Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Phát triển phẩm chất và năng lực học sinh thông qua tổ chức dạy học thực hành thí nghiệm chủ đề dao động – Vật lí 11 nhằm đáp ứng yêu cầu chương trình GDPT 2018

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:108

Thêm vào BST

Báo xấu

3
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sáng kiến "Phát triển phẩm chất và năng lực học sinh thông qua tổ chức dạy học thực hành thí nghiệm chủ đề dao động – Vật lí 11 nhằm đáp ứng yêu cầu chương trình GDPT 2018" được hoàn thành với mục tiêu nhằm đề xuất được giải pháp sử dụng smartphone, phần mềm máy tính hoặc cảm biến chuyển động để thực hiện các thí nghiệm hình thành kiến thức mới theo định hướng pháp triển năng lực góp phần đổi mới phương pháp dạy học theo hướng phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo, phát triển năng lực của HS, từ đó nâng cao chất lượng dạy học môn Vật lí.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Phát triển phẩm chất và năng lực học sinh thông qua tổ chức dạy học thực hành thí nghiệm chủ đề dao động – Vật lí 11 nhằm đáp ứng yêu cầu chương trình GDPT 2018

SÁNG KIẾN ĐỀ TÀI: PHÁT TRIỂN PHẨM CHẤT VÀ NĂNG LỰC HỌC SINH THÔNG QUA TỔ CHỨC DẠY HỌC THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM CHỦ ĐỀ DAO ĐỘNG – VẬT LÍ 11 NHẰM ĐÁP ỨNG YÊU CẦU CHƯƠNG TRÌNH GDPT 2018 MÔN: VẬT LÍ Lĩnh vực: Phương pháp dạy học
SỞ GD&ĐT NGHỆ AN TRƯỜNG THPT ANH SƠN 3 SÁNG KIẾN ĐỀ TÀI: PHÁT TRIỂN PHẨM CHẤT VÀ NĂNG LỰC HỌC SINH THÔNG QUA TỔ CHỨC DẠY HỌC THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM CHỦ ĐỀ DAO ĐỘNG – VẬT LÍ 11 NHẰM ĐÁP ỨNG YÊU CẦU CHƯƠNG TRÌNH GDPT 2018 MÔN: VẬT LÍ Lĩnh vực: Phương pháp dạy học Đồng tác giả: Hoàng Anh Tài Nguyễn Công Tú Đơn vị: THPT Anh Sơn 3 Năm thực hiện: 2023 - 2024 Điện thoại: 0946 990 789; 0914 547 108 Nghệ An, tháng 04 năm 2024
MỤC LỤC Phần 1. ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài. ............................................................................................ 1 2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu. ................................................................ 2 2.1. Mục đích nghiên cứu: ............................................................................... 2 2.2. Nhiệm vụ nghiên cứu ................................................................................ 2 3. Giả thuyết khoa học ........................................................................................ 2 4. Phạm vi nghiên cứu ......................................................................................... 2 5. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 2 6. Đóng góp của đề tài ......................................................................................... 3 Phần 2. NỘI DUNG............................................................................................ 3 1. Cơ sở lý luận, thực tiễn của đề tài.................................................................. 3 1.1. Cơ sở lí luận ............................................................................................... 3 1.1.1. Cơ sở lí luận về dạy học thí nghiệm thực hành ................................. 3 1.1.2 Cơ sở lí luận về dạy học phát triển phẩm chất, năng lực ................... 6 1.2. Cơ sở thực tiễn .......................................................................................... 7 1.2.1 Những thuận lợi và khó khăn của việc sử dụng thí nghiệm thực hành trong dạy học tại trường chúng tôi công tác ...................................... 7 1.2.2. Đánh giá thực trạng việc tổ chức cho học sinh hình thành kiến thức chủ đề dao động – Vật lí 11 thông qua dạy học thí nghiệm............... 8 1.3. Nguyên tắc và quy trình tổ chức cho học sinh hình thành kiến thức mới bằng thí nghiệm theo hướng phát triển năng lực................................ 12 1.3.1. Nguyên tắc tổ chức dạy học thực hành thí nghiệm theo hướng phát triển năng lực sinh học cho học sinh ......................................................... 12 1.3.2. Quy trình tổ chức dạy học thực hành thí nghiệm theo hướng phát triển năng lực sinh học cho học sinh ......................................................... 13 2. Giải pháp dạy học thực hành thí nghiệm chủ đề dao động – vật lí 11 theo hướng phát triển phẩm chất, năng lực học sinh............................................. 14 2.1. Nhận diện các nội dung dạy học thí nghiệm thực hành từ yêu cầu cần đạt của chương trình GDPT 2018 ................................................................ 14 2.2. Đề xuất các thí nghiệm cho quá trình tổ chức dạy học ....................... 15 2.2.1. Thu thập đồ thị dao động bằng smart phone ................................... 15 2.2.2. Kết nối thí nghiệm dao động với máy tính ....................................... 20
