Xây dựng và hướng dẫn học sinh giải các bài tập phần động lực học chất điểm vật lí 10 trung học phổ thông theo hướng tiếp cận pisa

cách thức kiểm tra và so sánh học sinh giữa các nước trên cơ sở 4 lĩnh vực cơbản là: Đọc hiểu, Toán, Khoa học tự nhiên, và xử lý tình huống.Theo tiếp cận PISA, các bài tập, câu hỏi quan

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘITRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYỄN THỊ HỒNG MINH

XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI CÁC BÀI TẬP PHẦN “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” VẬT LÍ 10 TRUNG HỌC

PHỔ THÔNG THEO HƯỚNG TIẾP CẬN PISA

LUẬN VĂN THẠC SỸ SƯ PHẠM VẬT LÍ

HÀ NỘI – 2014

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘITRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYỄN THỊ HỒNG MINH

XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI CÁC BÀI TẬP

PHẦN“ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” VẬT LÍ 10TRUNG HỌC PHỔ THÔNG THEO HƯỚNG TIẾP CẬN PISA

LUẬN VĂN THẠC SỸ SƯ PHẠM VẬT LÍ

Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí

Mã số: 60.14.01.11

Người hướng dẫn khoa học: TS Phạm Kim Chung

HÀ NỘI 2014

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn các thày, cô giáo, các cán bộ ở Trường Đạihọc Giáo dục- Đại học Quốc gia Hà Nội đã quan tâm giúp đỡ tôi trong thờigian học tập và thực hiện đề tài luận văn này

Đặc biệt, em xin trân trọng cảm ơn TS Phạm Kim Chung đã tận tìnhhướng dẫn em thực hiện đề tài này

Hà Nội, 2014

Tác giả

Nguyễn Thị Hồng Minh

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

1.Lý do chọn đề tài 7

2 Mục tiêu nghiên cứu 8

3 Phạm vi nghiên cứu của đề tài 9

4 Đối tượng và khách thể nghiên cứu 9

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 9

7 Giả thuyết khoa học 9

8 Phương pháp nghiên cứu 10

9 Cấu trúc luận văn 11

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 12

1.1 Tổng quan về chương trình PISA lĩnh vực khoa học 12

1.1.1 Giới thiệu chung về chương trình PiSa 12

1.1.2 Mục tiêu của PiSa 12

1.1.3 Mục đích của PiSa 13

1.2 Đánh giá năng lực khoa học theo tiếp cận PISA 14

1.2.1 Năng lực khoa học theo tiếp cận PISA 14

1.2.2 Các lĩnh vực và mức độ đánh giá năng lực theo PISA 18

1.2.3 Đặc điểm câu hỏi lĩnh vực khoa học của PISA 22

1.3 Bài tập vật lí và vai trò nó trong dạy học vật lí 25

1.3.1 Bài tập vật lí 25

1.3.2 Vai trò của bài tập vật lí trong dạy và học 25

1.3.3 Mục đích sử dụng bài tập vật lí trong trường phổ thông 28

1.3.4 Các dạng bài tập vật lí 29

1.3.5 Các yêu cầu chung trong dạy học về bài tập vật lí 30

1.3.6 Các bước giải bài tập vật lí. 31

1.4 Bài tập vật lí dựa trên tình huống theo hướng tiếp cận PiSa 32

1.4.1 Định hướng xây dựng bài tập vật lí theo tiếp cận PiSa 32

1.4.3 Hướng dẫn giải bài tập tình huống theo hướng tiếp cận PISA 36

1.5 Thực trạng việc sử dụng bài tập vật lí theo hướng tiếp cận PiSa trong dạy học vật lí ở trường THPT 39

1.5.1 Mục đích điều tra 39

1.5.2 Nội dung điều tra 40

1.5.3 Đối tượng điều tra 40

1.5.4 Kết quả điều tra 40

1.6 Kết luận chương 1 42

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI CÁC BÀI TẬP THEO HƯỚNG TIẾP CẬN PI SA (PHẦN ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM –VẬT LÍ 10) 43

2.1 Phân tích nội dung kiến thức chương Động lực học chất điểm 43

2.1.1 Nội dung kiến thức 43

2.2 Xây dựng các bài tập theo hướng tiếp cận PI SA 46

2.2.1 Xây dựng khung năng lực phần Động lực học chất điểm 46

2.2.1 Mục tiêu dạy học phần Động học chất điểm 50

2.2.3 Xây dựng ngữ cảnh 52

2.2.3 Xây dựng các bài tập theo tiếp cận PISA 54

2.3 Hướng dẫn học sinh giải các bài tập tình huống theo tiếp cận PISA 77

2.4 Kết luận chương 2 78

3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 80

3.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 80

3.3 Thời gian thực nghiệm sư phạm 80

3.4 Tổ chức thực nhiệm sư phạm và thu thập các dữ liệu thực nghiệm 80

3.4.1 Tổ chức thực nghiệm 80

3.4.2 Thu thập các dữ liệu thực nghiệm 82

3.5 Phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm 83

3.5.1 Phân tích định tính kết quả thực nghiệm 83

3.5.2 Phân tích định lượng kết quả thực nghiệm 88

3.6 Kết luận chương 3 93

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

Khoa học - kỹ thuậtTài liệu giáo khoaThực nghiệm sư phạmTrung học phổ thôngMáy tính điện tửPhương tiện dạy họcSách giáo khoaVật lí

DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH

Bảng 1.1 Khung đánh giá năng lực khoa học trong PISA 17

Bảng 1.2 Các cấp độ Năng lực Khoa học 18

Bảng 1.3 Sáu mức độ đánh giá năng lực Khoa học trong PISA 2012 21

Bảng 2.1 Khung năng lực phần Động lực học chất điểm 47

Bảng 2.2 Mục tiêu dạy học phần Động lực học chất điểm. 50

Bảng 2.3 Các ngữ cảnh tạo tình huống có vấn đề phần Động lực học 53

Bảng 3.1 Kế hoạch tổ chức thực nghiệm sư phạm 81

Bảng 3.1 Kết quả khảo sát câu hỏi 6 86

Bảng 3.2 Kết quả khảo sát câu 8 87

Bảng 3.3 Các chỉ số thống kê từng câu hỏi 89

Bảng 3.4 Bảng thống kê điểm số bài kiểm tra 90

Bảng 3.6 Các tham số thống kê 91

Bảng 3.7 Phân phối F ( =0,05)- số mẫu: 50. 91

Bảng 3.8 Phân phối t (Student)- số mẫu: 52. 92

Hình 3.1 Màn hình kết quả phân tích câu hỏi trên phần mềm IATA 88

Hình 3.2.Đồ thị các đường tần suất luỹ tích 90

MỞ ĐẦU1.Lý do chọn đề tài

Nghị quyết TW2 khoá VIII đã khẳng định phải " Đổi mới phương phápgiáo dục đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tưduy sáng tạo của người học Từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến vàphương tiện hiện đại vào quá trình dạy học, bảo đảm điều kiện và thời gian tựhọc, tự nghiên cứu cho học sinh" Định hướng trên đây đã được pháp chế hoátrong Luật giáo dục: " Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tínhtích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm củatừng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kĩ năng vậndụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứngthú học tập cho học sinh"

Tâm lý học và lý luận dạy học hiện đại khẳng định : Con đường có hiệuquả nhất để làm cho học sinh nắm vững kiến thức và phát triển được năng lựcsáng tạo phải là đưa học sinh vào vị trí chủ thể hoạt động nhận thức, thực sựlĩnh hội chúng, cái đó học sinh phải tự mình làm lấy, bằng trí tuệ của chínhbản thân

Bài tập vật lí ở trường THPT có vai trò quan trọng trong việc phát triểnkhả năng vận dụng kiến thức vật lí để giải quyết vấn để, giúp học sinh pháttriển tư duy Tuy nhiên, hiện nay việc xây dựng các bài tập vật lí và hướngdẫn học sinh giải bài tập vật lí còn nặng về lí thuyết, ít vận dụng vào thực tế

PISA (Programe for International Student Assessment - PISA) làchương trình đánh giá học sinh quốc tế do Tổ chức Hợp tác và phát triển kinh

tế (Organization for Economic Co-operation and Development, viết tắt làOECD) khởi xướng, nhằm tìm kiếm và xác định các tiêu chuẩn đánh giá kếtquả của người học trong thời đại mới thông qua tiêu chí, phương pháp,

cách thức kiểm tra và so sánh học sinh giữa các nước trên cơ sở 4 lĩnh vực cơbản là: Đọc hiểu, Toán, Khoa học tự nhiên, và xử lý tình huống.

