Tóm tắt luận án bằng tiếng việt: Tổ chức hoạt động dạy học vật lí “xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm tĩnh điện” nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh lớp 11

Tổ chức hoạt động dạy học vật lí “xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm tĩnh điện” nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh lớp 11.Tổ chức hoạt động dạy học vật lí “xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm tĩnh điện” nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh lớp 11.Tổ chức hoạt động dạy học vật lí “xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm tĩnh điện” nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh lớp 11.Tổ chức hoạt động dạy học vật lí “xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm tĩnh điện” nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh lớp 11.Tổ chức hoạt động dạy học vật lí “xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm tĩnh điện” nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh lớp 11.Tổ chức hoạt động dạy học vật lí “xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm tĩnh điện” nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh lớp 11.Tổ chức hoạt động dạy học vật lí “xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm tĩnh điện” nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh lớp 11.Tổ chức hoạt động dạy học vật lí “xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm tĩnh điện” nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh lớp 11.Tổ chức hoạt động dạy học vật lí “xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm tĩnh điện” nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh lớp 11.Tổ chức hoạt động dạy học vật lí “xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm tĩnh điện” nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh lớp 11.Tổ chức hoạt động dạy học vật lí “xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm tĩnh điện” nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh lớp 11.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI

NGUYỄN MINH THUẦN

TỔ CHỨC H ẠT ĐỘNG DẠY HỌC V T

“XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THIẾT BỊ TH NGHIỆ

T NH ĐIỆN NH ỒI DƯỠNG N NG ỰC GIẢI UYẾT VẤN ĐỀ CỦ HỌC SINH ỚP 11

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 – 2022

Công trình được hoàn thành tại:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI

Người hướng dẫn: 1 PGS.TS Nguyễn Ngọc Hưng

2 TS Dương Xuân Quý

Phản biện 1: PGS TS Phạm Kim Chung

Phản biện 2: PGS TS Tô Văn Bình

Phản biện 3: TS Cao Tiến Khoa

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

MỞ ĐẦU

1 LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

- Nghị quyết 29 của Hội nghị Trung ương 8 khóa XI xác định phải đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục (GD) và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế Quan điểm chỉ đạo của Nghị quyết là: “Phải chuyển mạnh quá trình GD từ trang

bị kiến thức sang phát triển toàn diện phẩm chất và năng lực (NL) người học”

- Hiện chỉ có thiết bị thí nghiệm (TBTN) giúp thực hiện một

số thí nghiệm (TN) ở dạng định tính, minh họa những kiến thức đơn giản về tĩnh điện Hiện chưa có thiết bị (TB) để thực hiện TN định lượng gắn với định luật cơ bản của tĩnh điện, đồng thời cũng chưa có những TB gắn với các ứng dụng kĩ thuật (ƯDKT) về tĩnh điện

- Chưa có các nghiên cứu cụ thể và đồng bộ để xây dựng TBTN gắn với tiến trình DH giải quyết vấn đề (GQVĐ) các kiến thức về tĩnh điện và các ứng dụng thực tiễn của các kiến thức đó trong cuộc sống để từ đó bồi dưỡng NL GQVĐ của học sinh (HS) Với mong muốn góp phần vào công cuộc đổi mới GD nước nhà, thông qua việc tìm cách khắc phục những khó khăn nêu trên,

chúng tôi chọn nghiên cứu đề tài: h h g D dựng và sử dụng thiết bị h ghi h i h ồi dưỡ g g

ự gi i ế h i h

2 MỤC Đ CH NGHIÊN CỨU

Xây dựng quy trình tổ chức HĐNK chủ đề “Xây dựng và sử

dụ g B N h i n”, đặc biệt là việc xác định nội dung, phương

pháp DH và hình thức tổ chức DH chủ đề ngoại khóa nhằm bồi

dưỡng NL GQVĐ của HS

3 KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU

- Khách thể nghiên cứu của đề tài là quá trình DH trong HĐNK chủ đề đã lựa chọn

- Đối tượng nghiên cứu là sự hình thành và phát triển NL GQVĐ của HS

4 GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

Nếu xây dựng và vận dụng hợp lí quy trình tổ chức HĐNK chủ

đề (nội dung phong phú, có tính thực tiễn, được nghiên cứu dưới dạng các nhiệm vụ học tập có tính vấn đề, áp dụng phương pháp DH GQVĐ, hình thức tổ chức đa dạng, linh hoạt) thì HĐNK chủ đề có thể bồi dưỡng NL GQVĐ của HS

