẵn có một cách đầy đủ, chính xác 3.2. Lắp ráp, bố trí Lắp ráp, bố trí Tự lắp ráp TN, Tự lắp ráp TN được TN được TN dưới sự bố trí TN nhưng nhanh chóng, bố giúp đỡ của GV chưa khoa học trí TN khoa học 3.3. Thực hiện được Tiến hành được Tiến hành đầy đủ Tiến hành đầy đủ quy trình TN một số bước theo các bước theo các bước theo quy trình quy trình quy trình một cách nhanh chóng 3.4. Thu thập được số Thu thập chưa đầy Thu thập được Thu thập được số liệu đủ số liệu đầy đủ số liệu liệu đầy đủ, nhưng còn có số chính xác liệu chưa chính xác - Thành tố 4: Phân tích kết quả và đánh giá TN Là khả năng HS xử lí được các dữ liệu thu được, trình bày được mối quan hệ giữa các dữ liệu (vẽ bảng, biểu, sơ đồ, biểu đồ, đồ thị), phân tích mối quan hệ đó để rút ra quy luật và đưa ra những kết luận có giá trị từ kết quả thực nghiệm thu được. Đánh giá ưu nhược điểm của TN và đề xuất cải tiến phép đo. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Bảng 1.5. Tiêu chí chất lượng của các chỉ số hành vi của năng lực thành tố: Phân tích kết quả và đánh giá TN Tiêu chí chất lượng Chỉ số hành vi Mức 1 Mức 2 Mức 3 4.1. Xử lí, phân tích, Xử lí, phân tích, Xử lí, phân tích, Xử lí, phân tích, trình bày được số liệu trình bày được trình bày được tất được tất cả các số một vài số liệu từ cả các số liệu từ liệu từ kết quả kết quả TN kết quả TN TN, trình bày rõ ràng, có bảng biểu, đồ thị minh họa 4.2. Rút ra được kết Rút ra được kết Rút ra được kết Rút ra được kết luận luận nhưng chưa luận nhưng chưa luận một cách chính xác đầy đủ chính xác, đầy đủ 4.3. Tự đánh giá và cải Tự đánh giá được Tự đánh giá và Tự đánh giá và tiến phép đo phép đo nêu được hạn chế nêu được hạn chế của phép đo của phép đo. Nêu và tiến hành cải tiến phép đo 1.1.4. Các biện pháp phát triển năng lực thực nghiệm NLTN gắn với khả năng hành động, nghĩa là đòi hỏi HS phải giải thích được, làm được, vận dụng được kiến thức vật lí vào thực tiễn chứ không dừng lại ở mức độ hiểu. Để phát triển NLTN của HS có một số biện pháp sau: - Biện pháp 1: Rèn luyện cho HS các bước của phương pháp thực nghiệm + Rèn luyện khả năng đề xuất giả thuyết: Từ các tình huống có vấn đề, HS cần nhận thức, suy nghĩ, dựa vào những kinh nghiệm trong cuộc sống và những kiến thức đã biết để đề xuất ra các giả thuyết hợp lí. Giả thuyết cần có các đặc tính: có vẻ hợp lí, không chắc chắn và khái quát. Ngoài ra, cần phân biệt giả thuyết với các phỏng đoán không có căn cứ hoặc các kết luận được suy ra một cách lôgic. Thông thường, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
HS ngại đề ra giả thuyết vì sợ sai. GV cần khuyến khích HS đề ra các giả thuyết có căn cứ. + Rèn luyện việc thiết kế phương án TN: Để thiết kế được các phương án TN hợp lí, GV cần hướng dẫn HS căn cứ vào giả thuyết để xây dựng phương án TN theo từng bước: lựa chọn dụng cụ, bố trí dụng cụ, trình tự tiến hành và dự kiến kết quả. Các phương án được thiết kế cần có tính khả thi. + Rèn luyện kĩ năng tiến hành TN: Cần tạo điều kiện để HS có thể tiến hành các TN. Chỉ khi tự tiến hành các TN, kĩ năng thực hành của HS mới được nâng cao, các kiến thức sẽ có tính thuyết phục hơn. Trong quá trình HS tiến hành TN, GV cần quan sát, chỉ dẫn cho HS khi gặp khó khăn. Cần đảm bảo sự hợp tác của HS khi làm việc theo nhóm và tính an toàn khi tiến hành TN. + Rèn luyện xử lí, trình bày, nhận xét và rút ra kết luận: Sau khi tiến hành TN thu thập được số liệu, HS cần biết xử lí, trình bày các thông tin thu thập được, phân tích và rút ra được kết luận chính xác. Nội dung này đòi hỏi khả năng tính toán, vẽ đồ thị, lập bảng biểu và khả năng phân tích của HS. - Biện pháp 2: Tổ chức dạy học theo dạy học GQVĐ nhằm phát triển NLTN của HS Dạy học GQVĐ là cách dạy học cốt lõi trong vật lí. Cơ sở lí luận của dạy học GQVĐ chúng tôi sẽ trình bày cụ thể ở mục 1.2. Dạy học GQVĐ (trang 13). Qua việc nghiên cứu cơ sở lí luận của dạy học GQVĐ, chúng tôi nhận thấy tổ chức dạy học GQVĐ rất thuận lợi cho việc phát triển NLTN của HS. Hầu hết các bước của dạy học GQVĐ đều có thể sử dụng các TN như TN làm xuất hiện vấn đề cần nghiên cứu, TN hỗ trợ đề xuất giả thuyết, TN được sử dụng để kiểm tra giả thuyết hoặc hệ quả được suy ra từ giả thuyết, TN được sử dụng trong giai đoạn vận dụng kiến thức. Bằng việc quan sát, thiết kế, tiến hành các TN đó, HS được rèn luyện và phát triển NLTN. - Biện pháp 3: Sử dụng các bài tập thực nghiệm + Bài tập thực nghiệm là bài tập mà HS chỉ có thể hoàn thành thông qua việc tiến hành các hoạt động thực nghiệm. Như vậy, quá trình thực hiện bài tập thực nghiệm chính là quá trình thực hiện các hoạt động thực nghiệm, qua đó HS sẽ được rèn luyện và phát triển NLTN. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn