Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập phần “Quang hình học” lớp 11 THPT nhằm bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh (Luận văn thạc sĩ)

Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập phần “Quang hình học” lớp 11 THPT nhằm bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh (Luận văn thạc sĩ)Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập phần “Quang hình học” lớp 11 THPT nhằm bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh (Luận văn thạc sĩ)Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập phần “Quang hình học” lớp 11 THPT nhằm bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh (Luận văn thạc sĩ)Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập phần “Quang hình học” lớp 11 THPT nhằm bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh (Luận văn thạc sĩ)Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập phần “Quang hình học” lớp 11 THPT nhằm bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh (Luận văn thạc sĩ)Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập phần “Quang hình học” lớp 11 THPT nhằm bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh (Luận văn thạc sĩ)Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập phần “Quang hình học” lớp 11 THPT nhằm bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh (Luận văn thạc sĩ)Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập phần “Quang hình học” lớp 11 THPT nhằm bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh (Luận văn thạc sĩ)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH

Phạm Thúy Diễm

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP PHẦN “QUANG HÌNH HỌC” LỚP 11 THPT NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Thành phố Hồ Chí Minh – 2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH

Phạm Thúy Diễm

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP PHẦN “QUANG HÌNH HỌC” LỚP 11 THPT NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH

Chuyên ngành : Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn vật lí

Mã số : 60 14 01 11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS TƯỞNG DUY HẢI

Thành phố Hồ Chí Minh – 2017

Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ giáo dục với đề tài: “Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập phần “Quang hình học” lớp 11 THPT nhằm bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh” là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các nội dung và kết quả

trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kì một công trình nào khác

Tác giả

Phạm Thúy Diễm

Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự quan tâm, động viên và giúp đỡ rất lớn từ quý thầy cô, bạn bè và gia đình Tôi xin được bày

tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc của mình đến:

TS Tưởng Duy Hải, người thầy đã dành nhiều thời gian trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo tận tình cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Ban Giám hiệu trường THPT Nguyễn Đình Chiểu cùng toàn thể quý thầy cô trong tổ Vật lí và các em học sinh lớp 11A3 đã tạo điều kiện thuận lợi nhất và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực nghiệm sư phạm

Ban Giám hiệu, Phòng Sau đại học, Ban chủ nhiệm khoa Vật lí và tổ bộ môn Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí Trường Đại học Sư phạm TP.HCM đã tạo điều kiện cho tôi thực hiện luận văn này

Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè và các bạn học viên K26 đã động viên giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn Do thời gian thực hiện đề tài có hạn nên không thể tránh khỏi các thiếu sót, kính mong nhận được sự góp ý từ quý thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2017

Tác giả luận văn

Phạm Thúy Diễm

Lời cam đoan

Lời cảm ơn

Mục lục

Danh mục các chữ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục các sơ đồ

Danh mục các hình

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG THPT 5

1.1 Năng lực thực nghiệm trong dạy học vật lí 5

1.1.1 Khái niệm năng lực 5

1.1.2 Dạy học theo định hướng phát triển năng lực 6

1.1.3 Khái niệm năng lực thực nghiệm 9

1.1.4 Cấu trúc của năng lực thực nghiệm 10

1.1.5 Các biện pháp bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh 19

1.2 Bài tập thí nghiệm trong dạy học vật lí 21

1.2.1 Khái niệm và phân loại bài tập vật lí 21

1.2.2 Bài tập thí nghiệm vật lí trong hệ thống bài tập vật lí 24

1.2.3 Vai trò của bài tập thí nghiệm trong dạy học vật lí 25

1.2.4 Bài tập thí nghiệm vật lí trong việc bồi dưỡng NLTN 26

1.3 Xây dựng hệ thống BTTNVL nhằm bồi dưỡng NLTN cho HS trong dạy học vật lí 26

1.3.1 Yêu cầu chung của bài tập thí nghiệm 26

1.3.2 Nguyên tắc xây dựng hệ thống BTTN nhằm bồi dưỡng NLTN cho HS 27

1.3.3 Quy trình xây dựng hệ thống BTTNVL nhằm bồi dưỡng NLTN cho HS 27

1.4 Sử dụng hệ thống BTTNVL nhằm bồi dưỡng NLTN cho HS trong dạy học vật lí 29

1.4.1 Định hướng sử dụng BTTNVL trong dạy học 29

1.4.3 Quy trình sử dụng hệ thống BTTNVL nhằm bồi dưỡng NLTN

cho HS 31

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 33

Chương 2 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC PHẦN QUANG HÌNH HỌC 34

2.1 Tổng quan về phần “Quang hình học” vật lí 11 34

2.1.1 Sơ đồ cấu trúc nội dung của phần Quang hình học 34

2.1.2 Kiến thức cơ bản của phần Quang hình học vật lí 11 35

2.1.3 Mục tiêu dạy học phần Quang hình học 44

2.2 Xây dựng hệ thống bài tập phần Quang hình học nhằm bồi dưỡng NLTN cho học sinh 46

2.2.1 Mục đích chung của hệ thống bài tập 46

2.2.2 Quy trình xây dựng hệ thống bài tập thí nghiệm vật lí 47

2.2.3 Những yêu cầu của BTTNVL nhằm bồi dưỡng NLTN cho HS 47

2.2.4 Hệ thống BTTNVL phần Quang hình học lớp 11 48

2.3 Sử dụng hệ thống bài tập phần Quang hình học nhằm bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh 71

2.3.1 Kế hoạch sử dụng bài tập 71

2.3.2 Xây dựng tiến trình dạy học một số bài tập phần Quang hình học nhằm bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh 72

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 79

Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 80

3.1 Mục đích, đối tượng, thời gian, địa điểm và phương pháp thực nghiệm sư phạm 80

3.2 Nội dung thực nghiệm sư phạm 81

3.3 Kết quả thực nghiệm sư phạm 84

3.4 Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 89

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 96

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 97

TÀI LIỆU THAM KHẢO 98 PHỤ LỤC

Bảng 1.1 Bảng so sánh một số đặc trưng cơ bản của chương trình định hướng

nội dung và chương trình định hướng phát triển năng lực 7

Bảng 1.2 Biểu hiện của năng lực thực nghiệm 11

Bảng 1.3 Thành tố và chỉ số hành vi của năng lực thực nghiệm 12

Bảng 1.4 Chỉ số hành vi và tiêu chí chất lượng thành tố xác định vấn đề cần nghiên cứu và đưa ra các dự đoán, giả thuyết 13

Bảng 1.5 Chỉ số hành vi và tiêu chí chất lượng thành tố thiết kế các phương án TN 15

Bảng 1.6 Chỉ số hành vi và tiêu chí chất lượng thành tố tiến hành phương án TN đã thiết kế 16

Bảng 1.7 Chỉ số hành vi và tiêu chí chất lượng thành tố xử lí, phân tích và trình bày kết quả, rút ra kết luận 18

Bảng 2.1 Đường đi của các tia đặc biệt qua thấu kính 39

Bảng 2.2 Bảng tóm tắt các trường hợp ảnh tạo bởi thấu kính (chỉ xét vật thật) 39

Bảng 2.3 Kế hoạch sử dụng BTTNVL phần “Quang hình học” vật lí 11 71

Bảng 3.1 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm 81

Bảng 3.2 Kết quả số lượng HS đạt được các chỉ số hành vi NLTN đối với bài kiểm tra trước và sau khi thực nghiệm 89

Bảng 3.3 Kết quả số HS đạt được các chỉ số hành vi NLTN tiết 1 và 2 90

Bảng 3.4 Kết quả số HS đạt được các chỉ số hành vi NLTN tiết 3 và nhiệm vụ về nhà 92

Bảng 3.5 Kết quả số HS đạt được các chỉ số hành vi NLTN tiết 4 93

Sơ đồ 1.1 Sơ đồ các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm 19

Sơ đồ 1.2 Phân loại bài tập vật lí 22

Sơ đồ 2.1 Sơ đồ cấu trúc nội dung của phần Quang hình học 34

Sơ đồ 2.2 Sơ đồ các trạm học tập 73

Hình 2.1 Đường truyền của tia sáng qua lăng kính 36

Hình 2.2 Quang tâm, trục chính, trục phụ của TKHT 37

Hình 2.3 Tiêu điểm ảnh chính của TKHT 37

Hình 2.4 Tiêu điểm ảnh chính của TKPK 38

Hình 2.5 Ảnh ảo tạo bởi TKHT 39

Hình 2.6 Góc trông vật 41

Hình 2.7 Mắt ngắm chừng kính lúp ở vô cực 43

Hình 2.8 Đường truyền của chùm tia sáng qua kính hiển vi được ngắm chừng ở vô cực 43

