sử dụng bài fci khảo sát lập luận của sinh viên sư phạm vật lý trước và sau khi học học phần cơ học

Ví dụ về các quan niệm đúng như càng ở gần loa thì âm thanh nghe được càng to cường độ âm tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách, mở cửa bằng cách đẩy vào một điểm ở xa bản lề thì dễ d

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH

Bùi Thị Mai

SỬ DỤNG BÀI FCI KHẢO SÁT LẬP LUẬN

CỦA SINH VIÊN SƯ PHẠM VẬT LÝ TRƯỚC

VÀ SAU KHI HỌC HỌC PHẦN CƠ HỌC

LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC

Thành phố Hồ Chí Minh - 2014

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH

Bùi Thị Mai

SỬ DỤNG BÀI FCI KHẢO SÁT LẬP LUẬN CỦA SINH VIÊN SƯ PHẠM VẬT LÝ TRƯỚC VÀ SAU KHI HỌC HỌC PHẦN CƠ HỌC

LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lý

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS NGUYỄN ĐÔNG HẢI

Thành phố Hồ Chí Minh - 2014

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng công bố trong bất kì công trình nào khác

Tác giả

Bùi Thị Mai

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình làm luận văn, tác giả đã nhận được sự động viên, giúp đỡ và hỗ

trợ nhiệt tình từ gia đình, thầy cô, nhà trường và bạn bè Thông qua luận văn, tác giả

muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến:

- Ban lãnh đạo trường Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều

kiện thuận lợi để tác giả có thể học tập tại trường

- TS Nguyễn Đông Hải – GV hướng dẫn trực tiếp - người thầy đã tận tình

giúp đỡ và chỉ dẫn, định hướng cho tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn

chỉnh luận văn

- Quý thầy (cô) khoa Vật lý trường đại học Sư Phạm, phòng Sau đại học

trường Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh cũng như các anh (chị), các bạn

học viên lớp Lý luận và phương pháp dạy học môn Vật lý K23, các bạn lớp Lý K34

trường Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh đã giúp đỡ tác giả trong suốt thời

gian làm luận văn

- Các bạn sinh viên Sư phạm Vật lý K39 trường đại học Sư phạm thành phố

Hồ Chí Minh đã giúp tác giả tham gia thực hiện khảo sát trong luận văn

- Gia đình cùng bạn bè đã luôn bên cạnh động viên, giúp đỡ trong suốt thời

gian học tập và thực hiện luận văn

Cuối cùng, xin kính gửi lời chúc sức khỏe và hạnh phúc đến tất cả mọi người

TP Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 09 năm 2014

Bùi Thị Mai

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 3

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

4 Đối tượng và khách thể nghiên cứu 3

6 Giả thuyết khoa học 4

7 Phương pháp và phương tiện nghiên cứu 4

8 Đóng góp của đề tài 4

9 Nội dung nghiên cứu 4

CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ LUẬN 5

1.1 Vấn đề khảo sát quan niệm sai lầm của người học trong dạy học vật lý 5

1.1.1 Quan niệm – Quan niệm sai lầm của người học 5

1.1.2 Tầm quan trọng của việc nghiên cứu các quan niệm sai lầm của người học vật lý 11

1.1.3 Một số công trình nghiên cứu về quan niệm sai lầm 12

1.1.4 Một số bài kiểm tra để phát hiện quan niệm sai lầm của người học 13

1.2 Thực trạng sử dụng bài FCI trong nghiên cứu dạy học vật lý 14

1.2.1 Giới thiệu về bài FCI 14

1.2.2 Thực trạng sử dụng bài FCI trong nghiên cứu dạy học vật lý 25

1.2.3 Lí do sử dụng bài FCI trong đề tài này 29

1.3 Vấn đề nghiên cứu lập luận của người học 30

1.3.1 Sự cần thiết nghiên cứu về lập luận của người học vật lý 30

1.3.2 Phương pháp nghiên cứu lập luận của người học 34

Kết luận chương 1 36

CHƯƠNG 2 SỬ DỤNG MỘT SỐ CÂU HỎI CỦA BÀI FCI KHẢO SÁT LẬP LUẬN CỦA SINH VIÊN TRƯỚC VÀ SAU KHI HỌC HỌC PHẦN CƠ HỌC 37

2.1 Giai đoạn 1 - Khảo sát bài FCI phiên bản trắc nghiệm trên SV SPVL 37

2.1.1 Đối tượng khảo sát 37

2.1.2 Phương pháp thực hiện 37

2.1.3 Kết quả khảo sát 38

2.2 Giai đoạn 2 - Phỏng vấn một số sinh viên đã tham gia khảo sát đợt 1 về một số câu hỏi FCI trước khi học học phần Cơ học 40

2.2.1 Đối tượng khảo sát 40

2.2.2 Phương pháp thực hiện 41

2.2.3 Kết quả khảo sát 41

2.3 Giai đoạn 3 - Phỏng vấn một số sinh viên đã tham gia khảo sát đợt 1 và 2 về một số câu hỏi FCI sau khi học học phần Cơ học 62

2.3.1 Đối tượng khảo sát 62

2.3.2 Phương pháp thực hiện 62

2.3.3 Kết quả khảo sát 62

2.4 Một số kết quả nghiên cứu 70

Kết luận chương 2 77

CHƯƠNG 3 MỘT SỐ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC QUAN NIỆM SAI LẦM

CỦA NGƯỜI HỌC 78

3.1 Những cơ sở lý luận về khắc phục quan niệm sai lầm 78

3.2 Một số phương pháp dạy học khắc phục quan niệm sai lầm 79

3.3 Đề xuất một số biện pháp nâng cao hiệu quả học phần Cơ học đối với sinh viên Sư phạm Vật lý 84

3.3.1 Đôi nét về tình hình dạy học học phần Cơ học của ngành Sư phạm Vật lý 84

3.3.2 Một số gợi ý cho giảng viên để nâng cao hiệu quả học phần Cơ học đối với sinh viên ngành Sư phạm Vật lý 87

Kết luận chương 3 88

KẾT LUẬN 89

TÀI LIỆU THAM KHẢO 91

PHỤC LỤC 98

Giáo viên Học sinh Sinh viên Sinh viên Sư phạm Vật lý Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Bảng phân loại kiến thức các khái niệm về lực và chuyển động theo cơ

học Newton trong bài FCI 19 Bảng 1.2 Bảng phân loại những quan niệm sai lầm được khảo sát trong bài FCI 21 Bảng 2.1 Bảng kết quả làm bài FCI của 110 SV SPVL 37 Bảng 2.2 Bảng thể hiện kết quả khảo sát bộ câu hỏi trắc nghiệm FCI trên 110 SV

SPVL 38

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Nhiều giáo viên vật lý và nhà nghiên cứu phương pháp giảng dạy vật lý đã chỉ ra rằng, người học thường đến lớp học vật lý với những hiểu biết và quan niệm sẵn có về thế giới vật chất dựa trên kinh nghiệm cá nhân tích lũy từ thực tế cuộc sống Trong số các quan niệm đó, có những quan niệm đúng và cũng có những quan niệm sai lầm Ví dụ về các quan niệm đúng như càng ở gần loa thì âm thanh nghe được càng to (cường độ âm tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách), mở cửa bằng cách đẩy vào một điểm ở xa bản lề thì dễ dàng hơn so với khi đẩy vào một điểm ở gần bản lề, … Bên cạnh đó cũng có các quan niệm sai lầm như phải luôn luôn duy trì lực tác dụng lên vật thì vật mới chuyển động được (quan niệm này có thể hình thành qua việc quan sát chiếc xe đẩy hàng dừng lại rất nhanh sau khi người đẩy ngừng tác dụng lực), vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ, … Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, việc dạy học vật lý theo kiểu truyền thống như trong đa số các trường học hiện nay không thể khiến cho người học sửa chữa các quan niệm sai lầm và hình thành quan niệm khoa học đúng đắn Giáo sư Eric Mazur tại ĐH Havard trong một buổi báo cáo tại hội thảo đã kể một tình huống ông gặp như sau: Khi ông cho sinh viên làm bài kiểm tra với các câu hỏi trắc nghiệm về lực và định luật Newton, một sinh viên đã hỏi ông: “GS Mazur! Thầy muốn em trả lời như thế nào? Trả lời theo những gì thầy dạy em hay trả lời theo những gì em nghĩ?” Rõ ràng là trong câu chuyện này, ngay cả sau khi học xong chương trình vật lý thì sinh viên vẫn không

từ bỏ quan niệm mà em ấy đã có Do đó, để việc dạy học vật lý thực sự có hiệu quả thì việc giáo viên phát hiện được các quan niệm sai lầm của học sinh và có biện pháp thích hợp để giúp học sinh thay đổi những quan niệm đó là một điều có ý nghĩa vô cùng quan trọng

Có nhiều cách để giáo viên phát hiện được các quan niệm sai lầm của học sinh Giáo viên có thể cho học sinh một số câu hỏi kiểm tra ở hình thức câu hỏi mở

để học sinh tự ghi câu trả lời vào bài làm, từ đó giáo viên không những biết được

mức độ nắm vững kiến thức của học sinh mà còn biết được những cách hiểu sai phổ biến mà nhiều học sinh đang nắm giữ Với những giáo viên chưa có nhiều kinh nghiệm giảng dạy thì một cách tốt để biết được các quan niệm sai lầm phổ biến của học sinh là đọc các công trình khoa học nghiên cứu về quan niệm sai lầm của học sinh Đã có nhiều bộ câu hỏi được các nhà nghiên cứu thiết kế nhằm giúp giáo viên phát hiện các quan niệm sai lầm phổ biến của học sinh Có thể kể ra một số bộ câu hỏi như: bộ câu hỏi về các khái niệm về lực (Force Concept Invention - FCI), bài kiểm tra kiến thức về đồ thị động học (Test of Understanding graph-Kinematics - TUG-K), bài đánh giá kiến thức cơ bản về cơ học (Mechanics Baseline Test - MBT), bài đánh giá hiểu biết về nhiệt và nhiệt độ (Heat and Temperature Conceptual Evaluation - HTCE), bài kiểm tra kỹ năng nhận dạng và giải thích mạch điện trở (Determining and Interpreting Resistive Electric Circuits Concepts Test - DIRECT), bài đánh giá hiểu biết về mạch điện (Electric Circuits Concept Evaluation - ECCE), bài khảo sát định tính kiến thức về điện và từ (Conceptual Survey in Electricity and Magnetism - CSEM) Trong số đó, nổi tiếng nhất là bài FCI, được các nhà nghiên cứu về dạy học vật lý trên khắp thế giới sử dụng như một công cụ tin cậy đánh giá mức độ am hiểu của học sinh và phát hiện những quan niệm sai lầm của người học về các định luật Newton và các lực cơ học Từ khi được

công bố trên tạp chí The Physics Teachers số tháng 3 năm 1992 đến nay, đã có rất

nhiều công trình nghiên cứu về FCI được công bố Nổi tiếng nhất là nghiên cứu của Richard Hake, trong đó 6542 sinh viên học vật lý đại cương tại 62 trường đại học ở

Mỹ được cho làm bài FCI nhằm so sánh hiệu quả của dạy học truyền thống và dạy học tích cực

Với sinh viên chuyên ngành vật lý nói chung và sư phạm vật lý nói riêng thì kiến thức cơ học đại cương là khối kiến thức nền tảng quan trọng nhất để nghiên cứu những phần khác của vật lý và để giảng dạy sau này Tuy nhiên, một số khảo sát gần đây của tác giả và các cộng sự trên sinh viên ngành Sư phạm Vật lý cho thấy nhiều sinh viên còn đang có khá nhiều quan niệm sai lầm về cơ học Newton Khảo sát trên đối tượng là giáo viên vật lý THCS cũng cho thấy những giáo viên này cũng còn những quan niệm sai lầm về cơ học Newton (khóa luận tốt nghiệp đại học năm

2013 của Nguyễn Thị Thúy Hằng) Các câu hỏi của bài FCI đều ở dạng trắc nghiệm nhiều lựa chọn nên các kết quả của những nghiên cứu trên đây chỉ mới dừng lại ở việc chấm điểm và phân loại các câu trả lời trắc nghiệm của người tham gia, mà chưa đi sâu tìm hiểu về các lập luận của người tham gia khi họ lựa chọn câu trả lời

Với những lý do trên, tác giả cho rằng việc nghiên cứu không chỉ câu trả lời trắc nghiệm mà còn cả lập luận của sinh viên Sư phạm Vật lý khi trả lời các câu hỏi FCI là quan trọng và cần thiết Đặc biệt là nếu chúng ta có thể khảo sát trên sinh viên trước và sau khi học học phần Cơ học thì có thể đánh giá được tác động của học phần này đến việc sửa chữa các quan niệm sai lầm của sinh viên Do đó, tác giả

chọn thực hiện luận văn thạc sĩ với đề tài: “Sử dụng bài FCI khảo sát lập luận của sinh viên Sư phạm Vật lý trước và sau khi học học phần Cơ học.”

2 Mục đích nghiên cứu

Khảo sát lập luận của sinh viên Sư phạm Vật lý trong việc trả lời một số câu hỏi của bài FCI để biết được những quan niệm về một số kiến thức các định luật Newton và các lực cơ học của sinh viên trước và sau khi học học phần Cơ học

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu các công trình về FCI và lập luận của người học

- Nghiên cứu cơ sở lý luận về vấn đề khảo sát các quan niệm sai lầm của người học vật lý

- Nghiên cứu cơ sở lý luận về phương pháp phỏng vấn và các phương pháp phân tích dữ liệu định tính và định lượng

- Khảo sát bài FCI trên 110 sinh viên K39 bằng phiếu trả lời trắc nghiệm

- Phỏng vấn một số sinh viên tham gia trả lời các câu hỏi FCI

- Phân tích dữ liệu định tính và định lượng để đưa đến kết luận

4 Đối tượng và khách thể nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Lập luận của sinh viên Sư phạm Vật lý trong việc trả

lời các câu hỏi FCI

- Khách thể nghiên cứu: Sinh viên Sư phạm Vật lý K39 trường ĐHSP

TP.HCM

5 Phạm vi nghiên cứu

- Sinh viên K39 ngành Sư phạm Vật lý

- Một số câu hỏi của bài FCI

6 Giả thuyết khoa học

Nếu có thể phỏng vấn sinh viên Sư phạm Vật lý trong khi trả lời một số câu hỏi của bài FCI thì thông qua lập luận của họ sẽ biết rõ được những quan niệm về một số kiến thức các định luật Newton và các lực cơ học của họ trước và sau khi học học phần Cơ học

7 Phương pháp và phương tiện nghiên cứu

- Phương pháp: nghiên cứu lý luận, điều tra khảo sát, phỏng vấn

- Phương tiện: phiếu khảo sát, máy ghi âm, phòng phỏng vấn

9 Nội dung nghiên cứu

Cấu trúc của luận văn

Chương I – Cơ sở lý luận

Chương II – Sử dụng một số câu hỏi của bài FCI để khảo sát lập luận của sinh viên trước và sau khi học học phần Cơ học

Chương III – Một số biện pháp khắc phục quan niệm sai lầm của người học

CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ LUẬN

Trong chương này, tác giả trình bày những cơ sở lý luận về những vấn đề sau:

 Quan niệm sai lầm của người học vật lý

 Tầm quan trọng của việc nghiên cứu quan niệm sai lầm của người học vật lý

 Các phương pháp và công cụ khảo sát quan niệm sai lầm của người học vật lý

 Bài kiểm tra các kiến thức về lực (FCI) và việc sử dụng bài FCI trong

đề tài

 Vấn đề nghiên cứu lập luận của người học

 Phương pháp nghiên cứu lập luận của người học

1.1 Vấn đề khảo sát quan niệm sai lầm của người học trong dạy học vật lý

1.1.1 Quan niệm – Quan niệm sai lầm của người học

1.1.1.1 Định nghĩa

Có nhiều ý kiến đưa ra về cách định nghĩa quan niệm Theo từ điển học sinh (1973), quan niệm là cách nhìn nhận, cách hiểu biết của mình đối với một sự vật, một vấn đề Theo từ điển Tiếng Việt (1992) của Viện Khoa học Việt Nam, quan niệm là sự nhận thức như thế nào đó về một vấn đề, một sự kiện Theo Jean Pierre Astolfi của Paul Robert (1997), quan niệm trước hết là phong cách nhận thức mà

người học vận dụng để nắm bắt và giải mã thế giới xung quanh, đặc biệt là những

tình huống trên lớp đặt ra cho họ Theo Nguyễn Thanh Hải (2009), quan niệm là sự

hiểu biết của con người về các sự vật, hiện tượng, khái niệm và các quá trình tự

nhiên thông qua đời sống, sinh hoạt và lao động sản xuất hàng ngày mà có [7]

Những hiểu biết này tiềm ẩn trong bộ não và được tái hiện khi có những kích thích

và có nhu cầu bộc lộ Tóm lại, dựa trên các định nghĩa ở trên, có thể nói quan niệm

là những nhận định, hiểu biết về đối tượng tiếp cận được hình thành từ những trải nghiệm của bản thân mỗi người

Trong khuôn khổ dạy học, tác giả quan tâm đến quan niệm của người học

Quan niệm của người học là những hiểu biết của người học về các sự vật, khái niệm

và các quá trình tự nhiên, xã hội thông qua đời sống, sinh hoạt và lao động sản xuất, học tập mà hình thành Cụ thể, trong dạy học vật lý, quan niệm của người học vật lý là những hiểu biết, niềm tin, quan điểm của người học về các đại lượng, định luật vật lý, các mối liên hệ giữa các đại lượng vật lý (gọi chung là các khái niệm vật

lý – physics concepts) mà người học hình thành từ kinh nghiệm bản thân Quan

niệm của mỗi người thể hiện tính cá biệt rất cao vì bản thân mỗi người có tầm hiểu biết khác nhau và có các cách nhìn nhận vấn đề dưới một góc độ riêng Hơn nữa, quan niệm của mỗi người được hình thành tự phát và mang yếu tố chủ quan, do đó

thường thiếu yếu tố khách quan và không khoa học [10] Đối với người học vật lý,

có những quan niệm hình thành một cách đúng đắn, phù hợp với kiến thức khoa học song vẫn còn những quan niệm không phản ánh đúng bản chất vật lý, bản chất khoa học vốn có của sự vật, hiện tượng và khái niệm vật lý, mà ta gọi là những quan niệm sai lầm của người học

Như vậy, có thể định nghĩa: quan niệm sai lầm của người học vật lý là các quan niệm, niềm tin, sự hiểu biết sai lệch về các khái niệm vật lý (physics concepts)

mà người học hình thành từ kinh nghiệm bản thân Ví dụ, do kinh nghiệm đời sống,

để nhìn thấy các vật thì ta phải hướng mắt về phía vật và phát ra “tia nhìn” chiếu vào vật Nếu ta hướng đi nơi khác thì không nhìn thấy vật vì “tia nhìn” không chiếu

vào vật Quan niệm ở đây là ta nhìn thấy là do mắt ta truyền “tia nhìn” đến vật Trong khi đó, quan niệm đúng đắn là ta nhìn thấy vật là do có tia sáng phát ra từ vật hoặc tia sáng phản xạ từ vật chiếu vào mắt