Theo tiếp cận PISA, các bài tập, câu hỏi quan tâm nhiều hơn đến khảnăng, năng lực vận dụng linh hoạt, sáng tạo kiến thức vào thực tiễn của họcsinh, xuất phát từ các vấn đề do nhu cầu thực tiễn cần giải quyết, vấn đề nảysinh trong quá trình học tập, lao động của người học và phục vụ chính chonhu cầu, lợi ích của người học, phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế của đấtnước Việc xây dựng và hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí theo cách tiếpcận trên không chỉ giúp học sinh nắm rõ bản chất của sự vật hiện tượng tồn tạixung quanh mình, từ đó hình thành các kĩ năng phát hiện và giải quyết cácvấn đề của cuộc sống, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh

Hiện nay, đã có một số công trình nghiên cứu và luận văn thạc sĩ vềviệc dạy học các môn Toán, Hóa học theo tiếp cận PISA, tuy nhiên nhữngnghiên cứu dạy học vật lí nói chung và dạy học sinh giải các bài tập vật lí theotiếp cận PISA còn ít ỏi

Phần Động lực học chất điểm là phần đầu của chương trình vật lí 10,đây là phần nội dung kiến thức cơ bản nhất của phần cơ học, đồng thời họcsinh ở lứa tuổi 15 cũng là lứa tuổi có thể tham gia chương trình PISA

Từ những lý do trên, chúng tôi lựa chọn đề tài : Xây dựng và hướngdẫn học sinh giải các bài tập theo hướng tiếp cận PISA (Phần động lực họcchất điểm – Vật lí 10 –THPT) để làm đề tài nghiên cứu

2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu xây dựng và hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí theohướng tiếp cận đánh giá PISA nhằm nâng cao năng lực giải quyết vấn đề theohướng tích cực, tự lực, tăng hứng thú trong học tập của học sinh

3 Phạm vi nghiên cứu của đề tài

- Phần động lực học chất điểm, Vật lí 10 – chương trình cơ bản

- Bài tập vật lí theo hướng tiếp cận PISA

4 Đối tượng và khách thể nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Quá trình dạy học vật lí ở trường THPT

-Khách thể nghiên cứu: học sinh lớp 10 trường THPT Lý Thái Tổ- Từ sơn- Bắc Ninh

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu lí luận về bài tập vật lí và hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí theo tiếp cận PISA

- Nghiên cứu chương trình, nội dung, phương pháp dạy học bài tập chương động lực học chất điểm, vật lí lớp 10

- Xây dựng và hướng dẫn học sinh giải các bài tập chương Động lực chất điểm, Vật lí 10 theo tiếp cận PISA

6.Vấn đề nghiên cứu

Tập trung vào vấn đề cơ bản sau:

- Xây dựng và hướng dẫn học sinh giải các bài tập tình huống theo hướngtiếp cận PISA như thế nào để phát triển khả năng giải quyết vấn đề thực tiễn, tăng tínhtích cực, chủ động, hứng thú trong học tập vật lí ở trường THPT?

7 Giả thuyết khoa học

Xây dựng và hướng dẫn học sinh giải các bài tập phần Động lực học chấtđiểm - Vật lí 10 theo hướng tiếp cận PISA sẽ phát triển được năng lực khoahọc của học sinh theo hướng tăng hứng thú, tích cực, tự lực trong học tập

8 Phương pháp nghiên cứu

*Nghiên cứu lí luận:

- Nghiên cứu các tài liệu lí luận dạy học, tài liệu về PISA, tổng hợp các quan điểm, lý luận liên quan đến vấn đề nghiên cứu

PISA

+ Nghiên cứu chương trình, nội dung kiến thức, phân phối chương trình,sách giáo viên, tài liệu tham khảo, các chuyên đề liên quan về động lực học chất điểm –Vật lí 10 – THPT

*Phương pháp điều tra:

- Tìm hiểu thực tiễn giảng dạy tại một số trường THPT bằng phiếu hỏi, trao đổi với giáo viên,tham vấn chuyên gia

9 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, phần kết luận và tài liệu tham khảo, nội dung chính của luận văn được trình bày trong 3 chương

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài

Chương 2 Thiêt kế xây dựng và hướng dẫn học sinh giải các bài tập theo hướng tiếp cận PISA phần động lực học chất điểm – Vật lí 10 – THPT

Chương3 :Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Tổng quan về chương trình PISA lĩnh vực khoa học

1.1.1 Giới thiệu chung về chương trình PiSa

Chương trình đánh giá học sinh quốc tế (The Programme forInternational Student Assessment) - PISA được xây dựng và điều phối bởi tổchức hợp tác và phát triển kinh tế (OECD) Các bài kiểm tra PISA được thiết

kế nhằm đưa ra đánh giá có chất lượng và đáng tin cậy về hiệu quả của hệthống giáo dục, chủ yếu là đánh giá năng lực của học sinh trong các lĩnh vựcĐọc hiểu, Toán học và Khoa học với đối tượng là học sinh ở độ tuổi 15, tuổisắp kết thúc chương trình giáo dục bắt buộc ở hầu hết các nước thành viênOECD

Mục đích của PISA là nhằm đánh giá xem học sinh đã được chuẩn bị

để đối mặt với những thách thức của cuộc sống xã hội hiện đại ở mức độ nàotrước khi bước vào cuộc sống PISA không kiểm tra kiến thức thu được tạitrường học mà đưa ra cái nhìn tổng quan về khả năng phổ thông thực tế củahọc sinh Bài thi chú trọng khả năng học sinh vận dụng kiến thức và kĩ năngcủa mình khi đối mặt với nhiều tình huống và những thử thách liên quan đếncác kĩ năng đó Nói cách khác, PISA đánh giá khả năng học sinh vận dụngkiến thức và kĩ năng đọc để hiểu nhiều tài liệu khác nhau mà họ có khả năng

sẽ gặp trong cuộc sống hàng ngày; khả năng vận dụng kiến thức vào các tìnhhuống; khả năng vận dụng kiến thức khoa học để hiểu và giải quyết các tìnhhuống khoa học

1.1.2 Mục tiêu của PiSa

- Mục tiêu tổng quát của PISA nhằm kiểm tra xem ở độ tuổi kết thúc giaiđoạn giáo dục bắt buộc, học sinh đã được chuẩn bị để đáp ứng các thách

thức của cuộc sống sau này đến mức độ nào Cụ thể hơn nữa PISA hướng vàocác mục đích sau:

+ Đánh giá các mức độ năng lực đạt được ở các lĩnh vực đọc hiểu Toán học, và Khoa học của học sinh ở lứa tuổi 15

+ Nghiên cứu ảnh hưởng của chính sách đến kết quả học tập của HS

+ Nghiên cứu hệ thống các điều kiện giảng dạy, học tập có ảnh hưởng đến kết quả học tập của học sinh [ 4 tr 12]

