Luận văn Thạc sĩ Khoa học giáo dục: Xây dựng và sử dụng bài tập khi dạy học chương “Dao động điện từ và sóng điện từ” (Vật lí 12) góp phần phát triển năng lực tính toán của học sinh chuyên Vật lí

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:105

Thêm vào BST

Báo xấu

25
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài này nghiên cứu vận dụng dạy học phát triển năng lực để xây dựng và sử dụng các bài tập khi dạy học chương “Dao động điện từ và sóng điện từ” (Vật lí 12) nhằm phát triển năng lực tính toán cho học sinhTHPT chuyên vật lí. 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: Xây dựng và sử dụng bài tập khi dạy học chương “Dao động điện từ và sóng điện từ” (Vật lí 12) góp phần phát triển năng lực tính toán của học sinh chuyên Vật lí

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN HOÀNG LONG XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP KHI DẠY HỌC CHƯƠNG “DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ” (VẬT LÍ 12) GÓP PHẦN PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÍNH TOÁN CỦA HỌC SINH CHUYÊN VẬT LÍ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Thái nguyên, 2017
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN HOÀNG LONG XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP KHI DẠY HỌC CHƯƠNG “DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ” (VẬT LÍ 12) GÓP PHẦN PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÍNH TOÁN CỦA HỌC SINH CHUYÊN VẬT LÍ Chuyên ngành: LL&PP DẠY HỌC BỘ MÔN VẬT LÍ Mã số: 60 14 01 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: PGS-TS NGUYỄN VĂN KHẢI Thái nguyên, 2017
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả, số liệu nghiên cứu nêu trong luận văn này là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kì công trình khoa học nào khác. Thái Nguyên, tháng 9 năm 2017 Tác giả Nguyễn Hoàng Long i
LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy Nguyễn Văn Khải đã trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo tận tình trong suốt quá trình em thực hiện luận văn này. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong ở bộ phận sau đại học – phong đào tạo, khoa vật lí trường đại học sư phạm – Đại học Thái Nguyên đã tạo những điều kiện tốt nhất giúp đỡ em trong quá trình học tập và nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu, các thầy cô giáo ở tổ vật lí trường THPT chuyên Thái nguyên đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình thực nghiệm sư phạm Thái Nguyên, tháng, ……năm 2017 Tác giả luận văn Nguyễn Hoàng Long ii
MỤC LỤC Lời cam đoan ..................................................................................................................i Lời cảm ơn .................................................................................................................... ii Mục lục ........................................................................................................................ iii Danh mục các từ viết tắt ................................................................................................ v Danh mục các bảng ........................................................................................................v Danh mục các hình .......................................................................................................vi MỞ ĐẦU .......................................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài .......................................................................................................1 2. Mục đích nghiên cứu .................................................................................................2 3. Giả thuyết khoa học ...................................................................................................2 4. Đối tượng nghiên cứu của đề tài ................................................................................2 5. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài ................................................................................2 6. Phương pháp nghiên cứu của đề tài ...........................................................................3 7. Đóng góp của đề tài ...................................................................................................3 8. Cấu trúc của đề tài .....................................................................................................4 CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ...........................5 1.1. Tổng quan về các vấn đề nghiên cứu......................................................................5 1.1.1. Các nghiên cứu về dạy học phát triển năng lực ...................................................5 1.1.2. Các nghiên cứu về bài tập vật lí phát triển năng lực cho HS THPT....................6 1.2. Năng lực tính toán của học sinh THPT chuyên ......................................................6 1.2.1. Khái niệm năng lực .............................................................................................. 6 1.2.2. Năng lực tính toán của học sinh trong DH vật lí .................................................8 1.3. Bài tập vật lí trong dạy và học ..............................................................................12 1.3.1. Khái niệm và vai trò của bài tập vật lí ............................................................... 12 1.3.2. Phân loại bài tập vật lí .......................................................................................12 1.3.3. Bài tập phát triển năng lực tính toán trong dạy học vật lí .................................14 1.4. Đánh giá năng lực tính toán trong DH vật lí ........................................................17 1.4.1. Mục tiêu đánh giá .............................................................................................. 17 1.4.2. Công cụ đánh giá năng lực tính toán .................................................................18 iii
1.5. Khảo sát thực trạng sử dụng bài tập theo hướng phát triển năng lực tính toán của học sinh THPT chuyên Thái Nguyên ....................................................................23 1.5.1. Mục đích khảo sát thực trạng .............................................................................23 1.5.2. Đối tượng và phương pháp điều tra ...................................................................23 1.5.3. Kết quả khảo sát .................................................................................................23 1.6. Xây dựng và sử dụng bài tập định hướng phát triển năng lực tính toán trong dạy học cho HS THPT chuyên vật lí ...........................................................................26 1.6.1. Định hướng xây dựng bài tập nhằm phát triển năng lực tính toán trong dạy học cho HS THPT chuyên vật lí ..................................................................................26 1.6.2. Sử dụng bài tập phát triển năng lực tính toán trong tiến trình xây dựng kiến thức mới .......................................................................................................................28 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ............................................................................................ 29 CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP KHI DẠY HỌC CHƯƠNG “DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ” (VẬT LÍ 12) GÓP PHẦN PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÍNH TOÁN CHO HỌC SINH CHUYÊN VẬT LÍ ...............31 2.1. Phân tích mục tiêu và nội dung chương “DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ” (VẬT LÍ 12 – chương trình chuyên).........................................................31 2.1.1. Cấu trúc nội dung chương “Dao động điện từ và sóng điện từ” .......................31 2.1.2. Mục tiêu cần đạt được của chương ....................................................................33 2.2. Phát triển năng lực tính toán trong dạy học chương “Dao động điện từ và sóng điện