Trong khuôn khổ của luận văn, tác giả chỉ nghiên cứu đến những quan niệm sai lầm của người học về các định luật Newton và các lực cơ học

1.1.1.2 Nguồn gốc hình thành các quan niệm

- Hình thành qua kinh nghiệm sống hàng ngày

Trong cuộc sống thường ngày, việc gặp những sự vật, hiện tượng xảy ra buộc HS tìm hiểu để lý giải chúng Những giải thích của các em thường dựa trên sự

kết nối những sự kiện quan sát được - trong đó có những sự kiện ngẫu nhiên, bề ngoài mà chưa phải là bản chất, nên thường dẫn đến những quan niệm sai lầm Khi các quan niệm sai đó được vận dụng và giải thích “thành công” với một số sự vật, hiện tượng thì những quan niệm ấy ngày càng được củng cố vững chắc trong suy nghĩ của HS Ví dụ, khi quan sát thực tế, HS thấy những vật nặng thường rơi nhanh

hơn vật nhẹ Điều này làm hình thành quan niệm vật rơi nhanh hay chậm là phụ thuộc vào khối lượng của nó (cụ thể, vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ) Điều này khác với kiến thức vật lý là nguyên nhân vật rơi nhanh hay chậm là do lực cản của không khí lên vật ít hay nhiều

Hơn nữa, cách dùng ngôn ngữ hằng ngày cũng ảnh hưởng đến việc lĩnh hội các khái niệm khoa học Thuật ngữ diễn đạt các khái niệm và hiện tượng vật lý thường trùng với những thuật ngữ dùng để diễn đạt những vấn đề trong đời sống

Do quen thuộc với cách dùng và cách hiểu các thuật ngữ trong đời sống nên khi gặp lại các thuật ngữ ấy với tư cách là tên gọi của một khái niệm hay hiện tượng vật lý,

HS khó có thể tránh được những quan niệm sai lệch về bản chất khoa học của các thuât ngữ ấy Ví dụ, thuật ngữ “chuyển động” và “đứng yên” được sử dụng khá rộng rãi trong cuộc sống Quan niệm thông thường về chuyển động là sự di chuyển:

xe ô tô lăn bánh trên đường, tàu chuyển bánh rời sân ga Còn khi xe đứng yên ở bến, tàu dừng ở sân ga đó là những vật đứng yên Nhưng trong vật lý, chuyển động của một vật là sự thay đổi vị trí của vật so với vật khác được chọn làm mốc

“Chuyển động” và “đứng yên” là hai khái niệm mang tính tương đối Xe mô tô lăn bánh trên đường thì chuyển động so với cây bên đường nhưng xe lại đứng yên so với người ngồi trên xe

Từ đồng âm khác nghĩa cũng có thể gây cho HS sự nhầm lẫn Ví dụ, từ

“công” trong đời sống hàng ngày: công ơn, công lao, công sức Thuật ngữ này ít nhiều gây khó khăn cho HS khi học về khái niệm “công” trong vật lý “Công” dùng

để chỉ công mà lực tác dụng làm vật dịch chuyển một độ dời Ngoài ra, việc tiếp nhận các thông tin từ truyện cổ tích, sách báo, phim ảnh khoa học viễn tưởng cũng góp phần hình thành những quan niệm của HS

- Hình thành trong quá trình học tập

Việc dùng các thuật ngữ không thống nhất trong chương trình vật lý cũng là nguyên nhân gây ra những quan niệm sai lầm và gây khó khăn cho HS trong việc tiếp thu kiến thức kiến thức Ví dụ, cả SGK lớp 10 cơ bản và nâng cao đều sử dụng

kí hiệu vtb để chỉ hai khái niệm khác nhau là vận tốc trung bình và tốc độ trung bình Vận tốc trung bình được hiểu là tỉ số độ dời của vật và khoảng thời gian vật

thực hiện độ dời đó, khác với tốc độ trung bình là tỉ số giữa quãng đường vật đi được và khoảng thời gian vật đi được quãng đường đó

Những kiến thức có được từ những môn học khác hoặc từ những giờ học trước có thể chưa đầy đủ về một khái niệm cũng là nguyên nhân hình thành những quan niệm chưa đúng ở HS

Sự diễn tả không đầy đủ, rõ ràng từ phía GV cũng có thể gây ra những nhầm lẫn ở HS Từ đó, các em có thể đưa ra những nhận định rập khuôn, áp đặt từ những khái niệm vật lý để giải thích các hiện tượng dẫn đến những quan niệm sai lệch với kiến thức vật lý

Những quan niệm sai lầm được hình thành trong quá trình dạy học là những quan niệm có thể khắc phục được với sự trình bày thống nhất của SGK, đặc biệt là

sự nhận thức của GV về sự hình thành quan niệm sai lầm ở HS và sự cần thiết phải khắc phục những quan niệm sai lầm đó Những quan niệm hình thành trong cuộc sống là những quan niệm có tính ổn định và tương đối bền vững, nên không thể phá

vỡ hoặc thay thế một cách nhanh chóng, mà theo một quá trình nhất định, đòi hỏi người GV phải tạo những tình huống giúp người học nhận ra quan niệm chưa đầy

đủ hoặc chưa đúng đắn của bản thân và cần phải thay đổi quan niệm

1.1.1.3 Đặc điểm của quan niệm của HS

- Quan niệm của người học đa phần là những quan niệm sai lầm, hoặc chưa đầy đủ, chưa chính xác so với những quan niệm khoa học

Quan niệm của người học được hình thành từ những quan sát về sự vật, hiện tượng cũng như cách thức hoạt động, vận hành của chúng mà con người gặp trong cuộc sống Những quan sát này chỉ là bên ngoài mà chưa hẳn thuộc về bản chất bên

trong của vấn đề, hoặc là một trường hợp cụ thể của vấn đề Do đó, những quan niệm của người học thường chưa đúng, chưa đầy đủ với quan niệm khoa học Ví dụ, khi quan sát mặt trời mọc và lặn vào buổi sáng và buổi tối, con người đã cho rằng

trái đất đứng yên, mặt trời chuyển động xung quanh trái đất Quan niệm Trái Đất đứng yên, Mặt Trời chuyển động xung quanh Trái Đất là sai lệch với quan niệm khoa học Trái Đất chuyển động xung quanh Mặt Trời

- Quan niệm của người học vừa có tính cá nhân vừa có tính phổ biến

Quan niệm của người học có tính cá nhân vì những quan niệm này được hình thành từ những trải nghiệm, kinh nghiệm tích lũy trong cuộc sống của mỗi người Trong một số trường hợp, quan niệm của người học về một vấn đề là không nhất quán và phụ thuộc vào bối cảnh, tình huống cụ thể

Tuy nhiên, quan niệm của người học lại có tính phổ biến Theo G Brousseau (1976), quan niệm sai lầm của người học có thể tồn tại từ một nguồn gốc chung:

một cách nhận thức, một quan niệm đặc trưng, nhất quán [1] Ví dụ, một vật đang

đứng yên, ta tác dụng lực lên vật làm vật chuyển động Do đó, đa số mọi người đều

có quan niệm lực là nguyên nhân gây ra chuyển động Trong lịch sử vật lý cũng cho

thấy một số quan niệm sai lầm biểu hiện ở HS cũng tương tự quan niệm sai lầm mà

các nhà vật lý mắc phải Ví dụ, quan niệm của HS vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ

cũng là quan niệm của Aristotle

- Quan niệm của người học có tính bền vững, khó thay đổi

Theo Brousseau (1976) “quan niệm sai lầm không chỉ đơn giản là những hiểu biết, mơ hồ hay ngẫu nhiên sinh ra ( ), mà còn là hậu quả một kiến thức trước

đây đã từng tỏ ra có ích, đem lại thành công.” [1] Như vậy, những quan niệm sai

lầm tỏ ra giải thích “đúng” cho các sự vật, hiện tượng trong cuộc sống thực tiễn nên thường trở thành niềm tin tuyệt đối đối với người học Điều đó dẫn đến các quan niệm “ăn sâu” vào người học và thậm chí vẫn tiếp tục duy trì ngay cả khi HS đã hiểu những khái niệm khoa học Ví dụ, ngay cả SV ngành vật lý cũng quan niệm

lực là nguyên nhân gây ra chuyển động

Các quan niệm sai lầm có tính bền vững, khó thay đổi nhưng không phải là không thay đổi được Nếu những quan niệm sai lầm được bộc lộ, GV sẽ có những phương pháp dạy học để thay đổi quan niệm này thành những quan niệm đúng đắn, khoa học Ví dụ, đặt một cục nước đá vào ly nước, để một khoảng thời gian, ta thấy mặt ngoài của ly nước ướt HS cho rằng nước ngấm ra ngoài ly Bằng thực nghiệm,

GV sẽ chứng minh quan niệm này là sai GV lấy một ly không chứa nước, sau đó làm lạnh (cho vào tủ lạnh hoặc chậu nước đá) rồi lấy ra và lau khô Sau vài phút, bên ngoài ly vẫn ướt Thí nghiệm của GV chứng tỏ không phải nước thấm ra ngoài

ly mà sự ngưng tụ của hơi nước tiếp giáp với mặt ngoài của ly làm ly bị ướt Ví dụ này minh chứng là có thể làm thay đổi quan niệm sai lầm của người học bằng cách làm cho họ bộc lộ quan niệm và khắc phục những quan niệm đó

1.1.1.4 Vai trò của quan niệm của người học trong dạy học vật lý

Vật lý là bộ môn khoa học có nhiều liên hệ với thực tiễn cuộc sống vì thế ngay cả khi chưa học các kiến thức vật lý HS đã có những quan niệm, hiểu biết về các khái niệm vật lý Tác giả Nguyễn Đức Thâm cũng đưa ra nhận định: “HS khi bắt đầu học vật lý do kinh nghiệm đời sống đã có một số hiểu biết nhất định về các

hiện tượng vật lý…” [4] Vì vậy, việc phân tích, làm rõ tác động của quan niệm của