2.2.3. Thí nghiệm Addestation .................................................................... 22 2.3. Xác định mục tiêu phẩm chất và năng lực vật lí cụ thể ...................... 24 2.3.1. Mục tiêu và nội dung dạy học tối thiểu ............................................ 24 2.3.2. Mục tiêu cao hơn trong dạy học thực hành thí nghiệm .................. 28 2.4. Phương pháp và kĩ thuật dạy học thực hành thí nghiệm ................... 28 2.5. Lựa chọn phương pháp và công cụ đánh giá ....................................... 28 2.6. Minh họa kế hoạch bài dạy sử dụng thí nghiệm thực hành ............... 29 3. Thực nghiệm sư phạm .................................................................................. 46 3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm ............................................................ 46 3.2. Đối tượng và địa bàn thực nghiệm ........................................................ 46 3.3. Thời gian thực nghiệm ........................................................................... 47 3.4. Phương pháp thực nghiệm ..................................................................... 47 3.5. Kết quả thực nghiệm .............................................................................. 47 3.6. Phân tích kết quả khảo sát thực nghiệm .............................................. 49 3.6.1. Về phía giáo viên............................................................................... 49 3.6.2. Về phía học sinh ................................................................................ 49 4. Khảo sát sự cấp thiết và tính khả thi của các giải pháp đề xuất .............. 49 4.1. Mục đích khảo sát ................................................................................... 49 4.2. Nội dung và phương pháp khảo sát ...................................................... 50 4.2.1. Nội dung khảo sát.............................................................................. 50 4.2.2. Phương pháp khảo sát ...................................................................... 51 4.3. Đối tượng khảo sát .................................................................................. 51 4.4. Kết quả khảo sát về sự cấp thiết và tính khả thi của các giải pháp ... 51 Phần 3. KẾT LUẬN ......................................................................................... 55 1. Kết luận chung ............................................................................................... 55 2. Một số khuyến nghị ....................................................................................... 55 Phần 4. TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................. 56
Phần 1. ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lý do chọn đề tài. Chương trình GDPT 2018 được xây dựng theo hướng tiếp cận năng lực người học nhằm tạo chuyển biến căn bản và toàn diện chất lượng và hiệu quả giáo dục phổ thông. Mục tiêu giáo dục cần được cụ thể hoá thành phẩm chất và năng lực cần hình thành cho học sinh bao gồm năng lực chung và năng lực đặc thù môn học. Trong đó, năng lực chung được hình thành và phát triển thông qua tất cả các lĩnh vực học tập, hoạt động giáo dục; năng lực đặc thù môn học được hình thành và phát triển thông qua lĩnh vực học tập, môn học tương ứng. Vật lí học là một môn khoa học thực nghiệm, bởi vậy đòi hỏi giáo viên bộ môn phải tăng cường việc sử dụng thí nghiệm và các phương tiện trực quan trong quá trình dạy học. Điều đó là một yếu tố mang tính đột phá đối với chiến lực đổi mới phương pháp dạy học hiện nay. Trong dạy học vật lí, người giáo viên cần phát huy tính tích cực của học sinh bằng cách tạo nhu cầu hứng thú, kích thích tính tò mò, ham hiểu biết của học sinh; xây dựng lôgic nội dung phù hợp với đối tượng học sinh; tập dượt để học sinh giải quyết vấn đề nhận thức bằng phương pháp nhận thức của vật lí; rèn luyện cho học sinh kĩ năng thực hành; rèn luyện ngôn ngữ vật lí và cách diễn đạt ngôn ngữ vật lí cho học sinh. Qua tìm hiểu cách giáo viên vật lí tổ chức hình thành kiến thức cho học sinh tại trường chúng tôi công tác, tôi nhận thấy đa số giáo viên chưa chú trọng đến việc hình thành năng lực cho học sinh thông qua thí nghiệm, các giáo viên thường thông báo kết quả cho học sinh hoặc làm một số thí nghiệm biểu diễn sau đó cho học sinh xử lí kết quả. Hạn chế này cũng một phần do thiết bị thí nghiệm thực hành chưa đáp ứng được yêu cầu của chương trình mới. Với cách làm đó thì học sinh tiếp cận kiến thức một cách khá thụ động, chưa hình thành được các năng lực đặc thù môn Vật lí theo mục tiêu của chương trình. Với học sinh, nhiều năm gần đây đa số học sinh lựa chọn tốt nghiệp THPT xong sẽ đi làm, đi du học…cho nên các em lựa chọn các môn học KHXH để dễ vượt qua kì thi THPT Quốc gia. Các học sinh ở các lớp có môn học tự chọn là Vật lí thì ngoài số học sinh đã có định hướng