5 CÁC NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

Để đạt được mục đích nghiên cứu đã đề ra, đề tài có các nhiệm

vụ nghiên cứu sau:

- Nghiên cứu cơ sở lí luận về DH vật lí (VL) nói chung và về HĐNK VL nói riêng theo hướng bồi dưỡng NL GQVĐ của HS, về việc thiết kế, chế tạo và sử dụng TBTN thực tập của HS trong tiến trình DH GQVĐ Đây là cơ sở lí luận để xây dựng quy trình tổ chức

HĐNK chủ đề mà đề tài đề cập

- Nghiên cứu chương trình VL, sách giáo khoa (SGK) hiện hành

và chương trình VL 2018, các tài liệu liên quan đến tĩnh điện ở lớp 11,

dùng làm cơ sở để xây dựng nội dung cụ thể của chủ đề ngoại khóa

- Tìm hiểu thực tế DH Chương “Điện tích- Điện trường” ở trường THPT gồm: phương pháp dạy của GV, phương pháp học của

HS, thực tế TBTN và cách thức sử dụng chúng trong DH, các khó khăn trong DH Chương và những sai lầm về mặt kiến thức hay mắc phải của HS

- Thiết kế, chế tạo các TBTN đáp ứng yêu cầu TBTN thực tập Tổ chức cho HS HĐNK chế tạo các TBTN về tĩnh điện theo kiểu DH GQVĐ

- Xây dựng quy trình tổ chức HĐNK chủ đề, bao gồm xác định những nội dung DH trong chủ đề (được soạn thảo dưới dạng các nhiệm vụ học tập có tính vấn đề), xác định phương pháp, hình thức

tổ chức DH cụ thể ứng với từng nhiệm vụ học tập, việc phân chia

nhiệm vụ cho các nhóm HS, thời lượng thực hiện từng nhiệm vụ

- TNSP quy trình tổ chức HĐNK chủ đề đã xây dựng để đánh giá tính khả thi và hiệu quả của quy trình này đối với việc bồi dưỡng

NL GQVĐ của HS lớp 11 Từ đó, chỉnh sửa, bổ sung cho hoàn thiện hơn quy trình tổ chức HĐNK chủ đề

6 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Để thực hiện được các nhiệm vụ trên, chúng tôi đã sử dụng

những phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp nghiên cứu lí luận: Nghiên cứu các tài liệu (sách, báo, tạp chí, luận án, luận văn cao học) về DH GQVĐ, bồi dưỡng NL GQVĐ theo hình thức DH ngoại khóa; nghiên cứu chương trình VL ở trường THPT, sách giáo khoa (SGK), sách giáo viên (GV), sách về TN tĩnh điện, tài liệu bồi dưỡng GV và các thông

tin trên mạng internet

- Phương pháp khảo sát (KS) thực tế về DH Chương “Điện tích - Điện trường” ở một số trường trung học phổ thông (THPT) tỉnh Đồng Tháp

- Phương pháp nghiên cứu trong phòng TN: Thử nghiệm việc chế tạo các TB và tiến hành các TN liên quan tới các nội dung trong chủ đề ngoại khóa

- Phương pháp TNSP ở trường THPT quy trình tổ chức

HĐNK chủ đề đã lựa chọn

- Phương pháp nghiên cứu thống kê toán học để xử lí các kết quả thu được trong TNSP

7 NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA LU N ÁN

- Trên cơ sở lí luận về DH GQVĐ, luận án đề xuất tiến trình

DH GQVĐ những kiến thức có giai đoạn cần tìm hiểu sự hình thành kiến thức trong lịch sử nghiên cứu VL và bổ sung, hoàn thiện tiến trình DH ƯDKT của VL theo con đường 1 (đi tìm hiểu bản thân thiết

bị kĩ thuật (TBKT), phát hiện nguyên tắc cấu tạo (NTCT), nguyên tắc hoạt động (NTHĐ) của TBKT tới việc làm sáng tỏ được cơ sở

VL của TBKT và thiết kế chế tạo mô hình của TBKT)

- Hoàn thiện quy trình chung tổ chức HĐNK VL và vận dụng quy trình chung này vào việc xây dựng quy trình tổ chức HĐNK chủ

