Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khoa học giáo dục: Tổ chức dạy học khám phá thí nghiệm Vật lí đại cương nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

6
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án "Tổ chức dạy học khám phá thí nghiệm Vật lí đại cương nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm" được hoàn thành với mục tiêu nhằm khảo sát thực trạng dạy học thí nghiệm Vật lí đại cương nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm; Đề xuất cấu trúc năng lực thực nghiệm của SVSP với các chỉ số hành vi (CSHV) trong dạy học Vật lí và tiêu chí chất lượng hành vi phù hợp; Xây dựng chương trình thí nghiệm Vật lí đại cương theo dạy học khám phá với các mức độ khám phá tăng dần nhằm phát triển NLTN của sinh viên sư phạm.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khoa học giáo dục: Tổ chức dạy học khám phá thí nghiệm Vật lí đại cương nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI NGUYỄN THANH LOAN TỔ CHỨC DẠY HỌC KHÁM PHÁ “THÍ NGHIỆM VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA SINH VIÊN SƯ PHẠM Chuyên ngành: LÍ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC BỘ MÔN VẬT LÍ Mã số: 9.14.01.11 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC HÀ NỘI - 2023
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI KHOA VẬT LÍ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Văn Biên (Trường Đại học Sư phạm Hà Nội) TS. Trần Ngọc Chất (Trường Đại học Sư phạm Hà Nội) Phản biện 1: GS.TS. Đỗ Hương Trà Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Phản biện 2: TS. Cao Tiến Khoa Trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên Phản biện 3: PGS.TS. Nguyễn Thị Nhị Trường Đại học Vinh Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường họp tại Trường Đại học Sư phạm Hà Nội vào hồi …..giờ … ngày … tháng… năm… Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: Thư viện Quốc Gia, Hà Nội Thư viện Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 1. Nguyễn Thanh Loan, Nguyễn Văn Biên và Trần Ngọc Chất (2021). Đề xuất điều chỉnh nội dung học phần thí nghiệm vật lí đại cương nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm. Kỉ yếu Hội thảo khoa học giảng dạy Vật lí toàn quốc lần thứ 5, Nhà xuất bản Đại học Sư phạm Hà Nội. 2. Nguyen Thanh Loan, Nguyen Van Bien, and Tran Ngoc Chat (2021). Developing students’ experimental competency through inquiry-based learning of general physics laboratory. Proceedings of the 2nd International Conference on Innovation in Learning Instruction and Teacher Education- ILITE 2, Hanoi National University of Education (HNUE), 215-227. 3. Nguyễn Thanh Loan, Nguyễn Văn Biên và Trần Ngọc Chất (2022). Sử dụng phương pháp Delphi xác định cách thức dạy học thí nghiệm khám phá. Tạp chí Khoa học trường Đại học Sư Phạm Hà Nội, 67(4),176-186. https://doi.org/10.18173/2354-1075.2022-0083 4. Nguyễn Thanh Loan, Huỳnh Thị Ngọc Duyên (2022). Thực trạng phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm cho học phần thí nghiệm vật lí đại cương. Tạp chí Khoa học trường Đại học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh, 19(5),745-759. https://doi.org/10.54607/hcmue.js.19.5.3202(2022) 5. Thanh Loan Nguyen, Van Bien Nguyen, and Ngoc Chat Tran (2022). The impact of inquiry-based laboratories on improving pre-service teachers’experimental competency. Proceedings of the IUPAP International Conference on Physics Education ICPE, 129 (Đã đăng abstract và poster trên hội thảo ICPE). Thanh Loan Nguyen, Van Bien Nguyen, and Ngoc Chat Tran. The impact of inquiry- based laboratories on improving pre-service teachers’experimental competency. International Journal of Innovation in Science and Mathematics Education (Đã chấp nhận đăng). 6. Thanh Loan Nguyen, Van Bien Nguyen, and Ngoc Chat Tran. Investigating the trends of developing students’experimental competency through inquiry-based laboratory approach: A systematic literature review. 3rd World Conference on Physics Education, Journal of Physics Conference Series, 2022 (Đã chấp nhận đăng) CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 1. Nguyễn Thanh Loan (chủ nhiệm đề tài), Xây dựng chuyên đề thí nghiệm khám phá nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm thông qua học phần thí nghiệm Vật lí đại cương, Đề tài Nghiên cứu khoa học cấp cơ sở mã số CS.2020.19.49 (đã nghiệm thu năm 2022).
1 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Theo Beck (2014), dạy học khám phá (DHKP) được áp dụng rộng rãi và có vai trò đặc biệt quan trọng trong các khóa học TN ở các trường đại học vì đây là những khóa học mà SV sẽ áp dụng quy trình nghiên cứu khoa học [38]. Theo Smallhorn (2015), DHKP đã phát triển tính tích cực của SV trong các học phần TN [53]. Theo tác giả Biên (2013), thí nghiệm khám phá (TNKP) có thể được hiểu như là cách thức tổ chức người học sử dụng TN trong việc chiếm lĩnh tri thức và hình thức NL theo nhiều mức độ yêu cầu khác nhau [13]. Nhóm tác giả Yakar và Baykara đã chứng tỏ hiệu quả của TNKP có thể giúp SVSP tự nhiên nâng cao kĩ năng TN. Do đó, việc tổ chức DHKP có thể góp phần phát triển NLTN của SVSP [89]. Ở Việt Nam, tác giả Thư (2016) đưa ra hai biện pháp phát triển NLTN của SVSP thông qua rèn luyện kĩ năng thực hành, kĩ năng tổng hợp và vận dụng kiến thức cho học phần “Thực hành vật lí đại cương”[26]. Theo Thiện (2019) đã tổ chức dạy học thí nghiệm vật lí đại cương (TNVLĐC) theo phương pháp thực nghiệm cho SV kĩ thuật. Tuy nhiên, việc đánh giá vẫn tập trung kĩ năng đo đạc và xử lí dữ liệu [27]. Hiện tại, cách thức tổ chức giảng dạy các học phần TN ở các trường đại học đa phần sử dụng là phương pháp dạy học truyền thống. Với phương pháp này, SV chỉ thực hiện TN theo các bước có sẵn trong tài liệu chưa phát huy tính tự lực của SV và đồng thời SV cũng không thể phát triển thành tố thiết kế phương án TN. Như vậy, với cách thức tổ chức dạy học hiện tại chưa đáp ứng được mục tiêu phát triển NLTN của SV. Đề tài nhằm làm rõ cơ sở lí luận về NLTN, về DHKP TNVLĐC và đề xuất quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP nhằm phát triển NLTN của SVSP. 2. Mục đích nghiên cứu Từ cơ sở lí luận và thực tiễn về NLTN, về DHKP trong dạy học TNVLĐC, đề xuất được quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP và tiến trình DHKP TNVLĐC nhằm phát triển NLTN của SVSP. 3. Giả thuyết nghiên cứu Nếu đề xuất được quy trình cùng với tiến trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP dựa trên cấu trúc NLTN của SVSP và thực hiện tổ chức dạy học như tiến trình đã thiết kế thì sẽ phát triển được NLTN của SVSP. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt được mục đích nghiên cứu, LA có các nhiệm vụ chính như sau: - Tổng quan nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn DHKP trong dạy học TNVLĐC nhằm phát triển NLTN của SVSP. - Khảo sát thực trạng dạy học TNVLĐC nhằm phát triển NLTN của SVSP. - Đề xuất cấu trúc NLTN của SVSP với các chỉ số hành vi (CSHV) trong dạy học Vật lí và tiêu chí chất lượng hành vi phù hợp. - Xây dựng chương trình TNVLĐC theo DHKP với các mức độ khám phá tăng dần nhằm phát triển NLTN của SVSP. - Đề xuất quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP. - Đề xuất tiến trình DHKP TNVLĐC. - Xây dựng dụng cụ TN của các bài TN thực hành trong dạy học TNVLĐC. - Xây dựng nhiệm vụ học tập (NVHT) với các mức độ khám phá tăng dần. - Xây dựng rubric và bảng kiểm đánh giá NLTN của SVSP. - Thực nghiệm sư phạm (TNSP) nhằm kiểm định giả thuyết khoa học của đề tài để từ đó rút ra kết luận và kiến nghị liên quan đến việc phát triển NLTN của SVSP trong dạy học