- Năng lực phổ thông: Thay vì kiểm tra sự thuộc bài theo các chươngtrình giáo dục cụ thể, PiSa chú trọng việc xem xét đánh giá về các năng lựccủa học sinh trong việc ứng dụng các kiến thức và kĩ năng phổ thông cơ bảnvào các tình huống thực tiễn Ngoài ra còn xem xét đánh giá khả năng phântích, lý giải và truyền đạt một cách có hiệu quả các kiến thức và kỹ năng đóthông qua cách học sinh xem xét, diễn giải và giải quyết các vấn đề

- Năng lực học tập suốt đời (Lifelong learning) Học sinh không thể họctất cả mọi thứ cần thiết trong nhà trường Để trở thành những người có thể họctập suốt đời có hiệu quả, ngoài việc học sinh phải có kiến thức và kỹ năng phổthông cơ bản họ còn phải có cả ý thức về động cơ học tập và cách học Do vậyPiSa sẽ tiến hành đo cả năng lực thực hiện của học sinh về các

lĩnh vực đọc hiểu, Toán học, khoa học đồng thời còn tìm hiểu cả về động cơ,niềm tin vào bản thân cũng như các chiến lược học tập của học sinh [4,tr.12-14]

1.2 Đánh giá năng lực khoa học theo tiếp cận PISA

1.2.1 Năng lực khoa học theo tiếp cận PISA

PISA sử dụng thuật ngữ “năng lực khoa học” thay cho “khoa học” lànhằm nhấn mạnh tầm quan trọng của những đánh giá khoa học PISA trongviệc áp dụng kiến thức khoa học ở các ngữ cảnh, tình huống cuộc sống Thuậtngữ “kiến thức khoa học” được sử dụng trong khung đánh giá PISA bao gồm

cả kiến thức khoa học và kiến thức về khoa học Kiến thức khoa học là kiếnthức về thế giới tự nhiên ở các lĩnh vực chính như vật lí, hóa học, khoa họcsinh học, Trái đất và khoa học vũ trụ và công nghệ cơ sở khoa học Kiến thức

về khoa học là kiến thức của các phương tiện nghiên cứu khoa học và cácmục tiêu nghiên cứu đề ra

Theo cách tiếp cận của PISA, năng lực khoa học của cá nhân thể hiệnqua các khía cạnh về:

+ Kiến thức khoa học và sử dụng kiến thức đó để xác định các câu hỏi,tiếp thu kiến thức mới, giải thích các hiện tượng khoa học và rút ra kết luận dựa trên bằngchứng về những vấn đề liên quan tới khoa học “Kiến thức” trong định nghĩa này hàm ý

nhiều hơn là khả năng nhớ lại thông tin, sự kiện và tên gọi Định nghĩa bao gồm kiến thức về khoa học (kiến thức về thế giới tự nhiên) và kiến thức về chính lĩnh vực khoa học

đó Kiến thức khoa học bao gồm sự hiểu biết về những khái niệm và lý thuyết khoa học

cơ bản, kiến thức về khoa học bao gồm sự hiểu biết bản chất của khoa học như một hoạt động của con người và sức mạnh cũng như hạn chế của kiến thức khoa học Các câu hỏi

được xác định là những câu có thể trả lời được bằng nghiên cứu khoa học, một lần nữa

yêu cầu có kiến thức về khoa học cũng như kiến thức khoa

học về các chủ đề cụ thể có liên quan Điều quan trọng là cá nhân phải thườngxuyên tiếp thu kiến thức mới không chỉ thông qua việc nghiên cứu khoa họccủa mình, mà còn thông qua các nguồn tài nguyên như thư viện và Internet.Rút ra kết luận dựa trên bằng chứng có nghĩa là hiểu biết, lựa chọn và đánhgiá thông tin và dữ liệu, tuy nhiên cần thấy rằng thường không có đủ thông tin

để rút ra kết luận rõ ràng, nên cần phải suy đoán một cách thận trọng và có ýthức về thông tin sẵn có

+ Sự hiểu biết về các đặc trưng của khoa học là một hình thức về tìm hiểu

và tri thức nhân loại Sự hiểu biết về khoa học và công nghệ là trọng tâm trong sự chuẩn

bị của một người trẻ tuổi cho cuộc sống trong xã hội hiện đại, cho phép cá nhân tham giađầy đủ vào xã hội mà ở đó khoa học và công nghệ đóng vai trò quan trọng Sự hiểu biếtnày cũng trao quyền cho cá nhân tham gia thích đáng vào việc xác định chính sách công,nơi mà những vấn đề khoa học và công nghệ có tác động tới cuộc sống của họ Sự hiểubiết về khoa học và công nghệ góp phần quan trọng vào cuộc sống cá nhân, xã hội, nghềnghiệp và văn hóa của tất cả mọi người Đánh giá PISA bao gồm một chuỗi các kiến thứckhoa học và khả năng nhận thức có liên quan tới nghiên cứu khoa học và giải quyết cácmối quan hệ giữa khoa học và công nghệ Như vậy đưa ra đánh giá về kiến thức khoa họccủa học sinh bằng đánh giá năng lực của học sinh trong việc kiến thức khoa học PISAquan tâm với cả hai khía cạnh nhận thức (cognitive) và tình cảm (effective) của năng lựchọc sinh trong khoa học Khi đánh giá năng lực khoa học, PISA quan tâm tới những vấn

đề có sự đóng góp kiến thức khoa học và vấn đề nào có liên quan đến học sinh khi các emđưa ra quyết định, kể cả ở hiện tại hoặc tương lai PISA cũng quan tâm tới những khíacạnh ngoài nhận thức (non-cognitive)

+Nhận thức về việc khoa học và công nghệ tạo thành môi trường tư liệu, trí tuệ và văn hóa như thế nào

15

+Sẵn sàng tham gia vào các vấn đề liên quan tới khoa học và các ýtưởng khoa học như một công dân có suy nghĩ Sẵn sàng tham gia vào các vấn

đề liên quan đến khoa học mang ý nghĩa rộng hơn so với việc ghi lại và hànhđộng theo yêu cầu; ở đây hàm ý là tiếp tục quan tâm, đưa ra ý kiến và tham dựvào những vấn đề khoa học hiện tại và tương lai Phần thứ hai của lời phátbiểu và những ý tưởng khoa học như một công dân biết suy nghĩ, bao gồmcác khía cạnh khác nhau về thái độ và giá trị của cá nhân đối với khoa học.Câu này hàm ý là người nào có mối quan tâm tới các đề tài khoa học, nghĩ vềcác vấn đề liên quan đến khoa học, sẽ quan tâm đến các vấn đề công nghệ, tàinguyên và môi trường, và suy ngẫm về tầm quan trọng của khoa học theoquan điểm cá nhân và xã hội

Một học sinh có năng lực khoa học phát triển hơn sẽ chứng minh đượckhả năng tạo ra và sử dụng các mô hình khái niệm (conceptual model) để đưa

ra dự đoán và giải thích, phân tích những nghiên cứu khoa học, lấy dữ liệulàm bằng chứng, đánh giá nhiều cách giải thích khác của các hiện tượng giốngnhau và đưa ra kết luận chính xác

Thuật ngữ “năng lực khoa học” không chỉ là kiến thức và kĩ năng màthể hiện khả năng bao quát, những năng lực ở trung tâm của đánh giá khoahọc PISA (bảng 1.1), trong đó yêu cầu học sinh:

+ Xác định các vấn đề khoa học:

Năng lực xác định các vấn đề khoa học gồm nhận dạng các câu hỏi có

thể dùng nghiên cứu khoa học trong một tình huống đặt ra và xác định các từkhóa để tìm kiếm thông tin khoa học của một chủ đề đặt ra Ngoài ra gồmnhận dạng các đặc điểm chính của một nghiên cứu khoa học: ví dụ: nên sosánh những gì, nên thay đổi hoặc kiểm soát những biến nào, cần thêm nhữngthông tin nào hoặc nên thực hiện những hành động để thu thập các dữ liệuliên quan