từ”.........................................................................................................................35 2.3. Xây dựng sơ đồ logic phát triển năng lực tính toán..............................................35 2.4. Xây dựng các bài tập góp phần phát triển năng lực tính toán khi dạy học chương “Dao động điện từ và sóng điện từ” (Vật lí 12) cho HS chuyên vật lí ...........37 2.4.1. Các nguyên tắc xây dựng bài tập phát triển năng lực tính toán [2] ...................37 2.4.2. Hệ thống các bài tập góp phần phát triển năng lực tính toán cho học sinh khi dạy học chương “Dao động điện từ và sóng điện từ” ..................................................40 2.5. Sử dụng hệ thống các bài tập góp phần phát triển năng lực tính toán cho học sinh khi dạy học chương “Dao động điện từ và sóng điện từ” ....................................47 2.5.1. Sử dụng bài tập phát triển năng lực tính toán trong tiến trình dạy học xây dựng kiến thức mới ......................................................................................................47 iv
2.5.2. Sử dụng bài tập phát triển năng lực tính toán trong tiến trình dạy học bài ôn tập ........................................................................................................................... 62 2.5.3 . Sử dụng bài tập phát triển năng lực tính toán trong kiểm tra đánh giá ........71 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ............................................................................................ 75 Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM .................................................................76 3.1. Mục đích, đối tượng thực nghiệm sư phạm .........................................................76 3.1.1. Mục đích ............................................................................................................76 3.1.2. Đối tượng ...........................................................................................................76 3.2. Phương pháp thực nghiệm sư phạm .....................................................................76 3.2.1. Phương pháp quan sát và thảo luận ...................................................................76 3.2.2. Phương pháp thảo luận ......................................................................................76 3.2.3. Phương pháp thống kê toán học ........................................................................76 3.3. Nội dung thực nghiệm sư phạm ............................................................................76 3.3.1. Tài liệu thực nghiệm sư phạm ...........................................................................76 3.3.2. Chọn mẫu và tiến hành thực nghiệm sư phạm ..................................................77 3.4. Kết quả thực nghiệm sư phạm ..............................................................................78 3.4.1. Phương thức và tiêu chí đánh giá ......................................................................78 3.4.2. Phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm ............................................................ 79 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ............................................................................................ 86 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ............................................................................88 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................89 PHỤ LỤC....................................................................................................................91 v
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT GV Giáo viên HS Học sinh THPT Trung học phổ thông ĐC Đối chứng TN Thực nghiệm TNSP Thực nghiệm sư phạm NL Năng lực NLTT Năng lực tính toán TC Tiêu chí iv