2 TNVLĐC. 5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Sự phát triển NLTN của SVSP trong học tập TNVLĐC theo DHKP. TNVLĐC là một loại hình TN và ở các trường Đại học có cách gọi tên khác nhau. Đối với trường Đại học Sư phạm Hà Nội, TNVLĐC được gọi tên là Thực hành cơ sở Vật lí. Đối với trường Đại học Sư phạm Tp.HCM và Đại học Sài Gòn, được gọi tên là TNVLĐC. - Phạm vi nghiên cứu: Quá trình học tập học phần TNVLĐC 1 (phần cơ-nhiệt) của SV năm thứ hai khoa Vật lí, trường Đại học Sư phạm Tp.HCM. 6. Phương pháp nghiên cứu Luận án sử dụng phối hợp các phương pháp nghiên cứu sau: nghiên cứu lí thuyết (phân tích, tổng hợp; phân loại và hệ thống hóa lí thuyết); nghiên cứu thực tiễn dạy và học (điều tra, phỏng vấn, quan sát); phương pháp chuyên gia, thực nghiệm sư phạm và phương pháp thống kê toán học. 7. Đóng góp mới của luận án - Về mặt lí luận: +Đề xuất được cấu trúc NLTN của SVSP bao gồm 5 thành tố, 22 CSHV với 3 mức độ chất lượng hành vi. +Đề xuất được 2 quy trình bao gồm quy trình tổ chức dạy học khóa học TNVLĐC theo DHKP và quy trình tổ chức dạy học từng bài TN theo DHKP. +Đề xuất được tiến trình DHKP TNVLĐC. - Về mặt thực tiễn: +Xây dựng chương trình TNVLĐC theo DHKP trong đó: cấu trúc lại nội dung của các bài TN theo DHKP, xây dựng NVHT theo 3 mức độ khám phá, xây dựng thêm 6 PATN và các dụng cụ TN cho 4 bài TN (bài 02 xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng (2 PATN); bài 04 xác định tỷ số nhiệt dung phân tử của chất khí (1 PATN); bài 07 kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng (ĐLBTĐL) (2PATN); bài 08 kiểm chứng lại ba định luật thực nghiệm của chất khí (1PATN). Trong bài 07 có đề xuất hai PATN gắn ứng dụng thực tế đó là chế tạo mô hình ván trượt và phân tích băng hình. Đồng thời, chúng tôi cũng đã cải tiến dụng cụ TN của 4 bài TN để đáp ứng mục tiêu phát triển NLTN, cụ thể ở các bài 01, bài 02, bài 03, bài 07), xây dựng công cụ đánh giá NLTN của SVSP gồm có các bảng rubric và bảng kiểm cho từng bài TN. +Xây dựng 9 tiến trình DHKP nhằm phát triển NLTN của SVSP. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Nghiên cứu về phát triển năng lực và năng lực thực nghiệm Theo chương trình GDPT tổng thể 2018 của Bộ Giáo dục và Đào tạo đã định nghĩa NL như sau: “Năng lực là sự huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí... để thực hiện một loại công việc trong một bối cảnh nhất định” [4]. Theo Eickhorst cùng các cộng sự đã định nghĩa NLTN như là một khả năng tiềm ẩn ít nhất là lập kế hoạch dựa trên quy tắc trực quan và thực hiện các TN nhằm làm rõ một câu hỏi vật lí, cũng như để đánh giá có ý thức về phương pháp luận đối với dữ liệu thu được
3 [60]. Theo tác giả Xayparseut Vylaychit định nghĩa NLTN là khả năng huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo với các thuộc tính tâm lí như hứng thú, niềm tin, ý chí để thực hiện thành công các nhiệm vụ thực nghiệm. Tác giả Xayparseut Vylaychit đưa ra NLTN bao gồm 4 thành tố năng lực: xác định mục đích TN, thiết kế PATN, tiến hành được TN và đánh giá được kết quả [15]. Tóm lại, chúng tôi nhận thấy rằng cũng còn có ít tài liệu định nghĩa cụ thể, tường minh NLTN mà chủ yếu các tác giả chỉ tập trung nhiều vào vai trò của NLTN [13, 59] và đưa ra các thành tố của NLTN [14, 15, 58, 60]. Trong số các định nghĩa vừa nêu ở trên, chúng tôi đồng quan điểm với định nghĩa của tác giả Xayparseut Vylaychit và thống nhất ở cả 2 thành tố đầu tiên. Tuy nhiên, cũng cần phải điều chỉnh lại ở hai thành tố còn lại cho đầy đủ với các bước của quá trình TN và cần bổ sung thêm thành tố thể hiện yếu tố SVSP. 1.2. Nghiên cứu về dạy học phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm Nhóm tác giả Muhamad Imaduddin đã đưa ra biện pháp phát triển NLTN cho SVSP hóa học bằng cách sử dụng chu trình PDSA (Plan-Do-Study-Act) để thiết kế các hoạt động TN truyền thống thành TNKP [67]. Tác giả Etkina cùng các cộng sự [61] đã xây dựng bộ nhiệm vụ đánh giá quá trình và các bảng rubric cho khóa học Vật lí cơ bản giúp SV tự đánh giá NLTN. Các tác giả P Bitzenbauer và J-P Meyn đã tổng quan 3 giai đoạn đào tạo GV Vật lí ở Đức và trình bày phương pháp thực nghiệm cơ bản trong chương trình nghiên cứu SVSP Vật lí. Đồng thời các tác giả đã đưa ra công cụ đánh giá đó chính là mô hình NLTN của SVSP Vật lí. Trong mô hình NLTN gồm 3 thành tố lập kế hoạch, tiến hành TN và phân tích kết quả TN. Các tác giả lại chú trọng vào thực hiện TN hơn là lập kế hoạch và phân tích dữ liệu. Các CSHV trong các thành tố chưa được bóc tách nhỏ ra trong cấu trúc NLTN. Điều này dẫn đến việc đo lường các CSHV rất khó khăn [63]. Tóm lại, các nhà nghiên cứu đã đưa ra các biện pháp phát triển NLTN như: cấu trúc lại các hoạt động TN truyền thống thành TNKP, xây dựng các TN đơn giản, dùng phần mềm phân tích video, TN ứng dụng công nghệ thông tin, xây dựng khung NLTN, xây dựng bộ câu hỏi đánh giá tư duy phản biện. Tuy nhiên vẫn chưa thấy quy trình, phương pháp, hình thức tổ chức dạy học nào nhằm phát triển NLTN của SVSP dành cho các học phần TN. 1.3. Nghiên cứu về dạy học khám phá và thí nghiệm khám phá TNKP có thể được hiểu như là cách thức tổ chức người học sử dụng TN trong việc chiếm lĩnh tri thức và hình thức NL theo nhiều mức độ yêu cầu khác nhau [13]. Nhiều nghiên cứu cho thấy TNKP có những tác động tích cực đối với phát triển NLTN của SV. Parappilly cùng với các cộng sự cho rằng TNKP thu hút SV, SV học tập tích cực hơn, SV có thể tham gia thiết kế TN từ đó giúp SV hiểu sâu sắc hơn về lí thuyết, còn TN truyền thống SV nhàm chán, không hấp dẫn SV bởi SV không được tham gia thiết kế TN. TNKP thật sự có lợi cho việc học của SV [94]. Arslan có đưa ra 4 mức độ của TNKP: TNKP kiểm chứng, TNKP cấu trúc, TNKP có hướng dẫn và TNKP mở. Trong đó TNKP kiểm chứng và cấu trúc được mô tả như TN truyền thống bởi vì tất cả tiến trình TN đã cung cấp cho SV và SV cứ làm theo các bước hướng dẫn trong tài liệu. Trái lại, TNKP có hướng dẫn và TNKP mở trở nên phức tạp đối với SV bởi vì SV phải tự thiết kế PATN và tiến trình TN [103]. SV tham gia TNKP có hướng dẫn ít thực hành thiết kế PATN đây chỉ là bước chuẩn bị để chuyển lên TNKP mở và yêu cầu SV phải tự xây dựng được tiến trình TN [105].