+ Giải thích các hiện tượng bằng khoa học: 16

Thể hiện năng lực giải thích các hiện tượng bằng khoa học gồm có ápdụng kiến thức khoa học phù hợp trong một tình huống đưa ra Năng lực ởđây là mô tả hoặc giải thích hiện tượng và dự đoán những thay đổi, bên cạnh

đó có thể là nhận dạng hoặc xác định những phần mô tả, giải thích và dự đoánthích hợp

+ Sử dụng bằng chứng khoa học:

Năng lực sử dụng bằng chứng khoa học là tiếp cận thông tin khoa học

và xây dựng những lập luận, kết luận dựa trên bằng chứng khoa học Nănglực này bao gồm : lựa chọn từ kết luận khác liên quan đến chứng cứ; đưa ra lý

do cho hay chống lại một kết luận được đưa ra trong điều khoản của quá trình

mà kết luận được rút ra từ các dữ liệu được cung cấp , và xác định các giảđịnh trong việc đạt được một kết luận Phản ánh về những tác động xã hội củaphát triển khoa học, công nghệ là một khía cạnh của khả năng này

Bảng 1.1 Khung đánh giá năng lực khoa học trong PISA[4]

Các năng

Các tình • xác định Kiến thức/ kĩ năng

các vấn đề

sống có liên khoa học -về thế giới tự nhiên (kiến thức khoa học)

quan tới • giải thích -về chính khoa học (kiến thứcvề khoa học

17

đề khoa học - Nhận dạng đặc điểm chính của một cuộc NCKH

Cấp độ 2 - Áp dụng kiến thức khoa học trong tình huống đặt ra;

- Mô tả hoặc giải thích các hiện tượng bằng khoa học vàGiải thích các hiện

dự báo những thay đổi;

tượng bằng khoa

- Xác định các phần giới thiệu, giải thích và dự đoánhọc

thích hợpGiải thích bằng chứng khoa học và đưa ra (make) và

Cấp độ 3 truyền tải (communicate) những kế luận;

- Xác định các giả thiết, bằng chứng và lý do đưa ra

1.2.2 Các lĩnh vực và mức độ đánh giá năng lực theo PISA

Phần lớn những tình huống và vấn đề mà con người gặp phải trongcuộc sống hàng ngày sẽ yêu cầu cần phải có một số hiểu biết về khoa học vàcông nghệ trước khi hiểu rõ hoặc giải quyết chúng Những vấn đề liên quantới khoa học và công nghệ đối diện với con người ở cấp cá nhân, cộng đồng,quốc gia và thậm chí là toàn cầu Một khía cạnh quan trọng của việc này làhọc sinh sẽ giải quyết những câu hỏi khoa học như thế nào khi chúng xuấthiện ở trường học Một cuộc đánh giá cung cấp dấu hiệu ban đầu về việc họcsinh sẽ giải quyết như thế nào với các tình huống đa dạng có liên quan đếnkhoa học và công nghệ trong cuộc sống tương lai Do đó, để làm cơ sở cho

một cuộc đánh giá quốc tế về học sinh ở độ tuổi 15, có thể là hợp lý khi đưa

ra câu hỏi: “Điều gì quan trọng mà công dân cần biết, đánh giá và có thể thựchiện trong những tình huống có liên quan tới khoa học và công nghệ?” Trả lờicâu hỏi này sẽ thiết lập cơ sở cho việc đánh giá học sinh về kiến thức, giá trị

và khả năng hôm nay của các em sẽ có liên quan như thế nào tới nhu cầu củacác em trong tương lai

Câu hỏi PISA gồm có những khái niệm cơ bản về các môn khoa học,nhưng kiến thức đó phải được sử dụng trong các ngữ cảnh mà con người gặpphải trong cuộc sống Ngoài ra, con người thường gặp phải những tình huốngtrong đó yêu cầu phải có sự hiểu biết nhất định về khoa học, đó chính là quátrình sn xuất kiến thức và đề xuất giải thích về thế giới tự nhiên Hơn nữa, conngười cần phải nhận biết được những mối quan hệ bổ sung giữa khoa học vàcông nghệ, cũng như công nghệ dựa trên khoa học xâm nhập và tác động nhưthế nào tới bản chất của cuộc sống hiện đại

Đối với con người, điều gì là quan trọng để họ có khả năng thực hiệnnhững công việc có liên quan tới khoa học Mọi người thường phải rút ra kếtluận thích hợp từ bằng chứng và thông tin đã cho; họ phải đánh giá nhữngnhận xét của những người khác dựa trên cơ sở bằng chứng đưa ra và họ phảiphân biệt ý kiến cá nhân từ các báo cáo dựa trên bằng chứng

Thông thường, các bằng chứng có liên quan điều có tính khoa học,nhưng khoa học đóng một vai trò tổng quát vì có liên quan tới tính hợp lý ởnhững ý tưởng thử nghiệm và lý thuyết căn cứ trên bằng chứng Tất nhiên,điều này không có nghĩa phủ nhận việc khoa học bao gồm sức sáng tạo và trítưởng tượng, các thuộc tính này luôn đóng vai trò trọng tâm trong việc thúcđẩy sự hiểu biết của con người đối với thế giới

Như đã trình bày ở trên, có năng lực về khoa học tức là học sinh cầnphải có hiểu biết nhất định về cách mà các nhà khoa học thu được dữ liệu vàđưa ra phần giải thích, và nhận ra những đặc điểm chính của nghiên cứu

khoa học và các dạng câu trả lời hợp lý từ khoa học Ví dụ, các nhà khoa học

sử dụng những cách quan sát và thí nghiệm để thu thập dữ liệu về các đốitượng, sinh vật và các sự kiện trong thế giới tự nhiên

Các dữ liệu dùng để đưa ra phần giải thích sẽ trở thành kiến thức chungcủa mọi người và có thể sử dụng trong nhiều hoạt động của con người Một sốđặc điểm chính của khoa học bao gồm: việc thu thập và sử dụng dữ liệu - thuthập dữ liệu được dẫn dắt bởi ý tưởng và khái niệm (đôi khi còn gọi là giảthuyết) và bao gồm các vấn đề có liên quan, ngữ cảnh và tính chính xác; tínhchất thăm dò của nhận định; sự sẵn sàng xem xét nghi vấn; việc sử dụng cáclập luận logic; kết nối giữa kiến thức hiện tại và lịch sử và báo cáo phươngpháp và quy trình dùng để thu thập bằng chứng

Đối với các mục đích đánh giá, đặc điểm của định nghĩa PISA về năng lực khoa học (scientific literacy) bao gồm 4 khía cạnh tương quan với nhau:

1) Ngữ cảnh (Context): nhận ra các tình huống liên quan đến khoa học và công nghệ

2) Kiến thức (Knowledge): hiểu biết về thế giới tự nhiên trên cơ sở kiến

thức khoa học trong đó bao gồm kiến thức về thế giới tự nhiên và kiến thức về chính khoa học;

3) Năng lực (competencies): thể hiện năng lực khoa học trong đó baogồm xác định các vấn đề khoa học, giải thích các hiện tượng theo khoa học và sử dụngbằng chứng khoa học;

4) Thái độ (attitude): thể hiện sự quan tâm đến khoa học, hỗ trợ tìm hiểukhoa học và động lực để hành động có trách nhiệm, ví dụ, tài nguyên thiên nhiên và môitrường

Một khía cạnh quan trọng trong việc đánh giá lĩnh vực khoa học PISA

là tham gia (engagement) vào khoa học ở nhiều tình huống Khi việc giảiquyết các vấn đề khoa học, việc lựa chọn các phương pháp và phép đại diện

(representation) thường phụ thuộc vào các tình huống có các vấn đề đượctrình bày.