nghề với tổ hợp môn xét tuyển có Vật lí; đa số còn lại cho rằng môn vật lí kiến thức nhiều và thấy áp nhàm chán. Đa số các em không hào hứng khi học tập bộ môn này điều đó dẫn đến số học sinh lựa chọn môn học này ngày càng ít. Từ thực trạng trên, bản thân chúng tôi luôn trăn trở với suy nghĩ làm thế nào để tận dụng tối đa mọi nguồn lực để tổ chức cho học sinh hình thành phẩm chất và năng lực đáp ứng yêu cầu chương trình GDPT 2018 đồng thời tạo hứng thú cho học sinh đối với môn học vật lí. Phương pháp dạy học thí nghiệm thực hành là một trong những phương pháp giúp chúng tôi giải quyết được vấn đề đó; Tuy vậy, trên thực tế, bản thân chúng tôi cũng như nhiều GV nói chung, GV vật lí nói riêng, việc tổ chức cho học sinh hình thành kiến thức qua thí nghiệm chưa 1
thường xuyên và hiệu quả chưa cao do nhiều điều kiện khách quan và chủ quan. Nhằm để GV thấy được tầm quan trọng và những lợi ích rõ rệt từ việc sử dụng thí nghiệm để hình thành kiến thức mới cũng như tận dụng mọi nguồn lực hỗ trợ công tác dạy học, đồng thời giúp học sinh thấy hứng thú khi được tự hình thành kiến thức qua các thí nghiệm do chính bản thân các em tự làm, chúng tôi đã chọn đề tài “Phát triển phẩm chất và năng lực học sinh thông qua tổ chức dạy học thực hành thí nghiệm chủ đề dao động – Vật lí 11 nhằm đáp ứng yêu cầu chương trình GDPT 2018” làm đề tài sáng kiến kinh nghiệm. Hi vọng sẽ giúp cho các đồng nghiệp có thêm một kênh thông tin để tiếp cận, nghiên cứu và ứng dụng vào việc dạy học. 2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu. 2.1. Mục đích nghiên cứu: Đề xuất được giải pháp sử dụng smartphone, phần mềm máy tính hoặc cảm biến chuyển động để thực hiện các thí nghiệm hình thành kiến thức mới theo định hướng pháp triển năng lực góp phần đổi mới phương pháp dạy học theo hướng phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo, phát triển năng lực của HS, từ đó nâng cao chất lượng dạy học môn Vật lí. 2.2. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của việc đổi mới phương pháp dạy học đáp ứng yêu cầu chương trình GDPT 2018. - Quy trình tổ chức hoạt động hình thành kiến thức mới thông qua thí nghiệm thực hành. - Các thí nghiệm thực hành chủ đề dao động cơ với smart phone, kết nối thí nghiệm với máy tính hoặc bộ thí nghiệm mới Addestation. - Thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm chứng tính hiệu quả, tính cấp thiết và tính khả thi của đề tài nghiên cứu. 3. Giả thuyết khoa học Nếu tổ chức cho học sinh hình thành kiến thức thông qua thí nghiệm sẽ phát triển được các phẩm chất và năng lực cho HS đồng thời góp phần kích thích sự hứng thú cho HS và nâng cao chất lượng dạy học đối với môn Vật lí. 4. Phạm vi nghiên cứu - Chủ đề dao động cơ, Vật lí 11 – Chương trình GDPT 2018. - Thực nghiệm sư phạm dạy học các lớp 11. 5. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên các tài liệu liên quan đến nội dung của đề tài: SGK Vật lí 11 - Kết nối tri thức, sách bài tập, sách tham khảo, báo chí, internet…liên quan để soạn thảo tiến trình dạy học theo định hướng nghiên cứu. 2
- Phương pháp điều tra: theo bảng hỏi nhằm tìm hiểu thực trạng việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học bộ môn Vật lí. - Phương pháp thu thập thông tin: Lấy thông tin từ các giáo viên bộ môn trong trường, một số trường lân cận về các nội dung liên quan đến đề tài. Dự giờ, trao đổi ý kiến với các giáo viên trong tổ và ngoài tổ để trao đổi thảo luận và rút kinh nghiệm. - Phương pháp thực nghiệm sư phạm: thực nghiệm giảng dạy ở một số lớp để xem xét tính khả thi và hiệu quả của đề tài. - Phương pháp thống kê toán học: Sử dụng thống kê toán học để phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm. 6. Đóng góp của đề tài Thông qua khảo sát nhận thấy những khó khăn mà giáo viên gặp phải trong việc sử dụng thí nghiệm để tổ chức cho học sinh hình thành kiến thức mới và sự thiếu thiết bị dạy học phục vụ chương trình mới, đồng thời nhận thấy được sự hứng thú của học sinh trong quá trình được thí nghiệm thực hành. Đề tài này hoàn toàn được rút ra từ kinh nghiệm bản thân trong quá trình dạy học, thể hiện được tính mới và đóng góp của đề tài cho bộ môn là: + Thực hiện được yêu cầu của đổi mới phương pháp dạy học, đa dạng hóa các hình thức thiết kế, tổ chức dạy học môn Vật lí trong giai đoạn hiện nay. + Đưa ra được quy trình tổ chức hoạt động hình thành kiến thức mới bằng thí nghiệm thực hành. + Đề xuất một số giải pháp tổ chức cho HS hình thành kiến thức thông qua thí nghiệm tự làm với smart phone, phần mềm phân tích video thí nghiệm. Phần 2. NỘI DUNG 1. Cơ sở lý luận, thực tiễn của đề tài 1.1. Cơ sở lí luận 1.1.1. Cơ sở lí luận về dạy học thí nghiệm thực hành 1.1.1.1. Thí nghiệm Vật lí và vai trò trong dạy học ở trường phổ thông a. Thí nghiệm Vật lí Thí nghiệm Vật lí là sự tác động một cách có chủ định, có hệ thống của con người vào các đối tượng của hiện thực khách quan. Thông qua sự phân tích các điều kiện mà trong đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể thu nhận được tri thức mới. Theo một số định nghĩa thì thí nghiệm là: 3