4 Các kết quả nghiên cứu đã khẳng định tầm quan trọng, tính cần thiết và cấp bách của việc sử dụng TNKP trong các học phần thí nghiệm. TNKP mang lại hiệu quả cao so với TN truyền thống. TNKP hấp dẫn, thu hút SV, SV tích cực học tập, SV có thể tự tìm tòi khám phá các PATN, cách tiến hành TN, các phương tiện TN. GV cần linh hoạt, sáng tạo trong việc sử dụng các mức độ của TNKP cho phù hợp mục tiêu của từng hoạt động và trình độ của SV. 1.4. Nghiên cứu về dạy học nội dung thí nghiệm Vật lí đại cương Tác giả Nguyễn Thị Nhị [28] đã cho rằng: TNVLĐC đóng vai trò quan trọng trong quá trình dạy học Vật lí tại trường Đại học Sư phạm. Nó không chỉ giúp SV rèn luyện kĩ năng thực hành TN mà còn đóng góp lớn vào việc phát triển những đức tính cơ bản cần thiết cho SV tiếp cận nghiên cứu Vật lí với sự kết hợp giữa hiểu biết lí thuyết và thực tế. Để bồi dưỡng kĩ năng thực hành TN cho các khóa học TN trong đó có TNVLĐC thì GV cần đổi mới phương pháp tổ chức dạy học theo hướng tăng cường hoạt động tự lực của SV. Dựa trên tổng quan nghiên cứu về DHKP, TNKP chúng tôi thấy rằng (1) DHKP đóng vai trò quan trọng và hết sức cần thiết thúc đẩy việc phát triển NLTN của SV trong các khóa học TN nói chung và TNVLĐC nói riêng; (2) cần nghiên cứu bổ sung, hoàn thiện cấu trúc NLTN của SVSP; (3) vẫn còn thiếu các nghiên cứu về xây dựng quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP nhằm phát triển NLTN của SVSP. CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ TỔ CHỨC DẠY HỌC KHÁM PHÁ “THÍ NGHIỆM VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA SINH VIÊN SƯ PHẠM 2.1. Năng lực thực nghiệm 2.1.1. Định nghĩa năng lực thực nghiệm NLTN là khả năng huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo với các thuộc tính tâm lí như hứng thú, niềm tin, ý chí để thực hiện thành công các nhiệm vụ thực nghiệm trong một bối cảnh cụ thể. Trong nghiên cứu này, năng lực thực nghiệm của SVSP được hiểu là khả năng huy động tổng hợp các kiến thức (kiến thức vật lí và kiến thức về TN vật lí), kĩ năng, kĩ xảo với các thuộc tính tâm lí như hứng thú, niềm tin, ý chí để thực hiện thành công các nhiệm vụ thực nghiệm bao gồm 5 thành tố (xác định mục đích TN, thiết kế PATN, bố trí và tiến hành TN, xử lí dữ liệu và phân tích, đánh giá kết quả, trình bày quá trình TN và kết quả TN) với 22 CSHV1 trong một bối cảnh giáo dục và dạy học cụ thể. Trong phạm vi nghiên cứu của luận án, chúng tôi chỉ tập trung phát triển NLTN của SVSP khoa Vật lí trong TNVLĐC nên định nghĩa NLTN của SVSP đang xét cho đối tượng SVSP Vật lí. 2.1.2. Cấu trúc năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm Dựa trên cơ sở lí thuyết, ý kiến chuyên gia, và cơ sở thực tiễn từ TNSP lần 1, cấu trúc năng lực được hoàn thiện với 5 thành tố và 22 chỉ số hành vi (CSHV) (bảng 2.1). Các chỉ số hành vi được xây dựng dựa trên các giai đoạn của quá trình TN. 1 Các chỉ số hành vi được mô tả trong bảng 2.1
5 Bảng 2.1. Cấu trúc năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm Thành tố Chỉ số hành vi 1.Xác định mục 1.1. Trình bày mục đích TN đích thí nghiệm 1.2. Thực hiện các suy luận logic để tìm được hệ quả cần kiểm nghiệm (3 CSHV) 1.3. Xác định đại lượng cần đo 2. Thiết kế 2.1. Xác định các dụng cụ TN cần sử dụng phương án thí 2.2. Xác định cách lắp ráp, bố trí TN nghiệm 2.3. Dự kiến các bước tiến hành TN (6 CSHV) 2.4. Dự kiến cách thu thập dữ liệu 2.5. Dự kiến cách xử lí dữ liệu 2.6. Lựa chọn phương án phù hợp 3.1. Xác định các bộ phận của thiết bị thực tương ứng với phương án đã 3. Bố trí và tiến xây dựng hành thí nghiệm 3.2. Lắp ráp, bố trí TN với thiết bị thực (4 CSHV) 3.3. Tiến hành TN theo các bước trong thiết kế với thiết bị thực 3.4. Thu thập dữ liệu 4. Xử lí dữ liệu 4.1. Xử lí dữ liệu và phân tích, 4.2. Rút ra kết luận từ kết quả TN đánh giá kết quả 4.3. Xác định nguyên nhân sai số (7 CSHV) 4.4. Đề xuất biện pháp giảm sai số 4.5. Đánh giá những ưu và nhược điểm của PATN 4.6. Đề xuất giải pháp cải tiến dụng cụ TN 4.7. Cải tiến dụng cụ TN 5. Trình bày quá 5.1. Lựa chọn cách biểu diễn dữ liệu phù hợp trình thí nghiệm 5.2. Trình bày tiến trình và kết quả TN và kết quả thí nghiệm (2 CSHV) Hình 2.1 trình bày mức độ chất lượng hành vi được đề xuất trên hai cơ sở: (1) tính tự lực của SV, được thể hiện qua mức độ hướng dẫn của GV. (2) độ phức tạp của nhiệm vụ, thể hiện qua mức độ chi tiết trong kết quả thực hiện. Mức độ 3 SV tự thực Mức độ 2 hiện các hành SV thực hiện vi trong tình Mức độ 1 được các hành huống mới, SV nêu lại, mô vi trong tình tổng hợp được tả lại hoặc lặp huống tương kiến thức và kết lại được các tự, kết nối được nối với cách hành vi đơn lẻ, một số kiến tiến hành TN . rời rạc theo thức với cách mẫu. tiến hành TN. Hình 2.1. Các mức độ hành vi năng lực thực nghiệm