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Cấu trúc của năng lực tính toán .....................................................................9 Bảng 1.2. Bảng so sánh yêu cầu về NLTT của HS chuyên lí với HS không chuyên lí...11 Bảng 1.3: Khung tiêu chí tham chiếu ..........................................................................19 Bảng 1.4: Kết quả khảo sát GV ...................................................................................24 Bảng 1.5: Kết quả khảo sát HS ....................................................................................24 Bảng 2.1: Phân phối chương trình chương dao động điện từ và sóng điện từ ............32 Bảng 3.2: Kết quả đánh giá NLTT thông qua quan sát HS .........................................79 Bảng 3.3: Kết quả đánh giá NLTT thông qua phỏng vấn HS ....................................81 Bảng 3.4: Phân bố điểm kiểm tra của nhóm TN và ĐC ..............................................82 Bảng 3.5: Các chỉ số thống kê .....................................................................................82 Bảng 3.6: Phân phối tần suất lũy tích hội tụ lùi ........................................................... 83 Bảng 3.7: Kết quả đánh giá năng lực tính toán của HS sau khi TNSP........................84 Bảng 3.8: Kết quả đánh giá năng lực tính toán thông qua sản phẩm học tập ..............85 v
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc chương: dao động điện từ và sóng điện từ ..................................... 31 Hình 2.2: Sơ đồ logic phát triển năng lực tính toán ................................................................ 36 Hình 2.3: Sơ đồ logic phát triển năng lực tính toán của phiếu học tập số 1 ........................... 49 Hình 3.1: Đồ thị mô tả phân phối tần suất lũy tích hội tụ lùi ................................................. 83 vi
MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Trong bức thư gửi giáo viên, học sinh, cán bộ thanh niên và nhi đồng ngày 31/10/1955, Hồ Chủ tịch đã nhắc là phải tẩy sạch ảnh hưởng của“học để lấy bằng cấp, dạy theo lối nhồi sọ”; Người chỉ rõ: “Tiểu học thì cần giáo dục cho các cháu thiếu nhi: yêu Tổ quốc, yêu nhân dân, yêu lao động, yêu khoa học, trọng của công. Cách dạy phải nhẹ nhàng và vui vẻ, chớ có gò ép thiếu nhi vào khuôn khổ của người lớn.”;“ Trung học thì cần đảm bảo cho học trò những tri thức phổ thông chắc chắn, thiết thực, thích hợp với nhu cầu và tiền đồ xây dựng nước nhà, bỏ những phần nào không cần thiết cho đời sống thực tế”. Những vấn đề Bác đã chỉ ra cách đây nửa thế kỉ, đến nay vẫn còn nguyên giá trị. Căn cứ vào 4 trụ cột của giáo dục mà UNESCO đã tuyên bố, là: “Học để biết”; “Học để làm”; “Học để cùng chung sống” và “Học để làm người”, và để “học thường xuyên, suốt đời” thì người học sẽ ở vị trí trung tâm của nhà trường.Vai trò của người học trong nền giáo dục hiện đại đã dẫn đến sự thay đổi chức năng và vai trò của giáo viên; đòi hỏi giáo dục nhà trường không chỉ còn là truyền thụ mà là sự khám phá kiến thức; đòi hỏi người giáo viên phải có năng lực đáp ứng linh hoạt và hiệu quả trước những yêu cầu mới. Giáo viên không chỉ là người dạy học trên lớp học, một người làm nhiệm vụ truyền thụ kiến thức là chính, người cung cấp thông tin, mà trở thành người tổ chức, hướng dẫn quá trình học của học sinh. Trong thực tiễn giáo dục phổ thông ở Việt Nam hiện nay, chương trình giáo dục chủ yếu theo hướng tiếp cận nội dung, mục tiêu giáo dục đặt vấn đề thi cử lên hàng đầu, thi gì học nấy, nội dung các kì thi quan tâm đến dung lượng và mức độ đồng bộ hóa kiến thức. Trong dạy học vật lí, việc vận dụng kiến thức chủ yếu được quy về các kĩ năng giải các bài tập vật lí mà chúng cùng với thời gian ngày càng biến thành những bài toán lắt léo, đôi khi xa rời thực tiễn nhưng lại cần nhiều thủ thuật, cần thời gian khổ luyện. Người học không được quan tâm, chú ý tới diễn biến tâm lý, thái độ, đến nhu cầu được phát triển chính đáng. Vì vậy giáo dục đang trong giai đoạn tích cực đổi mới phương pháp dạy học, đổi mới toàn điện và đồng bộ, trong đó có vật lí học; chủ đạo là đổi mới theo hướng phát huy các năng lực cho học sinh. Giáo dục phổ thông nước ta đang thực hiện bước chuyển 1