đề đã chọn, trong đó có tiến trình DH GQVĐ 5 nội dung (5 nhiệm vụ được giao cho HS):

+ Sử dụng TBTN “Cân xoắn” do nghiên cứu sinh (NCS)

đã chế tạo để tiến hành các TN kiểm nghiệm nội dung định luật lông về lực tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích điểm

Cu-+ Nghiên cứu ƯDKT “MPTĐ Van De Graaff”, trong đó có chế tạo MPTĐ với hai phương án khác nhau và tiến hành 5 TN với các MPTĐ này để kiểm nghiệm một số kiến thức về tĩnh điện

+ Nghiên cứu ƯDKT “TB sơn tĩnh điện”, trong đó có chế tạo TB minh họa NTCT, NTHĐ của TB sơn tĩnh điện

+ Nghiên cứu ƯDKT “Máy lọc bụi tĩnh điện”, trong đó

có chế tạo TB minh họa NTCT, NTHĐ của máy lọc bụi

+ Nghiên cứu ƯDKT “Máy photocopy”, trong đó có chế tạo TB minh họa NTHĐ của máy photocopy

- Vận dụng cấu trúc chung của NL GQVĐ, luận án đã xây dựng được cấu trúc riêng của NL GQVĐ khi HS nghiên cứu từng nội dung của chủ đề ngoại khóa

Quy trình tổ chức HĐNK chủ đề “Xây dựng và sử dụng TBTN

h i n”, trong đó có tiến trình DH 5 nội dung trong chủ đề đã

được TNSP bước đầu khẳng định tính khả thi và hiệu quả của nó đối với việc bồi dưỡng NL GQVĐ của HS

8 CẤU TRÚC CỦA LU N ÁN

Luận án gồm: Phần mở đầu; Chương 1 trình bày tổng quan về vấn đề được nghiên cứu; Chương 2 trình bày cơ sở lí luận và thực tiễn của việc bồi dưỡng NL GQVĐ của HS trong HĐNK VL; Chương 3 trình bày quy trình tổ chức HĐNK chủ đề “Xây dựng và

sử dụng TBTN tĩnh điện” nhằm bồi dưỡng NL GQVĐ của HS lớp 11; Chương 4 trình bày việc TNSP; kết luận, kiến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ ĐƯỢC NGHIÊN CỨU 1.1 Các nghiên cứu về DH G VĐ

- J Dewey (1859-1952) là người đề xướng “phương pháp DH lấy HS làm trung tâm”, chú trọng rèn luyện cho HS những kỹ năng GQVĐ và tư duy phê phán

- Piaget khẳng định cuộc sống là sự sáng tạo không ngừng các dạng thức ngày càng phức tạp và sự cân bằng ngày càng tăng của các dạng thức này với môi trường Còn theo Vưgôtski, sự thúc đẩy của tương tác xã hội giúp HS vượt qua những vùng phát triển gần của sự nhận thức thông qua sự nỗ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ của người khác

- Trong DH môn VL, các tác giả Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng (1998) [52], tác giả Phạm Hữu Tòng (2008) trong nghiên cứu về tổ chức hoạt động nhận thức trong DH VL [57] đã khẳng định: DH hiệu quả khi triển khai theo cách GQVĐ khoa học Các tác giả đã đề xuất quy trình DH GQVĐ một nội dung kiến thức VL với 4 bước hoạt động (làm nảy sinh vấn đề, phát biểu vấn đề, GQVĐ bằng suy luận lí thuyết hay KS ThN và kết luận, mở rộng vấn đề)

1.2 Tình hình xây dựng và sử dụng T TN, trong đó có T TN tĩnh điện trong DH VL

Chưa có công trình nghiên cứu về việc xây dựng tiến trình tổ chức HĐNK cho HS chế tạo các TBTN tĩnh điện để thực hiện các

TN về tĩnh điện như kiểm chứng định luật Cu-lông, nghiên cứu sự tương tác điện, sự phân bố điện tích ở bề mặt vật dẫn và các ƯDKT nhằm phát triển NL GQVĐ của HS

1.3 Các vấn đề cần đƣợc nghiên cứu

- DH một số kiến thức VL theo tiến trình DH GQVĐ không thể áp dụng tiến trình DH GQVĐ cả theo con đường lí thuyết lẫn theo con đường thực nghiệm Khi đó, tiến trình DH GQVĐ cần sử dụng các tư liệu lịch sử về sự hình thành kiến thức trong lịch sử nghiên cứu VL Các tư liệu lịch sử này cần được sử dụng trong giai đoạn nào của tiến trình DH GQVĐ?