6 Bảng tiêu chí chất lượng hành vi NLTN hỗ trợ GV thiết kế nhiệm vụ học tập phù hợp và đánh giá mức độ năng lực của SV. 2.2. Dạy học khám phá 2.2.1. Khái niệm dạy học khám phá Dựa trên các nghiên cứu về DHKP và dựa trên các quan điểm về DHKP của [70], [71], [72], [73], ... chúng tôi đưa ra khái niệm về DHKP như sau: DHKP là PPDH, trong đó dưới sự tổ chức, định hướng của người dạy, người học hình thành và phát triển NL cá nhân thông qua việc tự lực thực hiện các NVHT có vấn đề sử dụng tư duy của riêng mình, trong quá trình tìm tòi, khám phá giải quyết vấn đề thì người dạy khuyến khích người học đưa ra câu hỏi và tự tìm câu trả lời nhằm tạo ra tri thức và kĩ năng mới. 2.2.2. Đặc điểm của dạy học khám phá Theo tác giả M.D Sviniki (1998), DHKP có 3 đặc điểm chính: học tập tích cực, học tập có ý nghĩa và thay đổi niềm tin và thái độ. 2.2.3. Thí nghiệm khám phá 2.2.3.1. Khái niệm thí nghiệm khám phá TNKP là TN đòi hỏi người học cố gắng tích cực chủ động tìm tòi giải quyết các nhiệm vụ thực nghiệm dưới sự tổ chức, định hướng các hoạt động học của người dạy và nhằm giúp người học hình thành và phát triển NL theo nhiều mức độ yêu cầu khác nhau tùy thuộc vào lượng thông tin mà người dạy cung cấp cho người học. 2.2.3.2. Các mức độ của thí nghiệm khám phá Dựa trên kết quả Tổng quan ở chương 1, chúng tôi chia TNKP thành 4 mức độ phổ biến như sau: (phân loại theo mức độ tự lực của SV): TNKP kiểm chứng, TNKP cấu trúc, TNKP có hướng dẫn và TNKP mở. 2.3. Vị trí, vai trò và đặc điểm “Thí nghiệm Vật lí đại cương” trong chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí ở các trường Đại học Sư phạm 2.3.1. Vị trí “Thí nghiệm Vật lí đại cương” trong chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí ở các trường Đại học Sư phạm Theo chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí ở trường Đại học Sư phạm Tp.HCM ban hành kèm theo quyết định số 2747/ĐHSP-ĐT ngày 27 tháng 9 năm 2022, TNVLĐC là TN bắt buộc trong nhóm khối kiến thức nền tảng. Kiến thức vật lí đại cương là kiến thức cốt lõi, cơ bản làm cơ sở quan trọng để SV nghiên cứu cho các học phần tiếp theo và giảng dạy các nội dung ở trường phổ thông trong tương lai. TNVLĐC là một bộ phận của Vật lí đại cương nhằm giúp kiểm chứng, khắc sâu lại những kiến thức mà SV đã được học. Còn Thí nghiệm Vật lí phổ thông được kế thừa từ TNVLĐC và giúp SV vận dụng lí thuyết và thực hiện các TN vật lí cơ bản trong chương trình phổ thông. Vì vậy, TNVLĐC được xem như là chiếc cầu nối trung gian giữa phần Vật lí đại cương, Thí nghiệm Vật lí phổ thông và thực tiễn dạy học Vật lí ở trường phổ thông. 2.3.2. Vai trò “Thí nghiệm Vật lí đại cương” trong chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí ở các trường Đại học Sư phạm TNVLĐC là TN thực hành đầu tiên mà SV được học sau khi đã học lí thuyết của học
7 phần cơ và nhiệt. Đồng thời, TNVLĐC là một học phần bắt buộc và cũng là học phần quan trọng của môn học Vật lí trong chương trình học tập của SV ở các trường đại học, cao đẳng, trung học phổ thông. TNVLĐC bao gồm các bài thí nghiệm về cơ và nhiệt sẽ giúp cho SV củng cố và vận dụng một số kiến thức đã học trong các học phần lí thuyết vào việc thực hiện các bài thí nghiệm. Theo chúng tôi, vai trò của TNVLĐC đối với SVSP Vật lí là: + Giúp SV củng cố, đào sâu hơn những hiện tượng, định luật, định lí trong phần lí thuyết cơ - nhiệt, kết hợp lí thuyết với thực hành. + Giúp SV phát triển NLTN của thông qua TNVLĐC: xác định mục đích TN, thiết kế phương án TN, bố trí và tiến hành TN và xử lí dữ liệu và phân tích, đánh giá kết quả. + Giúp SV nắm được một số phương pháp đo, các dụng cụ đo cơ bản (kể cả máy tính điện tử), biết cách tiến hành các phép đo các đại lượng vật lí. 2.3.3. Đặc điểm nội dung “Thí nghiệm Vật lí đại cương” Nội dung kiến thức vật lí đại cương trong phần cơ và nhiệt liên quan đến những kiến thức về động học, động lực học chất điểm, các hiện tượng nhiệt như nguyên lí 1, 2 nhiệt động lực học và thuyết động học phân tử của chất khí. Về cơ bản, các bài TN trong TNVLĐC ở các trường Đại học Sư phạm chia thành các bài TN theo các phần động học, động lực học, các hiện tượng nhiệt, các định luật bảo toàn trong quá trình va chạm với các phương án giống nhau như: sử dụng băng đệm khí và đồng hồ đo thời gian hiện số để kiểm chứng ĐLBTĐL, bộ thí nghiệm sử dụng con lắc vật lí và đồng hồ đo thời gian hiện số MC 963A để xác định gia tốc trọng trường. 2.4. Thực trạng dạy học “Thí nghiệm Vật lí đại cương” ở trường Đại học Sư phạm 2.4.1. Mục đích khảo sát Mục đích khảo sát tìm hiểu về mục tiêu dạy học, nội dung, tài liệu hướng dẫn, phương pháp dạy học, hình thức kiểm tra-đánh giá trong dạy học TNVLĐC để tìm ra ưu, nhược điểm và hạn chế của việc dạy học TNVLĐC ở trường Đại học Sư phạm Tp.HCM, từ đó đề xuất các biện pháp nhằm phát triển NLTN của SVSP Vật lí. 2.4.2. Đối tượng khảo sát - SVSP Vật lí năm thứ 2 của trường Đại học Sư phạm Tp.HCM (88 SV). - GV tổ Vật lí đại cương tại trường Đại học Sư phạm Tp.HCM (7GV). 2.4.3. Phương pháp khảo sát Nghiên cứu phối hợp các phương pháp khảo sát định tính và định lượng sau: - Phương pháp khảo sát bằng bảng hỏi khảo sát. - Phương pháp xử lí dữ liệu bằng phần mềm Excel. 2.4.4. Công cụ đánh giá Bảng hỏi khảo sát dành cho SVSP Vật lí với nội dung khảo sát bao gồm: (1). Khảo sát thực trạng nhận thức của SV về nội hàm NLTN, về mức độ chỉ số hành vi của NLTN của SV, các thành tố của NLTN được phát triển nhiều nhất và không được phát triển nhất; (2).