Hình 2.9 Đường truyền của chùm tia sáng qua kính thiên văn được ngắm chừng ở vô cực 44

Hình 3.1 Biểu đồ về mức độ đạt được chỉ số hành vi NLTN của HS trong tiết 1 và 2 91

Hình 3.2 Biểu đồ về mức độ đạt được chỉ số hành vi NLTN của HS trong tiết 3 92

Hình 3.3 Biểu đồ về mức độ đạt được chỉ số hành vi NLTN của HS trong tiết 4 94

Hình 3.4 Biểu đồ về mức độ đạt được chỉ số hành vi NLTN của HS qua hai bài kiểm tra 94

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Hiện nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ với nhiều thành tựu to lớn, bên cạnh đó là sự phát triển nhanh chóng của khoa học - kĩ thuật Để 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, nghị quyết Hội nghị lần thứ 8, Ban Chấp hành Trung ương khóa XI (Nghị quyết số 29-NQ/TW) về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và

đào tạo có viết: “Chuyển mạnh quá trình giáo dục từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện năng lực và phẩm chất người học Học đi đôi với hành, lý luận gắn với thực tiễn, giáo dục nhà trường kết hợp với giáo dục gia đình và xã hội” [9]

Mục tiêu của giáo dục là không những trang bị đầy đủ về kiến thức cho người học mà còn trang bị một số năng lực cần thiết Chương trình giáo dục định hướng phát triển năng lực được chú trọng từ những năm 90 của thế kỉ XX và ngày nay đã trở thành xu hướng giáo dục quốc tế Theo quan điểm xây dựng chương trình giáo dục phổ thông

chuyển từ nội dung sang năng lực: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo định hướng phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của học sinh; tập trung dạy cách học và rèn luyện năng lực tự học, tạo cơ sở để học tập suốt đời, tự cập nhật và đổi mới tri thức, kỹ năng, phát triển năng lực; khắc phục lối truyền thụ

áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc; vận dụng các phương pháp, kỹ thuật dạy học một cách linh hoạt, sáng tạo, phù hợp với mục tiêu, nội dung giáo dục, đối tượng học sinh và điều kiện cụ thể của mỗi cơ sở giáo dục phổ thông” [1] Vì vậy, việc dạy học

theo định hướng phát triển năng lực cho học sinh, đặc biệt là năng lực thực nghiệm là điều cần thiết

Vật lí là một môn học khoa học thực nghiệm, nghiên cứu những hiện tượng xảy

ra trong đời sống nên rất gần gũi với thực tế Do đó, đây là môn học chứa đựng tiềm năng giúp học sinh phát triển năng lực thực nghiệm Qua thực tế dạy học cho thấy, hiện nay học sinh học tập một cách máy móc, rập khuôn theo hướng dẫn của giáo viên, học trước quên sau và đặc biệt là học sinh không có những hiểu biết ban đầu về phương pháp đặc thù của môn vật lí - phương pháp thực nghiệm Do đó, thay vì nhồi nhét kiến thức, chúng ta có thể áp dụng các phương pháp dạy học tích cực vào quá

trình dạy học nhằm góp phần phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh để học sinh

tự xây dựng và chiếm lĩnh kiến thức Không những thế, song song với việc tổ chức hoạt động dạy học kiến thức mới, thì việc xây dựng một hệ thống bài tập vật lí cũng là một thành phần quan trọng trong môi trường học tập mà giáo viên cần thực hiện Thông qua việc giải bài tập, học sinh không những củng cố kiến thức đã biết mà còn phát triển những kỹ năng hoạt động trí óc và thực hành, các vốn hiểu biết về vật lí, kỹ thuật và thực tế đời sống Do đó, bài tập là một phương tiện hỗ trợ hiệu quả cho quá trình dạy học để giúp phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh

Trong chương trình vật lí 11, phần Quang hình học có nhiều bài tập mô tả các hiện tượng vật lí gắn liền với thực tiễn Do đó, ta có thể xây dựng hệ thống bài tập nhằm bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh khi dạy học chương này

Với những lý do trên, tôi chọn “Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập phần

“Quang hình học” lớp 11 THPT nhằm bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh”

làm đề tài nghiên cứu của mình

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh thông qua hệ thống bài tập phần Quang hình học vật lí 11

3 Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng hệ thống bài tập theo định hướng phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh và tổ chức dạy học một cách phù hợp thì phát triển được năng lực thực nghiệm cho học sinh

4 Phạm vi nghiên cứu

- Nội dung: kiến thức thuộc phần Quang hình học vật lí 11

- Phạm vi: học sinh lớp 11 trường THPT

- Giới hạn nghiên cứu: dựa trên thành tố của năng lực thực nghiệm, lựa chọn và sử dụng bài tập một cách phù hợp để phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh

5 Đối tƣợng nghiên cứu

Bài tập bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh

6 Nội dung nghiên cứu

- Các bài tập liên quan đến kiến thức về Quang hình học;

- Năng lực thực nghiệm

7 Nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được mục đích nghiên cứu trên, chúng tôi đề ra những nhiệm vụ nghiên cứu như sau:

- Nghiên cứu cơ sở lí luận về năng lực thực nghiệm, kiểm tra đánh giá theo định hướng năng lực;

- Nghiên cứu tiến trình xây dựng bài tập phần Quang hình học vật lí 11;

- Nghiên cứu tiến trình dạy học phát triển năng lực cho học sinh;

- Phân tích các kiến thức phần Quang hình học và thực tiễn về việc dạy học các bài học phần Quang hình học;

- Tổ chức thực nghiệm sư phạm;

- Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm

8 Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện nhiệm vụ trên, chúng tôi sử dụng các phương pháp sau:

Nghiên cứu lí luận

- Nghiên cứu các văn kiện của Đảng, Nhà nước, các chủ trương và chính sách của

Bộ Giáo dục và Đào tạo có liên quan đến nhiệm vụ dạy học vật lí ở trường THPT;

- Nghiên cứu các tài liệu triết học, tâm lí học, giáo dục học và lí luận dạy học bộ môn vật lí có liên quan đến đề tài;

- Nghiên cứu chương trình, nội dung SGK, sách giáo viên, sách tham khảo hiện hành

ở trường THPT;

- Nghiên cứu xây dựng các bài tập gắn với thành tố của năng lực thực nghiệm

Quan sát

Quan sát biểu hiện của HS (về nhận thức, thái độ, hành vi) trong hoạt động dạy

và học bài tập phần Quang hình học vật lí 11 trong khi thực nghiệm

Thực nghiệm sư phạm

Tổ chức TNSP để kiểm chứng tính khả thi và hiệu quả của đề tài

Phương pháp thống kê toán học

- Dựa vào số liệu thu thập được, sử dụng phương pháp thống kê thông dụng để phân tích, xử lý kết quả TNSP;

- Đánh giá hiệu quả quá trình dạy học như giả thuyết khoa học đã đề ra

9 Dự kiến đóng góp của đề tài

- Góp phần vào hệ thống lí luận về dạy học và bài tập;

- Góp phần làm tài liệu tham khảo cho nhà trường phổ thông trong đổi mới dạy học;

- Góp phần đề xuất tổ chức dạy học bài tập theo định hướng phát triển năng lực

10 Cấu trúc của đề tài

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung chính của luận văn được trình bày trong ba chương:

- Chương 1: Cơ sở lí luận của việc xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập nhằm bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh trong dạy học vật lí ở trường THPT

- Chương 2: Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập nhằm bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh trong dạy học phần Quang hình học

- Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỰNG

VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP NHẰM BỒI DƯỠNG

NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH

TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG THPT

1.1 Năng lực thực nghiệm trong dạy học vật lí

1.1.1 Khái niệm năng lực

Năng lực là sự thành thạo hay khả năng thực hiện của cá nhân đối với một công việc Năng lực là một thuộc tính tâm lí phức hợp, gồm nhiều yếu tố như tri thức, kỹ năng, kỹ xảo, kinh nghiệm, sự sẵn sàng hành động và trách nhiệm Khái niệm năng lực được định nghĩa theo nhiều cách khác nhau