từ chương trình giáo dục tiếp cận nội dung sang tiếp cận năng lực của người học, nghĩa là từ chỗ quan tâm đến việc học sinh học được cái gì đến chỗ quan tâm học sinh vận dụng được cái gì qua việc học. Để đảm bảo được điều đó, phải thực hiện thành công việc chuyển từ phương pháp dạy học theo lối “truyền thụ một chiều” sang dạy cách học, cách vận dụng kiến thức, rèn luyện kĩ năng, hình thành năng lực và phẩm chất; đồng thời phải chuyển cách đánh giá kết quả giáo dục từ nặng về kiểm tra trí nhớ sang kiểm tra, đánh giá năng lực vận dụng kiến thức giải quyết vấn đề, ứng dụng vào thực tiễn. Trong dạy học, việc kiểm tra - đánh giá là hết sức quan trọng, bài tập vật lí là một phương tiện, một công cụ dùng để đánh giá có hiệu quả đặc biệt. Do đó xây dựng được một hệ thống bài tập vật lí vừa đáp ứng được yêu cầu chuyên môn, vừa đảm bảo tính vận dụng vào thực tiễn và qua đó phát triển được các năng lực của học sinh (trong đó có NLTT), trang bị cho học sinh những kĩ năng cần thiết cho cuộc sống, đáp ứng các yêu cầu của xã hội là việc cần phải làm ngay. Xuất phát từ những vấn đề trên, chúng tôi lựa chọn đề tài:“Xây dựng và sử dụng bài tập khi dạy học chương “Dao động điện từ và sóng điện từ” (vật lí 12) góp phần phát triển năng lực tính toán của học sinh chuyên vật lí”. 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu vận dụng dạy học phát triển năng lực để xây dựng và sử dụng các bài tập khi dạy học chương “Dao động điện từ và sóng điện từ” (Vật lí 12) nhằm phát triển năng lực tính toán cho học sinhTHPT chuyên vật lí 3. Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng được và sử dụng hợp lí các bài tập theo định hướng phát triển NL phù hợp với lí luận hiện đại về dạy học phát triển NL thì có thể nâng cao chất lượng dạy học nhằm phát triển NLTT cho học sinhTHPT chuyên vật lí. 4. Đối tượng nghiên cứu của đề tài Dạy học theo định hướng phát triển NLTT cho học sinh THPT chuyên vật lí. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài - Nghiên cứu về cơ sở lý luận về: dạy học bài tập vật lí và kiểm tra đánh giá theo hướng phát triển NL học sinh. 2
- Xây dựng hệ thống bài tập phát triển NL chương “dao động điện từ và sóng điện từ”, (vật lí 12) cho HS chuyên lí. - Đề xuất hướng sử dụng hệ thống bài tập đã xây dựng trong dạy học vật lí ở trường THPT. - Tiến hành thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu quả của đề tài. 6. Phương pháp nghiên cứu của đề tài 6.1. Nghiên cứu lí luận - Nghiên cứu cơ sở lí luận về dạy học theo định hướng phát triển NLTT của HS để làm sáng tỏ vai trò của nó trong dạy và học vật lí. - Nghiên cứu nội dung chương trình vật lí THPT chuyên chương “dao động điện từ và sóng điện từ”, Vật lí lớp 12(chuyên) 6.2. Nghiên cứu thực tiễn - Tìm hiểu nội dung chương trình, phương pháp và hình thức tổ chức sử dụng dạy học theo định hướng phát triển NL của HS trong dạy và học vật lí ở trường THPT chuyên Thái Nguyên. - Điều tra thực tiễn sử dụng dạy học theo định hướng phát triển NL của HS tại trường THPT Chuyên Thái Nguyên. 6.3. Thực nghiệm sư phạm - Tiến hành giảng dạy song song nhóm ĐC và nhóm TN ở trường THPT Chuyên Thái Nguyên theo phương án đã xây dựng. - Trên cơ sở phân tích định tính và định lượng kết quả thu được trong quá trình thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi và tính hiệu quả của các biện pháp do đề tài đưa ra. 6.4. Phương pháp thống kê toán học Sử dụng phương pháp thống kê toán học để xử lí các kết quả TNSP nhằm kiểm định giả thuyết thống kê về sự khác biệt trong kết quả học tập của hai nhóm đối tượng (thực nghiệm và đối chứng). 7. Đóng góp của đề tài - Góp phần cụ thể hóa dạy học phát triển NL trong dạy học vật lí; - Các sản phẩn của luận văn có thể làm tài liệu tham khảo cho GV vật lí trong việc vận dụng dạy học phát triển NL cho học sinh. 3