- Một sự thử nghiệm trong điều kiện có thể kiểm soát được nhằm minh hoạ cho một chân lí đã biết, kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết khoa học, xác định tính hiệu quả của cái gì đó mà chưa được xác nhận. - Một sự thử nghiệm hay một quá trình trong điều kiện có thể kiểm soát được nhằm kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết khoa học hay đưa ra một phát hiện mới. b. Vai trò của thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở THPT Theo quan điểm lí luận nhận thức thì thí nghiệm trong dạy học Vật lí có các vai trò sau: + Thí nghiệm là phương tiện để học sinh thu nhận tri thức. Khi học sinh hoàn toàn chưa có hoặc có ít hiểu biết về đối tượng cần nghiên cứu thì thí nghiệm được sử dụng như là một phương tiện để phân tích hiện thực khách quan thông qua quá trình thiết lập đối tượng nghiên cứu một cách chủ quan như: thiết kế phương án thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, xử lý kết quả quan sát và đo đạc được từ thí nghiệm để từ đó thu nhận những kiến thức đầu tiên về đối tượng cần nghiên cứu. + Thí nghiệm là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức mà học sinh đã thu được. Trong nhiều trường hợp, kết quả thí nghiệm phủ nhận tính đúng đắn của tri thức học sinh đã biết, đòi hỏi phải đưa ra giả thuyết khoa học mới và lại phải kiểm tra nó ở các thí nghiệm khác. Nhờ vậy, học sinh sẽ thu được những tri thức có tính khái quát hơn, bao hàm các tri thức đã biết trước đó như là những trường hợp riêng, trường hợp giới hạn. + Thí nghiệm là phương tiện học sinh vận dụng những tri thức đã tiếp thu được vào thực tiễn. Trong quá trình vận dụng các tri thức lý thuyết vào việc thiết kế, vận dụng, học sinh sẽ gặp phải những khó khăn do tính trừu tượng của tri thức cần sử dụng, tính phức tạp chịu sự chi phối bởi nhiều định luật hoặc các lý do khách quan khác. Khi đó thí nghiệm được sử dụng như một phương tiện tạo cơ sở cho việc vận dụng các tri thức đã thu được vào thực tiễn. + Thí nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thức Vật lí. Thí nghiệm Vật lí đặc biệt đóng vai trò quan trọng đối với các phương pháp nhận thức phổ biến trong nghiên cứu Vật lí, đó là phương pháp thực nghiệm và phương pháp mô hình Theo quan điểm lí luận dạy học thì thí nghiệm trong dạy học Vật lí có các vai trò sau: + Thí nghiệm có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học như: đề xuất vấn đề cần nghiên cứu; hình thành kiến thức, kĩ năng mới; củng cố kiến thức, kỹ năng đã thu được và kiểm tra, đánh giá kiến thức, kỹ năng của học sinh. 4
+ Thí nghiệm là phương tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện của học sinh. Hiện nay dạy học không chỉ truyền thụ kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo mà còn góp phần phát triển nhân cách cho học sinh một cách toàn diện. Cho nên trong dạy học Vật lí nói chung và thí nghiệm Vật lí nói riêng cũng không nằm ngoài quy luật đó. Qua thí nghiệm Vật lí làm cho học sinh hứng thú học tập và quá trình thu nhận thông tin của học sinh ngày càng mang rõ nét tính tích cực, tự lực sáng tạo khi học tập môn Vật lí. Như vậy quá tình tiếp cận các thí nghiệm Vật lí dần dần trong học sinh xuất hiện sự ham muốn tìm hiểu, ham muốn nghiên cứu, xóa dần sự ngăn cách ý thức của học sinh giữa Vật lí và cuộc sống muôn màu muôn vẻ để tạo cho học sinh hứng thú nhận thức. + Thí nghiệm là phương tiện kích thích hứng thú học tập Vật lí, tổ chức quá trình học tập tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh. + Thí nghiệm là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc tập thể khác nhau, bồi dưỡng các phẩm chất đạo đức của học sinh. + Thí nghiệm là phương tiện giúp đơn giản hoá và trực quan các kiến thức trong dạy học Vật lí. 1.1.1.2. Một số yêu cầu đối với thí nghiệm Vật lí trong quá trình tổ chức hoạt động nhận thức tích cực, tự lực của học sinh THPT Thí nghiệm phải trình bày quá trình xảy ra của hiện tượng Vật lí cần nghiên cứu một cách ổn định và chính xác (tức là thí nghiệm đó phải thành công ngay và xảy ra như nhau trong các điều kiện giống nhau…). Trong thí nghiệm phải cho phép (tạo điều kiện) cho người nghiên cứu (học sinh) quan sát, thu thập đầy đủ các thông tin cần thiết về quá trình, hiện tượng Vật lí cần nghiên cứu để có thể hỗ trợ việc tổ chức hoạt động nhận thức tích cực, tự lực, sáng tạo của học sinh. Giáo viên đóng vai trò là người hướng dẫn học sinh cách thu thập thông tin vì các em còn ít kinh nghiệm. 