Các câu hỏi (item) PISA được xếp theo các nhóm (đề thi – unit) dựatrên một phần dẫn chung (common stimulus) thiết lập ngữ cảnh cho câu hỏi.Các ngữ cảnh được lựa chọn dựa trên mối quan tâm (interest) và cuộc sống(life) của học sinh Đánh giá lĩnh vực khoa học PISA không phải là đánh giácác ngữ cảnh (context), mà đánh giá về các năng lực (competencies), kiếnthức (knowledge) và thái độ (attitude) khi đưa vào hoặc có liên quan đến cácngữ cảnh, tình huống là một phần trong thế giới của học sinh, có các nhiệm

vụ được đặt vào Các câu hỏi đánh giá (assessment items) được bố trí đặt vàocác tình huống của cuộc sống nói chung và không giới hạn trong cuộc sống ởtrường Trong phần đánh giá lĩnh vực khoa học PISA , trọng tâm của các câyhỏi là dựa trên những tình huống liên quan tới bản thân, gia đình và bạn bè (cánhân – personal), đến cộng đồng (xã hội – social) và tới cuộc sống trên toànthế giới (toàn cầu – global) [4, tr 13-23]

Đánh giá năng lực Khoa học trong PISA chia ra 6 mức độ, thể hiện ởbảng 1.3:

Bảng 1.3 Sáu mức độ đánh giá năng lực Khoa học trong PISA 2012

Xác định, giải thích và áp dụng kiến thức khoa học và kiến thức

về các ngành khoa học trong nhiều tình huống phức tạp của cuộc

6 sống Sử dụng kiến thức khoa học và xây dựng những cơ sở lý luận

để hỗ trợ cho các quyết định và đề xuất xung quanh các tình huống con người, xã hội vàtoàn cầu

Xác định các cấu phần khoa học của nhiều tình huống phức tạp

5 trong cuộc sống, áp dụng những khái niệm khoa học và kiến thức vềkhoa học vào các tình huống này, sosánh, chọn lựa và đánh giá

bằng chứng khoa học thích hợp đáp ứngnhững tình huống trong cuộc sống.

Lựa chọn và tích hợp các phần giải thích từ nhiều nguyên tắc

4 khoa học và công nghệ khac nhau, liên kết những phần phải thích

đó tới các khía cạnh của những tình huống trong cuộc sống

Xác định các vấn đề khoa học được mô tả rõ ràng ở nhiều bối

3 cảnh Lựa chọn các minh chứng và kiến thức để giải thích các hiện tượng và áp dụng các mô hình hoặc kế hoạch nghiên cứu

Giải thích phù hợp với các bối cảnh quen thuộc hoặc rút ra kếtluận dựa trên những nghiên cứu đơn giản Lập luận trực tiếp và2

đưa ra những diễn giải theo nghĩa đen về những kết quả của nghiên cứu khoa học hoặc giải quyết vấn đề công nghệ

học sinh chỉ áp dụng được kiến thức đó vào một số ít các tình

1 huống quen thuộc Trình bày phần giải thích được thể hiện rõ ràng

và làm theo hướng cho sẵn từ bằng chứng đã cho

1.2.3 Đặc điểm câu hỏi lĩnh vực khoa học của PISA

Năng lực phổ thông của PISA được đánh giá qua các Unit (bài tập) baogồm phần dẫn “stimulus material” (có thể trình bày dưới dạng chữ, bảng, biểuđồ,…) và theo sau đó là một số câu hỏi (item) được kết hợp với tài liệu này

Đây là một điểm quan trọng trong cách ra đề Nó cho phép các câu hỏi

đi sâu hơn (so với việc sử dụng các câu hỏi hoàn toàn riêng rẽ – mỗi câu hỏilại đặt trong một bối cảnh mới hoàn toàn) Điều này cũng cho phép học sinh

có thời gian suy nghĩ kĩ càng tài liệu (do ít tình huống hơn) mà sau đó có thể

được sử dụng trong đánh giá ở những góc độ khác nhau Nó cũng cho phépthuận lợi hơn trong việc gắn với tình huống thực trong cuộc sống Việc chođiểm của các câu trong một Unit là độc lập.[3]

Các kiểu câu hỏi được sử dụng (trong các UNIT):

+Câu hỏi trắc nghiệm khách quan nhiều lựa chọn;

+Câu hỏi Có – Không, Đúng – Sai phức hợp;

+Câu hỏi đóng đòi hỏi trả lời dựa trên những trả lời có sẵn

+Câu hỏi mở đòi hỏi trả lời ngắn

+Câu hỏi mở đòi hỏi trả lời dài (khi chấm sẽ phải tách ra từng phần đểcho điểm)

PISA sử dụng thuật ngữ coding (mã hóa), không sử dụng khái niệmchấm bài vì mỗi một mã của câu trả lời được quy ra điểm số tùy theo câu hỏi

Các câu trả lời đối với các câu hỏi nhiều lựa chọn hoặc câu trả lời củamột số câu hỏi trả lời ngắn được xây dựng trước sẽ được nhập trực tiếp vàophần mềm nhập dữ liệu

Mã của các câu hỏi thường là 0, 1, 2, 9 hoặc 0, 1, 9 tùy theo từng câuhỏi Các mã thể hiện mức độ trả lời bao gồm: mức đạt được tối đa cho mỗicâu hỏi và được quy ước gọi là “Mức tối đa”, mức “Không đạt” mô tả các câutrả lời không được chấp nhận và bỏ trống không trả lời Một số câu hỏi cóthêm “Mức chưa tối đa” cho những câu trả lời thỏa mãn một phần nào đó Cụthể:

+Mức tối đa (Mức đầy đủ) : Mức cao nhất (mã 1 trong câu có mã 0, 1,

9 hoặc mã 2 trong câu có mã 0, 1, 2, 9) Ở đây hiểu là điểm

+Mức chưa tối đa (Mức không đầy đủ) (mã 1 trong câu có mã 0, 1, 2,9)

+Không đạt: Mã 0, mã 9 Mã 0 khác mã 9

Có thể câu hỏi được mã hóa theo các mức 00, 01, 11, 12, 21, 22, 99.Trong trường hợp này, “Mức tối đa” là 21, 22; “Mức chưa tối đa” là 11, 12 vàmức “Không đạt” là 00, 01, 99.

Dữ liệu PISA được định mức theo lý thuyết ứng đáp câu hỏi (itemresponse theory - IRT, cụ thể là theo mô hình Rasch) Chính điều này đã chophép nhiều dạng câu hỏi được áp dụng trong bài khảo sát PISA, và so sánhgiữa các nước thành viên tham gia và báo cáo về xu hướng phát triển của dữliệu (so sánh các kết quả của khảo sát) [4, tr 9]

Thuyết đáp ứng câu hỏi của Rasch mô hình hóa mối quan hệ giữa mức

độ khả năng của người làm trắc nghiệm và đáp ứng của người ấy với câu trắcnghiệm Mỗi câu trắc nghiệm được mô tả bằng một thông số (độ khó) ký hiệu

là δ và mỗi người làm trắc nghiệm được mô tả bằng một thông số (khả năng)

ký hiệu là θ Mỗi khi học sinh trả lời một câu hỏi, các thông số độ khó và khảnăng tác động lẫn nhau, để cho một xác suất đáp ứng của người làm trắcnghiệm ấy Dạng toán học của mô hình này là:

Trong đó, P(θ) là xác suất để thí sinh n có năng lực θ trả lời đúng câuhỏi có độ khó δ

Việc tính toán các thông số liên quan đến câu hỏi trắc nghiệm là phứctạp, sử dụng các phần mềm Quest, Conquest, Iata… để phân tích, đánh giácâu hỏi trắc nghiệm, đề trắc nghiệm để xử lý số liệu của câu hỏi trắc nghiệm,

đề trắc nghiệm mang lại hiệu quả cao Một số tiêu chí đánh giá các câu hỏi cóthể tính toán nhanh chóng nhờ các phần mềm như là:

- Độ phân biệt (Disc): độ phân biệt của câu hỏi giữa các nhóm thí sinh, (Disc) phải trong khoảng 0,25 - 0,75 đối với các test trong lớp học

- Tỉ lệ phần trăm của một phương án (Percent): tỉ lệ phần trăm của mộtphương án là tỉ lệ giữa số thí sinh chọn phương án đó so với thí sinh làm bài kiểm tra;Infit MNSQ phải nằm trong khoảng 0,77 – 1,30.

