Phat trien nang luc su dung thi nghiem trong day hoc cho sinh vien nganh su pham vat ly tom tat luan an tieng viet 2113

Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu cho luận án: “Phát triển năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học cho sinh viên ngành sư phạm Vật lí”.. Giả thuyết khoa h

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

_

LÊ VĂN VINH

PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM

TRONG DẠY HỌC CHO SINH VIÊN

Luận án được hoàn thành tại Trường Đại học Vinh

Người hướng dẫn khoa học:

Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trường

Địa điểm: Trường Đại học Vinh Thời gian: Vào hồi … giờ, ngày … năm 2022

Có thể tìm luận án tại:

- Thư viên Quốc gia Việt Nam;

- Thư viện Nguyễn Thúc Hào - Trường Đại học

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trong thế kỉ 21, sự phát triển của nền khoa học kỹ thuật đã tác động mạnh mẽ đến nhiều lĩnh vực, khía cạnh trong cuộc sống đòi hỏi xã hội phải có nguồn nhân lực chất lượng cao, có khả năng thích nghi và đáp ứng được mọi môi trường, điều kiện công việc Vì vậy, sứ mệnh hết sức quan trọng của giáo dục trong bối cảnh hiện nay

là đào tạo ra những con người năng động, có đầy đủ phẩm chất và năng lực, đáp ứng được nhu cầu của thời đại

Hiện nay giáo dục Việt nam nói chung, giáo dục phổ thông nói riêng đang từng bước đổi mới theo hướng phát triển phẩm chất, năng lực người học Theo đó năm

2018, chương trình giáo dục phổ thông tổng thể và chương trình môn học đã được xây dựng và ban hành với mục tiêu phát triển toàn diện phẩm chất (PC) và năng lực (NL) người học Vấn đề này đã được đề cập trong Nghị quyết Hội nghị lần thứ 8, Ban Chấp hành Trung ương khóa XI (Nghị quyết số 29-NQ/TW) Trong đó nhấn mạnh: Giáo dục và Đào tạo đáp ứng nhu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa, hội nhập quốc tế Với cách tiếp cận quan trọng là chuyển mạnh quá trình giáo dục chủ yếu chú trọng trang bị kiến thức sang tập trung phát triển toàn diện NL và PC người học Mục tiêu của giáo dục đại học được quy định trong Luật Giáo dục (Luật số: 43/2019/QH14), tại điều 39 cũng đề cập đến phát triển toàn diện con người Việt Nam có đạo đức, tri thức, văn hóa, sức khỏe, thẩm mỹ, có PC, NL và ý thức công dân

Để thực hiện được các mục tiêu giáo dục đã đề cập ở trên thì vai trò của đội ngũ giáo viên hết sức quan trọng Chính vì vậy, nhiệm vụ của các trường đại học sư phạm

là đào tạo ra những giáo viên có đầy đủ PC và NL, đáp ứng được yêu cầu của xã hội Trong quá trình đào tạo giáo viên, chúng ta phải chú trọng đến hình thành và phát triển các NL của người học, đặc biệt là các NL đặc thù của giáo viên từng bộ môn Trong môn học Vật lí, kiến thức được xây dựng chủ yếu từ quan sát, thí nghiệm (TN), đến tiến hành các thao tác tư duy (phân tích, so sánh, tổng hợp, khái quát hóa…) rồi đưa ra các kết luận Bởi vậy, vai trò của thí nghiệm trong dạy học Vật lí (DHVL) ở trường phổ thông (PT) hết sức quan trọng Tuy nhiên, việc sử dụng TN vào DHVL ở trường PT hiện nay còn nhiều hạn chế Một trong những nguyên nhân cốt lõi là do người giáo viên chưa có đủ năng lực sử dụng thí nghiệm (NLSDTN) vào

dạy học

Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu cho luận án:

“Phát triển năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học cho sinh viên ngành sư phạm Vật lí”

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu, đề xuất các biện pháp phát triển NLSDTN trong dạy học cho sinh viên (SV) ngành sư phạm Vật lí nhằm nâng cao chất lượng đào tạo SV sư phạm Vật

lí ở các trường đại học

3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

* Đối tượng nghiên cứu

- Lí luận dạy học đại học

- Các phương pháp dạy học (PPDH) theo hướng phát triển NL

- Quá trình dạy học học phần (HP) Thực hành dạy học thí nghiệm Vật lí phổ thông (THDHTNVLPT)