HS đến quá trình nhận thức là cơ sở giúp GV có những biện pháp phát hiện, sửa chữa những quan niệm sai lầm của HS

Những quan niệm phù hợp với bản chất vật lý nhưng chưa đầy đủ, chính xác

có thể có vai trò tích cực trong dạy học, là cơ sở để HS nhận thức dễ dàng hơn Trong những trường hợp như thế, GV cần tổ chức cho HS thảo luận nhằm bổ sung

những hiểu biết chưa đầy đủ, điều chỉnh những quan niệm chưa chính xác [7]

Tuy nhiên, những quan niệm sai lầm của HS lại là một trở ngại lớn cho quá trình nhận thức Nhấn mạnh vai trò của những quan niệm sai lầm trong lịch sử phát triển kiến thức, Brousseau gọi những quan niệm sai lầm là những chướng ngại mang tính khoa học luận Những quan niệm đó tạo ra những câu trả lời phù hợp với một bối cảnh nào đó mà ta thường hay gặp nhưng khi vượt ra khỏi bối cảnh cụ thể

đó thì nó sản sinh những câu trả lời sai Để có câu trả lời đúng cho mọi bối cảnh thì

phải có một quan điểm mới thay đổi đáng kể Những quan niệm sai lầm đó chống lại những mâu thuẫn với nó và chống lại sự thiết lập một quan niệm hoàn thiện hơn

[1] Hơn nữa, việc thành lập một quan niệm mới, đúng đắn cho người học, chưa đủ

để quan niệm sai lầm biến mất, mà nhất thiết phải xác định được nó và loại bỏ nó khi thành lập các quan niệm đúng đắn Thậm chí, ngay cả khi chủ thể ý thức được

sự không chính xác của những quan niệm của bản thân, nó vẫn tiếp tục xuất hiện dai dẳng và không đúng lúc

1.1.2 Tầm quan trọng của việc nghiên cứu các quan niệm sai lầm của người

học vật lý

Quan niệm của người học trước khi đến lớp có một vị trí nhất định trong dạy học vật lý vì nó ảnh hưởng đến quá trình lĩnh hội kiến thức của HS Một số quan niệm là cơ sở để HS tiếp thu kiến thức dễ dàng hơn nhưng cũng không ít những quan niệm gây cản trở, khó khăn trong việc tiếp thu kiến thức mới

GV cần thiết phải biết rõ vai trò của quan niệm có sẵn của HS đối với việc tiếp thu kiến thức khoa học và việc dạy học cần thiết phải thay đổi những quan niệm sai lầm thành những quan niệm khoa học Từ đó, GV nhận thức được sự cần thiết phải nghiên cứu các quan niệm, niềm tin có sẵn của người học Đầu tiên, GV phải phát hiện những quan niệm sai lầm của người học Đối với GV có kinh nghiệm lâu năm đứng lớp, họ sẽ biết được những quan niệm mà HS mắc phải qua quá trình giảng dạy Nhưng đối với GV trẻ, để biết được những quan niệm sai lầm, cách nhanh và hiệu quả nhất là nghiên cứu các công trình về quan niệm của người học của các GV cũng như các nhà nghiên cứu dạy học vật lý Sau đó, GV sử dụng các biện pháp sư phạm để khắc phục những quan niệm sai lầm của người học, đồng thời cũng xây dựng kiến thức mới, hình thành những quan niệm đúng đắn cho HS

1.1.3 Một số công trình nghiên cứu về quan niệm sai lầm

Ở trong nước, những luận văn, luận án nghiên cứu về quan niệm sai lầm của người học:

Phan Xuân Phúc Khánh (2010), Nâng cao chất lượng dạy học vật lý thông qua việc khắc phục quan niệm sai lầm của HS khi dạy chương dòng điện xoay chiều

vật lý 12 nâng cao, Luận văn thạc sĩ giáo dục học, Đại học Vinh [11]

Đỗ Hương Trà (1996), Nghiên cứu tổ chức tình huống, định hướng hành động xây dựng kiến thức HS trong việc dạy khái niệm lực thuộc chương “Lực-Khối lượng” ở lớp 7 phổ thông, Luận án tiến sĩ giáo dục học, Đại học Sư phạm Hà Nội

Trong nghiên cứu của mình, tác giả Đỗ Hương Trà nghiên cứu cơ sở lý luận của việc tổ chức định hướng, hành động học trong dạy học khái niệm lực và tổ chức một

hệ thống tình huống, soạn thảo câu hỏi định hướng hành động học của HS trong dạy

học khái niệm lực cho HS lớp 7 [2]

Lê Văn Giáo (2001), Nghiên cứu quan niệm của học sinh về một số khái niệm vật lý trong phần quang học, điện học và việc giảng dạy khái niệm đó ở trường trung học cơ sở, Luận án Tiến sĩ Giáo dục học, Trường Đại học Vinh Trong

luận án của mình, tác giả Lê Văn Giáo đã nghiên cứu những quan niệm sai lầm của

HS trong phần quang học, điện học và xây dựng tiến trình dạy học để khắc phục

những quan niệm sai lầm đó cho HS [3]

Trên thế giới:

Từ năm 1980 đến năm 2005, nhóm nghiên cứu phương pháp dạy học vật lý tại Đại học Washington ở Seattle, do giáo sư Lilian Christie McDermott chủ trì, đã khảo sát quan niệm sai lầm của hàng vạn người học vật lý trên các trường Đại học

khắp nước Mỹ [45] Trên cơ sở đó, nhóm của giáo sư xây dựng nên bộ các phiếu

học tập (Tutorials in Introductory Physics – TIP) nhằm giúp HS, khi thực hiện các yêu cầu của phiếu học tập này, sẽ bộc lộ những quan niệm sai lầm và được dẫn dắt

để sửa chữa, hình thành những quan niệm đúng đắn

De Brown (1992) với bài báo khoa học “Using examples and analogies to remediate misconceptions in physics: Factors influencing conceptual change,” đăng

trên tạp chí Journal of Research in Science Teaching Trong nghiên cứu này, tác giả

nghiên cứu vấn đề sử dụng ví dụ và suy luận để khắc phục những quan niệm sai lầm

trong vật lý và các yếu tố ảnh hưởng đến sự thay đổi những quan niệm [19]

David Hammer (1996) với bài báo khoa học “More than misconceptions: Multiple perspectives on student knowledge and reasoning, and an appropriate role

for education research,” trên tạp chí American Jounal of Physics Trong nghiên cứu

của mình, tác giả nghiên cứu về vai trò của giáo dục trong việc khắc phục các quan niệm sai lầm của HS Dựa trên phân tích trích đoạn từ một cuộc thảo luận trong lớp học vật lý dưới góc độ kiến thức và lý luận của HS, GV phát hiện quan niệm sai lầm của người học, từ đó tác động hiệu quả để thay đổi những quan niệm đó Nghiên cứu kết luận về vai trò của nghiên cứu dạy học là phải cung cấp các quan niệm hỗ trợ cho GV chứ không phải chỉ là những lý thuyết dạy học cứng nhắc, không phù

hợp [24]

1.1.4 Một số bài kiểm tra để phát hiện quan niệm sai lầm của người học

Từ những năm 1980 trở về đây, các GV vật lý cũng như các nhà nghiên cứu dạy học đã xây dựng những bài khảo sát quan niệm có sẵn của HS trước khi đến lớp

và hoàn thiện chúng để trở thành những công cụ thăm dò mức độ hiểu về các khái niệm vật lý và đánh giá hiệu quả của những phương pháp giảng dạy Dưới dây, tác giả giới thiệu một số bài khảo sát tiêu biểu:

Về đồ thị, toán học: Bài đánh giá định tính về mô hình toán học

(Mathematical Modeling Conceptual Evaluation - MMCE) của nhóm tác giả Ron Thornton, David Sokoloff; Bài kiểm tra kiến thức về đồ thị động học (Test of

Understanding graphs-Kinematics - TUG-K) [13]; Bài đánh giá kiến thức về véctơ

(Vector Evaluation Test - VET) của nhóm tác giả Ron Thornton, David Sokoloff

Concept Inventory - FCI) [31]; Bài đánh giá các khái niệm lực và chuyển động

(Force-Motion Concept Evaluation – FMCT) [56]; Bài kiểm tra kiến thức cơ bản về

cơ học (Mechanics Baseline Test - MBT); Bài khảo sát kiến thức về năng lượng (Energy Concepts Survey - ECS) của tác giả Chandralekha Singh

Về nhiệt học: Bài đánh giá kiến thức về nhiệt lượng và nhiệt độ (Heat and

Temperature Conceptual Evaluation - HTCE) của nhóm tác giả Ron Thornton and David Sokoloff

Về dao động và sóng: Bài kiểm tra kiến thức về sóng (Wave Diagnostic Test

- WDT) của tác giả Michael Wittmann

Về điện và từ: Bài khảo sát kiến thức về điện và từ (Conceptual Survey in

Electricity and Magnetism - CSEM) [20]; Bài kiểm tra kỹ năng nhận dạng và giải

thích mạch điện trở (Determining and Interpreting Resistive Electric Circuits Concepts Test - DIRECT) của nhóm tác giả Paula V Engelhardt, Robert J Beichner; Bài đánh giá kiến thức về mạch điện (Electric Circuits Concept Evaluation - ECCE) của nhóm tác giả Ron Thornton and David Sokoloff