1.1.1.2. Xu hướng đổi mới tổ chức hoạt động thực hành thí nghiệm Trong những năm trước đây, hoạt động thực hành thí nghiệm vẫn được thực hiện cách thức: Bài thực hành được chia ra thành 02 tiết theo phân phối chương trình của Bộ giáo dục, trong đó 01 tiết người học được tổ chức hướng dẫn nghiên cứu mục đích, cơ sở lý thuyết, đồng thời đưa ra phương án thí nghiệm. Từ đó được hướng dẫn thực hiện các thao tác tiến hành thí nghiệm thực hành. Sau đó có 01 tiết người học được trực tiếp tiến hành các thao tác thí nghiệm thực hành trên các dụng cụ thí nghiệm theo các phương án đã được đưa ra và lựa chọn trong tiết học thứ nhất. Điều này gây ra không ít khó khăn cho người học vì thao tác thí nghiệm thực hành còn chưa được nhuần nhuyễn trong tiết thứ nhất nhưng phải trực tiếp tiến hành thao tác đo đạc trong tiết thứ 2, dẫn đến kết quả của quá trình thí nghiệm thực hành không đạt hiệu quả cao, đôi khi quá trình thí nghiệm thực hành còn không thành công. Với lý do đó, cần phải đổi mới cách thức tổ chức hoạt động thí 5
nghiệm thực hành, cần phải tiến hành hoạt động này một cách có hiệu quả. Vừa để người học lĩnh hội được mục đích cũng như cơ sở của hoạt động thí nghiệm thực hành, vừa để người học nắm chắc các phương pháp cũng như thao tác trong quá trình tiến hành thí nghiệm thực hành. Người giáo viên lúc này chỉ đóng vai trò là người hỗ trợ, đứng phía sau, đưa ra những gợi ý để người học tự tìm tòi, vận dụng vốn kiến thức, hiểu biết của mình để thiết kế phương án và tiến hành theo phương án đã được thống nhất và đưa ra trong tập thể. Đó là xu hướng mới trong tổ chức hoạt động thí nghiệm thực hành và đang ngày càng trở nên phổ biến. 1.1.2 Cơ sở lí luận về dạy học phát triển phẩm chất, năng lực 1.1.2.1. Những vấn đề chung về dạy học phát triển phẩm chất, năng lực Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 tập trung vào việc rèn luyện 05 phẩm chất và 10 năng lực cốt lõi của học sinh. Cụ thể, 05 phẩm chất bao gồm: Yêu nước, Nhân ái, Chăm chỉ, Trung thực, Trách nhiệm. 10 năng lực cốt lõi bao gồm: Tự chủ và tự học, Giao tiếp và hợp tác, Giải quyết vấn đề và sáng tạo, Ngôn ngữ, Tính toán, Khoa học, Công nghệ, Tin học, Thẩm mỹ, Thể chất. Chương trình này nhằm mục đích giúp học sinh phát triển toàn diện và có thể đáp ứng được nhu cầu của xã hội. Môn Vật lí góp phần thực hiện các yêu cầu cần đạt về phẩm chất chủ yếu và năng lực chung theo các mức độ phù hợp với môn học, cấp học đã được quy định trong Chương trình tổng thể. Môn Vật lí hình thành và phát triển ở học sinh năng lực vật lí (NL đặc thù), với những biểu hiện cụ thể sau đây: NL nhận thức vật lí, NL tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí và năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học. 1.1.2.2. Dạy học phát triển phẩm chất năng lực Dạy học theo hướng phát triển phẩm chất và năng lực đặt mục tiêu tạo ra một môi trường học tập tương tác, khuyến khích học sinh vận dụng các kỹ năng, kiến thức và giá trị trong thực tế cuộc sống. Theo đó, vai trò của các giáo viên cũng không còn đơn thuần là người truyền đạt kiến thức nữa mà thầy cô sẽ là người hướng dẫn, đồng hành cùng trẻ trong quá trình khám phá, tìm hiểu và xây dựng kiến thức mới. Dạy học phát triển phẩm chất, năng lực yêu cầu GV cần đầu tư vào việc lựa chọn các phương pháp, kĩ thuật dạy học và giáo dục biểu hiện ở việc GV tập trung, bỏ nhiều sức lực, thời gian suy nghĩ… vào việc chọn các phương pháp, kĩ thuật dạy học và giáo dục phát triển phẩm chất, năng lực phù hợp nhằm đạt được mục tiêu dạy học một cách tối ưu. GV cần phải chú trọng rèn luyện cho HS phương pháp học tập, nghiên cứu, hướng dẫn HS kiên trì luyện tập để hình thành phương pháp học tập, nghiên cứu khoa học phù hợp với đặc thù của từng môn học, HĐGD, góp phần tạo ra sự phát triển năng lực tự chủ và tự học. Tự học là xu thế tất yếu, 6
bởi quá trình giáo dục thực chất là quá trình biến người học từ khách thể giáo dục thành chủ thể giáo dục. 1.1.2.3. Dạy học thí nghiệm thực hành phát triển phẩm chất năng lực Ngoài việc phát triển năng lực đặc thù như nhận thức vật lí và vận dụng kiến thức thì dạy học thực hành thí nghiệm tập trung vào phát triển năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí, biểu hiện cụ thể theo yêu cầu của chương trình GDPT 2018 do BGD ban hành như sau: - Đề xuất vấn đề liên quan đến vật lí: Nhận ra và đặt được câu hỏi liên quan đến vấn đề; phân tích được bối cảnh để đề xuất được vấn đề nhờ kết nối tri thức, kinh nghiệm đã có và dùng ngôn ngữ của mình để biểu đạt vấn đề đã đề xuất. - Đưa ra phán đoán và xây dựng giả thuyết: Phân tích vấn đề để nêu được phán đoán; xây dựng và phát biểu được giả thuyết cần tìm hiểu. - Lập kế hoạch thực hiện: Xây dựng được khung logic nội dung tìm hiểu; lựa chọn được phương pháp thích hợp (quan sát, thực nghiệm, điều tra, phỏng vấn, tra cứu tư liệu); lập được kế hoạch triển khai tìm hiểu. - Thực hiện kế hoạch: Thu thập, lưu giữ được dữ liệu từ kết quả tổng quan, thực nghiệm, điều tra; đánh giá được kết quả dựa trên phân tích, xử lí các dữ liệu bằng các