* Phạm vi nghiên cứu

Hoạt động dạy và học HP THDHTNVLPT phần Cơ - Nhiệt tại các cơ sở đào tạo giáo viên Vật lí

4 Giả thuyết khoa học

Vận dụng và triển khai các biện pháp như tăng cường hoạt động seminar, hoạt động thiết kế chế tạo và sử dụng thí nghiệm tự làm (TNTL), đa dạng hóa hình thức kiểm tra đánh giá, xây dựng website hỗ trợ dạy học HP THDHTNVLPT để phát triển được NLSDTN trong dạy học cho SV, góp phần nâng cao chất lượng đào tạo cử nhân

sư phạm Vật lí ở các trường đại học

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

5.1 Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn việc phát triển NLSDTN trong dạy học cho

đề xuất đối với việc phát triển NLSDTN trong dạy học của SV ngành sư phạm Vật lí,

từ đó kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài

6 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý luận

+ Nghiên cứu tài liệu lí luận dạy học liên quan đến đề tài Phân tích, tổng hợp,

hệ thống hóa cơ sở lí luận về nội dung dạy học HP THDHTNVLPT

+ Nghiên cứu chương trình HP THDHTNVLPT, các giáo trình, tài liệu hướng dẫn thực hành TN của HP này ở một số cơ sở đào tạo giáo viên Vật lí, nội dung sách giáo khoa Vật lí PT và những tài liệu tham khảo có liên quan để xác định mức độ nội dung, yêu cầu kiến thức, kỹ năng mà SV sư phạm Vật lí cần nắm vững

- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

+ Tìm hiểu thực trạng quá trình dạy học HP THDHTNVLPT ở một số trường đại học thông qua phiếu điều tra

+ Dự giờ, xem giáo án, trao đổi với giảng viên (GV) về các nội dung đã đề xuất

và triển khai (cấu trúc NL SDTN, các biện pháp đượ đề xuất, cách thức triển khai)

- Phương pháp thực nghiệm sư phạm

+ Soạn thảo tài liệu dạy học HP THDHTNVLPT (Phần Cơ học và Nhiệt học) + Soạn thảo tiến trình dạy học HP THDHTNVLPT (Phần Cơ học và Nhiệt học) + Tiến hành giảng dạy song song lớp đối chứng và lớp thực nghiệm ở một số trường đại học sư phạm theo phương án đã xây dựng

+ Phân tích kết quả định tính và định lượng thu được trong quá trình TNSP để đánh giá tính khả thi, tính hiệu quả của các biện pháp mà đề tài đưa ra

7 Những đóng góp mới của luận án

- Làm rõ khái niệm NL, NLSDTN vào dạy học, cấu trúc NLSDTN vào dạy học Vật lí gồm 3 nhóm NLTT

- Đề xuất và triển khai thành công 04 biện pháp phát triển NLSDTN trong dạy học của SV ngành sư phạm Vật lí:

+ Biện pháp 1: Tăng cường hoạt động seminar, nội dung seminar gắn liền với thí nghiệm, hoạt động nghề nghiệp của người học

+ Biện pháp 2: Tăng cường hoạt động thiết kế, chế tạo và sử dụng TN tự làm của sinh viên

+ Biện pháp 3: Đa dạng hóa hình thức kiểm tra đánh giá, chú trọng đánh giá quá trình trong dạy học thí nghiệm

+ Biện pháp 4: Xây dựng website hỗ trợ dạy học HP THDHTNVLPT

- Xây dựng được 01 website dạy học

- Thiết kế công cụ đánh giá năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học của sinh viên

- Thiết kế và chế tạo được 05 bộ TN dùng vào dạy học HP THDHTNVLPT

- Thiết kế tiến trình dạy học HP THDHTNVLPT với các biện pháp đã đề xuất

8 Cấu trúc luận án

Phần mở đầu

Chương 1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Chương 2 Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài

Chương 3 Đề xuất và triển khai các biện pháp phát triển năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học cho sinh viên sư phạm Vật lí

Chương 4 Thực nghiệm sư phạm

Kết luận và khuyến nghị

Danh mục các công trình của tác giả

Tài liệu tham khảo

Phụ lục

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Các nghiên cứu về năng lực và năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học