1.2 Thực trạng sử dụng bài FCI trong nghiên cứu dạy học vật lý

1.2.1 Giới thiệu về bài FCI

1.2.1.1 Hoàn cảnh ra đời của bài FCI

Bài FCI được ra đời và phát triển bởi nhóm tác giả David Hestenes,

Malcolm Wells, và Gregg Swackhamer [31], vì vậy tác giả điểm qua đôi nét về

nhóm tác giả

David Hestenes là giáo sư ngành vật lý lý thuyết của trường Đại học bang

Arizona Ông đã nghiên cứu thuyết điện tử tương đối và mô hình mạng thần kinh của não bộ Tuy nhiên, ông cũng đam mê trong nghiên cứu dạy học vật lý và tham gia trong lĩnh vực này

Malcolm Wells là một GV vật lý trung học Năm 1986, ông nhận giải thưởng xuất sắc trong giảng dạy khoa học của Tổng thống (the Presidential Award for Excellence in Science Education) Năm 1987, ông hoàn thành nghiên cứu sinh trong

lĩnh vực nghiên cứu dạy học vật lý Từ đó, ông đã cộng tác với Hestenes trong lĩnh vực giáo dục và tiếp tục tham gia dạy học tại trường cấp ba Marcos de Niza

Gregg Swackhamer tham gia trong dạy học môn vật lý phổ thông Ông nhận

bằng cử nhân và thạc sỹ giáo dục tại Đại học Ấn Độ Sau đó, ông chuyển đến dạy

vật lý tại trường trung học miền Bắc Glenbrook Sau đó, ông tham gia dạy học tại đại học Arizona và làm việc cho một số dự án tại đây

Nghiên cứu của nhóm tác giả chỉ ra rằng mỗi HS trước khi đến lớp học thì thường có những quan niệm, những hiểu biết về cách thức hoạt động của thế giới vật chất xung quanh mà được xây dựng từ kinh nghiệm cá nhân tích lũy trong cuộc

sống [31] Ở thập niên 80 của thế kỉ XX, các nhà nghiên cứu dạy học vật lý đã chỉ

ra rằng những quan niệm, hiểu biết ấy đóng vai trò quan trọng đến việc học vật lý

[39] [15] Một khóa học mà không thể thay đổi những niềm tin, quan niệm sai lầm

của người học thì khóa học được đánh giá là không có hiệu quả

Từ nhận định về những niềm tin, quan điểm của người học trước khi đến lớp

trên, nhóm tác giả có đưa ra 3 nguyên nhân để xây dựng bài FCI [31]: Thứ nhất,

những quan điểm, những hiểu biết của người học về chuyển động và lực trước khi

đến lớp thì thường không đúng với kiến thức cơ học Newton [40] Thứ hai, những

lớp học vật lý theo kiểu truyền thống thường ít làm thay đổi những quan niệm sai lầm có sẵn ở HS Thứ ba, việc thay đổi những quan niệm có sẵn của người học thì chưa hẳn đã phụ thuộc vào GV và năng lực truyền đạt của họ Khi mà HS chưa hiểu đúng bản chất của các định luật Newton thì HS gặp khó khăn trong việc hiểu thấu đáo bản chất của vật chất xung quanh là điều hiển nhiên Kiểu học theo lối truyền thống, chủ yếu là GV thuyết trình, HS lắng nghe thì việc tiếp nhận kiến thức của HS

là thụ động HS có thể chấp nhận những kiến thức được học mà chưa hiểu được bản chất của các khái niệm vật lý Từ đó, HS thường xây dựng mục tiêu của việc học là học thuộc các khái niệm vật lý để cho qua thi cử Kiến thức mới được dung nạp giống như “những mảnh vụn độc lập.” Vì vậy, những quan niệm, niềm tin của người học càng trở nên không rõ ràng, các quan niệm sai lầm vẫn còn tồn tại Kết quả của việc học như trên không thể buộc tội cho năng lực của GV và sự tận tình của họ trong quá trình dạy Để quá trình giảng dạy có hiệu quả đòi hỏi mục tiêu của môn học phải được xây dựng rõ ràng và phương pháp dạy học phù hợp với mục tiêu

đó Bên cạnh đó, hiệu quả của một khóa học còn đòi hỏi ở thái độ học tập và kĩ năng của người học

Những hiểu biết của người học trước khi đến lớp ảnh hưởng đến nhận thức trong quá trình học vật lý của họ Số ít HS có thể hiểu hết bản chất những kiến thức

mà GV truyền đạt và HS có thể vận dụng chúng để giải thích đúng các hiện tượng, khái niệm thông thường Đa phần HS tỏ ra khó khăn để hiểu đúng bản chất kiến thức khoa học khi mà những hiểu biết, quan niệm sai lầm đã ăn sâu vào trí não người học Nhận thấy sự ảnh hưởng của những hiểu biết, quan niệm có sẵn trước khi đến lớp, nhóm tác giả cung cấp những kĩ năng nhận biết và tìm hiểu những quan niệm thông thường của HS Thực sự, việc tìm hiểu những quan niệm của HS không hẳn quá khó khăn nhưng mất không ít thời gian, chủ yếu phải dựa trên kinh nghiệm dạy học của GV Do đó, nhóm tác giả xây dựng một công cụ để tìm hiểu những quan niệm của HS mà không quá mất thời gian nhưng lại có tính tin cậy và tính giá trị cao

Trọng tâm của phần cơ học Newton là lực, vì vậy nhóm tác giả đã thiết kế công cụ để khảo sát những quan niệm, những hiểu biết về thế giới xung quanh liên quan đến các khái niệm về cơ học Newton Một phiên bản của công cụ nói trên là bài FCI, bài FCI giúp GV có thể hài lòng với mục tiêu thăm dò quan niệm của HS Mặt khác, công cụ còn được sử dụng để chứng tỏ tính hiệu quả của mỗi khóa học

vật lý ở các cấp độ khác nhau – từ HS cấp ba đến SV các trường đại học [31]

1.2.1.2 Các phiên bản của bài FCI

Trong giảng dạy cũng như nghiên cứu dạy học vật lý, các GV, nhà nghiên cứu sử dụng bài FCI và bài kiểm tra kiến thức về cơ học (Mechanics Diagnostic Test - MDT) như hai bài kiểm tra khác nhau nhưng hơn 60% câu hỏi trong bài FCI

là lấy từ bài MDT Do vậy, tác giả xem FCI là phiên bản hoàn thiện của MDT chứ không phải là một bài khảo sát hoàn toàn mới

Vì xem MDT như phiên bản đầu của FCI nên tác giả giới thiệu sơ lược về bài MDT Bài MDT lần đầu tiên được xuất bản năm 1985 bởi Halloun và Hestenses

[39] Mục đích của bài kiểm tra là tìm hiểu các kiến thức đã biết cũng như mức độ

am hiểu về cơ học Newton của người học Nhóm tác giả tiến hành khảo sát với hình

thức đề mở ở SV lớp học vật lý đại cương Từ kết quả của bài kiểm tra dạng đề mở, nhóm tác giả quay lại lấy đáp án làm lựa chọn cho phiên bản trắc nghiệm

Nhiều phiên bản trắc nghiệm được đưa vào kiểm tra cho hơn 10.000 SV đại học nhằm thiết lập tính tin cậy cho bài kiểm tra Hơn nữa, bài kiểm tra còn được kiểm lại bởi các giáo sư đầu ngành và học viên cao học, nghiên cứu sinh Họ tham gia phỏng vấn những SV đại học để chắc chắn là những câu hỏi, đáp án của bài kiểm tra có thể tin cậy dùng thăm dò kiến thức của người học Trong các cuộc phỏng vấn, nhóm tác giả nhận được kết quả là SV lặp lại các đáp án trong dạng đề

mở mà họ đã khảo sát trước đó Bằng phân tích thống kê, nhóm tác giả đưa ra hệ số

tin cậy Kuder – Richardson [39] cho điểm FCI trước và sau khi học viên tham gia

khóa học Những giá trị này chỉ ra tính tin cậy cao cho bài kiểm tra Vì thế, so sánh giữa phiên bản mở và phiên bản trắc nghiệm của bài kiểm tra thấy được sự đo lường tương tự nhau, cả hai đều có thể thăm dò những quan niệm phổ biến của người học

Phiên bản cuối cùng của bài MDT được tác giả khảo sát trên hơn 1.500 SV trường đại học bang Arizona và 80 HS phổ thông Các tác giả nhận được kết quả điểm khảo sát bài MDT trước khóa học thì rất thấp và chỉ cao hơn một chút sau khi kết thúc những khóa học theo kiểu truyền thống – trong đó phương pháp chủ yếu là thuyết trình và giải những bài tập định lượng Khám phá này thực sự thú vị bởi vì

nó xác nhận một điều là mức độ cải thiện kiến thức dưới các khóa học truyền thống thì không phụ thuộc vào người dạy Nghiên cứu này góp phần làm tăng tính giá trị cho bài kiểm tra

Phiên bản gốc của bài FCI được công bố lần đầu tiên trên tạp chí The Physics Teacher số 30 (tháng 3 năm 1992) bởi nhóm tác giả của MDT và cộng sự

Hestenes và có hơn một nửa các câu hỏi được lấy từ bài MDT [31] Phiên bản gốc

này gồm 29 câu hỏi trắc nghiệm 5 lựa chọn, trong đó chỉ có 1 lựa chọn đúng Phiên bản FCI được xem là cải thiện bài MDT chứ không phải là một bài kiểm tra mới Bài FCI có thuận lợi là cung cấp đầy đủ và hệ thống hơn những quan niệm sai lầm của người học Họ cũng lặp lại các bước để thiết lập tính giá trị và tính tin cậy của bài FCI bằng cách so sánh sự thể hiện của SV trong bài kiểm tra và trong các cuộc

phỏng vấn Kết quả khảo sát là giống nhau khi sử dụng bài kiểm tra trắc nghiệm và khảo sát bằng phỏng vấn