tham số thống kê đơn giản; so sánh được kết quả với giả thuyết; giải thích, rút ra được kết luận và điều chỉnh khi cần thiết. - Viết, trình bày báo cáo và thảo luận: Sử dụng ngôn ngữ, hình vẽ, sơ đồ, biểu bảng để biểu đạt được quá trình và kết quả tìm hiểu; viết được báo cáo sau quá trình tìm hiểu; hợp tác được với đối tác bằng thái độ tích cực và tôn trọng quan điểm, ý kiến đánh giá do người khác đưa ra để tiếp thu tích cực và giải trình, phản biện, bảo vệ được kết quả tìm hiểu một cách thuyết phục. - Ra quyết định và đề xuất ý kiến, giải pháp: Đưa ra được quyết định xử lí cho vấn đề đã tìm hiểu; đề xuất được ý kiến khuyến nghị vận dụng kết quả tìm hiểu, nghiên cứu, hoặc vấn đề nghiên cứu tiếp. 1.2. Cơ sở thực tiễn 1.2.1 Những thuận lợi và khó khăn của việc sử dụng thí nghiệm thực hành trong dạy học tại trường chúng tôi công tác 1.2.1.1. Về phía giáo viên a. Thuận lợi: Trường nơi chúng tôi công tác có đội ngũ giáo viên đa số có kinh nghiệm dạy học nên nhiệt tình trong công tác giáo dục và giảng dạy học sinh. Nhà trường tạo điều kiện lắp thêm ti vi có kết nối mạng intenet cho tất cả các phòng học, trường có 3 phòng thực hành Lý, Hóa và Sinh với đầy đủ dụng cụ thực hành thí nghiệm tạo điều kiện cho giáo viên đổi mới phương pháp dạy học. 7
b. Khó khăn: Từ năm học 2022 – 2023 bắt đầu thực hiện chương trình GDPT 2018, cơ sở vật chất và thiết bị dạy học của trường đã phần nào đáp ứng yêu cầu của chương trình mới. Tuy nhiên vẫn còn gặp nhiều khó khăn hạn chế, đặc biệt là thiết bị dạy học thực hành thí nghiệm; GV đã đề xuất mua TBDH phục vụ chương trình mới cho lớp 10, 11 nhưng nhà trường chưa áp ứng được do điều kiện kinh tế của trường và kinh phí mua sắm các thiết bị dạy học đắt đỏ. Do thiếu thốn về thiết bị dạy học nên dẫn đến nhiều GV vẫn dạy học theo phương pháp truyền thống là dạy học theo định hướng nội dung, chưa chú trọng nhiều đến việc phát triển phẩm chất và năng lực cho học sinh. 1.2.1.2. Về phía học sinh a. Thuận lợi: Trong điều kiện phát triển các phương tiện truyền thông, trong bối cảnh hội nhập, mở rộng giao lưu, HS đã được tiếp nhận nhiều nguồn thông tin đa dạng, phong phú từ nhiều mặt của cuộc sống, hiểu biết nhiều hơn, linh hoạt và thực tế hơn so với các thế hệ cùng lứa tuổi trước đây mấy chục năm. Ngoài khả năng phân tích, tổng hợp, so sánh, trừu tượng hoá, khái quát hóa ngày càng được phát triển, HS không thích chấp nhận một cách đơn giản những áp đặt của GV. Các em thích tranh luận, bày tỏ những ý kiến riêng biệt của cá nhân mình về những vấn đề lí thuyết và thực tiễn. b. Khó khăn: Với học sinh thuộc vùng miền núi nên điều kiện tiếp xúc với công nghệ ít, nên gặp ít nhiều khó khăn trong việc ứng dụng chuyển đổi số xử lí số liệu trong thực hành thí nghiệm, báo cáo thí nghiệm. 1.2.2. Đánh giá thực trạng việc tổ chức cho học sinh hình thành kiến thức chủ đề dao động – Vật lí 11 thông qua dạy học thí nghiệm Để có kết luận chính xác về thực trạng việc dạy học thực hành thí nghiệm chủ đề dao động, chúng tôi đã tiến hành khảo sát học sinh lớp 11 lựa chọn môn học Vật lí và giáo viên dạy Vật lí, theo bảng thống kê sau TT Đối tượng Số lượng 1 GV Vật lí trường THPT Mường Quạ 3 2 GV Vật lí trường THPT Con Cuông 7 3 GV Vật lí trường THPT Anh Sơn 3 7 4 Học sinh lớp 11C7 THPT Anh Sơn 3 41 5 Học sinh lớp 11C8 THPT Anh Sơn 3 45 8
Kết quả như sau 1.2.2.1. Kết quả khảo sát giáo viên Biểu đồ 1: Đánh giá sự đáp ứng TBDH khi thực hiện CT GDPT 2018 Biểu đồ 2: Khảo sát tinh thần tìm tòi và chế tạo TBDH Biểu đồ 3: Khảo sát việc khai thác và sử dụng TBDH môn Vật lí 9
Biểu đồ 4: Khảo sát cách tổ chức dạy các nội dung chủ đề “Dao động” 1.2.2.2. Kết quả khảo sát học sinh Biểu đồ 5: Khảo sát sự hứng thú của HS khi được học thực hành thí nghiệm Biểu đồ 6: Khảo sát về nhiệm vụ HS thực hiện khi học THTN 10
Biểu đồ 7: Khảo sát ứng dụng chuyển đổi số của HS trong học tập Biểu đồ 8: Khảo sát thiết bị hỗ trợ học tập của học sinh 1.2.2.3. Kết luận Từ biểu đồ 1 ta thấy đa số GV đánh giá TBDH của trường họ công tác hiện chưa đáp ứng được yêu cầu của chương trình GDPT 2018 (52,9% đánh giá chưa đáp ứng được về chất lượng cũng như số lượng; 35,3% đánh giá đáp ứng được về chất lượng nhưng chưa đủ về số lượng. Điều này đánh giá thực trạng về TBDH ở các trường THPT tại địa phương chúng tôi công tác; TBDH phục vụ cho CT mới kinh phí đắt nên các trường chưa đủ điều kiện về kinh tế để tự mua sắm và phải chờ nguồn kinh phí từ trên cấp về, một số trường được cấp bộ thí nghiệm mới Addesstation đáp ứng được yêu cầu nhưng số lượng lại ít (mỗi loại 01 bộ) chỉ đáp ứng được trường số lượng HS ít (17,6% đánh giá đáp ứng đủ về chất lượng cũng như số lượng). TBDH chưa đáp ứng tốt cho yêu cầu nhưng tinh thần học hỏi tìm tòi TBDH thay thế trong GV còn hạn chế; qua biểu đồ 2 cho thấy chỉ có 11,8% GV thường xuyên chịu khó tìm tòi chế dụng cụ dạy học tự làm, thi thoảng tìm tòi 11