- Tiến trình DH GQVĐ các ƯDKT của VL theo con đường 1 (đi từ tìm hiểu bản thân TBKT, phát hiện NTCT, NTHĐ của TB tới việc làm sáng tỏ được cơ sở VL của TBKT và thiết kế, chế tạo MH của TBKT) diễn ra theo các giai đoạn nào? Vận dụng tiến trình chung này như thế nào vào tiến trình DH GQVĐ các ƯDKT mà chủ

đề HĐNK đã lựa chọn?

- Việc tổ chức HĐNK diễn ra theo quy trình chung nào? Vận dụng như thế nào quy trình chung này vào việc tổ chức HĐNK chủ

đề đã lựa chọn?

- GV cần tự mình xây dựng (thiết kế, chế tạo mới hoặc cải tiến, hoàn thiện) TBTN nào? Cần hướng dẫn HS xây dựng TBTN nào và như thế nào trong tiến trình DH GQVĐ các nội dung được đề cập trong HĐNK chủ đề đã lựa chọn?

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÍ LU N CỦA VIỆC BỒI DƯỠNG N NG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH THÔNG QUA HOẠT ĐỘNG NGOẠI KHÓA CHỦ ĐỀ V T LÍ

2.1 Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học vật lí

2.1.1 Năng lực và năng lực giải quyết vấn đề

2.1.2 Tiến trình DH G VĐ khi xây dựng và vận dụng kiến thức VL

Nêu tình huống – Phát hiện vấn đề chứa đựng (tìm ẩn) trong tình huống

Phát biểu vấn đề cần giải quyết

Đề xuất giải pháp GQVĐ

Thực hiện giải pháp GQVĐ đã đề xuất

Rút ra kết luận- Đánh giá quá trình GQVĐ

* Tiế rì h D GQVĐ ƯDK a VL

2.2 Tổ chức HĐNK chủ đề VL

2.2.1 Hiệu quả GD và các đặc điểm của HĐNK

2.2.2 Nội dung, phương pháp và hình thức tổ chức HĐNK chủ đề VL

Đ xu t v cần nghiên c u

Từ thông tin về TBKT có trong cuộc sống, tiếp nhận nhiệm vụ:

- Xác định nhiệm vụ (chức năng, ý nghĩa) của TBKT

- Tìm hiểu NTCT và NTHĐ của TBKT như thế nào để đáp ứng nhiệm

vụ đó

- Thiết kế, chế tạo một TBKT có một số chức năng nào đó

2 Nghiên cứu cấu tạo, hoạt động của TBKT và đưa ra MHHV của TBKT

- Tìm hiểu cấu tạo và hoạt động của TBKT qua TBKT thật, qua tài liệu, qua internet: các bộ phận và chức năng của chúng, mối liên kết giữa các

bộ phận để TB hoạt động

- Vận dụng các kiến thức đã biết để giải thích NTHĐ của TBKT

- Đưa ra và lựa chọn các MHHV mô tả các bộ phận, sự liên kết giữa chúng sao cho có tính khả thi của TBKT (có thể có những cải tiến, thay đổi so với TBKT thật)

3 Chế tạo, vận hành MHVC-CN của TBKT và hoàn thiện chúng:

- Dựa vào MHHV, chế tạo các MHVC-CN khác nhau của TBKT

- Vận hành các CN, điều chỉnh, bổ sung, hoàn thiện các

MHVC-CN của TBKT

4 Kết luận:

- Nêu chức năng, NTHĐ, NTCT của TBKT

- Đánh giá, so sánh các MHVC-CN đã chế tạo và đề xuất giải pháp cải tiến, hoàn thiện tiếp MHVC-CN của TBKT

2.4.3 Kết quả điều tra

2.4.4 Đề xuất các biện pháp nâng cao hiệu quả DH Chương

“Điện tích- Điện trường

- Đa dạng hóa các hình thức tổ chức DH các kiến thức về tĩnh điện, không chỉ DH nội khóa mà cả DH ngoại khóa, kết hợp các hình thức làm việc cá nhâ, làm việc nhóm và làm việc cả lớp DH ngoại khóa cần đề cập những nội dung kiến thức mà do sự hạn hẹp về mặt thời gian và sự thiếu thốn các TBTN cần thiết nên DH nội khóa chưa