- Xây dựng được 02 tiến trình dạy học vận dụng các bài tập trên vào dạy học chương “Dao động điện từ và sóng điện từ”, vật lí 12 THPT chuyên. - Xây dựng 01 bài kiểm tra đánh giá năng lực tính toán của HS chương “Dao động điện từ và sóng điện từ”, vật lí 12 THPT Chuyên. 8. Cấu trúc của đề tài Ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo, nội dung luận văn được trình bày trong 3 chương: Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài. Chương 2: Xây dựng và sử dụng bài tập khi dạy học chương “Dao động điện từ và sóng điện từ” (vật lí 12) góp phần phát triển năng lực tính toán của học sinh chuyên vật lí Chương 3: Thực nghiệm sư phạm. 4
CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Tổng quan về các vấn đề nghiên cứu 1.1.1. Các nghiên cứu về dạy học phát triển năng lực Trong bối cảnh hòa nhập với xu hướng giáo dục quốc tế, dạy học định hướng phát triển NL (định hướng kết quả đầu ra) đang được sử dụng rộng rãi ở tất cả các cấp học, các môn học trong chương trình giáo dục phổ thông. Cùng với xu hướng này có không ít những công trình nghiên cứu nhằm góp phần làm sáng tỏ vai trò của phương pháp dạy học nhằm mục tiêu phát triển năng lực người học, như: - Nguyễn Văn Hiền (2011), Rèn luyện và phát triển năng lực tư duy sáng tạo cho học sinh phổ thông qua dạy học hình học không gian, Khóa luận tốt nghiệp chuyên ngành phương pháp dạy học toán, Đại học Sư phạm Huế. - Mai Duy Nam (2011), Bồi dưỡng năng lực tư duy thực tiễn cho học sinh qua việc xây dựng bài tập hóa học gắn với các vấn đề phát triển kinh tế, xã hội và môi trường, Luận văn thạc sĩ chuyên ngành LL&PPDH hóa học, Đại học Vinh. - Nguyễn Thị Bích Hồng (2012), Phát triển năng lực tự học cho học sinh trung học phổ thông qua dạy học môn giáo dục công dân lớp 12, Luận văn thạc sĩ chuyên ngành LL&PPDH bộ môn chính trị, Đại học Vinh. - Đỗ Hương Trà (chủ biên) (2015), Dạy học tích hợp phát triển năng lực học sinh (Quyển 1: Khoa học tự nhiên), NXB Đại học Sư phạm, Hà Nội. - Đoàn Nguyệt Linh (2015), Phát triển năng lực tự học cho học sinh khi dạy học môn lịch sử của học sinh trung học phổ thông, Luận án tiến sĩ chuyên ngành LL&PPDH bộ môn Lịch sử, Đại học Sư phạm Hà Nội. Nói chung, giáo dục định hướng NL nhằm đảm bảo chất lượng đầu ra của việc dạy học, thực hiện mục tiêu phát triển toàn diện các phẩm chất nhân cách, chú trọng NL vận dụng tri thức trong những tình huống thực tiễn nhằm chuẩn bị cho con người năng lực giải quyết các tình huống của cuộc sống và nghề nghiệp. Chương trình này nhấn mạnh vai trò của người học với tư cách chủ thể của quá trình nhận thức. 5
1.1.2. Các nghiên cứu về bài tập vật lí phát triển năng lực cho HS THPT Cùng với các công trình nghiên cứu về phát triển năng lực trong dạy học cũng có không ít công trình nghiên cứu về bài tập trong dạy học vật lí nhằm phát triển năng lực cho HS THPT. Có thể kể đến một số công trình, như: - Đỗ Thị Thúy Hà (2009), Phối hợp các phương pháp và phương tiện dạy học hiện đại để phát triển hứng thú và năng lực tự học tập cho học sinh qua các hoạt động giải bài tập Vật lí phần cơ học (chương trình Vật lí 10 nâng cao), Luận văn thạc sĩ chuyên ngành LL&PPDH Vật lí, Đại học Sư Phạm – Đại học Thái Nguyên. - Trần Thị Thu Huệ (2013), Xây dựng và sử dụng chuyên đề về “Dao động cơ” (Vật lý 12) hỗ trợ bồi dưỡng học sinh giỏi ở các trường THPT miền núi, Luận văn thạc sĩ chuyên ngành LL&PPDH Vật lí, Đại học Sư Phạm – Đại học Thái Nguyên. - Nguyễn Thị Tám (2015), Xây dựng và sử dụng bài tập theo chuẩn Pisa trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” Vật lí lớp 10-THPT, Luận văn thạc sĩ chuyên ngành LL&PPDH bộ môn Vật lí, Đại học Vinh. - Phùng Thị Hạnh (2016), Xây dựng và sử dụng bài tập theo định hướng phát triển năng lực cho học sinh khi dạy chương dòng điện xoay chiều – Vật lí 12, Luận văn thạc sĩ chuyên ngành LL&PPDH Vật lí, Đại học Sư Phạm – Đại học Thái Nguyên. Nhìn chung kết quả các công trình nghiên cứu nêu trên đều làm rõ được vai trò quan trọng của bài tập trong dạy – học Vật lí theo định hướng phát triển NL của người học. Tuy nhiên, việc nghiên cứu cụ thể hơn về vai trò của bài tập trong dạy – học vật lí đối với HS các trường THPT chuyên nói chung và HS