chế dụng cụ dạy học tự làm chiếm 64,7% đây là các GV thực hiện các tiết dạy thao giảng thực tập hoặc thi GVG các cấp, còn 23,5% thì chưa bao giờ thực hiện công việc này. Hai hạn chế trên thể hiện cho thực trạng việc GV sử dụng TBDH để tổ chức dạy học thực hành thí nghiệm qua biểu đồ 3. Số lượng GV thường xuyên sử dụng TBDH phục vụ cho dạy học có hiệu quả cao chỉ chiếm 17,6%; số lượng ít sử dụng và không sử dụng thiết bị dạy học chiếm tới 41,2% và 5,9%. Với yêu cầu của CT GDPT 2018 đòi hỏi phát triển toàn diện về phẩm chất và năng lực cho HS thì những con số này cho thấy sự hạn chế rất lớn trong việc tổ chức dạy học bộ môn thực nghiệm như Vật lí; đặc biệt với các nội dung thuộc chủ đề dao động – Vật lí 11 việc thiếu trang bị thiết bị thực hành thí nghiệm nên đa số giáo viên chỉ dùng đồ thị cho trước để hình thành kiến thức (Biểu đồ 4: 41,1% và 41,2% cho hai nội dung), số GV tìm kiếm thiết bị thực hành thí nghiệm dạy các nội dung này rất ít (Biểu đồ 4: 5,9% và 11,8% ). Về phía HS, biểu đồ 5 cho thấy đa số HS hứng thú được học tập qua thực hành thí nghiệm: 70,9% hứng thú và 17,4% rất hứng thú. Việc dạy học thực hành thí nghiệm không những tạo sự hào hứng cho học sinh mà còn phát triển được các phẩm chất và năng lực đặc thù cho HS, tuy nhiên qua khảo sát cho thấy mức độ hình thành các kĩ năng, năng lực thực nghiệm ở HS chưa đều (thể hiện qua biểu đồ 6). Việc ứng dụng chuyển đổi số của học sinh trong học tập nói chung và thực hành thí nghiệm nói riêng cũng chưa đều (thể hiện ở biểu đồ 7). Về thiết bị số của học sinh và gia đình HS giúp ứng dụng thí nghiệm thực hành thí nghiệm qua khảo sát cơ bản trang bị đủ, thể hiện qua biểu đồ 8 (100% có điện thoại thông minh, 36% có laptop). Tuy nhiên GV ít tổ chức dạy học thực hành nên sự hứng thú của HS với bộ môn rất ít (biểu đồ 5 cho thấy: Rất hứng thú 4,7%; Hứng thú 31,4%) Từ đó cho thấy việc tìm tòi chế tạo thí nghiệm thực hành và ứng dụng vào tổ chức dạy học cho học sinh là yêu cầu cấp thiết, đòi hỏi GV chịu khó tìm tòi và sáng tạo trong tình hình chung của nhà trường còn thiếu thốn về TBDH. 1.3. Nguyên tắc và quy trình tổ chức cho học sinh hình thành kiến thức mới bằng thí nghiệm theo hướng phát triển năng lực 1.3.1. Nguyên tắc tổ chức dạy học thực hành thí nghiệm theo hướng phát triển năng lực sinh học cho học sinh Việc tổ chức thực hành thí nghiệm theo hướng phát triển năng lực vật lí cho HS ở trường phổ thông cần thực hiện theo các nguyên tắc chính: + Đảm bảo những yêu cầu cần đạt về kiến thức, kĩ năng, năng lực theo quy định của Bộ GD-ĐT. + Tạo được hứng thú, động cơ học tập và sự chủ động cho người học, trong đó việc sử dụng các tình huống gắn với thực tiễn có ý nghĩa quan trọng. 12
+ Tạo cơ hội cho HS tham gia các hoạt động thực hành thí nghệm tương ứng với việc phát triển năng lực vật lí cụ thể. + Đảm bảo an toàn tuyệt đối cho học sinh tham gia và đảm bảo an toàn cho các thiết bị thực hành thí nghiệm. 1.3.2. Quy trình tổ chức dạy học thực hành thí nghiệm theo hướng phát triển năng lực sinh học cho học sinh - Bước 1: Xác định mục tiêu phẩm chất và NLVL cụ thể Việc xác định mục tiêu NLVL cụ thể phải đảm bảo được những yêu cầu cần đạt chung của chương trình GDPT 2018 do Bộ GD-ĐT ban hành, phù hợp với đối tượng HS và điều kiện tổ chức. Trong đó, xác định rõ những biểu hiện của các NLVL tương ứng. - Bước 2: Xác định nội dung, phương pháp sử dụng thí nghiệm phù hợp Có nhiều phương pháp THTN, tuy nhiên để đạt được mục tiêu đề ra, GV cần lựa chọn phương pháp THTN phù hợp với điều kiện cơ sở vật chất của nhà trường và phù hợp với năng lực của HS. - Bước 3: Thiết kế và tổ chức các hoạt động THTN theo hướng phát triển phẩm chất và NLVL cụ thể Trọng tâm của quá trình lập kế hoạch chính là việc thiết kế các hoạt động dạy học THTN theo hướng phát triển của phẩm chất và NLVL cụ thể: + Khởi động tạo tình huống có vấn đề nhằm gắn kiến thức về thí nghiệm với kiến thức mới, qua đó HS có hứng thú cũng như có động lực và chủ động trong các hoạt động tiếp theo. + Xác định vấn đề nghiên cứu: Từ tình huống thực tiễn đặt ra được các câu hỏi liên quan và xác định được vấn đề cần giải quyết. + Đưa ra giả thuyết. + KH chứng minh giả thuyết bằng THTN, trong đó đề xuất quy trình thực hiện các thí nghiệm với việc chuẩn bị dụng cụ, thiết bị cho việc thực hành. + Thực hiện THTN theo kế hoạch đã đưa ra. + Báo cáo kết quả và kết luận về thí nghiệm. + Vận dụng kiến thức. + Đưa ra hướng nghiên cứu tiếp theo. - Bước 4: Đánh giá kết quả Cần xác định được: HS đã làm gì? Sản phẩm được tạo thành?. Qua đó, xác định được những phẩm chất cũng như năng lực được hình thành và phát triển. Đánh giá những kết quả đã làm được gì và đạt được gì về kiến thức, kĩ năng, thái độ và năng lực. 13