“Năng lực là những thuộc tính tâm lí riêng của cá nhân, nhờ những thuộc tính này con người hoàn thành tốt một loại hoạt động nào đó, mặc dù phải bỏ ra ít sức lao động nhưng vẫn đạt kết quả cao” [15] Năng lực được hình thành và phát triển trong quá trình hoạt động tích cực như rèn luyện, học tập, giáo dục, của con người

“Năng lực là một thuộc tính tích hợp của nhân cách, là tổ hợp các đặc tính tâm

lí của cá nhân phù hợp với những yêu cầu của một hoạt động xác định, đảm bảo cho hoạt động đó có kết quả tốt đẹp” [2]

“Năng lực là khả năng thực hiện có trách nhiệm và hiệu quả các hành động, giải quyết các nhiệm vụ, vấn đề trong những tình huống khác nhau thuộc các lĩnh vực nghề nghiệp, xã hội hay cá nhân trên cơ sở hiểu biết, kỹ năng, kỹ xảo và kinh nghiệm cũng như sự sẵn sàng hành động” [21]

“Năng lực là khả năng làm chủ những hệ thống kiến thức, kỹ năng, thái độ và vận hành (kết nối) chúng một cách hợp lý vào thực hiện thành công nhiệm vụ hoặc giải quyết hiệu quả vấn đề đặt ra của cuộc sống” [7]

“Năng lực là khả năng vận dụng đồng bộ các kiến thức, kỹ năng, thái độ, phẩm chất đã tích lũy được để ứng xử, xử lý tình huống hay để giải quyết vấn đề một cách có hiệu quả” [10]

“Năng lực là khả năng thực hiện thành công hoạt động trong một bối cảnh nhất

định nhờ sự huy động tổng hợp các kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí, Năng lực của cá nhân được đánh giá qua phương thức

và kết quả hoạt động của cá nhân đó khi giải quyết các vấn đề của cuộc sống” [1]

“Năng lực là khả năng thực hiện có trách nhiệm và hiệu quả các hành động, giải quyết các nhiệm vụ, vấn đề trong những tình huống khác nhau thuộc các lĩnh vực nghề nghiệp, xã hội hay cá nhân trên cơ sở hiểu biết, kỹ năng, kỹ xảo và kinh nghiệm cũng như sự sẵn sàng hành động” [6]

Trong dạy học, khái niệm năng lực liên quan đến nội dung, kĩ năng, mục tiêu của dạy học Nội dung dạy học là những vấn đề giảng dạy hay đối tượng học tập Kĩ năng là khả năng thực hiện một cái gì đó và nó chỉ biểu hiện thông qua một nội dung

và đạt được dần dần trong cả cuộc đời Mục tiêu là kết quả của sự tác động của một kĩ năng lên một nội dung Năng lực trong dạy học là tập hợp các kĩ năng tác động lên các nội dung trong một tình huống có ý nghĩa đối với học sinh

Theo chúng tôi, năng lực là khả năng huy động, vận dụng một cách linh hoạt các kiến thức, kĩ năng, thái độ, phẩm chất nhằm giải quyết hiệu quả vấn đề đặt ra trong cuộc sống hoặc đáp ứng những yêu cầu của một hoạt động, bảo đảm hoạt động

đó đạt kết quả tốt nhất trong một tình huống cụ thể

1.1.2 Dạy học theo định hướng phát triển năng lực

Việc dạy học định hướng phát triển năng lực coi trọng thực hiện mục tiêu dạy học hiện tại ở các mức độ cao hơn, thông qua việc yêu cầu HS vận dụng những kiến thức, kĩ năng một cách tự tin, hiệu quả và thích hợp trong học tập và trong đời sống thực tiễn Việc dạy học không chỉ hướng tới mục tiêu hình thành kiến thức, kĩ năng và thái độ tích cực ở HS mà còn phát triển khả năng thực hiện các hành động có ý nghĩa đối với người học Nói một cách khác việc dạy học định hướng năng lực về bản chất không thay thế mà chỉ mở rộng hoạt động dạy học bằng cách tạo một môi trường, bối cảnh cụ thể để HS được thực hiện các hoạt động vận dụng kiến thức, sử dụng kĩ năng

và thể hiện thái độ của mình

Sau đây là bảng so sánh một số đặc trưng cơ bản của chương trình định hướng nội dung và chương trình định hướng phát triển năng lực

Bảng 1.1 Bảng so sánh một số đặc trưng cơ bản của chương trình định hướng nội dung và chương trình định hướng phát triển năng lực [23]

Mục tiêu dạy học được mô

tả không chi tiết và không nhất thiết phải quan sát, đánh giá được

Kết quả học tập cần đạt được mô

tả chi tiết và có thể quan sát, đánh giá được; thể hiện được mức độ tiến bộ của HS một cách liên tục

Nội dung

Việc lựa chọn nội dung dựa vào các khoa học chuyên môn, không gắn với các tình huống thực tiễn Nội dung được quy định chi tiết trong chương trình

Lựa chọn những nội dung nhằm đạt được kết quả đầu ra đã quy định, gắn với các tình huống thực tiễn Chương trình chỉ quy định những nội dung chính, không quy định chi tiết

Phương

pháp

GV là người truyền thụ tri thức,

là trung tâm của quá trình dạy học HS tiếp thu thụ động những tri thức được quy định sẵn

GV chủ yếu là người tổ chức, hỗ trợ HS tự lực và tích cực lĩnh hội tri thức Chú trọng sự phát triển khả năng giải quyết vấn đề, khả năng giao tiếp,…

Chú trọng sử dụng các quan điểm, phương pháp và kỹ thuật dạy học tích cực; các phương pháp dạy học TN, thực hành

Hình thức

Chủ yếu dạy học lý thuyết trên lớp học

Tổ chức hình thức học tập đa dạng; chú ý các hoạt động xã hội, ngoại khóa, nghiên cứu khoa học, trải nghiệm sáng tạo; đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông trong dạy và học

Tiêu chí đánh giá dựa vào năng lực đầu ra, có tính đến sự tiến bộ trong quá trình học tập, chú trọng khả năng vận dụng trong các tình huống thực tiễn

Có nhiều hình thức dạy học phát triển năng lực như dạy học dự án, dạy học theo góc, trạm, lớp học đảo ngược,… Dưới đây chúng tôi xin giới thiệu về hình thức dạy học dự án và dạy học theo trạm

+ HS là trung tâm của quá trình dạy học

+ Dự án được định hướng theo bộ câu hỏi khung chương trình

+ Dự án đòi hỏi các hình thức đánh giá đa dạng và thường xuyên

+ Dự án có liên hệ với thực tế

+ HS thể hiện sự hiểu biết của mình thông qua sản phẩm hoặc quá trình thực hiện + Công nghệ hiện đại hỗ trợ và thúc đẩy việc học của HS

+ Kĩ năng tư duy là không thể thiếu trong làm việc theo dự án

+ Chiến lược dạy học đa dạng hỗ trợ phong cách học đa dạng

- Dạy học theo trạm

Trạm học tập là một địa điểm (hay vị trí) học tập của HS hay nhóm HS trong không gian học tập Tại các vị trí này, HS tự thực hiện các nhiệm vụ học tập theo yêu cầu của GV

Dạy học theo trạm là một trong những hình thức dạy học giúp HS phát triển năng lực, tăng cường các hoạt động nhận thức tích cực, tự lực và sáng tạo Hình thức dạy học này lấy HS làm trung tâm, HS làm việc cá nhân, theo cặp hoặc theo nhóm để thực hiện các nhiệm vụ bộ phận nhằm giải quyết một nhiệm vụ tổng quát hoặc thực hiện cùng một nhiệm vụ nhưng với các phương pháp khác nhau tại các trạm khác

nhau Các nhiệm vụ ở mỗi trạm cần tương đối độc lập với nhau, sao cho học sinh có thể bắt đầu từ một trạm bất kì Sau khi hoàn thành trạm đó, học sinh sẽ chuyển sang một trạm bất kì khác Có thể thiết kế các trạm học tập ứng với các phong cách học tập khác nhau của HS: trạm làm việc với thí nghiệm, trạm làm việc với tài liệu in, trạm làm việc với video, phần mềm dạy học, trạm làm việc với các vật thật,…