- Hệ số tương quan (Beserial): hệ số tương quan point biserial Cần loại

bỏ những câu hỏi có mối tương quan thấp hoặc dưới 0 sẽ làm tăng độ tin cậy của bàikiểm tra

- Ngưỡng để vượt qua (Thresholds): ngưỡng để vượt qua, thực chất là độ khó của câu trắc nghiệm

- Sai số trong tính toán (Error)

1.3 Bài tập vật lí và vai trò nó trong dạy học vật lí

1.3.1 Bài tập vật lí

- Trong thực tế dạy học bài tập vật lí được hiểu là một vấn đề được đặt ra

mà trong trường hợp tổng quát đòi hỏi những suy luận logic, những phép toán và thínghiệm dựa trên cơ sở các định luật và các phương pháp vật lí…

- Bài tập vật lí là những bài luyện tập được lựa chọn một cách phù hợp vớimục đích chủ yếu là nghiên cứu các hiện tượng vật lí, hình thành các khái niệm, pháttriển tư duy vật lí của học sinh và rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức của học sinh vàothực tiễn [8]

1.3.2 Vai trò của bài tập vật lí trong dạy và học

- Trong quá trình dạy và học vật lí, mặc dù giáo viên đã rất cố gắng sửdụng nhiều phương pháp mới hay để học sinh tiếp cận nghiên cứu tài liệu hay một kiếnthức vật lí mới một cách rõ ràng mạch lạc, logic song để học sinh hiểu sâu và nắm đượckiến thức đó giáo viên cần có hệ thống các bài tập cho các học sinh làm Chính trong quátrình làm bài tập các em đã phải vận dụng linh hoạt các kiến thức để tự lực giải quyết cáctình huống cụ thể khác nhau, có như vậy kiến thức, mới trở nên sâu sắc, hoàn thiện và trởthành vốn

riêng của người học Qua đó học sinh còn có thể hình thành thói quen, kỹnăng, kỹ xảo khi vận dụng kiến thức đã học vào cuộc sống Không những thếthông qua dạy học về bài tập vật lí, người học có thể nắm vững một cáchchính xác, sâu sắc và toàn diện hơn những quy luật vật lí, những hiện tượngvật lí… biết cách phân tích chúng, ứng dụng chúng vào thực tiễn, có thói quenvận dụng kiến thức khái quát, giúp học sinh làm việc với tinh thần tự lực cao,đồng thời phát triển tư duy sáng tạo của học sinh Vai trò của bài tập vật lí nhưsau:

- Giải bài tập vật lí giúp học sinh rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng kiến thức, liên hệ lý thuyết với thực tế, học tập với đời sống

+ Khi giải các bài tập toán như vậy sẽ giúp học sinh hiểu kiến thức sâu sắchơn, đồng thời tập cho học sinh biết cách liên hệ giữa lý thuyết và thực tế, vận dụng kiếnthức được học vào cuộc sống hàng ngày

- Bài tập vật lí sử dụng như một phương tiện độc đáo để nghiên cứu tài liệumới khi trang bị kiến thức cho học sinh nhằm đảm bảo cho học sinh lĩnh hội kiến thứcmột cách sâu sắc và vững chắc

+ Trong quá trình dạy học vật lí giải quyết các tình huống cụ thể do bài tập

đề ra, học sinh có nhu cầu tìm kiếm kiến thức mới, đảm bảo cho học sinh lĩnh hội kiếnthức một cách sâu sắc

+ Khi giải quyết các tình huống cụ thể do bài tập đề ra, học sinh phải phântích đề bài, xem đề bài cho gì, học sinh phải tái hiện kiến thức, vận dụng kiến thức, vậndụng các thao tác tư duy như phân tích, so sánh, tổng hợp, trìu tượng hóa, khái quáthóa…để xác lập mối quan hệ giữa các đại lượng, lập luận, tính toán, có khi phải tiến hànhlàm thí nghiệm, đo đạc kiểm tra kết luận Vì thế bài tập vật lí sẽ là phương tiện rất tốt đểphát triển tư duy, óc sáng tạo, bồi dưỡng hứng thú học tập và khả năng nghiên cứu khoahọc, đặc biệt là khi phải khám phá ra bản chất của hiện tượng vật lí được trình bày dướidạng tình huống có vấn đề Trong vật lí nếu ý thức được điều này,

các bài tập vật lí do giáo viên lựa chọn tốt có thể tối đa hóa khả năng sáng tạotính tò mò của người học thay vì những bài tập đòi hỏi áp dụng một cách đơngiản, các công thức, các định luật.

- Bài tập vật lí có tầm quan trọng đặc biệt rèn luyện cho học sinh tính sángtạo, độc lập trong suy nghĩ, rèn luyện tư duy, đức tính kiên trì và sự yêu thích môn học,bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh

+ Ở đây người học được khuyến khích chủ động chứ không thụ động trongthái độ học, cần lưu ý rằng sự giúp đỡ quá mức của giáo viên sẽ dẫn đến việc khuyếnkhích tính dựa dẫm của người học

- Bài tập vật lí còn góp phần xây dựng một thế giới quan duy vật biệnchứng cho học sinh, làm cho họ hiểu rõ thế giới tự nhiên là vật chất Vật chất luôn ở trạngthái vận động, họ tin vào sức mạnh của mình, muốn đem tài năng và trí tuệ cải tạo thiênnhiên

- Bài tập vật lí là hình thức củng cố, ôn tập, hệ thống hóa kiến thức và là phương tiện để kiểm tra kiến thức, kỹ năng của học sinh một cách hiệu quả

+ Khi giải bài tập vật lí học sinh phải nhớ lại kiến thức vừa học, đào sâukhía cạnh nào đó của kiến thức hoặc phải tổng hợp kiến thức trong một chương hoặc mộtphần của chương trình Nó được thực hiện qua bài kiểm tra một tiết, kiểm tra định kỳ.Kết quả của bài kiểm tra giúp giáo viên biết người học học được gì, nắm kiến thức vữngđến đâu để từ đó giáo viên kịp thời sửa chữa sai lầm của người học mình và điều chỉnhcách dạy của mình

+ Giải bài tập vật lí là thước đo chính xác đề giáo viên có thể thường xuyêntheo dõi thành tích và tinh thần học tập của học sinh cùng với hiệu quả công tác giáo dục,giáo dưỡng của mình đề từ đó có thể điều chỉnh nội dung, phương pháp dạy học, giúpquá trình dạy học đạt hiệu quả cao

- Bài tập vật lí có ý nghĩa to lớn trong việc giáo dục kỹ thuật tổng hợp khoahọc, kỹ thuật, thông tin liên lạc, giao thông vận tải, sản xuất công

nghiệp…Các bài tập này là phương tiện thuận lợi để học sinh liên hệ giữa lýthuyết và thực hành, học tập với đời sống, vận dụng kiến thức đã học vào thực

tế sản xuất và cuộc sống Thông qua bài tập vật lí giáo viên có thể giới thiệucho học sinh biết sự xuất hiện những tư tưởng, những quan điểm hiện đại, cácphát minh làm thay đổi thế giới Tiếp xúc các hiện tượng trong đời sống hàngngày qua các bài tập vật lí giúp học sinh nhìn thấy khoa học vật lí xung quanhmình, từ đó kích thích hứng thú, đam mê của các em với môn học, bồi dưỡngkhả năng quan sát, tài phán đoán