2. Giải pháp dạy học thực hành thí nghiệm chủ đề dao động – vật lí 11 theo hướng phát triển phẩm chất, năng lực học sinh 2.1. Nhận diện các nội dung dạy học thí nghiệm thực hành từ yêu cầu cần đạt của chương trình GDPT 2018 Chủ đề “Dao động” là chủ đề đầu tiên của chương trình Vật lí lớp 11. Yêu cầu cần đạt của nội dung này theo chương trình tổng thể GDPT 2018 môn Vật lí do Bộ GD-ĐT ban hành như bảng sau Nội dung Yêu cầu cần đạt Dao động Dao động điều hoà - Thực hiện thí nghiệm đơn giản tạo ra được dao động và mô tả được một số ví dụ đơn giản về dao động tự do. - Dùng đồ thị li độ – thời gian có dạng hình sin (tạo ra bằng thí nghiệm, hoặc hình vẽ cho trước), nêu được định nghĩa: biên độ, chu kì, tần số, tần số góc, độ lệch pha. - Vận dụng được các khái niệm: biên độ, chu kì, tần số, tần số góc, độ lệch pha để mô tả dao động điều hoà. - Sử dụng đồ thị, phân tích và thực hiện phép tính cần thiết để xác định được: độ dịch chuyển, vận tốc và gia tốc trong dao động điều hoà. - Vận dụng được các phương trình về li độ và vận tốc, gia - Vận dụng được phương trình a = - 𝜔𝜔2 x của dao động tốc của dao động điều hoà. điều hoà. - Sử dụng đồ thị, phân tích và thực hiện phép tính cần thiết để mô tả được sự chuyển hoá động năng và thế năng trong dao động điều hoà. Dao động tắt dần, - Nêu được ví dụ thực tế về dao động tắt dần, dao động hiện tượng cộng cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng. hưởng - Thảo luận, đánh giá được sự có lợi hay có hại của cộng hưởng trong một số trường hợp cụ thể. Theo CT GDPT 2018 thì học sinh thực hiện các thí nghiệm đơn giản để hình thành kiến thức dao động tự do; Dùng đồ thị cho trước hoặc từ thí nghiệm để xác định được các đại lượng như biên độ, chu kì, tần số, pha. Các đơn vị kiến thức khác được thiết lập từ tính toán, lập luận dựa vào đồ thị. Nhóm tác giả SGK Vật lí 11 – bộ KNTT sử dụng đồ thị dao động của con lắc lò xo để hình thành kiến thức dao động điều hòa con nhóm tác giả SGK Vật lí 11 – Cánh diều lại tiếp cận 14
theo hướng thực nghiệm, sử dụng đồ thị thu được từ thí nghiệm xe lăn kĩ thuật số để hình thành các khái niệm về dao động điều hòa. Bộ thí nghiệm thu thập đồ thị dao động điều hòa hiện nay tại các nhà trường cơ bản chưa mua sắm vì kinh phí khá đắt cho nên tiếp cận theo hướng nhóm tác giả bộ KNTT là một hướng tháo gỡ được khó khăn trong việc lựa chọn thiết bị thí nghiệm. Tuy nhiên việc thu thập đồ thị dao động điều hòa từ thí nghiệm vẫn có thể làm nếu GV biết cách tận dụng các nguồn thiết bị, phần mềm ứng dụng thay thế các bộ thí nghiệm trong SGK nên việc tiếp cận kiến thức dao động như nhóm tác giả bộ Cánh diều vẫn hoàn toàn có thể thực hiện được. Theo mạch nội dung của chủ đề dao động kết hợp với phân tích ở trên, chúng tôi đưa ra một số nội dung dạy học thực hành thí nghiệm như bảng sau Nội dung Tiến trình Dao động điều hoà - Thực hiện thí nghiệm thu thập đồ thị dao động điều hòa - Từ đồ thị xác định biên độ, chu kì, dạng phương trình dao động - Khái quát thành khái niệm dao động điều hòa Sự chuyển hóa - Thực hiện thí nghiệm thu thập giá trị li độ theo thời gian. năng lượng trong - Sử dụng phần mềm Microsoft Exel vẽ đồ thị động năng, dao động điều hòa thế năng và cơ năng theo li độ, theo thời gian. - Sử dụng đồ thị mô tả sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa. Dao động tắt dần - Thực hiện thí nghiệm thu thập đồ thị dao động tắt dần của con lắc lò xo - Từ đồ thị rút ra nhận xét về biên độ, chu kì của dao động Hiện tượng cộng - Sử dụng bộ thí nghiệm cộng hưởng đã cấp cho chương hưởng trình GDPT 2006 để định nghĩa hiện tượng. 2.2. Đề xuất các thí nghiệm cho quá trình tổ chức dạy học Ngoài bộ thí nghiệm cộng hưởng được cấp khi thực hiện CT GDPT 2006, các bộ thí nghiệm phục vụ cho CT GDPT hiện tại trường chúng tôi chưa được mua sắm. Để khắc phục chúng tôi đề xuất 02 thí nghiệm sử dụng điện thoại, 01 thí nghiệm kết nối máy tính và 01 bộ thí nghiệm Addestation phục vụ cho quá trình dạy học như sau: 2.2.1. Thu thập đồ thị dao động bằng smart phone Smart phone hiện nay là thiết bị sử dụng phổ biến trong học sinh. Các smart phone hiện đại có trang bị đầy đủ các cảm biến có thể thu thập nhiều dữ liệu từ chuyển động, âm thanh…Các lập trình viên đã phát triển ứng dụng Phyphox cho phép thu thập các dữ liệu có ứng dụng cao trong dạy học Vật lí. Với ứng dụng này 15
chúng ta có thể dễ dàng thu thập được đồ thị dao động của con lắc đơn, con lắc lò xo. Đối với hai nội dung “Mô tả dao động điều hòa” và “Dao động tắt dần” chúng tôi sử dụng ứng dụng này để thực hiện thí nghiệm thu thập đồ thị dao động. 2.2.1.1. Thí nghiệm thu thập đồ thị dao động điều hòa của con lắc đơn [TN01]: a. Chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm: + 01 smartphone đã cài ứng dụng phypox hoặc 02 smartphone Điện thoại đã cài Phyphox và máy tính kết nối Phypox từ điện thoại + 01 giá treo con lắc; 01 con lắc có bọc bảo vệ điện thoại trong quá trình làm thí nghiệm Giá treo con lắc Con lắc đơn 16