Đối với môn Vật lí, dạy học theo trạm có thể áp dụng để dạy kiến thức mới như các kiến thức vật lí được xây dựng bằng cả hai con đường lí thuyết và thực nghiệm (ví

dụ như định luật bảo toàn động lượng, định luật bảo toàn Ôm cho toàn mạch,…), các kiến thức về ứng dụng kĩ thuật của vật lí (ví dụ như Kính lúp,…) hoặc để củng cố các kiến thức, kĩ năng đã học Trong luận văn này, chúng tôi áp dụng hình thức dạy học theo trạm để củng cố kiến thức, kĩ năng cho HS

1.1.3 Khái niệm năng lực thực nghiệm

Trong từ điển Tiếng Việt khái niệm NLTN được định nghĩa như sau: “NLTN là khả năng vận dụng những kiến thức, kinh nghiệm, kĩ năng, thái độ và hứng thú để hành động một cách phù hợp và có hiệu quả trong các tình huống đa dạng của cuộc sống”

Trên cơ sở đó, NLTN vật lí được định nghĩa: “NLTN vật lí là khả năng vận dụng các kiến thức, kĩ năng thực hành trong lĩnh vực vật lí cùng với thái độ tích cực để giải quyết các vấn đề đặt ra trong thực tiễn” [2] Điều đó nghĩa là HS có khả năng lí giải một hiện tượng vật lí, thực hiện thành công một thí nghiệm vật lí hay khả năng chế tạo một dụng cụ thí nghiệm hoạt động dựa trên các nguyên tắc vật lí để phục vụ học tập và nghiên cứu Điều này đòi hỏi HS phải giải thích được, vận dụng được kiến thức vật lí vào thực tiễn chứ không dừng lại ở mức độ hiểu

NLTN với tư cách là một năng lực nhận thức khoa học, được hiểu là năng lực nghĩ

ra (thiết kế) phương án TN khả thi cho phép đề xuất hoặc kiểm tra những giả thuyết hay phỏng đoán khoa học và thực hành được TN thành công để rút ra kết luận cần thiết (chứ không phải đơn thuần là năng lực thao tác TN, hiểu theo nghĩa là năng lực thực hiện các thao tác bằng tay, quan sát, đo đạc) [17]

Theo chúng tôi, NLTN trong dạy học vật lí là khả năng HS vận dụng các kiến thức,

kĩ năng, kinh nghiệm, thái độ và hứng thú để thiết kế phương án TN khả thi để đề xuất

hoặc kiểm tra những giả thuyết khoa học và thực hành được TN thành công để rút ra kết luận cần thiết

1.1.4 Cấu trúc của năng lực thực nghiệm

Việc hình thành, phát triển và đánh giá năng lực là việc làm khó khăn và đòi hỏi

có thời gian Do đó, để thuận tiện cho việc nghiên cứu, ta chia nhỏ năng lực thành các thành tố NLTN gồm 4 thành tố:

- Xác định vấn đề cần nghiên cứu và đưa ra các dự đoán, giả thuyết;

- Thiết kế các phương án TN;

- Tiến hành phương án TN đã thiết kế;

- Xử lí, phân tích và trình bày kết quả, rút ra kết luận

 Năng lực xác định vấn đề cần nghiên cứu và đưa ra các dự đoán, giả thuyết

HS có khả năng đưa ra được các dự đoán (giả thuyết) có căn cứ

 Năng lực thiết kế các phương án TN

HS có khả năng:

 Xác định mục đích TN cần tiến hành: TN khảo sát hay TN kiểm tra, minh họa;

 Xác định được đại lượng cần đo: là phải xác định rõ đại lượng cần đo hoặc tính toán hay còn gọi là các biến số, có hai loại biến số: biến số độc lập và biến số phụ thuộc;

 Xác định được các dụng cụ TN cần sử dụng: dựa vào mục đích TN, các biến số cần quan sát, đo đạc để chọn những dụng cụ TN thích hợp;

 Mô tả cách bố trí, tiến hành TN và vẽ sơ đồ TN: xác định trình tự các thao tác với các dụng cụ TN theo sơ đồ đã vẽ

 Năng lực thực hiện phương án thí nghiệm đã thiết kế

 Biết sử dụng dụng cụ TN: sử dụng dụng cụ TN đúng chức năng, nguyên tắc và đảm bảo an toàn, có khả năng kiểm tra thiết bị và phát hiện, sửa chữa được những sai hỏng thông thường, chế tạo thiết bị TN đơn giản;

 Lắp ráp được thiết bị TN theo sơ đồ thiết kế: lắp ráp theo sơ đồ TN nhanh chóng, đúng nguyên tắc và đảm bảo an toàn;

 Tiến hành được TN: đúng quy trình, an toàn;

 Quan sát, phân tích, giải thích hiện tượng diễn ra, đọc được giá trị các đại lượng cần đo;

 Ghi lại kết quả TN: trung thực, đầy đủ, khoa học

 Năng lực xử lí, phân tích và trình bày kết quả, rút ra kết luận

Tính toán được sai số, đánh giá kết quả TN và rút ra kết luận

Khi muốn đánh giá một năng lực, ta cần chỉ ra những kiến thức, kỹ năng và thái

độ cần có để làm nền tảng cho việc thể hiện, phát triển năng lực Sau đó xây dựng các công cụ đo kiến thức, kỹ năng, thái độ NLTN của HS có thể nhận thức thông qua một

số biểu hiện được trình bày ở bảng 1.1

Bảng 1.2 Biểu hiện của năng lực thực nghiệm

Năng lực thực nghiệm

- Kiến thức vật lí liên quan

- Kiến thức về biểu diễn số

liệu dưới dạng bảng biểu,

đồ thị

- Xác định mục đích TN, thiết kế phương án TN, chế tạo dụng cụ

TN, lựa chọn dụng cụ TN, lắp ráp dụng cụ TN

- Thay đổi các đại lượng, sử dụng dụng cụ đo, hiệu chỉnh dụng cụ

đo, đọc số liệu, sửa chữa các sai hỏng thông thường

- Quan sát diễn biến hiện tượng, ghi lại kết quả, biểu diễn bằng bảng biểu, đồ thị, tính toán sai số

- Biện luận, trình bày kết quả

- Tự đánh giá, cải tiến phép đo

Mỗi thành tố của NLTN có các chỉ số hành vi khác nhau, được trình bày cụ thể

Nhận ra vấn đề cần nghiên cứu Đặt ra những câu hỏi về vấn đề cần nghiên cứu Phát biểu được vấn đề cần nghiên cứu

Đề xuất dự đoán, giả thuyết Đưa ra các căn cứ của dự đoán Lựa chọn được dự đoán, giả thuyết hợp lí, có thể kiểm tra được bằng TN

Thiết kế các phương

án TN

Xác định được mục đích TN Xác định được đại lượng cần đo Xác định được đại lượng phụ thuộc và đại lượng độc lập

Đề xuất được cách thay đổi và cách đo các đại lượng trong

TN Xác định được các dụng cụ TN cần sử dụng

Mô tả được cách bố trí và tiến hành TN

Chế tạo thiết bị TN Lắp ráp được thiết bị TN theo sơ đồ thiết kế Tiến hành được TN

Quan sát, phân tích, giải thích hiện tượng diễn ra Đọc giá trị các đại lượng cần đo

Ghi lại kết quả

Biện luận tính đúng đắn của kết quả TN và kết luận rút ra từ khái quát hóa kết quả TN

Đánh giá, cải tiến phép đo Mỗi chỉ số hành vi có các tiêu chí chất lượng khác nhau được trình bày cụ thể như sau:

- Xác định vấn đề cần nghiên cứu và đưa ra các dự đoán, giả thuyết

Bảng 1.4 Chỉ số hành vi và tiêu chí chất lƣợng thành tố xác định vấn đề cần nghiên cứu và đƣa ra các dự đoán, giả thuyết

Quan sát, nhận ra dấu hiệu chung của

sự vật, hiện tượng nhưng chưa hoàn toàn đúng

Quan sát, nhận ra đúng dấu hiệu chung của sự vật, hiện tượng

sự hỗ trợ của GV

Tự nhận ra được một phần sự mâu thuẫn giữa điều quan sát được với kiến thức, kinh nghiệm sẵn có