chuyên Vật lí nói riêng còn ít. Đặc biệt, việc xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập vật lí nhằm phát triển năng lực tính toán cho học sinh THPT còn chưa được đề cập đến. 1.2. Năng lực tính toán của học sinh THPT chuyên 1.2.1. Khái niệm năng lực Theo Xavier Roegiers: “năng lực là sự tích hợp các kĩ năng tác động một cách tự nhiên lên các nội dung trong một loại tình huống cho trước để giải quyết những vấn đề do những tình huống này đặt ra”. [17] Từ đó có thể hiểu năng lực là khả năng thực hiện có trách nhiệm và hiệu quả các hành động, giải quyết các nhiệm vụ, vấn đề trong những tình huống khác nhau thuộc 6
các lĩnh vực nghề nghiệp, xã hội hay cá nhân trên cơ sở hiểu biết, kỹ năng, kỹ xảo và kinh nghiệm cũng như sự sẵn sàng hành động. Để hình thành và phát triển NL cần xác định các thành phần và cấu trúc của chúng. Có nhiều loại NL khác nhau, việc mô tả cấu trúc và các thành phần NL cũng khác nhau. Cấu trúc chung của NL hành động được mô tả là sự kết hợp của 4 NL thành phần: Năng lực chuyên môn, năng lực phương pháp, năng lực xã hội và năng lực cá thể. - Năng lực chuyên môn: Là khả năng thực hiện các nhiệm vụ chuyên môn cũng như khả năng đánh giá kết quả chuyên môn một cách độc lập, có phương pháp và chính xác về mặt chuyên môn. Nó được tiếp nhận qua việc học nội dung - chuyên môn và chủ yếu gắn với khả năng nhận thức và tâm lý vận động. - Năng lực phương pháp: Là khả năng đối với những hành động có kế hoạch, định hướng mục đích trong việc giải quyết các nhiệm vụ và vấn đề. Năng lực phương pháp bao gồm năng lực phương pháp chung và phương pháp chuyên môn. Trung tâm của phương pháp nhận thức là những khả năng tiếp nhận, xử lý, đánh giá, truyền thụ và trình bày tri thức. Nó được tiếp nhận qua việc học phương pháp luận - giải quyết vấn đề. - Năng lực xã hội: Là khả năng đạt được mục đích trong những tình huống giao tiếp ứng xử xã hội cũng như trong những nhiệm vụ khác nhau trong sự phối hợp chặt chẽ với những thành viên khác. Nó được tiếp nhận qua việc học giao tiếp. - Năng lực cá thể: Là khả năng xác định, đánh giá được những cơ hội phát triển cũng như những giới hạn của cá nhân, phát triển năng khiếu, xây dựng và thực hiện kế hoạch phát triển cá nhân, những quan điểm, chuẩn giá trị đạo đức và động cơ chi phối các thái độ và hành vi ứng xử. Nó được tiếp nhận qua việc học cảm xúc - đạo đức và liên quan đến tư duy và hành động tự chịu trách nhiệm.[12] Trong chương trình GDPT tổng thể, năng lực của HS được định nghĩa là “khả năng thực hiện thành công hoạt động trong một bối cảnh nhất định nhờ sự huy động tổng hợp các kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí, ... Năng lực của cá nhân được đánh giá qua phương thức và kết quả hoạt động của cá nhân đó khi giải quyết các vấn đề của cuộc sống”.[1] 7
Theo đó, năng lực của HS THPT được quy định gồm các nhóm năng lực chung và năng lực chuyên biệt. Những năng lực chuyên biệt được hình thành, phát triển chủ yếu thông qua một số môn học, hoạt động giáo dục nhất định, bao gồm: năng lực ngôn ngữ, năng lực tính toán, năng lực tìm hiểu tự nhiên và xã hội, năng lực công nghệ, năng lực tin học, năng lực thẩm mỹ, năng lực thể chất. 1.2.2. Năng lực tính toán của học sinh trong DH vật lí 1.2.2.1. Khái niệm năng lực tính toán Năng lực tính toán được hiểu là năng lực vận dụng các kĩ năng toán học để giải quyết các nhiệm vụ cụ thể đặt ra trong học tập cũng như trong đời sống. Đối với học sinh THPT, năng lực tính toán cần đạt được các mức độ: Hiểu biết các khái niệm, kiến thức toán học phổ thông, cơ bản; Biết cách vận dụng các thao tác tư duy, suy luận; tính toán, ước lượng, sử dụng các công cụ tính toán và dụng cụ đo,…; đọc hiểu, diễn giải, phân tích, đánh giá tình huống có ý nghĩa toán học.