8 Nội dung và tài liệu hướng dẫn học tập; (3). Phương pháp dạy học; (4). Hình thức kiểm tra – đánh giá trong TNVLĐC; (5). Thái độ của SV đối với việc học TNVLĐC theo DHKP và Phiếu phỏng vấn GV. 2.4.5. Kết quả và thảo luận Sau khi xử lí dữ liệu, chúng tôi đã thu nhận được một số kết quả chính khảo sát SV như sau: (1). Về mục tiêu dạy học - Có 79,83% SV chưa hiểu đúng được về nội hàm NLTN bởi vì SV còn nhầm lẫn giữa NLTN và năng lực thực hành TN. - Có 75,83% SV không nêu được đầy đủ các thành tố của NLTN. Đa phần các SV chỉ gọi được tên của các thành tố xác định mục đích của TN, tiến hành TN và xử lí dữ liệu. - Đối với câu hỏi khảo sát về thành tố được phát triển nhất sau khi học TNVLĐC: đa phần các SV lựa chọn thành tố 3 “Tiến hành thí nghiệm” (chiếm 51,43%). - Đối với câu hỏi khảo sát về thành tố không được phát triển nhất sau khi học học phần TNVLĐC: 71,53% SV thực hiện khảo sát chọn thành tố “Cải tiến, chế tạo thay thế dụng cụ hư hỏng, sáng tạo dụng cụ thí nghiệm” và 8,4% SV thực hiện khảo sát chọn thành phần “Thiết kế phương án thí nghiệm”. - Đa phần các SV vẫn chưa hiểu rõ nội hàm của NLTN, chưa biết NLTN gồm những thành tố nào, chưa biết phát triển NLTN là phát triển những chỉ số hành vi gì? Đa phần SV chọn thành tố “Tiến hành TN” là thành tố được phát triển nhiều nhất bởi vì toàn bộ thời gian SV học trong phòng TN là dành cho hoạt động thực hiện TN và lại được thực hiện lặp đi lặp lại nhiều lần ở các bài TN và tương tự nhau. Tuy nhiên, đa phần SV chỉ thuần túy tiến hành TN theo các bước trong tài liệu có sẵn và SV vẫn chưa lí giải được các bước tiến hành TN. Bên cạnh đó, hai thành tố không được phát triển đó là thành tố “Thiết kế phương án TN” và “Cải tiến, chế tạo thay thế dụng cụ hư hỏng, sáng tạo dụng cụ TN” bởi vì 2 nguyên nhân chính đó là nguyên nhân khách quan và nguyên nhân chủ quan. - Tỉ lệ SV đạt được mức độ chỉ số hành vi của NLTN ở mức 1 chiếm khoảng 90% và khoảng 10% SV đạt mức 2. Đa phần SV chỉ thực hiện được hành vi theo mẫu có sẵn trong tài liệu và có rất ít SV thực hiện TN trong TN tương tự. Đặc biệt, không có SV nào có thể tự thiết kế PATN trong TN mới bởi vì SV quen với cách tiếp cận của GV cung cấp sẵn đầy đủ tiến trình TN, SV thực hiện TN theo các bước có sẵn trong tài liệu do đó SV khó thoát khỏi rập khuôn của GV để nghĩ PATN mới. (2). Nội dung các bài TN và tài liệu hướng dẫn học tập - Có 89,8% SV cho rằng nội dung các bài TN chưa phù hợp và chưa đáp ứng được mục tiêu phát triển NLTN bởi vì hai lí do: i. Nội dung các bài TN đã cung cấp đầy đủ tiến trình TN bao gồm mục đích, dụng cụ TN, phương án TN, các bước tiến hành TN, cách xử lí dữ liệu do đó không thể tạo cơ hội cho SV phát triển được thành tố thiết kế PATN; ii. Số
9 lượng các bài TN liên quan cơ học nhiều hơn nhiệt học (7 bài cơ học và 2 bài nhiệt học) và mỗi bài TN chỉ có 1 PATN và phương án này đã được lắp ráp và bố trí sẵn. - 100% SV cho rằng tài liệu hướng dẫn học tập TNVLĐC được xây dựng theo kiểu đóng. Cách hướng dẫn của tài liệu được xây dựng theo kiểu đóng tức là GV cung cấp đầy đủ, chi tiết, tường minh thông tin cho SV như mục đích TN, tên các dụng cụ TN, PATN, cách bố trí TN, trình tự tiến hành TN, các công thức, bảng biểu và SV chỉ có nhiệm vụ tiến hành TN theo như các bước hướng dẫn trong tài liệu. Hạn chế của cách hướng dẫn tài liệu theo kiểu đóng chính là kìm hãm sự tự lực, sáng tạo của SV cũng như hạn chế sự phát triển thành tố thiết kế PATN của SV. (3). Phương pháp dạy học - Đối với câu hỏi khảo sát về phương pháp dạy học mà GV sử dụng hiện nay trong TNVLĐC: 91% SV đều lựa chọn phương pháp dạy học truyền thống là phương pháp dạy học GV vận dụng trong quá trình tổ chức dạy học TNVLĐC. Tuy nhiên, có 9% SV thực hiện chọn DHKP. SV cho rằng có rất ít GV sử dụng DHKP TNVLĐC mà đa phần GV tổ chức dạy học theo phương pháp dạy học truyền thống. (4). Kiểm tra đánh giá kết quả học tập của SV - 88,6% SV cho rằng công tác kiểm tra, đánh giá chưa đo đúng và đầy đủ NLTN của SV. Khi GV đánh giá quá trình TN của SV thông qua các bài báo cáo TN thì GV chỉ đánh giá được kĩ năng xử lí dữ liệu và trình bày TN thiếu hẳn kĩ năng sử dụng dụng cụ TN, kĩ năng lắp ráp, bố trí tiến hành TN và kĩ năng tiến hành TN. Hạn chế của kiểm tra đánh giá là do thiếu công cụ đánh giá nên GV chỉ có thể đánh giá vài CSHV. Qua trao đổi với GV và khảo sát SV, chúng tôi nhận thấy rằng nội dung các bài TN, tài liệu hướng dẫn thực hành và cách thức tổ chức dạy học theo phương pháp dạy học truyền thống, công cụ đánh giá chưa được hệ thống và chưa đáp ứng được mục tiêu phát triển NLTN của SV. Hầu hết các GV đều sử dụng phương pháp dạy học truyền thống và phương pháp này không thu hút, không phát huy tính tự lực của SV, không phát triển được đầy đủ các thành tố trong cấu trúc NLTN. Đa phần SV đều yêu thích học theo DHKP TNVLĐC. Để có thể phát triển đầy đủ của các thành tố NLTN thì chúng tôi đề xuất cần phải xây dựng chương trình TNVLĐC theo DHKP và xây dựng quy trình tổ chức DHKP TNVLĐC. 2.5. Các nguyên tắc và biện pháp phát triển năng lực thực nghiệm khi tổ chức dạy học “Thí nghiệm Vật lí đại cương” theo dạy học khám phá Vận dụng tinh thần của 6 nguyên tắc dạy học [36] trong đó tập trung nhiều 2 nguyên tắc cuối cùng và đồng thời căn cứ vào nội dung tác động DHKP, bối cảnh tác động, các cơ sở lí thuyết đã nghiên cứu cho nên chúng tôi đã lựa chọn và xác định 3 nguyên tắc sư phạm. Mặc dù các nguyên tắc này được trình bày riêng lẻ nhưng 3 nguyên tắc này hỗ trợ nhau và được phối hợp nhịp nhàng, linh hoạt cùng với nhau trong quá trình phát triển NLTN của SVSP khi tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP. Các nguyên tắc dạy học này có vai trò vô cùng quan trọng trong dạy học và có tác dụng chỉ đạo xuyên suốt trong toàn bộ tiến trình DHKP. Tương ứng mỗi nguyên tắc chúng tôi đã xây dựng các biện pháp nhằm phát triển NLTN của SV và nội dung cụ thể được trình bày như sau: - Nguyên tắc 1: Việc xây dựng, chuyển giao NVHT cho SV phải đảm bảo tuân theo ba mức độ khám phá tăng dần từ thấp đến cao.