1.1.1 Năng lực

Trong số các nghiên cứu về khái niệm năng lực mà chúng tôi đã tìm hiểu và nghiên cứu, chúng tôi lựa chọn tìm hiểu và trích dẫn các công trình tiêu biểu của các tác giả như: P.A Rudich, Trần Trọng Thủy và Nguyễn Quang Uẩn,Xavier Roegiers, Bernd Meier, Nguyễn Văn Cường, Jonh Erpenbek, Howard Gardner, Denys Tremblay

Các công trình trên có cách diễn đạt khái niệm NL khác nhau, tuy nhiên đa số các khái niệm này đều có một điểm chung là đề cập đến kiến thức, kỹ năng và khả năng vận dụng các kiến thức, kỹ năng này để giải quyết các vấn đề gặp phải Từ đó,

chúng tôi xin đưa ra khái niệm NL như sau: NL là điểm hội tụ của nhiều yếu tố như

kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo, thái độ, kinh nghiệm, sự sẵn sàng hành động và trách nhiệm Nó là một thuộc tính tâm lí con người hết sức phức tạp

1.1.2 Năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học

Khái niệm NLSDTN trong dạy học đã được nhiều tác đề cập tới như: Josephy, Millar, Lin Zang, Woolnough, Nguyễn Đức Thâm, Lý Thị Thu Phương, Nguyễn Văn Biên

Các tác giả đã đề cập đến vai trò và tầm quan trọng của NLSDTN trong dạy học Tuy nhiên, NL này mới chỉ được tìm hiểu, làm rõ chủ yếu là các NLSDTN trong nghiên cứu, khảo sát của giáo viên hoặc HS bao gồm: Xác định mục đích TN, thiết kế PATN (bao gồm lựa chọn công cụ TN, dự kiến cách tiến hành và thu thập số liệu trong quá trình thực nghiệm), tiến hành được TN (lắp ráp, bố trí tiến hành TN, thu thập kết quả TN), xử lí được số liệu và đánh giá được kết quả Các công trình chưa đề cập một cách đầy đủ và hệ thống NLSDTN vào tổ chức dạy học của giáo viên, chưa chỉ ra cấu trúc NLSDTN vào tổ chức hoạt động dạy học

1.2 Những nghiên cứu về chế tạo và sử dụng thí nghiệm tự làm trong dạy học Vật lí

Chế tạo và sử dụng TNTL trong dạy học đã được nhiều nhà nghiên cứu lí luận giáo dục quan tâm tới từ rất sớm, tiêu biểu có thể kể đến các nhà nghiên cứu giáo dục của Canada Sau đó, nhiều quốc gia tiên tiến khác cũng đã chú trọng đến hướng

nghiên cứu này nhằm nâng cao hiệu quả giáo dục như: Mĩ, Pháp, Đức, Trung Quốc Các tác giả Michael Vollmer và Klaus Peter Möllmann, L.I Reznicop, A.V Pioruskin, P.A Znamenxki, James and Schaff (1975), Voltmer and James (1982) đã chỉ ra được sự cần thiết phải hình thành các NLSDTN trong DHVL, tuy nhiên các NL này chủ yếu là các NL sử dụng dụng cụ TN và chưa được xây dựng một cách chi tiết

Ở Việt Nam, nhiều tác giả đã nghiên cứu về vấn đề này như: Tác giả Nguyễn Văn Hòa, Hà Hùng, Lê Cao Phan, Võ Hoàng Ngọc, Đồng Thị Diện đã đề cập đến hình thành NL làm TN Vật lí cho học sinh trung học cơ sở Đối với khối THPT, có

thể kể tên các một số tác giả như: Lê Văn Giáo, Nguyễn Hùng Liễu, Phạm Thị Phú

Các công trình nghiên cứu trên đã làm rõ được vai trò của TNTL trong quá trình DHVL Một số công trình đã đưa ra cách thức sử dụng các thí nghiệm vào dạy học các bài cụ thể tương ứng Tuy nhiên, các nghiên cứu chủ yếu dành cho bậc PT, rất ít công trình nghiên cứu cho đối tượng SV Các tác giả cũng chưa đưa ra quy trình tổng thể để chế tạo thiết bị thí nghiệm một cách chi tiết cho SV