Các tác giả cho rằng bài FCI cũng như MDT đều hữu dụng trong giảng dạy cũng như nghiên cứu dạy học vật lý Theo Hake (1998) “Một trong những đặc điểm nổi bật của FCI cũng như MDT là thăm dò mức độ hiểu kiến thức về những khái niệm cơ học Newton cơ bản bằng cách so với những quan niệm mà trước khi

đến với các khóa học vật lý mà người học mang theo.” [37] Nhận định này của ông

giúp tăng thêm tính giá trị cho các bài kiểm tra là đánh giá mức độ am hiểu của người học trước và sau các khóa học

Phiên bản FCI được sửa lại hoàn chỉnh và xuất hiện trên mạng năm 1995 với

sự cộng tác của Halloun và sau đó xuất hiện trong sách của Mazur năm 1997 [36]

Ở phiên bản này có 30 câu hỏi trắc nghiệm trong đó có 29 câu ở bản gốc Điểm cải tiến của FCI so với MDT là FCI có một hệ thống phân tích và phân loại rõ ràng các quan niệm của Newton và các quan niệm thông thường, tạo điều kiện thuận lợi cho

việc giải thích kết quả [32]

Hiện nay, phiên bản FCI được biến hóa rất đa dạng Các phiên bản có nội dung câu hỏi như bản FCI gốc nhưng vật thể trong câu hỏi được cải biến gần gũi với mọi người trong đời sống hàng ngày và cũng có phiên bản hoạt hình hóa những

dữ kiện của bài toán [16] FCI đã và đang được sử dụng trên nhiều quốc gia với

phiên bản tiếng Anh và được dịch ra nhiều thứ tiếng: tiếng Tây Ban Nha, Pháp, Đức, Ả Rập, Trung Quốc, Croatia, Cộng hòa Séc, Anh, Phần Lan, Canada, Hy Lạp,

Ý, Nhật Bản, Malaysia, Ba Tư, Bồ Đào Nha, Nga, Slovakia, Tây Ban Nha, Thụy Điển, Thổ Nhĩ Kỳ, Lào, Việt Nam

1.2.1.3 Cấu trúc và giải thích các câu hỏi của bài FCI [32]

Các lựa chọn của câu hỏi bài FCI được lấy từ quan niệm theo cơ học Newton

và các quan niệm sai lầm của người học Những quan niệm theo cơ học Newton là lựa chọn đúng cho mỗi câu hỏi Từ kết quả thăm dò và kiểm kê, bài FCI được phân loại kiến thức về các định luật Newton và các lực cơ học trong cơ học Newton như bảng sau

Bảng 1.1 Bảng phân loại kiến thức các khái niệm về lực và chuyển động theo cơ

học Newton trong bài FCI

Kiến thức Các lựa chọn theo cơ học Newton

0 Ðộng học

Phân biệt tốc độ với vị trí

Phân biệt gia tốc với vận tốc

Gia tốc không đổi

+ quỹ đạo parabol

+ thay đổi tốc độ

Công thức cộng vận tốc

19E 20D

14D; 21E 22B 9E

1 Ðịnh luật I Newton

- trường hợp không có lực tác dụng

+ vận tốc có hướng không đổi

+ độ lớn của vận tốc không đổi

- các lực trực đối

7B; 8B; 6B 23B 10A; 24A 17B; 25C

2 Ðịnh luật II Newton

- Xung của lực

- Lực không đổi kéo theo gia tốc không đổi

8B; 9E 21E; 22B

3 Ðịnh luật III Newton

- đối với xung của lực

- đối với lực không đổi

4E; 28E 15A; 16A

4 Nguyên lý chồng chất

- Tổng vectơ

+ gia tốc không phụ thuộc khối lượng

+ quỹ đạo parabol

11D; 5B,D 18C 27C

30D 5D 13D; 11D; 5B,D; 3C, 17B, 30D

1C, 2A 12B, 14D Tất cả các quan niệm của cơ học Newton trong bài FCI được liệt kê trong bảng 1.1 Các quan điểm về các định luật Newton và các lực cơ học được phân chia thành sáu phần nhỏ Sự phân chia như vậy là khá rõ ràng nhưng chỉ mang tính tương đối Mỗi phần của kiến thức được thăm dò trong nhiều câu hỏi chứ không phải chỉ trong một câu

Các lựa chọn trong câu hỏi FCI được lấy từ những quan niệm cuộc sống thường ngày cho đến những kiến thức chuyên ngành Ý tưởng cho các lựa chọn đó khám phá trên những hiểu biết yếu kém của HS Các câu hỏi FCI không biểu diễn bằng những khái niệm, thuật ngữ chuyên ngành phức tạp mà sử dụng những thuật ngữ mang tính phổ thông phù hợp dễ hiểu với những quan niệm đời thường

Các lựa chọn gây nhiễu trong bài FCI cho nhiều thông tin hơn những lựa chọn đúng Câu nhiễu là những quan niệm sai lầm do người học hình thành từ kinh nghiệm bản thân thay thế cho những quan niệm theo cơ học Newton Những “quan niệm thông thường” đó thì ăn sâu vào trí nhớ của mỗi HS dựa trên kinh nghiệm sống nên chúng không dễ để sửa chữa, đặc biệt là khó có thể bác bỏ những quan niệm này nếu chỉ dạy theo kiểu truyền thống Vì vậy, những câu hỏi trong bài FCI

không phải để kiểm tra sự thông minh mà chỉ dùng để thăm dò những quan niệm sai lầm của người học

Bảng 1.2 là bảng phân loại những quan niệm sai lầm đã được thăm dò và thống kê Bảng liệt kê 28 quan niệm sai lầm khác nhau tương ứng với những lựa chọn trong các câu hỏi FCI, tuy nhiên vẫn được nhóm lại thành sáu loại lớn, tương ứng với sáu phần trong bảng 1.1 Mỗi “quan niệm thông thường” đều tập hợp những quan niệm sai lầm về khái niệm Newton tương ứng

Bảng1.2 Bảng phân loại những quan niệm sai lầm được khảo sát trong bài FCI

Mỗi quan niệm sai lầm ứng với một lựa chọn sai trong câu hỏi FCI

Quan niệm sai lầm Các lựa chọn tương ứng là quan

niệm sai lầm

0 Ðộng học

- Không phân biệt vận tốc-vị trí 19B, C, D

- Không phân biệt gia tốc-vận tốc 19A; 20B, C

1 Lực phát động

- sự mất mát/hồi phục về ban đầu 7D; 8C,E; 21A; 23A,D,E

- không có chuyển động nghĩa là không có

lực tác động

5E

- tốc độ tỷ lệ thuận với lực tác dụng 22A; 25A

- lực là nguyên nhân làm vật tăng tốc tới

- sự cản trở chuyển động không gây ra lực 4C; 11A,B; 5A; 15E; 16E

- lực cản

+ chuyển động khi lực kéo lớn hơn lực cản 25B,D

+ lực cản chống lại lực gây ra chuyển động 25E

+ trọng lực cùng chiều với áp lực của

không khí

11A; 5C; 3E; 17E

+ vật rơi là vì mọi vật có khuynh hướng

nằm yên trên bề mặt Trái Đất

13E; 11E; 3D

Lực phát động

Những quan niệm, hiểu biết xuất phát từ kinh nghiệm cuộc sống thường mơ

hồ, ẩn dụ, phù hợp với tình huống cụ thể Ngoài ra, những hiểu biết chưa đúng đắn còn ảnh hưởng bởi việc sử dụng ngôn ngữ Chẳng hạn như những thuật ngữ “lực”,

“năng lượng”, “công” thường được sử dụng nhiều nhưng không có sự phân biệt rõ ràng, cũng như “vận tốc” và “gia tốc” Thậm chí, hầu hết những suy nghĩ thường ngày không phân biệt được hai loại lực, “lực phát động” và “lực tác dụng” Thuật ngữ “lực phát động” trở về trước thời Galile được xem là khái niệm không mang tính khoa học Tất nhiên, người học không bao giờ sử dụng thuật ngữ “lực phát động” và chỉ sử dụng thuật ngữ “lực” Lực phát động được hiểu nôm na là “năng lượng để vật chuyển động” hay “lực bên trong” để duy trì chuyển động Việc hiểu như trên là mâu thuẫn với định luật I Newton Điều này giải thích tại sao lực tác

động được liệt kê trong bảng 1.2 được quy định cùng số với định luật I Newton trong bảng 1.1

Một vật muốn chuyển động được thì phải cung cấp cho nó một lực phát động, đây là quan niệm sai lầm thứ nhất được liệt kê trong bảng 1.2 Cũng như những quan niệm lực phát động có thể tăng lên hay mất đi với những quan niệm khác nhau của SV được liệt kê tiếp theo Ngoài ra, cách hiểu nội hàm bên trong của lực tác động được ví như mỗi vật giống như một xe tải luôn có một nguồn cung cấp lực phát động để duy trì chuyển động Một vài SV tin rằng lực phát động luôn tồn tại hướng vào tâm để làm vật chuyển động trong quỹ đạo tròn