đề cập được Nội dung của DH ngoại khóa cần tổ chức cho HS nghiên cứu các ƯDKT phổ biến, hiện đại của các kiến thức về tĩnh điện: TB sơn tĩnh điện, TB lọc bụi tĩnh điện và máy photocopy

- Dù là DH nội khóa hay DH ngoại khóa, để tăng cường các hoạt động tích cực, tự lực và sáng tạo của HS, GV cần tổ chức quá trình xây dựng và vận dụng các kiến thức về tĩnh điện theo tiến trình

DH GQVĐ: giao cho HS các nhiệm vụ có tính vấn đề, tổ chức cho

HS tự mình đề xuất và thực hiện các giải pháp GQVĐ chứa đựng

trong các nhiệm vụ đó GV đóng vai trò là người tổ chức, hướng dẫn

và giúp đỡ HS trong quá trình thực hiện các nhiệm vụ

- Bên cạnh việc tăng số lượng và nâng cao chất lượng các TBTN được cung cấp cho trường THPT, GV cần giao cho HS các nhiệm vụ học tập đòi hỏi HS thiết kế, chế tạo, cải tiến, hoàn thiện và

sử dụng các TBTN trong quá trình xây dựng và vận dụng các kiến thức về tĩnh điện

KẾT LU N CHƯƠNG 2 Chương 3 QUY TRÌNH TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NGOẠI KHÓA CHỦ ĐỀ “XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THIẾT

BỊ ĐỂ TIẾN HÀNH CÁC THÍ NGHIỆ T NH ĐIỆN 3.1 Lựa chọn và đặt tên chủ đề

3.2 Lập kế hoạch tổ chức HĐNK chủ đề

3.2.1 Mục tiêu chung của HĐNK chủ đề

3.2.2 Nội dụng của HĐNK và các nhiệm vụ của HS trong HĐNK chủ đề

Tương ứng với 5 nội dung trên của HĐNK chủ đề là 5 nhiệm

vụ mà các nhóm HS cần thực hiện:

- Nhiệm vụ 1:

+ Tìm hiểu thông tin về sự hình thành nội dung định luật Cu-lông về sự tương tác giữa 2 điện tích điểm trong lịch sử nghiên cứu VL

+ Sử dụng TBTN “Cân xoắn” tiến hành các TN để kiểm nghiệm nội dung định luật Cu-lông

- Nhiệm vụ 2:

+ Tìm hiểu NTCT và NTHĐ của MPTĐ Van De Graaff + Thiết kế, chế tạo MPTĐ Van De Graaff và đề xuất phương án, tiến hành TN chứng tỏ điện áp do máy tạo ra là lớn

+ Đề xuất và thực hiện các phương án TN đã đề xuất để chỉ ra:

* Hiện tượng tương tác giữa các vật tích điện

* Sự nhiễm điện của các sợi tóc trên đầu

* Sự phân bố điện tích trên bề mặt ngoài của vật dẫn được tích điện

* Hiện tượng gió điện tích

* Chế tạo mô hình động cơ tĩnh điện nhờ hiệu ứng mũi nhọn

- Nhiệm vụ 3:

Nghiên cứu ƯDKT “TB sơn tĩnh điện”:

+ Tìm hiểu NTCT, NTHĐ của TB sơn tĩnh điện trong công nghiệp

+ Thiết kế và chế tạo TB sơn tĩnh điện đơn giản (mô hình) dựa trên NTCT, NTHĐ của TB sơn tĩnh điện trong thực tế đã tìm hiểu

- Nhiệm vụ 4:

Nghiên cứu ƯDKT “TB lọc bụi tĩnh điện” để:

+ Tìm hiểu NTCT và NTHĐ của TB lọc bụi trong sản xuất công nghiệp

+ Thiết kế và chế tạo TB (mô hình) lọc bụi đơn giản minh họa được NTCT, NTHĐ của TB lọc bụi trong thực tế đã tìm hiểu

- Nhiệm vụ 5:

Nghiên cứu ƯDKT “Máy photocopy” để:

+ Tìm hiểu NTCT, NTHĐ của máy photocopy trong thực tế + Thiết kế và chế tạo máy (mô hình) photocopy đơn giản minh họa được NTCT, NTHĐ của máy photocopy trong thực tế đã tìm hiểu

3.2.3 Tiến trình DH từng nội dung của HĐNK chủ đề