[1] 1.2.2.2. Năng lực tính toán của HS THPT trong DH vật lí Đối với mỗi môn học, năng lực tính toán của học sinh THPT được thể hiện ở các kĩ năng hoàn toàn chuyên biệt, có tính đặc thù. Có thể phân chia NLTT thành hai thành phần cơ bản sau: a. Mô hình hóa kiến thức vật lí - Giao tiếp toán học trong vật lí: Ở kĩ năng này HS phải sử dụng được ngôn ngữ vật lí để mô tả hiện tượng được cho trước dưới dạng các mô hình toán học (dưới dạng biểu thức hoặc đồ thị); sử dụng mô hình toán học để mô tả một hiện tượng vật lí; - Sử dụng các kí hiệu, đồ thị, bảng biểu, sơ đồ, hình vẽ …. : Kĩ năng này đòi hỏi HS phải đọc được, phân tích được kết quả cho từ đồ thị, bảng biểu, sơ đồ, hình vẽ vẽ được đồ thị từ bảng số liệu cho trước; sử dụng đồ thị, sơ đồ, hình vẽ để suy ra kết quả; ... b. Tư duy và lập luận trong giải toán vật lí - Sử dụng toán học để suy luận từ kiến thức đã biết ra hệ quả hoặc ra kiến thức mới: Kĩ năng này được thể hiện trong việc sử dụng các kiến thức toán học để giải một bài toán vật lí. Các kiến thức toán học thường sử dụng trong dạy học vật lí có thể kể đến như: các phép tính toán đại số; tính toán lượng giác và hình học; tính toán gần đúng sử dụng các hàm siêu việt;… 8
- Sử dụng các phương tiện và công cụ hỗ trợ: Dụng cụ thí nghiệm, sử dụng máy tính cầm tay; sử dụng một số phần mềm tính toán và thống kê …[12] [13] Cấu trúc của năng lực tính toán có thể được mô tả như trong bảng 1.1. Bảng 1.1. Cấu trúc của năng lực tính toán STT Các thành phần Các thành tố Hành vi của năng lực tính toán 1 TP1. Mô hình hóa TT1.1. Giao tiếp TC1.1.1Sử dụng được ngôn ngữ vật kiến thức vật lí toán học trong vật lí lí để mô tả được hiện tượng được cho trước dưới dạng các mô hình toán học (dưới dạng biểu thức hoặc đồ thị) TC1.1.2Sử dụng mô hình toán học để mô tả được một hiện tượng vật lí TT1.2. Sử dụng các TC1.2.1Đọc được, phân tích được kí hiệu, hình vẽ, đồ kết quả cho từ đồ thị, hình vẽ, bảng thị, bảng biểu, …. biểu TC1.2.2Vẽ được đồ thị từ bảng số liệu cho trước; sử dụng đồ thị để suy ra kết quả 2 TP2. Tư duy và TT2.1. Sử dụng TC2.1.1. Sử dụng phép tính toán đại lập luận trong giải toán học để suy luận số: Điền số, lập phương trình, giải toán vật lí từ kiến thức đã biết phương trình, hệ phương trình tính ra hệ quả hoặc kiến toán lượng giác. thức mới. TC2.1.2. Sử dụng các công cụ hình học như: giản đồ véc tơ, quang hình, biểu diễn các véc-tơ… TC2.1.3. sử dụng công cụ là đồ thì các hàm số. 9
TC2.1.4. Sử dụng các công cụ giới hạn, đạo hàm, phương trình vi phân và các công cụ toán học hỗn hợp. TT2.2. Sử dụng các TC2.2.1Sử dụng máy tính cầm tay, phương tiện và sử dụng các dụng cụ thí nghiệm, sử công cụ hỗ trợ. dụng một số phần mềm tính toán và thống kê … 1.2.2.3. Năng lực tính toán đối với HS THPT chuyên vật lí a. Đặc điểm của HS chuyên vật lí Trước khi được chọn vào lớp chuyên vật lí THPT, thì ở cấp THSC các em đã được tiếp cận với các hiện tượng vật lí xảy ra trong tự nhiên xung quanh cuộc sống hàng ngày, các kiến thức vật lí được học đã bao quát được các phần cơ, nhiệt, điện, quang nhưng mới ở mức độ nhận biết hiện tượng, đã đưa ra được lời giả thích về hiện tượng vật lí nhưng còn sơ sài và hầu như chưa định lượng được, hoặc mới chỉ định lượng được trong những tình huốn đơn giản và lí tưởng nhất. Tới cấp THPT và đặc biệt là các HS được chọn vào lớp chuyên vật lí sẽ tiếp tục được học tập và tìm tòi và khám phá những hiện tượng vật lí phong phú hơn, những định luật vật lí, nguyên lí vật lí …. trừu tượng hơn, khi đó những kĩ năng đã được rèn luyện ở cấp THCS sẽ được phát triển tối đa và sẽ tiếp tục được bồi dưỡng và rèn luyện thên những kĩ năng khác nữa, dần dần tiến tới phát triển được những năng lực của HS. b.Các đòi hỏi về NLTT đối với HS chuyên vật lí Học sinh chuyên vật lí khi được chọn vào trường chuyên đều có năng khiếu nhất định về Vật lí, trình độ các em đồng đều và cao hơn so với mặt bằng của các trường khác. Mặt khác chương trình vật lí chuyên đi sâu hơn, nâng cao hơn so với chương trình đại trà. Do đó việc phát triển NLTT đối với HS chuyên vật lí thông qua việc bồi dưỡng các kĩ năng; mô hình hóa các kiến thức vật lí; tư duy và lập luận trong giải toán vật lí; đòi hỏi ở mức độ cao hơn. Điều này thể hiện ở phần kiến thức toán học mà HS sử dụng khi giải bài tập vật lí. Cụ thể: 10