+Giải bài tập vật lí không phải là công việc nhẹ nhàng nó đòi hỏi họcsinh tích cực vận dụng tổng hợp những kiến thức, kinh nghiệm đã có để tìmlời giải Khi giải thành công một bài tập, sẽ đem đến cho học sinh niềm phấnkhởi, sáng tạo , sẵng sàng đón nhận bài tập mới ở mức độ cao hơn

- Tuy nhiên không phải cứ cho học sinh làm bài tập là chúng ta đạt ngayđược các yêu cầu mong muốn Bài tập vật lí chỉ phát huy tác dụng to lớn của nó trongnhững điều kiện sư phạm nhất định Kết quả rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo giải bài tập phụthuộc rất nhiều vào việc có hay không có một hệ thống bài tập được lựa chọn và sắp xếpphù hợp với mục đích dạy học, với yêu cầu rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo cho người học [9]

1.3.3 Mục đích sử dụng bài tập vật lí trong trường phổ thông

- Bài tập vật lí có vài trò quan trọng trong vận dụng kiến thức và hìnhthành kiến thức mới đều có mặt Do đó, bài tập vật lí với tư cách là một phương pháp dạyhọc giữ vị trí đặc biệt quan trọng trong việc hoàn thành nhiệm vụ dạy học vật lí ở nhàtrường phổ thông Việc giải các bài tập vật lí là rèn luyện sự tư duy định hướng học sinhmột cách tích cực

- Bài tập vật lí có thể được sử dụng như là:

+ Phương tiện nghiên cứu tài liệu mới, đảm bảo cho học sinh lĩnh hội kiến thức một cách vững vàng

+ Phương tiện rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng kiến thức liên hệ

lý thuyết với thực tế, học tập với đời sống

+ Rèn luyện tư duy, bồi dưỡng PPNCKH cho học sinh

+ Phương tiện ôn tập, củng cố kiến thức một cách sinh động và có hiệu

- Cách phân loại hay gặp là dựa trên các đề tài: VD: bài tập cơ học, bài tậpnhiệt học, bài tập điện học… Trong bài tập cơ có thể phân thành bài tập động học, bài tậpđộng lực học, bài tập tĩnh học Trong mỗi loại bài tập đó nếu dựa theo phương thức giải

có thể chia thành:

+ Bài tập định tính

+ Bài tập tính toán +Bài tập thí nghiệm +Bài tập đồ thị

- Tuy nhiên khi giải phần lớn các bài tập người ta có thể sử dụng một vài phương thức giải vì sự phân chia này chỉ có tính chất quy ước

- Bài tập định tính: Đặc điểm của loại bài tập này là nhấn mạnh mặt địnhtính của hiện tượng khảo sát, việc giải chủ yếu dựa vào các suy luận logic mà không phảitính toán phức tạp Bài tập định tính này dùng để vận

dụng kiến thức vào đời sống, sản xuất và thường được dùng làm bài tập mởđầu nghiên cứu tài liệu mới, giúp học sinh nắm vững bản chất vật lí của hiệntượng, tạo say mê, hứng thú môn học cho học sinh, rèn luyện cho họ tư duylogic, khả năng phán đoán, biết cách phân tích bản chất vật lí của hiện tượng.Ngay ở những lớp đầu khi học vật lí, các bài tập chủ yếu là bài tập định tính.

Có thể nói bài tập này như bước khởi đầu, cánh cổng mở ra cho học sinh tiếpcận ngôi nhà vật lí một cách thú vị

- Bài tập đinh lượng: là loại bài tập có dữ liệu là các số cụ thể, học sinhphải giải chúng bằng các phép tính toán, sử dụng công thức để xác lập mối quan hệ phụthuộc định lượng giữa các đại lượng phải tìm và nhận được kết quả dưới dạng một côngthức hoặc một giá trị bằng số

- Bài tập thực nghiệm: là loại bài tập khi giải phải sử dụng thí nghiệm để đitới mục đích đặt ra, có khi phải tiến hành thí nghiệm để đi tới kết quả phải tìm hoặc làmthí nghiệm để lấy số liệu giải bài tập

- Bài tập đồ thị: dạng bài tập này rất phong phú, có thể từ đồ thị đã cho họcsinh phải đi tìm một yếu tố nào đó, hoặc từ các dữ liệu đã biết đi xây dựng đồ thị Loạibài tập này giúp học sinh thấy được một cách trực quan mối quan hệ giữa các đại lượngvật lí

1.3.5 Các yêu cầu chung trong dạy học về bài tập vật lí

1.3.5.1 Tiêu chuẩn lựa chọn bài tập vật lí

- Thông qua việc giải bài tập, những kiến thức cơ bản được xác định của đềtài phải được củng cố, ôn tập, hệ thống hóa, khắc sâu thêm

- Các bài tập giúp nhận thức được mối quan hệ logic giữa các đại lượng vật

lí để hệ thống hóa kiến thức cho học sinh là rất có lợi

- Các bài tập vật lí phải mang tính tuần tự từ đơn giản đến phức tạp của cácmối quan hệ giữa các đại lượng và các khái niệm đặc trưng cho các quá trình hoặc hiệntượng phải được mô tả trong hệ thống bài tập Đặc biệt cần

có những bài tập mà việc tìm ra mối quan hệ vật lí đòi hỏi phải có sự sáng tạo,độc đáo và giải quyết được những sai lầm của học sinh.

- Mỗi bài tập phải đóng góp phần nào đó vào việc hoàn thiện kiến thức chohọc sinh Mỗi bài tập phải đem lại cho học sinh một điều mới mẻ nhất định, một khókhăn vừa sức

- Hệ thống bài tập phải đa dạng về thể loại (bài tập định tính, bài tập định lượng, bài tập đồ thị, bài tập thí nghiệm…)

- Các kiến thức toán lí được sử dụng trong bài tập phải phù hợp với trình

độ của học sinh

- Số lượng bài tập được cho phải phù hợp với sự phân bố thời gian

1.3.5.2 Yêu cầu khi dạy bài tập vật lí.

- Giáo viên phải sắp xếp các bài tập thành hệ thống, định kế hoạch phương pháp sử dụng

- Khi dạy bài tập vật lí nên chú trọng việc rèn luyện tư duy, kĩ năng giải bàitập, tính tự lập của học sinh

- Khi giải bài tập vật lí, hướng hình thành phong cách nghiên cứu bài tập giống phong cách người nghiên cứu khoa học

1.3.6 Các bước giải bài tập vật lí.

Việc giải bài tập vật lí bao gồm các bước sau:

Bước 1: Tìm hiểu đầu bài

- Phân tích được dữ kiện của đầu bài cho và ẩn cần tìm

- Dùng các ký hiệu để tóm tắt đầu bài

- Những dữ kiện đã cho liên quan đến những khái niệm, hiện tượng, qui tắcđịnh luật nào trong vật lí Xác định các giai đoạn diễn biến của hiện tượng và các địnhluật chi phối nó

- Hoạt động của học sinh ở bước này.

+ Đối chiếu các dữ kiện đã cho và cái phải tìm, xét bản chất vật lí của hiện tượng để nhận ra các định luật, công thức vật lí có liên quan

Bước 3: Luận giải, tính toán các kết quả bằng số

-Sử dụng phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp

+ Phương pháp phân tích thì xuất phát từ ẩn số của bài tập, tìm ra mối quan

hệ giữa ẩn đó với một đại lượng nào đó của một định luật đã được xác định, diễn đạtbằng công thức, tiếp tục phát triển lập luận hoặc biến đổi cuối cùng tìm được một côngthức chỉ chứa mối quan hệ giữa ẩn số và các dữ kiện đã cho

Bước 4: Biện luận

- Phân tích kết quả cuối cùng để loại bỏ những kết quả không phù hợp vớiđiều kiện bài tập hoặc không phù hợp với thực tế Từ đó giáo viên cần rèn luyện cho họcsinh rút ra một số nhận xét

+ Phương pháp giải+ Khả năng mở rộng bài tập + Khả năng ứng dụng bài tậpTuy nhiên có những trường hợp không nhất thiết phải theo đúng trình tự

đó VD: Các bài tập định tính, [8], [9]

1.4 Bài tập vật lí dựa trên tình huống theo hướng tiếp cận PiSa

1.4.1 Định hướng xây dựng bài tập vật lí theo tiếp cận PiSa

- Bài tập vật lí phải đa dạng, phải có nội dung thiết thực gần gũi với đờisống hàng ngày Kiến thức vật lí có liên quan đến các tình huống có trong đời sống thực

tế, đại diện cho một khái niệm khoa học điển hình hoặc lý thuyết giải thích có tính thiếtthực và lâu dài

- Nội dung bài tập phải ngắn gọn, xúc tích, không quá nặng về tình toán màcần chú ý tập trung vào rèn luyện và phát triển các năng lực nhận thức, tư duy vật lí vàhành động cho học sinh.