Tự nhận ra toàn bộ

sự mâu thuẫn giữa điều quan sát được với kiến thức, kinh nghiệm sẵn có

hỗ trợ của GV

Nhận ra một phần vấn đề cần nghiên cứu

Nhận ra đúng vấn đề cần nghiên cứu

GV

Tự lực đưa ra được câu hỏi xung quanh vấn đề cần nghiên cứu

Tự lực đưa ra được câu hỏi trúng vấn đề cần nghiên cứu

GV

Tự phát biểu được một phần vấn đề cần nghiên cứu

Tự phát biểu được vấn đề cần nghiên cứu

1.6 Đề xuất dự

đoán

Đề xuất được dự đoán, giả thuyết dưới sự hỗ trợ của

GV

Tự đề xuất được dự đoán, giả thuyết nhưng chưa đầy đủ

Tự đề xuất được đầy

đủ và chính xác dự đoán, giả thuyết

Tự đưa ra căn cứ của

dự đoán nhưng chưa hoàn toàn đúng

Tự đưa ra chính xác căn cứ của dự đoán

GV và các bạn

Tự nêu được dự đoán, giả thuyết có thể kiểm tra được bằng TN

Tự lựa chọn được dự đoán, giả thuyết hợp

lí và có thể kiểm tra được bằng TN

Tự xác định được chính xác mục đích

TN 2.2 Xác định

được đại lượng

cần đo

Dưới sự hỗ trợ của

GV, xác định được một số đại lượng cần đo

Dưới sự hỗ trợ của

GV, xác định được chính xác các đại lượng cần đo

Tự xác định được chính xác các đại lượng cần đo phù hợp

Dưới sự hỗ trợ của

GV, xác định được đầy đủ, chính xác đại lượng phụ thuộc và đại lượng độc lập

Tự xác định được đầy đủ, chính xác đại lượng phụ thuộc

TN

Phát hiện và đề xuất được cách thay đổi

và cách đo các đại lượng trong TN với

sự hỗ trợ của GV

Tự phát hiện và đề xuất được cách thay đổi và cách đo các đại lượng trong TN

kế, chế tạo

Dưới sự hỗ trợ của

GV, xác định được đầy đủ, chính xác cơ

sở lí thuyết cho việc thiết kế, chế tạo

Tự xác định được đầy đủ, chính xác cơ

sở lí thuyết cho việc thiết kế, chế tạo

Dưới sự hỗ trợ của

GV, xác định được đầy đủ các dụng cụ

TN cần sử dụng

Tự xác định được đầy đủ các dụng cụ

Vẽ được đầy đủ, chính xác sơ đồ TN

Vẽ được nhanh, đầy

đủ và chính xác sơ

đồ TN

- Tiến hành phương án TN đã thiết kế

Bảng 1.6 Chỉ số hành vi và tiêu chí chất lượng thành tố tiến hành phương án TN

Lựa chọn được hầu hết dụng cụ TN phù hợp dưới sự hỗ trợ của GV

Tự lựa chọn được tất

cả các dụng cụ TN phù hợp

3.2 Kiểm tra thiết

Kiểm tra thiết bị và phát hiện được những sai hỏng thông thường

Kiểm tra thiết bị và phát hiện, sửa chữa những sai hỏng thông thường

HS tự chế tạo thiết bị

TN theo mẫu

HS tự chế tạo thiết bị

TN độc đáo, sáng tạo

hỗ trợ của GV

Bố trí, lắp ráp được chính xác thiết bị TN

Bố trí, lắp ráp được nhanh và chính xác thiết bị TN

3.5 Tiến hành

được TN

Tiến hành được TN dưới sự hướng dẫn của GV

Tự tiến hành đầy đủ các thao tác TN

Tự tiến hành đầy đủ

và chính xác các thao tác TN

Quan sát, phân tích nhưng không giải thích được hiện tượng thí nghiệm diễn ra

Quan sát, phân tích

và giải thích được hiện tượng thí nghiệm diễn ra

3.7 Đọc giá trị

các đại lượng cần

đo

Đọc được một vài giá trị các đại lượng cần đo

Đọc được hầu hết giá trị các đại lượng cần đo

Đọc được chính xác giá trị tất cả các đại lượng cần đo

- Xử lí, phân tích và trình bày kết quả, rút ra kết luận

Bảng 1.7 Chỉ số hành vi và tiêu chí chất lƣợng thành tố xử lí, phân tích và trình bày kết quả, rút ra kết luận

số chưa chính xác hoặc thiếu

Đọc được hầu hết các sai số dụng cụ

Đọc được đầy đủ và chính xác tất cả các sai số dụng cụ

Tự biểu diễn kết quả

đo được dưới dạng bảng hay đồ thị hợp

lí

Tự biểu diễn kết quả

đo được dưới dạng bảng hay đồ thị hợp

lí và có sự giải thích phù hợp

4.3 Lựa chọn và

sử dụng công cụ

tính toán phù hợp

Tự lựa chọn và sử dụng công cụ tính toán nhưng chưa phù hợp

Tự lựa chọn và sử dụng công cụ tính toán phù hợp

Tự lựa chọn, giải thích và sử dụng công cụ toán phù hợp

Tính toán được tất cả sai số của phép đo nhưng không giải thích được nguyên nhân sai số

Tính toán được tất cả sai số của phép đo, giải thích được nguyên nhân sai số

và nêu được cách khắc phục

4.5 Đánh giá, cải

tiến phép đo

Tự đánh giá được phép đo nhưng chưa hoàn toàn chính xác

Tự đánh giá chính xác được phép đo

Tự đánh giá chính xác và tiến hành cải tiến phép đo

1.1.5 Các biện pháp bồi dƣỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh

Để bồi dưỡng NLTN cho HS, có một số biện pháp sau đây:

Biện pháp 1: Tổ chức cho HS hoạt động phỏng theo phương pháp thực nghiệm

Sơ đồ 1.1 Sơ đồ các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm

Giai đoạn 1: Làm nảy sinh vấn đề

Vấn đề là những câu hỏi hay nhiệm vụ đặt ra mà HS không thể giải quyết được chỉ bằng kinh nghiệm sẵn có hay theo những quy luật có sẵn mà phải phải tìm tòi sáng tạo để giải quyết và khi giải quyết được HS thu nhận được kiến thức, kĩ năng, cách thức hành động mới

GV tổ chức các tình huống học tập có vấn đề như: mô tả một hoàn cảnh thực tiễn, biểu diễn một vài TN,… và yêu cầu các em dự đoán diễn biến của hiện tượng, tìm nguyên nhân hoặc xác lập một mối quan hệ nào đó, tóm lại là nêu lên một câu hỏi mà học sinh chưa biết câu trả lời, cần phải suy nghĩ tìm tòi mới trả lời được [14]

Giai đoạn 2: Đƣa ra dự đoán

GV hướng dẫn, gợi ý cho HS xây dựng một câu trả lời dự đoán ban đầu dựa vào

sự quan sát tỉ mỉ, kĩ lưỡng, kinh nghiệm bản thân, những kiến thức đã có,… (ta gọi là xây dựng giả thuyết) Những dự đoán này có thể còn thô sơ, có vẻ hợp lý nhưng chưa chắc chắn [14] GV phải hướng dẫn HS biết dự đoán có căn cứ, giúp HS lập luận, loại trừ các dự đoán chưa có căn cứ vững chắc, chọn lựa và xây dựng dự đoán hợp lí hơn

Làm nảy sinh

vấn đề Đưa ra dự đoán Suy luận rút ra kết quả

Đề xuất và tiến hành TN kiểm tra

Rút ra kết luận Ứng dụng

kiến thức mới

Giai đoạn 3: Suy luận rút ra hệ quả

Từ giả thuyết dùng suy luận logic hay suy luận toán học suy ra một hệ quả: dự đoán một hiện tượng trong thực tiễn, một mối quan hệ giữa các đại lượng vật lí [14]

Hệ quả được suy luận từ giả thuyết trong phương pháp thực nghiệm phải thỏa mãn điều kiện:

- Tuân theo quy tắc logic hoặc toán học;

- Có thể kiểm tra bằng TN

Giai đoạn 4: Đề xuất và tiến hành thí nghiệm kiểm tra

Xây dựng và thực hiện một phương án TN để kiểm tra xem hệ quả dự đoán ở trên có phù hợp với kết quả thực nghiệm không Nếu phù hợp thì giả thuyết trên trở thành chân lí, nếu không phù hợp thì phải xây dựng giả thuyết mới [14]

Giai đoạn này gồm hai thao tác sau:

- Đề xuất phương án TN: GV để HS có thể tự do đề xuất các ý tưởng của mình, từ

đó hướng dẫn để các ý tưởng đó có căn cứ và phù hợp hơn

- Tiến hành TN: cần tổ chức cho HS tự tiến hành các thao tác TN, thu thập và xử lí thông tin, rút ra kết quả Ở thao tác này, các kĩ năng thực hành như: tính toán, lấy sai số, đánh giá độ chính xác của phép đo, vẽ đồ thị,… được rèn luyện [14]

Giai đoạn 5: Rút ra kết luận (hợp thức hóa kết quả nghiên cứu) [22]

- Yêu cầu mỗi nhóm có sự phân công công việc cho từng thành viên, cử đại biểu nhóm báo cáo kết quả nghiên cứu trước lớp

- Trong việc tổ chức tranh luận hợp thức hóa kết quả nghiên cứu, GV là người hướng dẫn, trợ giúp HS lập luận có lí lẽ và cơ sở thực tiễn, biết phân tích kết quả nghiên cứu thực nghiệm trong những điều kiện cụ thể

- Cần dựa vào trình độ thực tế của HS và vào tình hình cụ thể của tiến trình dạy học

mà đưa ra mức độ thích hợp đối với từng lớp và từng bài học

Giai đoạn 6: Ứng dụng kiến thức mới

Để HS có thể vận dụng được kiến thức một cách sáng tạo, làm cho việc nắm vững kiến thức trở lên sâu sắc, bền vững, GV cần tận dụng tối đa các bài tập vận dụng

đã được chuẩn bị trong SGK và sách bài tập, đồng thời suy nghĩ, tìm tòi để đưa ra các ứng dụng cụ thể, gần gũi trong đời sống và kĩ thuật; khuyến khích HS làm các bài tập

thực nghiệm, sáng chế các thiết bị vận dụng kiến thức đã học, làm các đồ chơi; phát hiện, thu thập các tài liệu, tranh ảnh, các thiết bị, dụng cụ có ứng dụng kiến thức trong thực tế [22]

Biện pháp 2: Tổ chức hoạt động trải nghiệm sáng tạo có nội dung Vật lí

Hoạt động trải nghiệm sáng tạo là hoạt động giáo dục, dưới sự hướng dẫn và tổ chức của nhà giáo dục HS được tham gia trực tiếp vào các hoạt động thực tiễn khác nhau của đời sống gia đình, nhà trường, xã hội với tư cách là chủ thể của hoạt động, qua đó phát triển năng lực, phẩm chất nhân cách và phát huy tiềm năng sáng tạo [12]

Đối với môn Vật lí, HS vận dụng kiến thức, kĩ năng về vật lí kết hợp với kiến thức và kĩ năng khác để tham gia hoạt động thực tiễn, giải quyết vấn đề thực tiễn, giải thích và cải tạo thực tiễn, góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống Để tổ chức hoạt động theo đúng mục tiêu đặt ra, GV cần phải có sơ đồ khái quát về hoạt động từ đầu đến cuối mỗi hoạt động Trong đó, không thể thiếu được các giai đoạn HS được trải nghiệm, được phát huy năng lực sáng tạo và giai đoạn đánh giá hoạt động của HS [5]

Từ đó, HS cũng đồng thời được bồi dưỡng NLTN

Biện pháp 3: Giải các bài tập thí nghiệm

Khi giải các bài tập thí nghiệm HS cần phải làm TN để kiểm chứng lời giải lý thuyết hoặc để tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài tập Vì vậy, việc giải các bài tập TN có thể bồi dưỡng NLTN cho HS

1.2 Bài tập thí nghiệm trong dạy học vật lí

1.2.1 Khái niệm và phân loại bài tập vật lí

 Khái niệm bài tập vật lí

Trong các tài liệu về lí luận dạy học vật lí và sách giáo khoa vật lí, người ta thường hiểu bài tập vật lí là những bài luyện tập được lựa chọn một cách phù hợp với mục đích chủ yếu là nghiên cứu hiện tượng vật lí, hình thành kiến thức mới, giúp phát triển tư duy cho HS và rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức đã học vào thực tiễn

Bài tập vật lí được hiểu là một vấn đề được giải quyết nhờ những suy nghĩ lôgic, những phép toán và thí nghiệm trên cơ sở các định luật và các phương pháp vật

lí [20] Theo quan niệm này thì BT vật lí là một nhiệm vụ mà HS phải làm để thể hiện mình nắm vững lí thuyết tới đâu

Trong “Phương pháp giải bài tập vật lí” của Comeaski và Oorrekhop có viết:

“Trong thực tế dạy học người ta thường gọi một vấn đề không lớn, được giải quyết nhờ những suy luận logic, những phép toán, những TN,… dựa trên cơ sở những định luật vật lí, những phương pháp vật lí là một bài tập vật lí”

“Thật ra trong các giờ học vật lí, mỗi vấn đề xuất hiện do nghiên cứu tài liệu giáo khoa chính là một bài tập đối với học sinh Sự tư duy định hướng một cách tích cực luôn luôn là việc giải bài tập hiểu theo nghĩa rộng của mệnh đề đó” [19]

Tóm lại, theo chúng tôi bài tập vật lí là một vấn đề được đặt ra đòi hỏi giải quyết bằng những suy luận logic, những phép toán hoặc TN dựa trên cơ sở của các định luật và các phương pháp vật lí Mỗi vấn đề xuất hiện trong quá trình nghiên cứu

sách giáo khoa đều là bài tập đối với học sinh

 Phân loại bài tập vật lí

Tùy thuộc vào điều kiện, nội dung, mức độ phát triển tư duy hay hình thức làm bài mà BT vật lí được phân thành các loại khác nhau

Sơ đồ 1.2 Phân loại bài tập vật lí

- Phân loại theo điều kiện

+ BT định tính là những bài tập mà khi giải không đòi hỏi HS phải tính toán phức tạp Muốn giải những bài tập định tính, HS phải thực hiện những phép suy luận logic, do đó phải hiểu rõ nội hàm của các khái niệm, định luật vật lí và nhận biết được những biểu hiện của chúng trong những trường hợp cụ thể

+ BT tính toán là những bài tập mà khi giải đòi hỏi HS phải thực hiện một loạt các phép tính và kết quả thu được một đáp số định lượng

+ BT thí nghiệm là những bài tập đòi hỏi HS phải làm TN để kiểm chứng lời giải

lí thuyết hoặc để tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài tập Các bài tập thí nghiệm này là những TN đơn giản với những dụng cụ đơn giản, HS có thể

tự thực hiện ở nhà hoặc phòng thí nghiệm của trường BT thí nghiệm cũng có thể có dạng định tính hoặc định lượng

+ BT đồ thị là những bài tập trong đó các số liệu được dùng làm dữ kiện để giải được tìm trong các đồ thị cho trước hoặc ngược lại, đòi hỏi HS phải biểu diễn quá trình diễn biến của hiện tượng nêu trong bài tập đồ thị

- Phân loại theo nội dung

+ BT có nội dung cụ thể là những bài tập có dữ liệu là các số cụ thể, thực tế và

HS có thể đưa ra lời giải dựa vào vốn kiến thức đã có

+ BT có nội dung trừu tượng là những BT mà các dữ kiện cho dưới dạng chữ Trong điều kiện của bài toán, bản chất vật lí được nêu bật lên, những chi tiết không bản chất đã được bỏ bớt

+ BT có nội dung thực tế là loại bài tập có liên quan trực tiếp tới đời sống, kỹ thuật, sản xuất và đặc biệt là thực tế lao động của học sinh, có tác dụng rất lớn

về mặt giáo dục kĩ thuật tổng hợp

+ BT vui là bài tập có tác dụng làm giảm bớt sự khô khan, mệt mỏi, ức chế ở HS,

nó tạo sự hứng thú đồng thời mang lại trí tuệ cao

- Phân loại theo mức độ phát triển tư duy

+ BT luyện tập là loại bài tập mà việc giải chúng không đòi hỏi tư duy sáng tạo của học sinh, chủ yếu chỉ yêu cầu học sinh nắm vững cách giải đối với một loại bài tập nhất định đã được chỉ dẫn

+ BT sáng tạo là BT mà học sinh bắt buộc phải có những ý kiến độc lập, mới mẻ, không thể suy ra một cách logic từ những kiến thức đã học