1.3 Những nghiên cứu về iểm tr - đánh giá năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học

Ở Nga và các nước Đông Âu đã có nhiều nhà giáo dục học nghiên cứu và đưa ra các hình thức kiểm tra - đánh giá năng lực sử dụng thí nghiệm vào dạy học Tiêu biểu trong đó có thể kể đến các nhà khoa học như L.I Reznicop, A.V Pioruskin, P.A Znamenxki Ở Hoa kỳ và các nước Tây Âu, khoa học về đo lường và đánh giá trong giáo dục phát triển khá mạnh mẽ, theo Shulman, công việc giảng dạy luôn bao gồm

cả hành động và tư duy, cần đánh giá cả kiến thức và khả năng thực thi các nhiệm vụ dạy học

Hình thức kiểm tra đánh giá NLSDTN vào dạy học còn sơ sài và chưa được quan tâm đúng mức Các công trình chủ yếu đề cập đến hai hình thức truyền thống là quan sát quá trình tiến hành của SV và thông qua các bản báo cáo TN, chưa đi sâu vào khai thác các hình thức kiểm tra đánh giá có sự hỗ trợ của công nghệ thông tin

Ở Việt Nam, rất nhiều tác giả đã đề cập đến kiểm tra đánh giá trong quá trình

dạy học như: Nguyễn Như Ý, Bửu Kế, Trần Bá Hoành, Dương Thiệu Tống, Nguyễn

Hữu Châu, Lê Đức Ngọc Phạm Kim Chung Các nghiên cứu đã chỉ ra một số phương pháp, hình thức kiểm tra - đánh giá NL dạy học nói chung và NLSDTN trong dạy học nói riêng Tuy nhiên, những công trình nghiên cứu về kiểm tra - đánh giá NLSDTN

trong dạy học của SV sư phạm Vật lí còn ít ỏi Một số công trình nghiên cứu mới chú trọng về kiểm tra - đánh giá NL tiến hành TN, hoặc chưa đánh giá được đầy đủ các

NL sử dụng TN trong thực tập dạy học của SV sư phạm Vật lí Cần có nghiên cứu xác định các tiêu chí cụ thể, áp dụng đa dạng các phương pháp, hình thức kiểm tra - đánh giá để đánh giá được mức độ phát triển NL của SV sư phạm Vật lí

1.4 Câu hỏi nghiên cứu củ đề tài Luận án

1 Cấu trúc của NLSDTN là gì?

2 Các yếu tố ảnh hưởng đến việc phát triển NLSDTN trong dạy học là gì?

3 Phát triển NLSDTN trong dạy học cho SV thông qua dạy học HP THDHTNVLPT phần cơ học và nhiệt học bằng hình thức tổ chức dạy học, kiểm tra đánh giá như thế nào?

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

2.1 Vị trí và vai trò học phần “Thực hành dạy học thí nghiệm Vật lí phổ thông” trong chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí ở các trường đại học sư phạm

2.1.1 Vị trí và vai trò học phần “Thực hành dạy học thí nghiệm Vật lí phổ thông” trong chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí ở các trường đại học sư phạm

HP THDHTNVLPT được giảng dạy cho SV sau khi các em đã học các HP Vật lí đại cương, các HP kiến thức ngành then chốt như cơ học, nhiệt học, điện học và quang học và các HP lí luận dạy học HP này là cầu nối quan trọng giữa kiến thức Vật

lí đại cương, kiến thức về lí luận và PPDH bộ môn Vật lí với thực tiễn DHVL ở

trường PT

Sơ đồ 2.1 Vị trí HP THDHTNVLPT trong chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí

2.1.2 Vai trò học phần “Thực hành dạy học thí nghiệm Vật lí phổ thông” trong chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí ở các trường đại học sư phạm

Trong đào tạo giáo viên Vật lí, vai trò của HP THDHTNVLPT hết sức quan trọng Thông qua HP này, SV sẽ củng cố được các kiến thức đại cương, một số kiến thức chuyên ngành, kiến thức về lí luận dạy học Thông qua việc sử dụng TN trong nghiên cứu và dạy học, tạo tiền đề để SV học tốt HP tập giảng, thực tập sư phạm và

Vật lí đại cương

và các học phần

kiến thức ngành

Các HP về khoa học giáo dục và lí luận dạy học

Thực tiễn dạy học Vật lí ở trường PT

Học phần THDHTNVLPT Học phần tập giảng Học phần thực tập

2.2 Năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học

2.2.1 Khái niệm năng lực

NL là khả năng thực hiện thành công một hoạt động trong một bối cảnh nhất định bằng cách vận dụng các kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí

2.2.2 Đặc điểm của năng lực

NL là yếu tố cấu thành trong một hoạt động cụ thể, NL chỉ tồn tại trong quá trình vận động của một hoạt động cụ thể nào đó Nó vừa là mục tiêu vừa là kết quả của hoạt động nên NL cũng được phát triển trong quá trình hoạt động diễn ra NL được bộc lộ thông qua hoạt động, được thể hiện ở tính hiệu quả, chất lượng và thành công của hoạt động

NL bao hàm tính bẩm sinh và đặc tính phát triển trong học tập rèn luyện Môi trường phát triển năng lực không chỉ trong khuôn khổ nhà trường mà ở cả ở ngoài xã hội thông qua các hoạt động giao tiếp, làm việc…

NL hình thành và phát triển liên tục trong cuộc đời của mỗi cá nhân Chính vì vậy, năng lực cần được phát triển một cách liên tục và thường xuyên

Khi nói đến hình thành và phát triển NL ta phải hiểu đó là một quá trình lâu dài Mỗi năng lực được hình thành qua nhiều môn học, cấp học

Khi đánh giá NL ta phải chú ý đánh giá cả một quá trình lâu dài, đây là một việc hết sức khó khăn Thông thường ta cần chia nhỏ NL thành các NL thành phần, các

NL thành phần này cần được mô tả chi tiết để có thể quan sát đo lường được

2.2.3 Năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học

NLSDTN trong dạy học là khả năng vận dụng kiến thức (sự hiểu biết về TN, các

kiến thức dạy học và các PPDH), kỹ năng (các kỹ năng sử dụng TN như lắp ráp, đo

đạc, lấy số liệu ) với sự hứng thú, niềm tin và ý chí để xác lập (thiết kế) và thực thi

hệ thống các hành động, thao tác dạy học (tổ chức hoạt động dạy học) phù hợp với

điều kiện phương tiện TN, đối tượng nhằm đạt được mục tiêu dạy học

2.2.4 Các mức độ của năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học

NLSDTN trong dạy học có 5 mức độ như sau:

Mức độ 1: Bắt chước chưa thành công

Mức độ 2: Bắt chước thành công

Mức độ 3: Bắt chước thành thục

Mức 4: Sáng tạo chưa thành công

Mức độ 5: Sáng tạo thành công

2.2.5 Cấu trúc năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học

NLSDTN trong dạy học có thể được chia thành 3 nhóm NLTT:

Nhóm NLTT 1: Sử dụng TN trong nghiên cứu

Nhóm NLTT 2: Sửa chữa và chế tạo TN

Nhóm NLTT 3: Tổ chức hoạt động dạy học với TN

* Nhóm năng lực sử dụng thí nghiệm trong nghiên cứu (NLTT 1) gồm 3 nhóm NL cụ thể:

- Nhóm NL1.1: Thiết kế PATN nghiên cứu

- Nhóm NL1.2: Thực hiện PATN nghiên cứu

- Nhóm NL1.3: Đánh giá tính khả thi của việc thiết kế và thực hiện PATN nghiên cứu

* Nhóm năng lực sửa chữa và chế tạo thí nghiệm (Nhóm NLTT 2 ) bao gồm 3 nhóm

Chúng tôi xin đưa ra sơ đồ cấu trúc của NLSDTN trong dạy học như sau:

Sơ đồ 2.2 Cấu trúc NLSDTN trong dạy học 2.3.Kết luận chương 2

Việc triển khai và đề xuất các biện pháp hình thành và phát triển NLSDTN cho

SV sư phạm Vật lí cần bám sát vào cơ sở lí luận và thực tiễn đã tìm hiểu ở chương 2 Các biện pháp cần gắn liền với các hoạt động học tập của SV, đi vào giải quyết triệt

để một vấn đề cụ thể Cần phải hình dung được các NL sẽ được hình thành thông qua các biện pháp đề xuất và triển khai

Nhóm NLTT3: Tổ

thể)

NLSDTN TRONG DẠY HỌC

Nhóm NL cụ thể 3.2

(gồm có 2 NL cụ thể)

thể)

Nhóm NLTT 2:

Sửa chữa và chế tạo TN