- Bài tập vật lí định lượng được xây dựng trên quan điểm không phức tạp hóa bởi các thuật toán

- Bài tập vật lí được xây dựng theo hướng tiếp cận PiSa phải đa dạng hóacác hình thức câu hỏi, bài tập, như sử dụng bảng biểu, sơ đồ Văn bản, hình ảnh, câu hỏitrắc nghiệm khách quan, câu hỏi tự luận ngắn, câu hỏi mở

1.4.2 Các dạng bài tập vật lí theo tiếp cận PiSa.

Các kiểu câu hỏi được sử dụng có thể theo các dạng: Câu hỏi trắcnghiệm khách quan nhiều lựa chọn kiểu đơn giản, câu hỏi đúng sai phức hợp,câu hỏi mở đòi hỏi trả lời ngắn, câu hỏi mở đòi hỏi trả lời dài, câu hỏi đóngđòi hỏi trả lời, câu hỏi yêu cầu về đồ thị, biểu đồ, câu hỏi yêu cầu dùng lậpluận để thể hiện sự đồng tình hay bác bỏ một nhận định, câu hỏi liên quan đếnviệc học sinh phải đọc và trích rút thông tin từ biểu đồ, sơ đồ, hình vẽ để trảlời câu hỏi

- Trong cuộc sống của chúng ta có lẽ một cử động nhỏ hay một hiện tượng

tự nhiên cũng làm xuất hiện lực ma sát Khi ta bước đi, khi ta kéo hoặc đẩy một vật thậmchí khi một vật rơi trong không khí…

- Vậy lực ma sát là gì? Xuất hiện khi nào? Có những đặc điểm gì?

Đó là một loại lực cản trở chuyển động của vật này lên vật khác

Có 3 loại lực ma sát, ma sát nghỉ, ma sát lăn, ma sát trượt.

Qua những điều trên chúng ta có thể thấy được tầm quan trọng của lực

ma sát đối với cuộc sống này như thế nào

- Nói như vậy không có nghĩa là lực ma sát là không có hại VD Lực ma sát làm mòn lốp xe ô tô, xe máy, cản trở chuyển động

- Để phát huy tốt những ưu điểm và khắc phục, hạn chế các nhược điểm

Mức độ tối đa: Mã 2: Duỗi tay thẳng ra phía trước và hai bàn tay chập lại

để làm vận động viên trườn trong nước nhanh hơn

Mức chưa tối đa: Mã 1: Duỗi tay thẳng ra phía trước để giảm ma sát vàtăng khả năng xuyên dòng

Câu hỏi 3: Một đoàn tàu chạy trên đường ray nằm ngang Lực cân bằng

5 104 (N) Tính khối lượng tối thiểu của đầu máy Hệ số ma sát trượt củabánh xe với đường ray là 0,2 (g = 9,8 m/s2)

Mã 9: Không trả lời.

Câu 4:Lực ma sát có lợi hay có hại ? Hướng dẫn mã hóa:

Mức tối đa: Có lợi giúp cầm nắm được các vật, có thể đi lại trên mặt đất

Có hại, cản trở chuyển động, làm mòn các bề mặt tiếp xúc

Mức không đạt

Mã 0: Trả lời sai hoặc không có lý giải

Mã 9: Không trả lời

1.4.3 Hướng dẫn giải bài tập tình huống theo hướng tiếp cận PISA

Theo quan điểm hiện đại thì dạy học là dạy giải quyết vấn đề, quá trìnhdạy - học bao gồm "một hệ thống các hành động có mục đích của giáo viên tổchức hoạt động trí óc và tay chân của học sinh, đảm bảo cho học sinh chiếmlĩnh được nội dung dạy học, đạt được mục tiêu xác định" Trong quá trình dạyhọc, giáo viên tổ chức định hướng hành động chiếm lĩnh tri thức của học sinhphỏng theo tiến trình của chu trình sáng tạo khoa học Như vậy, chúng ta cóthể hình dung diễn biến của hoạt động dạy học như sau:

- Giáo viên tổ chức tình huống (giao nhiệm vụ cho học sinh): học sinhhăng hái đảm nhận nhiệm vụ, gặp khó khăn, nảy sinh vấn đề cần tìm tòi giải quyết Dưới

sự chỉ đạo của giáo viên, vấn đề được diễn đạt chính xác hóa, phù hợp với mục tiêu dạyhọc và các nội dung cụ thể đã xác định

- Học sinh tự chủ tìm tòi giải quyết vấn đề đặt ra Với sự theo dõi, địnhhướng, giúp đỡ của giáo viên, hoạt động học của học sinh diễn ra theo một tiến trình hợp

lí, phù hợp với những đòi hỏi phương pháp luận

- Giáo viên chỉ đạo sự trao đổi, tranh luận của học sinh, bổ sung, tổngkết, khái quát hóa, thể chế hóa tri thức, kiểm tra kết quả học phù hợp với mục tiêu dạyhọc các nội dung cụ thể đã xác định.

Trong dạy học các môn khoa học ở trường phổ thông, đối với việc xâydựng một kiến thức cụ thể thì tiến trình hoạt động giải quyết vấn đề được mô

tả như sau: "đề xuất vấn đề - suy đoán giải pháp - khảo sát lí thuyết và / hoặcthực nghiệm - kiểm tra, vận dụng kết quả"

- Đề xuất vấn đề: Từ cái đã biết và nhiệm vụ cần giải quyết nảy sinh nhucầu về một cái còn chưa biết, về một cách giải quyết không có sẵn, nhưng hi vọng có thểtìm tòi, xây dựng được Diễn đạt nhu cầu đó thành câu hỏi

- Suy đoán giải pháp: Để giải quyết vấn đề đặt ra, suy đoán điểm xuấtphát cho phép đi tìm lời giải: chọn hoặc đề xuất mô hình có thể vận hành được để đi tớicái cần tìm; hoặc phỏng đoán các biến cố thực nghiệm có thể xảy ra mà nhờ đó có thểkhảo sát thực nghiệm để xây dựng cái cần tìm

- Khảo sát lí thuyết và / hoặc thực nghiệm: Vận hành mô hình rút ra kếtluận lô gíc về cái cần tìm và / hoặc thiết kế phương án thực nghiệm, tiến hành thựcnghiệm, thu lượm các dữ liệu cần thiết và xen xét, rút ra kết luận về cái cần tìm

- Kiểm tra, vận dụng kết quả: xem xét khả năng chấp nhận được củacác kết quả tìm được, trên cơ sở vận dụng chúng để giải thích / tiên đoán các sự kiện vàxem xét sự phù hợp của lí thuyết và thực nghiệm Xem xét sự cách biệt giữa kết luận cóđược nhờ suy luận lí thuyết với kết luận có được từ các dữ liệu thực nghiệm để quy nạpchấp nhận kết quả tìm được khi có sự phù hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm, hoặc để xétlại, bổ sung, sửa đổi đối với thực nghiệm hoặc đối với sự xây dựng và vận hành mô hìnhxuất phát