- Phân loại theo hình thức làm bài

+ BT tự luận là những bài yêu cầu học sinh giải thích, tính toán và hoàn thành

theo một logic cụ thể Nó bao gồm những loại bài đã trình bày ở trên

+ BT trắc nghiệm khách quan là loại bài tập cho câu hỏi và đáp án Các đáp án có thể là đúng, gần đúng hoặc sai Nhiệm vụ của học sinh là tìm ra câu trả lời đúng nhất, cũng có khi đó là những câu bỏ lửng yêu cầu điền vào những chỗ trống để

có câu trả lời đúng

1.2.2 Bài tập thí nghiệm vật lí trong hệ thống bài tập vật lí

 Khái niệm bài tập thí nghiệm vật lí

Bài tập thí nghiệm vật lí là một dạng của bài tập vật lí BTTNVL là bài tập mà khi giải phải làm TN để kiểm chứng lời giải lí thuyết hoặc để tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài tập Những TN này thường là những TN đơn giản có thể làm ở nhà với những dụng cụ đơn giản, dễ tìm hoặc tự làm được Đôi khi cũng cần đến những TN đòi hỏi HS phải tới phòng TN vật lí của trường phổ thông để thực hiện Do

đó loại bài tập này có cả định tính lẫn định lượng

Theo Nguyễn Thượng Chung : “BTTN là loại bài tập đòi hỏi học sinh phải vận dụng một cách tổng hợp các kiến thức lí thuyết và thực nghiệm, các kĩ năng hoạt động trí óc và chân tay, vốn hiểu biết về vật lí, kĩ thuật và thực tế đời sống để tự mình xây dựng phương án, lựa chọn phương tiện, xác định các điều kiện thích hợp, tự mình thực hiện các TN theo quy trình, quy tắc để thu thập và xử lí các kết quả nhằm giải quyết một cách khoa học, tối ưu bài toán cụ thể được đặt ra” [4]

Theo tác giả Nguyễn Đức Thâm: “BT thí nghiệm là bài tập đòi hỏi phải làm TN

để kiểm chứng lời giải lí thuyết hoặc để tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài tập”[15]

Theo chúng tôi, BTTNVL có ưu thế vừa là bài tập vừa là TN, mà khi giải người học có khi phải tiến hành TN Có nhiều loại BTTNVL, ví dụ như BT yêu cầu mô tả

hiện tượng cần quan sát rồi giải thích, BT yêu cầu đưa ra dự đoán rồi tiến hành TN để kiểm tra tính đúng đắn của dự đoán, BT yêu cầu thiết kế phương án TN rồi tiến hành

TN để kiểm chứng phương án đã đề ra hay BT yêu cầu tiến hành TN để lấy số liệu giải

bài tập Bên cạnh đó, chúng tôi cũng đưa ra một số BTTNVL yêu cầu chế tạo các dụng

cụ TN từ các vật liệu đơn giản và các BT yêu cầu HS xử lí và phân tích kết quả TN

Do đó nếu sử dụng BTTNVL hợp lí thì có thể bồi dưỡng NLTN cho HS

 Phân loại bài tập thí nghiệm vật lí

Có nhiều cách để phân loại BTTNVL, chúng tôi sử dụng cách phân loại dựa trên các thành tố của NLTN chia BTTNVL thành 4 loại như sau:

- BT quan sát, giải thích hiện tượng TN là những BT yêu cầu HS tiến hành TN

theo mô tả đề bài, quan sát TN, mô tả và giải thích hiện tượng quan sát được hoặc

dự đoán hiện tượng xảy ra dựa trên TN được mô tả ở đề bài rồi làm thí nghiệm kiểm tra và giải thích

- BT thiết kế phương án TN, chế tạo tạo dụng cụ TN là những BT yêu cầu HS

vận dụng kiến thức vật lí để thiết kế phương án TN nhằm đo đạc một đại lượng vật

lí nào đó hoặc chế tạo các dụng cụ thí nghiệm từ các vật liệu đơn giản

- BT tiến hành TN theo yêu cầu là những BT cho sẵn dụng cụ và phương án tiến hành TN, chỉ yêu cầu HS tiến hành TN, thu thập và xử lí kết quả

- BT xử lí, phân tích kết quả TN là những BT chỉ yêu cầu HS xử lí số liệu cho sẵn, phân tích và đánh giá kết quả TN

1.2.3 Vai trò của bài tập thí nghiệm trong dạy học vật lí

- Phát triển tư duy và tạo hứng thú học tập cho HS

Nhờ việc thực hiện các thao tác trong tư tưởng nhằm xác lập mối quan hệ giữa lí thuyết và thực hành nên HS sẽ phát triển tư duy, trí tưởng tượng và khả năng sáng tạo Đồng thời khi thiết kế phương án và tiến hành các TN sẽ xuất hiện những điều mới, bất ngờ gây sự tò mò, ngạc nhiên và kích thích hứng thú học tập của HS

- Ôn tập, củng cố, khắc sâu và nâng cao kiến thức

Khi áp dụng các kiến thức vật lí vào tình huống cụ thể, HS có thể ôn tập, củng cố kiến thức đã học Đồng thời cũng từ đó, HS sẽ có được những hiểu biết chính xác, sâu sắc

và toàn diện kiến thức đã học Các BTTN cũng có thể sử dụng để nghiên cứu kiến thức mới và hình thành tri thức mới, tức là nâng cao kiến thức vật lí cho HS

- Thấy được sự gắn kết giữa lí thuyết và thực tiễn

Thông qua việc kiểm tra kết quả của quá trình suy luận lí thuyết bằng TN, HS sẽ thấy được sự tương ứng giữa lí thuyết và thực tiễn đời sống, do đó, kiến thức mà họ chiếm lĩnh được sẽ đảm bảo độ sâu sắc và vận dụng được

- Phát triển năng lực cho HS

Khi tiến hành các TN vật lí và xử lí số liệu ở các BTTNVL, HS sẽ phát triển các kĩ năng hoạt động tay chân có mục đích HS cũng đã tham gia một cách chủ động vào môi trường hoạt động khoa học thực nghiệm nên các năng lực bản thân được phát triển trong mối tương tác xa hội tích cực như năng lực thực nghiệm, năng lực hợp tác, Với các BT gắn với các thiết bị kĩ thuật trong đời sống sẽ tạo điều kiện cho HS tìm hiểu các ứng dụng kĩ thuật của vật lí, đồng thời góp phần phát triển năng lực sáng tạo

- Sử dụng hiệu quả các thiết bị TN

Xây dựng các BTTNVL sẽ góp phần sử dụng hiệu quả các thiết bị TN được trang bị

1.2.4 Bài tập thí nghiệm vật lí trong việc bồi dƣỡng NLTN

Việc giải các BTTNVL đòi hỏi HS phải thực hiện đồng thời các hoạt động trí

óc và hoạt động chân tay trong môi trường làm việc khoa học và hợp tác nên có tác dụng rất lớn trong việc phát triển NLTN

Khi giải các BTTNVL, HS phải tự mình phân tích các điều kiện mà BT đặt ra, xây dựng những lập luận, kiểm tra và rút ra kết luận Để làm được như vậy HS phải vận dụng tổng hợp các kiến thức lí thuyết và thực nghiệm, kết hợp các kĩ năng hoạt động trí óc và thực hành, các vốn hiểu biết về vật lí, kỹ thuật và thực tế đời sống Thông qua việc thực hiện các TN và xử lí số liệu ở các BTTNVL nên HS được làm quen với các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm (thu thập và xử lí số liệu), phát triển được các kĩ năng hoạt động tay chân có mục đích Vì vậy có thể vận dụng các BTTNVL nhằm bồi dưỡng NLTN cho HS

1.3 Xây dựng hệ thống BTTNVL nhằm bồi dƣỡng NLTN cho HS trong dạy học vật lí

1.3.1 Yêu cầu chung của bài tập thí nghiệm

Để có một hệ thống bài tập tốt thì mỗi bài tập phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Diễn đạt rõ ràng, ngắn gọn, đầy đủ các thông tin mô tả về sự kiện, hiện tượng và các yêu cầu đặt ra (đo đạc, kiểm tra đại lượng hay khảo sát quá trình vật lí);

- Mỗi bài tập phải chứa đựng những kiến thức cơ bản trong chương trình và phải đảm bảo tính chính xác, khoa học;

- Có độ khó về suy luận, tính toán phù hợp với trình độ, khả năng của HS;

- Dụng cụ TN phải đơn giản, dễ kiếm, rẻ tiền, dễ chế tạo, lắp ráp và an toàn với HS