10  Mức độ khám phá 1 (Khám phá theo cấu trúc có sẵn): SV được cung cấp mục đích TN, dụng cụ TN, PATN. SV thực hiện TN theo mẫu để tìm ra câu trả lời với sự hướng dẫn hoàn toàn của GV.  Mức độ khám phá 2 (Khám phá có hướng dẫn): SV được cung cấp mục đích TN, SV thiết kế phương án tiến hành TN với sự hướng dẫn một phần của GV và GV sẽ cung cấp các dụng cụ TN cần thiết theo phương án đề xuất của SV. Trên cơ sở PATN được SV đề xuất và thảo luận thống nhất, SV tiến hành TN trong tình huống tương tự.  Mức độ khám phá 3 (Khám phá mở): SV hoàn toàn độc lập trong việc phát hiện vấn đề cần khám phá gần như không cần sự hỗ trợ của GV. GV chỉ đóng vai trò tư vấn xác nhận hoặc góp ý cho SV. +Biện pháp 1: Xây dựng các phiếu học tập có lồng ghép các NVHT theo trình tự ba mức độ khám phá từ thấp nhất đến cao nhất. +Biện pháp 2: Khuyến khích SV tự lực thực hiện các NVHT theo các mức độ khám phá tăng dần thông qua việc SV tự tìm tòi khám phá các nguồn tư liệu khác nhau hoặc do GV cung cấp. - Nguyên tắc 2: Tăng dần mức độ tự lực của SV và giảm dần sự hướng dẫn của GV. +Biện pháp 1: Sử dụng dạy học khám phá nhằm tạo cơ hội SV thể hiện bản thân thông qua tìm tòi khám phá các phương án TN, kể cả dụng cụ TN và cách thức tiến hành TN. +Biện pháp 2: Mở rộng mức độ khám phá bằng cách giảm bớt các loại thông tin cung cấp cho SV. - Nguyên tắc 3: Xây dựng và tổ chức các hoạt động học của SV phải bám sát theo tiến trình DHKP TNVLĐC. + Biện pháp 1: Xây dựng các hoạt động học phải bám sát chặt chẽ theo các bước của tiến trình dạy học khám phá TNVLĐC. + Biện pháp 2: Tổ chức dạy học TNVLĐC bám theo các bước của tiến trình DHKP. + Biện pháp 3: Xây dựng các công cụ đánh giá (rubric, bảng kiểm) phải đảm bảo đánh giá đầy đủ, chính xác quá trình thực hiện NVHT của SV tương ứng với 3 mức độ khám phá trong tiến trình DHKP. 2.6. Quy trình xây dựng chương trình “Thí nghiệm Vật lí đại cương” theo dạy học khám phá Dưới đây là sơ đồ tóm tắt minh họa 5 giai đoạn xây dựng chương trình TNVLĐC theo mô hình ADDIE. Hình 2.2. Sơ đồ hóa 5 giai đoạn xây dựng nội dung TNVLĐC
11 Chúng tôi đã xây dựng được 2 quy trình tổ chức dạy học: (1). Quy trình tổ chức dạy học khóa học TNVLĐC theo DHKP: Quy trình này mô tả cách thức tổ chức dạy học cho toàn khóa học TNVLĐC bao gồm 4 bước thực hiện. (2). Quy trình tổ chức dạy học từng bài TN theo DHKP: Quy trình này được xây dựng dựa trên quy trình tổ chức dạy học toàn khóa học và mô tả chi tiết, cụ thể hóa cách thức xây dựng và tổ chức dạy học cho từng bài TN trong dạy học TNVLĐC thể hiện thông qua 3 giai đoạn là “Chuẩn bị thiết kế bài dạy”, “Tổ chức thực hiện NVHT” và “Tổ chức báo cáo kết quả TN, đánh giá và tổng kết”. 2.7. Quy trình tổ chức dạy học “Thí nghiệm Vật lí đại cương” theo dạy học khám phá Căn cứ trên cơ sở hoạt động dạy học giải quyết vấn đề của SV trong học tập thực hành thí nghiệm TNVLĐC và tham khảo các bước của tổ chức DHKP của tác giả Sokolowska [113] kết hợp với một số nghiên cứu của tài liệu trong và ngoài nước, chúng tôi đã đề xuất quy trình tổ chức dạy học khóa học TNVLĐC theo DHKP. Quy trình tổ chức dạy học khám phá TNVLĐC bao gồm 4 bước: +Bước 1: Tổ chức tình huống nảy sinh vấn đề cần khám phá. +Bước 2: Phát biểu vấn đề cần khám phá. +Bước 3: Giải quyết vấn đề với 3 mức khám phá khác nhau. +Bước 4: Báo cáo kết quả thí nghiệm, đánh giá và tổng kết. Hình 2.3. Quy trình tổ chức dạy học khám phá khóa học TNVLĐC 2.8. Tiến trình dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm Chúng tôi đề xuất tiến trình tổ chức gồm 6 hoạt động chính bám sát quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP, phù hợp với hướng dẫn theo công văn 5512. +Hoạt động 1: Tổ chức tình huống nảy sinh vấn đề cần khám phá. +Hoạt động 2: Phát biểu vấn đề cần khám phá. +Hoạt động 3: Bố trí và tiến hành TN làm theo mẫu (Nhiệm vụ học tập 1). +Hoạt động 4: Xử lí dữ liệu & phân tích, đánh giá và trình bày kết quả TN.
12 +Hoạt động 3’: Bố trí và tiến hành TN làm tương tự (Nhiệm vụ học tập 2). +Hoạt động 4’: Xử lí dữ liệu & phân tích, đánh giá và trình bày kết quả TN. +Hoạt động 5: Thiết kế PATN trong tình huống mới (Nhiệm vụ học tập 3). +Hoạt động 3’’: Bố trí và tiến hành TN theo phương án đã đề xuất. +Hoạt động 4’’: Xử lí dữ liệu & phân tích, đánh giá và trình bày kết quả TN. +Hoạt động 6: Báo cáo kết quả TN, đánh giá và tổng kết. Tiến trình dạy học khám phá TNVLĐC được thể hiện qua sơ đồ sau đây: Hình 2.4. Tiến trình dạy học khám phá TNVLĐC CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC KHÁM PHÁ “THÍ NGHIỆM VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA SINH VIÊN SƯ PHẠM 3.1. Xây dựng nội dung các bài thí nghiệm nhằm phát triển năng lực thực nghiệm theo dạy học khám phá 3.1.1. Xây dựng các phương án và dụng cụ thí nghiệm Căn cứ trên nguyên tắc 1, GV chuyển giao NVHT trong quá trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP phải đảm bảo SV thực hiện được NVHT theo 3 mức độ khác nhau. Để SV có thể hoàn thành các NVHT đòi hỏi phải có đầy đủ các dụng cụ TN đáp ứng mục tiêu phát triển NLTN của SV. Đối với mức độ khám phá 1, SV thực hiện TN làm theo mẫu giống như PATN đã có sẵn trong PTN cơ nhiệt. Tuy nhiên, ở mức độ khám phá 2 SV thực hiện TN trong tình huống tương tự có thay đổi hoặc bổ sung thêm dụng cụ TN do đó đòi hỏi cần phải xây dựng thêm dụng cụ TN để có thể đáp ứng được các yêu cầu đặt ra của các NVHT ở mức 2. Đối với mức độ khám phá 3 là mức cao nhất khi đó SV phải tự xác định vấn đề, tự xác định mục đích TN, tự thiết kế PATN và tự tiến hành TN theo phương án đã
13 đề xuất. Nhưng do hạn chế về trình độ của SV cộng với điều kiện cơ sở vật chất của SV không cho phép do đó chúng tôi cũng cần phải xây dựng thêm PATN dự phòng trước nhằm hỗ trợ, hướng dẫn SV thực thi NVHT ở mức 3. Do vậy, mỗi bài TN chúng tôi phải xây dựng tối thiểu 2 PATN thì mới có thể đáp ứng đủ trang thiết bị TN đáp ứng mục tiêu phát triển NLTN của SV lên mức cao nhất. Tóm lại, để SV có thể hoàn thành NVHT ở 3 mức độ khám phá đòi hỏi chúng tôi cần thiết phải xây dựng thêm các PATN ở mức độ 3 và bổ sung phương tiện TN ở mức độ 2. Theo đề cương của TNVLĐC theo DHKP gồm có 1 bài mở đầu và 9 bài TN. Hiện tại trong phòng TN cơ nhiệt đã có 4 bài TN đã có sẵn 2 phương án thí nghiệm. Đó là bài 01, bài 04, bài 05 và bài 06. Tuy nhiên ở bài 04 PATN thứ 2 thao tác quá phức tạp, khó so với trình độ SV và kết quả đo không ổn định gây ra sai số lớn. Ngoài ra, còn một vài bài TN với dụng cụ còn hơi đơn giản, cũ, và các dụng cụ TN đã lắp ráp, bố trí sẵn chưa đáp ứng mục tiêu phát triển NLTN của SV. Chính vì vậy, chúng tôi đã xây dựng thêm 6 PATN và trang bị thêm dụng cụ TN cho các bài TN để chuyển thành dụng cụ TN có tính mở. Dưới đây là bảng tóm tắt các bài TN cần xây dựng thêm PATN và bổ sung, cải tiến dụng cụ TN cụ thể như sau: Bảng 3.1. Bảng tóm tắt các bài TN cần mở về phương án và dụng cụ thí nghiệm Bài 1 Bài 2 Bài 3 Bài 4 Bài 5 Bài 6 Bài 7 Bài 8 Bài 9 Dụng cụ TN Mở Mở Mở Mở Mở PATN Xây Xây Xây Xây dựng dựng dựng dựng thêm thêm 1 thêm 2 thêm 1 2 PATN PATN PATN PATN Dưới đây là sơ đồ hóa cấu trúc các bài TN trong TNVLĐC tại trường Đại học Sư phạm Tp.HCM: Hình 3.1. Sơ đồ cấu trúc các bài thí nghiệm trong TNVLĐC phần Cơ Nhiệt tại trường Đại học Sư phạm Tp.HCM Các phương án thí nghiệm tô màu xanh lá cây trong hình 3.1 là phương án mà chúng tôi đã xây dựng thêm. Mỗi phương án thí nghiệm xây dựng sẽ bao gồm các nội dung sau: mục đích thí nghiệm, nguyên tắc, cơ sở lí thuyết, bố trí thí nghiệm, dụng cụ thí nghiệm và trình tự thí nghiệm.