Lực tác dụng

Những quan niệm thông thường về lực tác dụng thường gần với quan niệm

về lực của Newton, được chỉ ra trong bảng 1.2, lực tác dụng hiển nhiên được cho là tác nhân tác động và làm vật chuyển động theo hướng của lực tác dụng Lực tác dụng là nguyên nhân gây ra chuyển động - tạo ra lực đẩy và truyền nó cho vật khác, giống như khi một người ném quả banh, lực tác dụng của người truyền vào quả banh và làm quả banh chuyển động Tất cả được chỉ ra ở mục 2 của bảng 1.1 và 1.2, lực tác dụng là khái niệm thông thường tương quan nhiều nhất đến định luật II Newton Quan niệm được chú ý nhiều là luật nhân quả, được chỉ ra: “Mỗi hiệu ứng, hiện tượng đều có nguyên nhân Chuyển động là một hiện tượng Vì vậy, chuyển động phải có nguyên nhân.” Quan niệm thông thường liên quan đến định luật II là lực là nguyên nhân gây ra chuyển động Khi vận tốc và gia tốc không được phân biệt để xác định tính chất chuyển động, quan niệm “vận tốc cũng tỉ lệ với lực” cũng như “gia tốc tỉ lệ thuận với lực” cũng được thiết lập

Lực và phản lực

SV thường giải thích thuật ngữ “tương tác” như “sự đối đầu giữa hai lực”

Và quan niệm sai lầm lực tác dụng lớn hơn nếu vật mạnh hơn Điều này dẫn đến hiểu không đúng tinh thần của định luật III Newton Hơn nữa, SV còn cho rằng, những vật có khối lượng lớn hơn, hoặc vật chuyển động thì sẽ tác dụng lực lớn hơn

Những tác động qua lại

Một số tác động của lực tác dụng theo quan niệm thông thường được liệt kê

ở mục 4 của bảng 1.2, liên quan đến nguyên tắc chồng chất lực theo cơ học Newton

SV thường cho rằng trong hai lực tác dụng lên cùng vật, lực lớn hơn quyết định chuyển động của vật Mặt khác, SV còn nhầm lẫn tác dụng của hai lực trực đối là cùng tác dụng lên một đối tượng vật chất

Những nguyên nhân khác ảnh hưởng đến chuyển động

Không giống như kiến thức cơ học của Newton, những “kiến thức”, quan niệm thông thường thì không có những quan niệm đồng nhất về lực Bên cạnh ảnh hưởng của lực tác dụng còn có những yếu tố ảnh hưởng đến chuyển động, đã được liệt kê ở mục 5 Thực sự, bài kiểm tra không được thiết kế chứa bất kì câu hỏi nào

để thăm dò cụ thể quan niệm sai lầm về lực ly tâm liệt kê trong bảng 1.2 Quan niệm sai lầm đó được đề nghị với hình thức là liệt kê trong lựa chọn của câu hỏi

Theo quan niệm thông thường, vật cản giống như cái ghế hay bức tường thì không tác dụng lực Vật có khối lượng là yếu tố liên quan đến sự cản trở, nó chống lại tác nhân tác động Vật chỉ chuyển động khi lực tác dụng đủ mạnh hơn lực cản trở, nếu lực này yếu hơn thì chuyển động dừng lại

Cũng quan niệm đời thường cho rằng trọng lực thì không hẳn là lực hấp dẫn Nhưng nếu xem trọng lực là lực hấp dẫn thì quan niệm vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ có thể liên quan đến quan niệm là vật có gia tốc chuyển động nhanh dần khi lực tác dụng tăng Trọng lượng thay đổi đáng kể trong vài mét trong khi sự thay đổi thực sự chỉ khoảng là 10-13 Có quan niệm cho rằng áp suất không khí cũng góp phần ảnh hưởng đến độ lớn của trọng lực và áp lực của không khí là tác dụng hướng lên (lực đẩy lên) thay vì hướng xuống

1.2.2 Thực trạng sử dụng bài FCI trong nghiên cứu dạy học vật lý

FCI là bài kiểm tra trắc nghiệm nhiều lựa chọn ra đời từ năm 1992 [31] và

được cải thiện sau nhiều lần khảo sát của nhóm tác giả và các nhà nghiên cứu dạy

học vật lý [32] Công cuộc khảo sát là kiểm tra đầu vào và đầu ra của SV có những

quan niệm nào mà không thống nhất với những quan niệm khoa học được dạy ở

trên lớp [15], [44], [12] Vì vậy, bài FCI được thiết kể để đánh giá mức độ am hiểu

những khái niệm cơ học cơ bản liên quan đến lực và chuyển động và được sử dụng rộng rãi cho mục đích nghiên cứu này của các GV và nhà nghiên cứu dạy học vật

lý Các tiêu chí đánh giá trong phần cơ học cũng được các nhà nghiên cứu thiết kế với mục đích đánh giá mức độ am hiểu các khái niệm, định luật Các nghiên cứu đưa ra tranh luận rất nhiều và kết luận FCI thực sự phù hợp để đo lường sự hiểu biết

về cơ học Newton [32] Có sự nhất trí chung là điểm số FCI là kim chỉ thị tốt về mức hiểu biết về các định luật Newton và các lực cơ học [34] Một số nghiên cứu

phát hiện tính giá trị của câu hỏi bài FCI bằng cách sử dụng phương pháp phân tích

tính đáp ứng của câu hỏi (Item Response Analysis) [46], [47], [58] Morris và cộng

sự [46] đã tranh cãi về phương pháp phân tích này có thể hữu dụng sử dụng để nhận

dạng những lựa chọn cho câu trả lời mà không cần tách giữa các SV có năng lực khác nhau (năng lực ở đây được xác định là điểm số bài FCI) Phân tích của họ để nghiên cứu mặt bằng chung những khó khăn của người học về sự nhận thức chi tiết

và sâu sắc hơn trong một số câu hỏi FCI Những báo cáo khác nghiên cứu FCI được

sử dụng bằng mô hình Rasch [52] và kết luận rằng FCI “thành công trong việc xác

định hiệu quả cấu trúc một chiều duy nhất của mẫu (has succeeded in defining a sufficiently uni-dimensional construct for each population)” (những quan niệm theo định luật Newton và những hiểu biết, quan niệm thông thường) Sự phân tích của

Planinic [52] và cộng sự đã đề nghị “những câu hỏi trong bài kiểm tra hợp với nhau

thành một thể và không có câu nào không phù hợp để giảm sút mức đo lường.”

Bài FCI còn đóng vai trò là chìa khóa giúp các nhà nghiên cứu giáo dục tin rằng phương pháp dạy học truyền thống, trong đó người dạy chủ yếu thuyết trình và người học không chủ động trong quá trình học, không làm thay đổi mức độ am hiểu

kiến thức cơ học của người học [32] Một số nghiên cứu cho thấy rất nhiều SV

trước và sau khóa học đều có cùng những quan niệm không phù hợp với những quan niệm khoa học dựa trên lập luận của chính họ trong câu trả lời bài FCI Vì vậy, việc sử dụng bài FCI trong lớp học dạy theo phương pháp truyền thống (thậm chí là phương pháp này sử dụng với nhiều lớp học với nhiều GV khác nhau) tạo ra “lực phát động” cho lĩnh vực nghiên cứu dạy học vật lý, rằng nhà giáo dục nhận thức cần

phải thay đổi phương pháp dạy học Lối dạy theo truyền thống không còn phù hợp với mục tiêu dạy học, mục tiêu đầu tiên là HS hiểu sâu sắc được bản chất của các

hiện tượng vật lý [42], [28] FCI còn được sử dụng đánh giá có hay không phương

pháp dạy học đặc biệt nào mà đem hiệu quả trong việc tăng cường mức độ hiểu các

khái niệm vật lý Hake [32] đã sử dụng FCI cho mục đích này và thấy được những

khóa học sử dụng những phương pháp như: dạy học đồng đội (collaborative peer

instruction) [48], dạy học mô hình (modeling), kiểm tra kiến thức (concept tests), thí nghiệm trên máy tính (microcomputer-based labs) [35], [33], [59], phiếu học tập (active-learning problem sheets) [55], [57] có tác dụng cải thiện đáng kể điểm số

bài FCI hơn là những lớp học truyền thống chủ yếu dựa trên thuyết giảng Nổi bật

trong mảng nghiên cứu này là kết quả nghiên cứu của Hake 1998 [32] Hake thu

thập dữ liệu trên 6500 SV từ 62 khóa học vật lý trên các trường đại học Mỹ với mục đích so sánh điểm số MDT và FCI với những kiểu dạy học Khóa học theo lối truyền thống chủ yếu là những bài giảng thuyết trình, lối học mà SV thụ động, chỉ học theo khuôn mẫu, rập khuôn và giải bài tập định lượng Thay đổi phương pháp học, Hake cũng chỉ ra phương pháp dạy học theo lối tương tác “phương pháp dạy để giúp người học nắm được kiến thức vững vàng hơn thông qua các hoạt động chân tay, trí óc và phản hồi thông qua việc trao đổi giữa SV với SV và giữa SV và giảng viên Mặc dù những SV tham gia các khóa học là lựa chọn ngẫu nhiên, song vẫn kết

quả của khóa học theo phương pháp mới được cải thiện đáng kể [32]

Hake đưa ra công thức chuẩn hóa mức độ tăng trung bình để phân tích dữ liệu thu thập Điểm số chuẩn hóa được xác định là tỉ số giữa độ biến thiên điểm số trước và sau khi tham gia khóa học thực sự và độ biến thiên mức điểm số tối đa có thể đạt được Spost và Spre là trung bình điểm ban đầu và sau khi tham gia khóa học Điểm chuẩn hóa g này cho phép so sánh tính hiệu quả của các lớp học Hake đưa ra

kết luận [38]:

+ Những khóa học truyền thống thất bại trong việc truyền tải những kiến thức cơ học Newton cơ bản cho những HS ở mức trung bình

+ Phương pháp dạy học theo kiểu tương tác có hiệu quả hơn nhiều so với lối học truyền thống trong việc làm cho SV hiểu những kiến thức khoa học

+ Nghiên cứu chỉ ra rằng điểm FCI của các khóa học theo kiểu truyền thống thì không phụ thuộc vào kinh nghiệm của GV và kiến thức chuyên môn của họ