1.3.2 Nguyên tắc xây dựng hệ thống BTTN nhằm bồi dưỡng NLTN cho HS

Khi soạn thảo bài tập cần đảm bảo những nguyên tắc sau [22]:

- Phải có một mâu thuẫn, một vấn đề hoặc một yêu cầu với những điều kiện được diễn đạt rõ ràng

- Hệ thống BT phải gắn với nội dung, giải mỗi BT phải đem lại cho học sinh một hiểu biết mới, phải làm sao để khi học sinh hoàn thành hệ thống câu hỏi và bài tập

có thể xem là hoàn thành nhiệm vụ của học tập

- Hệ thống BT phải đảm bảo tính đa dạng: Có bài tập lí thuyết, có bài tập thực hành,

có bài tập tái hiện, có bài tập sáng tạo, có bài tập vận dụng, có bài tập kiểm tra, đánh giá…

- Số lượng BT cần vừa phải gọn nhẹ, không ôm đồm nặng nề

1.3.3 Quy trình xây dựng hệ thống BTTNVL nhằm bồi dưỡng NLTN cho HS Bước 1: Nghiên cứu nội dung vật lí trong chương trình

Nghiên cứu, phân tích nội dung trong chương trình hiện hành để xác định các kiến thức liên quan đến yêu cầu đo đạc một số đại lượng vật lí hay khảo sát, mô tả các hiện tượng, quá trình vật lí Đồng thời xem xét khả năng xây dựng các thiết bị TN hay vật dụng có sẵn để thực hiện TN [13]

Ví dụ: Trong chương trình vật lí 11 khi học về sự khúc xạ ánh sáng và phản xạ toàn phần, nội dung liên quan đến TN là đo chiết suất của các môi trường trong suốt Các thiết bị, vật dụng như thấu kính, lăng kính, khối bán trụ, bản mặt song song, đèn chiếu có sẵn trong phòng TN hoặc tự tạo được

Bước 2: Xác định mục đích của hệ thống BT

Cần phải xác định mục đích chung của hệ thống bài tập là gì Trong luận văn này, chúng tôi xây dựng hệ thống BTTNVL phần “Quang hình học” lớp 11 với mục đích bồi dưỡng NLTN cho học sinh

Bước 3: Xác định nội dung của mỗi BTTNVL

Nội dung của hệ thống BT phải bao quát kiến thức của một chương (hay một phần) trong chương trình Để biên soạn một BTTNVL cần xác định vị trí, nhiệm vụ của các BTTNVL trong tiến trình dạy học, chỉ rõ chúng được đặt ra trong những hoạt động cụ thể nào, rèn luyện cho HS năng lực thực nghiệm gì, từ đó xác định loại BT, mức độ của mỗi BT cho từng hoạt động đó

Bước 4: Thu thập thông tin, tư liệu để soạn thảo hệ thống BTTNVL

GV cần tham khảo các sách bài tập, các tài liệu liên quan đến BTTNVL như sách, báo, tạp chí, xem và nghiên cứu những đoạn video về các TN trên internet, suy nghĩ tìm tòi những yếu tố, những mối liên hệ cơ bản đang bị che lấp, từ đó tổng hợp lại

để biên soạn được những BTTNVL hay và phù hợp với hệ thống BT cần xây dựng

Số tài liệu thu thập được càng nhiều và càng đa dạng thì việc biên soạn càng nhanh chóng và có chất lượng, hiệu quả Vì vậy, cần tổ chức sưu tầm, tư liệu một cách khoa học và có sự đầu tư về thời gian

Bước 5: Tiến hành soạn thảo hệ thống BTTNVL

- Sắp xếp các bài tập thành các loại như đã xác định

Bước 6: Tham khảo, trao đổi thông tin với đồng nghiệp

Sau khi xây dựng xong các bài tập, chúng tôi tham khảo ý kiến các đồng nghiệp

về tính chính xác, tính khoa học, tính phù hợp với trình độ của học sinh

Bước 7: Thực nghiệm, chỉnh sửa và bổ sung

Tiến hành thực nghiệm và đánh giá về khả năng nắm vững kiến thức và mức độ phát triển NLTN của HS thông qua hoạt động học tập Sau đó tiến hành chỉnh sửa và

- Sử dụng BTTNVL để đặt vấn đề cho bài học mới

BTTNVL có thể sử dụng ở giai đoạn đề xuất vấn đề, tạo tình huống học tập Các BTTNVL đơn giản, có tính bất ngờ do kết quả TN mâu thuẫn với kiến thức vốn

có của học sinh hoặc trong đó diễn ra các hiện tượng bất ngờ gây ngạc nhiên cho HS, tạo tâm thế tốt cho HS khi học bài học mới

- Sử dụng BTTNVL để xây dựng kiến thức, kĩ năng mới

Trong dạy học vật lí, để hình thành kiến thức và kĩ năng mới có hai con đường: con đường thực nghiệm và con đường suy luận lí thuyết Đối với con đường thực nghiệm: từ yêu cầu của BTTNVL học sinh đưa ra dự đoán, sau đó tiến hành TN kiểm tra Đối với con đường suy luận lí thuyết: từ những kiến thức đã biết, học sinh tiến hành suy luận (chủ yếu là suy luận lí thuyết) để hình thành kiến thức mới, để đảm bảo tính tin cậy của kiến thức mới, cần phải được kiểm chứng Học sinh sẽ thiết kế, tiến hành TN kiểm chứng kiến thức được rút ra từ suy luận lí thuyết Sự quan sát có định hướng trong khi TN giúp HS cảm giác, tri giác các sự vật, hiện tượng rõ ràng hơn, nói cách khác là giúp cho sự nhận thức cảm tính phát triển Song song với nó, các kĩ năng khác của quá trình nhận thức lí tính cũng sẽ phát triển bởi vì BTTNVL là loại bài tập không chỉ rèn luyện các kĩ năng thao tác tay chân mà còn rèn rất tốt kĩ năng thao tác trí tuệ

- Sử dụng BTTNVL để củng cố, vận dụng kiến thức, kĩ năng vừa học

Phần lớn thời gian trên lớp dành cho việc hình thành kiến thức nên rất ít thời gian để HS có thể tự tiến hành TN trên lớp Vì vậy, GV có thể giao cho HS các BTTNVL về nhà Lưu ý, khi GV giao BTTNVL cho học sinh, luôn phải nhắc nhở học sinh đảm bảo sự an toàn trong quá trình TN BTTNVL sử dụng trong quá trình ôn tập, củng cố có nhiều mức độ:

+ Mức độ biết, tái hiện: yêu cầu HS tái hiện lại các kiến thức liên quan đến các bài đã học, có thể ra các BTTNVL tương tự với những TN đã sử dụng trong các bài học, HS có thể vận dụng kiến thức đã học để giải quyết một cách dễ dàng + Mức độ hiểu, vận dụng: Các BTTNVL tương tự với những TN đã sử dụng trong các bài học, HS có thể vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học để giải quyết bài toán theo mẫu đã biết

+ Mức độ phân tích, tổng hợp, sáng tạo: Đây là mức độ cao nhất của BTTNVL đòi hỏi HS muốn giải được cần nắm vững kiến thức, biến đổi để tìm mối liên

hệ, kết nối các dữ liệu, số liệu, các định nghĩa hoặc khả năng áp dụng các dữ kiện, các khái niệm … vào hoàn cảnh và điều kiện mới

- Sử dụng BTTNVL để kiểm tra đánh giá

GV không chỉ kiểm tra đánh giá mức độ nắm vững kiến thức vật lí mà còn phải kiểm tra đánh giá năng lực vận dụng kiến thức vào thực hành Vì vậy, BTTNVL được

sử dụng để đánh giá kĩ năng thực hành của HS Thông qua việc giải BTTNVL có thể kiểm tra đánh giá kĩ năng quan sát, thiết kế phương án TN, sử dụng dụng cụ TN, xác định đại lượng cần đo,

1.4.2 Nguyên tắc sử dụng hệ thống BTTNVL nhằm bồi dƣỡng NLTN cho HS

- Tùy vào điều kiện cụ thể của lớp học, thời gian cho phép, cũng như khả năng học tập của HS mà lựa chọn các BTTNVL phù hợp để tổ chức hoạt động học tập cho

HS

- Những BTTNVL sử dụng để đặt vấn đề cho bài học mới phải đơn giản, ngắn gọn,

có nội dung và phương pháp gắn với bài học mới