14 3.1.2. Xây dựng các nhiệm vụ học tập Xuất phát từ mục đích nghiên cứu là sử dụng tác động DHKP với ba mức độ khám phá tăng dần nhằm phát triển CSHV lên mức cao nhất có thể. Để đạt được mục đích này đòi hỏi các bài TN phải có độ khó gần bằng nhau. Tuy nhiên, trong thực tiễn, độ khó của các bài TN khác nhau sẽ thường khác nhau rõ rệt. Chính vì vậy, để đảm bảo độ khó của các bài TN tương đương nhau chúng tôi cần tăng thêm các hỗ trợ và xây dựng số lượng các NVHT phù hợp sao cho có thể cân bằng độ khó của các bài TN. Đối với các bài TN ở độ khó 1 do thao tác tiến hành TN dễ và đơn giản nên cần mở về các dụng cụ TN. Đối với các bài TN ở độ khó 3 do thao tác tiến hành khó và phức tạp cần thêm các NVHT có lồng ghép video hoặc hỗ trợ công thức nếu kiến thức khó nhằm gợi ý cho SV. Chính vì vậy, với số lượng các NVHT của mỗi bài thí nghiệm mà chúng tôi đã xây dựng khác nhau tùy thuộc vào độ khó. Chúng tôi căn cứ vào cấu trúc NLTN để xây dựng các NVHT ở từng bài TN. Trong đó bài 01 và bài 08 có 9 NVHT; bài 02 và bài 07 có 10 NVHT; bài 03 và bài 05 có 8 NVHT; bài 04 có 11 NVHT; bài 06 có 6 NVHT; bài 09 có 7 NVHT. 3.2. Xây dựng tiến trình dạy học các bài thí nghiệm theo dạy học khám phá Dựa trên tiến trình dạy học khám phá TNVLĐC đã đề xuất ở mục 2.8 và căn cứ trên khung kế hoạch bài dạy theo công văn số 5512 của Bộ Giáo dục và Đào tạo, chúng tôi đã soạn thảo được 9 tiến trình dạy học ứng với 9 bài thí nghiệm cơ - nhiệt gồm: Xác định momen quán tính bánh xe Maxwell; Xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng; Xác định hệ số nhớt của chất lỏng theo phương pháp Stokes; Xác định tỷ số nhiệt dung phân tử của chất khí; Xác định bước sóng và vận tốc truyền sóng âm bằng phương pháp sóng dừng; Xác định gia tốc trọng trường bằng con lắc thuận nghịch; Khảo sát các quá trình va chạm trên đệm không khí - Nghiệm lại định luật bảo toàn động lượng; Kiểm chứng lại ba định luật thực nghiệm của chất khí và Xác định tần số góc cộng hưởng và biên độ dao động cực đại của dao động cưỡng bức. Trong mỗi tiến trình dạy học chúng tôi trình bày thống nhất với các nội dung gồm có: (i). mục tiêu dạy học; (ii). sơ đồ tiến trình dạy học khám phá; (iii). chuẩn bị của GV và SV; (iv). tiến trình dạy học cụ thể, (v). hồ sơ học tập (gồm phiếu học tập, Rubric (bảng tiêu chí) đánh giá các chỉ số hành vi). CHƯƠNG 4. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 4.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm Nghiên cứu kiểm tra tác động của quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP và tiến trình đã đề xuất nhằm kiểm tra tính đúng đắn giả thuyết khoa học của đề tài. 4.2. Thiết kế thực nghiệm sư phạm 4.2.1. Đối tượng thực nghiệm TNSP được tiến hành với SV năm thứ hai, ngành sư phạm Vật lí - khoa Vật lí, trường
15 Đại học Sư phạm Tp.HCM. SV tham gia TNSP đa dạng về trình độ, năng lực, khoảng 24% SV có năng lực học tập tốt, có tinh thần tích cực và tự giác tham gia các hoạt động học tập. Tất cả các SV đã được trang bị đầy đủ kiến thức nền về cơ học và nhiệt học ở học kì 1. 4.2.2. Tiến trình thực nghiệm TNSP lần 1 triển khai vào HK2 năm học 2020-2021, từ 22/02/2021 đến 28/05/2022. TNSP bị gián đoạn do dịch Covid nên gây khó khăn trong quá trình triển khai kế hoạch theo đúng dự kiến ban đầu. Mục đích của TNSP lần 1 nhằm đánh giá tính khả thi của kế hoạch bài dạy đã thiết kế theo quy trình tổ chức DHKP và bước đầu đánh giá độ tin cậy của công cụ đánh giá NTLN, từ đó hiệu chỉnh TNSP lần 2. TNSP lần 2 triển khai vào HK2 năm học 2021-2022, từ 01/03/2022 đến 07/06/2022 nhằm đánh giá giả thuyết khoa học của đề tài. 4.2.3. Công cụ đánh giá và phương pháp xử lí dữ liệu Chúng tôi phân tích định tính bằng cách diễn giải băng ghi hình, sử dụng thông tin bằng ngôn ngữ nói (phát biểu, trao đổi) và ngôn ngữ viết (phiếu học tập, bài báo cáo TN) để đánh giá các biểu hiện dựa vào rubric đánh giá NLTN của SV thông qua từng bài TN. Dữ liệu thu được từ các công cụ thu thập dữ liệu được xử lí bằng phần mềm SPSS 20.0 Hình thức kiểm tra - đánh giá trong quá trình dạy học ở lớp ĐC và lớp ThN là như nhau chỉ khác quy trình tổ chức DHKP. Trong quá trình TNSP, chúng tôi đã đánh giá NLTN của SV trước, trong, và sau tác động. Bảng 4.1. Kế hoạch đánh giá 4.3. Kết quả thực nghiệm sư phạm lần 1 Kết quả phân tích diễn biến và đánh giá NLTN cho thấy sự phát triển của các CSHV của SV chưa được phát triển ở mức độ cao, đa phần SV chỉ đạt được CSHV ở mức tối đa là mức 2 là do: (1) nhiệm vụ học tập chưa phù hợp với năng lực của SV; (2) SV lần đầu tiếp cận với DHKP chưa kịp quen với cách thức tổ chức; (3) thời gian thực nghiệm hạn chế. (4) thiếu dụng cụ TN; (5) Độ khó của các bài TN không tương đương nhau. SV thường gặp