FCI còn được sử dụng để khám phá sự khác biệt về giới tính ảnh hưởng đến

mức độ hiểu các khái niệm Newton liên quan đến lực và chuyển động [21], [14], [43] Thông thường, trong lớp học đại cương, nam giới thường có kết quả bài FCI

tốt hơn nữ giới khi bước vào lớp học Tuy nhiên, đánh giá khóa học qua bài thi cuối

kì, cả nam và nữ thể hiện kết quả gần như là như nhau [53] Sự chênh lệch điểm số

FCI giữa các giới tính có thể được giảm một cách hiệu quả, mặc dù không là hoàn toàn, được như vậy là nhờ các phương pháp dạy học đồng đội, tranh luận và hợp tác giải quyết vấn đề hoặc sử dụng bộ phiếu học tập (Tutorials in Introductory Physics)

do nhóm nghiên cứu của trường Đại học Washington Nhiều nhà nghiên cứu khác lại cho rằng kết quả thấp hơn của nữ giới thể hiện trên bài FCI là một phần do bối

cảnh của câu hỏi chủ yếu là “nam tính” hoặc trừu tượng [49] Những nghiên cứu

trước đó cho rằng nữ giới sẽ thành công hơn khi câu hỏi sử dụng ngữ cảnh gần gũi với đời thường hơn, vì vậy McCullough đã xây dựng phiên bản “nữ tính” của FCI

mà những câu hỏi được viết lại với bối cảnh sử dụng gần gũi với đời sống nữ hơn

câu hỏi có khả năng này [22] Khả năng trả lời câu hỏi FCI phụ thuộc vào ngữ cảnh cũng được nghiên cứu bởi Dancy [23] và ông đã thiết kế một phiên bản FCI với loạt

ngữ cảnh được hoạt hình hóa và tìm thấy được 7 câu hỏi có tác dụng thiên lệch giữa nam và nữ

Một số nhà nghiên cứu sử dụng FCI để nghiên cứu mối tương quan giữa điểm số FCI và nhiều kĩ năng mà SV thể hiện: chuẩn hóa trên điểm FCI, khả năng giải quyết vấn đề, khả khả năng lập luận khoa học, nền tảng toán học, điểm SAT, mối liên kết giữa các kiến thức Hầu hết các trường hợp đều cho thấy có sự tương

đồng giữa các kĩ năng với mức điểm số [17], [51]

FCI còn được các nhà nghiên cứu giáo dục vật lý và những người phát triển chương trình dạy học sử dụng làm kiểm tra những quan niệm mà người học mang đến lớp trước khi học Những hiểu biết ban đầu của người học thường quan trọng vì các công cụ dạy học và phương pháp sư phạm được thiết kế dựa trên sự tận dụng mức hiểu biết của người để thay đổi bổ sung, sửa chữa những quan niệm cho là không phù hợp với những lập luận về hiện tượng vật lý Hơn nữa, FCI còn được sử dụng là bài kiểm tra cuối khóa học để xác định những khái niệm còn gây khó khăn cho người học ngay cả sau khi được hướng dẫn để có biện phướng hướng dẫn hiệu quả cho SV vượt qua những khó khăn đó

Như vậy, qua những nghiên cứu liên quan đến FCI khẳng định tính giá trị và tính tin cậy của bài khảo sát này Bên cạnh chức năng là khảo sát những quan niệm trước và sau khi người học đến lớp, FCI còn là công cụ hữu dụng để đánh giá hiệu quả của các phương pháp dạy học

1.2.3 Lí do sử dụng bài FCI trong đề tài

Bài FCI được sử dụng trong đề tài này vì các lí do sau:

Thứ nhất, kiến thức của các câu hỏi FCI xoay quanh đến các định luật Newton và các lực cơ học phù hợp với mục đích khảo các quan niệm của SV SPVL trong học phần Cơ học

Thứ hai, các nghiên cứu về cấu trúc câu hỏi FCI, tính hợp lí, tính tin cậy và những tranh cãi xung quanh bài FCI khẳng định FCI là một công cụ hữu ích và đáng tin cậy để thăm dò mức độ am hiểu kiến thức Cơ học Newton của người học cũng như những quan niệm sai lầm phổ biến về chủ đề này

Trong một số dịp gần đây, nhóm nghiên cứu đã cho một số SV năm 1, năm 3 ngành Sư phạm Vật lý tại ĐHSP TP.HCM và gần 100 giáo viên vật lý THCS tại Bình Dương và các tỉnh lân cận làm bài FCI Kết quả cho thấy, hầu hết các SV đều

ít nhiều có các quan niệm sai lầm về các định luật Newton và các lực cơ học, ngay

cả khi họ đã học qua các học phần Cơ học đại cương và Cơ học lý thuyết Ở nhóm giáo viên THCS thì kết quả cũng không khá hơn, trung bình mỗi GV chỉ trả lời đúng 50 – 70% câu hỏi của bài FCI Việc phát hiện các quan niệm sai lầm mà các

SV, đặc biệt là SV ngành Sư phạm Vật lý, đang nắm giữ để có biện pháp sửa chữa những quan niệm ấy là vô cùng quan trọng và cần thiết, vì chính những SV này trong một vài năm nữa thôi sẽ trở thành giáo viên đi truyền đạt các kiến thức ấy cho học sinh Tuy nhiên, nghiên cứu chỉ dừng lại ở mức khảo sát các câu hỏi trắc nghiệm FCI, nhóm phân tích và thống kê các quan niệm sai lầm dựa trên những lựa chọn trong câu trắc nghiệm FCI Việc nghiên cứu trên các câu trắc nghiệm mang nhiều yếu tố khách quan tác động đến kết quả khảo sát:

+ SV chỉ lựa chọn đáp án một cách hời hợt, thiếu nghiêm túc

+ Các lựa chọn trong câu hỏi trắc nghiệm FCI chưa có cơ sở đảm bảo phù hợp với những quan niệm của SV Việt Nam

Vì vậy, tác giả muốn phỏng vấn SV, thông qua lập luận của họ để biết được những quan niệm còn tồn tại trên SV Mặt khác, việc phỏng vấn trực tiếp SV có thể giảm được thái độ thiếu nghiêm túc của SV

1.3 Vấn đề nghiên cứu lập luận của người học

1.3.1 Sự cần thiết nghiên cứu về lập luận của người học vật lý

Theo từ điển tiếng Việt của Nhà xuất bản Đà Nẵng (2010), lập luận là sự sắp xếp lý lẽ một cách có hệ thống để trình bày, nhằm chứng minh cho một kết luận về một vấn đề Theo từ điển Random House Kememan Webster (2010), lập luận là một chuỗi hành động hoặc một quá trình suy nghĩ để người ta đưa ra lý do Lập luận

là những lý do, tranh cãi, chứng minh đưa ra kết luận Theo từ điển của Collins (2003), lập luận là quá trình suy nghĩ dựa trên những dữ kiện hoặc cơ sở để đưa ra kết luận, đánh giá, suy luận Lập luận là quá trình suy nghĩ logic về một vấn đề để

đưa ra kết luận hoặc tranh luận Theo từ điển ngôn ngữ tiếng Anh của Houghton Mifflin (2009), lập luận là khả năng của trí não để suy nghĩ và hiểu vấn đề một cách hợp lý

Từ nghĩa của từ “lập luận”, tác giả đưa ra khái niệm lập luận của người học

là quá trình hoạt động của trí óc, trước hết là thu thập cơ sở dữ liệu của vấn đề (bài toán), sau đó liên kết với những hiểu biết, quan điểm, niềm tin và kiến thức được học để đưa ra lý do, hay chứng minh cho một kết luận, nhận định của bản thân Đối

với người học vật lý thì vấn đề (bài toán) đặt ra là bài toán vật lý

Vấn đề nghiên cứu lập luận của người học vật lý là nghiên cứu người học sử dụng những khái niệm vật lý để giải quyết bài toán vật lý như thế nào Người học có thể liên kết những kiến thức khoa học với những quan niệm thông thường để giải thích một cách hợp lý, đúng đắn cho bài toán được đặt ra hay không

Nghiên cứu lập luận của người học luôn là vấn đề cần thiết trong nghiên cứu dạy học Vì lập luận của người học cho biết được kiến thức và những hiểu biết đang

có của người học Từ những kiến thức và hiểu biết mà người học đang nắm giữ, GV

và nhà nghiên cứu mới có biện pháp sư phạm để tác động lên đối tượng học sao cho phù hợp với mức năng lực hiện có của người học Nổi bật trong mảng nghiên cứu

về lập luận của người học là David Hammer – giáo sư ngành Giáo dục vật lý và Thiên văn của đại học Tufts, đồng thời là giám đốc Trung tâm giáo dục kỹ thuật và tiếp cận cộng đồng Ông nghiên cứu trong học tập và giảng dạy bộ môn khoa học, chủ yếu là vật lý Phần lớn nghiên cứu của ông là nghiên cứu nhận thức của HS từ bậc tiểu học đến SV đại học, giúp GV tìm hiểu những suy nghĩ của người học,

những mô hình tài nguyên dựa trên kiến thức và lập luận của người học [25], [26], [27]

Nghiên cứu lập luận của người học vật lý thực chất là một tiến trình nghiên cứu nhận thức vật lý của người học Trong nhận thức vật lý, con người đạt được mức độ nhận thức khác nhau, từ thấp đến cao, từ đơn giản đến phức tạp Mức độ ban đầu là nhận thức cảm tính, mức độ cao hơn là nhận thức lý tính hay còn gọi là

tư duy Dựa trên các dữ liệu cảm tính, con người thực hiện các thao tác phân tích, so sánh, tổng hợp, khái quát hóa, trừu tượng hóa để rút ra những tính chất của đối