16 khó khăn trong việc lắp ráp, bố trí TN; khả năng tiến hành TN của SV còn thấp đối với các bài TN ở độ khó 3. SV chỉ tham khảo các PATN trên internet nhưng chưa thể tự mình thiết kế PATN. SV có đưa ra các ý tưởng đề xuất cải tiến dụng cụ nhưng vẫn chưa thực hiện được ý tưởng đã đề xuất. Ghi nhận về tính khả thi của kế hoạch bài dạy - Về thời lượng: 85,7% SV cho rằng số tiết dạy là hợp lí và 14,3% SV nhận thấy rằng số tiết mỗi buổi chưa thật sự khả thi và chưa phù hợp bởi vì số tiết chưa đủ đối với các bài TN ở độ khó 2 và độ khó 3. Điều này chúng tôi đã khắc phục ở TNSP lần 2 bằng cách dành thêm thời gian và tăng cường sự hỗ trợ cho SV đối với các bài TN ở độ khó 2 và độ khó 3. - Về độ khó: 91% SV cho rằng cần phải điều chỉnh độ khó của các TN do bởi các TN có độ khó không tương đương nhau. Chẳng hạn như có một vài bài TN (cụ thể bài 01, bài 02 và bài 04) SV phải đo nhiều đại lượng trong khoảng thời gian ngắn, thao tác phức tạp, tính toán khó, dài và rườm rà. Tuy nhiên, một số bài TN thao tác tiến hành đơn giản và đo ít đại lượng dẫn đến SV sẽ có dư nhiều thời gian. Điều này chúng tôi đã khắc phục ở TNSP lần 2 bằng cách tăng thêm các hỗ trợ và điều chỉnh các NVHT ở các bài TN nhằm đảm bảo độ khó của các bài gần bằng nhau. - Về dụng cụ thí nghiệm: đa phần các SV đều nhận định các dụng cụ TN đã phù hợp và các bài TN cho kết quả với sai số dưới 10% trừ các bài 02, bài 04 và bài 07. Cụ thể ở bài 04 SV thực hiện TN xác định tỷ số nhiệt dung phân tử của chất khí theo phương pháp 2 với sai số rất lớn do bởi con trượt bằng nhôm N chưa khít với ống thủy tinh dẫn đến con trượt cứ tuột xuống và các khóa K vẫn chưa đảm bảo khối khí kín. Ngoài ra, hầu hết các SV cho rằng các dụng cụ TN cần thiết cho phương án TN thứ 2 vẫn chưa có đầy đủ. Chính vì vậy, chúng tôi đã khắc phục ở TNSP lần 2 bằng xây dựng các bộ TN cho phương án thứ 2, tăng cường các dụng cụ TN đối với các bài TN ở mức độ khám phá 2, mức độ khám phá 3 và cải tiến các dụng cụ TN cho các bài 01, bài 02, bài 04 và bài 07. - Về cách thức giao nhiệm vụ: 61,4% SV nhận thấy rằng cách giao các nhiệm vụ với 3 mức độ khám phá từ thấp đến cao là phù hợp với trình độ của SV. Tuy nhiên, một số SV lại gặp nhiều khó khăn ở mức độ khám phá 3 cụ thể như SV thường gặp vấn đề trong việc suy nghĩ phương án TN mới và tìm kiếm các dụng cụ TN cần thiết, bố trí và tiến hành TN cho phương án đã đề xuất. Cách giao nhiệm vụ ở mức độ khám phá 3 hơi khó và vượt quá xa so với thực tiễn dạy học về mức độ nhận thức của cá nhân SV cũng như về mặt thời gian. Chúng tôi khắc phục ở TNSP lần 2 bằng cách tăng thêm định hướng, tư vấn, góp ý cho SV về ý tưởng thiết kế phương án mới và hỗ trợ cho SV các dụng cụ TN nếu SV cần. - Về mức độ công việc của SV: khoảng 70% các SV cho rằng các mức độ công việc mà GV giao cho là vừa sức. Tuy nhiên, một số SV còn lại nhận thấy rằng các công việc quá nhiều và đặc biệt khối lượng công việc khó và phức tạp rơi ở mức độ khám phá 3 bởi vì thời gian thực hiện TN ở mỗi buổi không đủ nhiều mà SV thực hiện quá nhiều nhiệm vụ cùng một lúc với 3 mức độ khác nhau nên SV cảm thấy công việc quá sức đối với SV. Kết quả nghiên cứu TNSP lần 1 cho thấy quy trình xây dựng và tiến trình tổ chức nhằm phát triển NLTN của SV mới tiếp cận cần đảm bảo: (1) xây dựng các NVHT đảm bảo độ khó gần bằng nhau; (2) xây dựng thêm các phương án TN, tăng cường cải tiến các dụng cụ TN ở các bài TN chưa đáp ứng mục tiêu phát triển NLTN của SVSP; (3) thời gian phù
17 hợp. Đây là những yếu tố được điều chỉnh ở nghiên cứu TNSP lần 2. Về cấu trúc NLTN, một số chỉ số hành vi bị chưa phù hợp, cần điều chỉnh. - Thứ nhất, trong thành tố 1, trình tự các hành vi cần thực hiện chưa hợp lí bởi vì SV chưa xác định được mục đích TN thì chưa thể xác định các kiến thức liên quan đến đại lượng vật lí cần tìm giá trị trong hoạt động 1 tổ chức tình huống nảy sinh vấn đề cần khám phá. Do đó, chúng tôi đã điều chỉnh thứ tự của các CSHV như sau: 1.1. Trình bày mục đích TN, 1.2. Thực hiện các suy luận logic để tìm được hệ quả cần kiểm nghiệm và 1.3. Xác định đại lượng cần đo. - Thứ hai, trong thành tố 2, CSHV 2.6 chưa hợp lí do SV chưa tiến hành TN nên khó có thể đánh giá sự hợp lí của phương án. Do vậy, chúng tôi đã chỉnh sửa CSHV này thành 2.6. Lựa chọn phương án phù hợp. - Thứ ba, các CSHV 3.4 và CSHV 5.6 thể hiện đặc trưng yếu tố SVSP còn nằm rải rác ở các thành tố 3 và thành tố 5. Do đó, chúng tôi đã gom tất cả các CSHV liên quan đến yếu tố SVSP vào trong thành tố 5. Trình bày quá trình TN và kết quả TN gồm 2 CSHV: 5.1. Lựa chọn cách biểu diễn dữ liệu phù hợp; 5.2. Trình bày tiến trình và kết quả TN. - Thứ tư, trong thành tố 4 chỉ có 2 CSHV (4.1. Xử lí dữ liệu; 4.2. Rút ra kết luận từ kết quả TN) chưa thể hiện đủ các hành vi xử lí dữ liệu và phân tích, đánh giá kết quả. Vì vậy, chúng tôi đã chuyển các CSHV của thành tố 5 ban đầu vào thành tố 4 thành các hành vi: 4.3. Xác định nguyên nhân sai số; 4.4. Đề xuất biện pháp giảm sai số; 4.5. Đánh giá những ưu và nhược điểm của PATN; 4.6. Đề xuất giải pháp cải tiến dụng cụ TN và 4.7. Cải tiến dụng cụ TN. - Thứ năm, do mô tả mức độ hành vi chưa rõ ràng nên chúng tôi đã chỉnh lại các động từ diễn đạt cụ thể hơn để mô tả rõ và lượng hóa được hành vi của SV, đặc biệt diễn đạt cụ thể hơn để nhấn mạnh sự tự lực của SV. 4.4. Kết quả thực nghiệm sư phạm lần 2 4.4.1. Kết quả nghiên cứu Trong phần tóm tắt luận án, chúng tôi chỉ tập trung phân tích định lượng chất lượng hành vi NLTN của SV. 4.4.1.1. Đánh giá định lượng chất lượng hành vi năng lực thực nghiệm của sinh viên (i) Đánh giá chung Để đánh giá tổng thể sự phát triển NLTN của SV, chúng tôi thực hiện tính điểm trung bình cho từng biểu hiện hành vi. Chúng tôi quy ước lượng hóa mức độ biểu hiện hành vi như sau: hành vi ở mức 1 tương ứng 1 điểm, hành vi ở mức 2 tương ứng 2 điểm và hành vi ở mức 3 tương ứng 3 điểm. Ở đây, trung bình cộng cho từng biểu hiện hành vi dùng để biểu diễn trực quan sự phát triển hành vi của SV qua 9 bài TN, chứ không có ý nghĩa phản ánh mức độ năng lực cụ thể. Bảng 4.2. Kết quả điểm TB của các CSHV của nhóm thực nghiệm và ĐC