(Luận văn thạc sĩ) 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

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG 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

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG 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 Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí

Mã số: 60.14.01.11

HÀ NỘI – 2014

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG 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 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

i

LỜI CẢM ƠN

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

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

Hà Nội, 2014

Tác giả

Nguyễn Thị Hồng Minh

ii

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

iii

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

iv

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

v

NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT CSVC Cơ sở vật chất

TNSP Thực nghiệm sư phạm THPT Trung học phổ thông MTĐT Máy tính điện tử

PTDH Phương tiện dạy học SGK Sách giáo khoa

VL Vật lí

vi

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

7

MỞ ĐẦU 1.Lý do chọn đề tài

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

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

Bài tập vật lí ở trường THPT có vai trò quan trọng trong việc phát triển khả năng vận dụng kiến thức vật lí để giải quyết vấn để, giúp học sinh phát triển tư duy Tuy nhiên, hiện nay việc xây dựng các bài tập vật lí và hướng dẫn 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) là chương 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

là OECD) khởi xướng, nhằm tìm kiếm và xác định các tiêu chuẩn đánh giá kết quả của người học trong thời đại mới thông qua tiêu chí, phương pháp,

8

cách thức kiểm tra và so sánh học sinh giữa các nước trên cơ sở 4 lĩnh vực

cơ bản 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 khả năng, năng lực vận dụng linh hoạt, sáng tạo kiến thức vào thực tiễn của học sinh, xuất phát từ các vấn đề do nhu cầu thực tiễn cần giải quyết, vấn đề nảy sinh trong quá trình học tập, lao động của người học và phục vụ chính cho nhu cầu, lợi ích của người học, phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế của đất nước Việc xây dựng và hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí theo cách tiếp cận trên không chỉ giúp học sinh nắm rõ bản chất của sự vật hiện tượng tồn tại xung quanh mình, từ đó hình thành các kĩ năng phát hiện và giải quyết các vấn 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 về việc dạy học các môn Toán, Hóa học theo tiếp cận PISA, tuy nhiên những nghiên cứu dạy học vật lí nói chung và dạy học sinh giải các bài tập vật lí theo tiếp 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 học sinh 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 hướng dẫn học sinh giải các bài tập theo hướng tiếp cận PISA (Phần động lực học chất 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 theo hướng tiếp cận đánh giá PISA nhằm nâng cao năng lực giải quyết vấn đề theo hướng tích cực, tự lực, tăng hứng thú trong học tập của học sinh

9

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

- Thực nghiệm sư phạm

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 hướng tiếp cận PISA như thế nào để phát triển khả năng giải quyết vấn đề thực tiễn, tăng tính tích 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 chất điểm - Vật lí 10 theo hướng tiếp cận PISA sẽ phát triển được năng lực khoa học của học sinh theo hướng tăng hứng thú, tích cực, tự lực trong học tập

10

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

+ Nghiên cứu cách thức xây dựng các câu hỏi, bài tập vật lí theo tiếp cận 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

11

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

12

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 for International Student Assessment) - PISA được xây dựng và điều phối bởi tổ chức 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 hệ thống giáo dục, chủ yếu là đánh giá năng lực của học sinh trong các lĩnh vực Đọc hiểu, Toán học và Khoa học với đối tượng là học sinh ở độ tuổi 15, tuổi sắp kết thúc chương trình giáo dục bắt buộc ở hầu hết các nước thành viên OECD

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 nào trước khi bước vào cuộc sống PISA không kiểm tra kiến thức thu được tại trường học mà đưa ra cái nhìn tổng quan về khả năng phổ thông thực tế của học sinh Bài thi chú trọng khả năng học sinh vận dụng kiến thức và kĩ năng của mình khi đối mặt với nhiều tình huống và những thử thách liên quan đến các kĩ năng đó Nói cách khác, PISA đánh giá khả năng học sinh vận dụng kiến 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 tình huống; khả năng vận dụng kiến thức khoa học để hiểu và giải quyết các tình huống khoa học

1.1.2 Mục tiêu của PiSa

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

- Năng lực phổ thông: Thay vì kiểm tra sự thuộc bài theo các chương trình giáo dục cụ thể, PiSa chú trọng việc xem xét đánh giá về các năng lực của học sinh trong việc ứng dụng các kiến thức và kĩ năng phổ thông cơ bản vào các tình huống thực tiễn Ngoài ra còn xem xét đánh giá khả năng phân tích, lý giải và truyền đạt một cách có hiệu quả các kiến thức và kỹ năng đó thông 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 học tất cả mọi thứ cần thiết trong nhà trường Để trở thành những người có thể học tập suốt đời có hiệu quả, ngoài việc học sinh phải có kiến thức và kỹ năng phổ thông cơ bản họ còn phải có cả ý thức về động cơ học tập và cách học Do vậy PiSa sẽ tiến hành đo cả năng lực thực hiện của học sinh về các

14

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” là nhằm nhấn mạnh tầm quan trọng của những đánh giá khoa học PISA trong việc áp dụng kiến thức khoa học ở các ngữ cảnh, tình huống cuộc sống Thuật ngữ “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 kiến thức về thế giới tự nhiên ở các lĩnh vực chính như vật lí, hóa học, khoa học sinh 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 các mục tiêu nghiên cứu đề ra

Theo cách tiếp cận của PISA, năng lực khoa học của cá nhân thể hiện qua 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 bằng chứng 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

15

học về các chủ đề cụ thể có liên quan Điều quan trọng là cá nhân phải

thường xuyên tiếp thu kiến thức mới không chỉ thông qua việc nghiên cứu khoa học của 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 đánh giá 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 ý thức 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 gia đầy đủ vào xã hội mà ở đó khoa học và công nghệ đóng vai trò quan trọng Sự hiểu biết này 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 hiểu biết về khoa học và công nghệ góp phần quan trọng vào cuộc sống cá nhân, xã hội, nghề nghiệp và văn hóa của tất cả mọi người Đánh giá PISA bao gồm một chuỗi các kiến thức khoa học và khả năng nhận thức có liên quan tới nghiên cứu khoa học và giải quyết các mối quan hệ giữa khoa học và công nghệ Như vậy đưa ra đánh giá về kiến thức khoa học của học sinh bằng đánh giá năng lực của học sinh trong việc kiến thức khoa học PISA quan tâm với cả hai khía cạnh nhận thức (cognitive) và tình cảm (effective) của năng lực học 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 em đưa ra quyết định, kể cả ở hiện tại hoặc tương lai PISA cũng quan tâm tới những khía cạnh 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

16

+Sẵn sàng tham gia vào các vấn đề liên quan tới khoa học và các ý tưởng 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 hành động theo yêu cầu; ở đây hàm ý là tiếp tục quan tâm, đưa ra ý kiến và tham dự vào những vấn đề khoa học hiện tại và tương lai Phần thứ hai của lời phát biểu và những ý tưởng khoa học như một công dân biết suy nghĩ, bao gồm các 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 về các vấn đề liên quan đến khoa học, sẽ quan tâm đến các vấn đề công nghệ, tài nguyên và môi trường, và suy ngẫm về tầm quan trọng của khoa học theo quan điểm cá nhân và xã hội

Một học sinh có năng lực khoa học phát triển hơn sẽ chứng minh được khả 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 liệu làm bằng chứng, đánh giá nhiều cách giải thích khác của các hiện tượng giống nhau và đưa ra kết luận chính xác

Thuật ngữ “năng lực khoa học” không chỉ là kiến thức và kĩ năng mà thể hiện khả năng bao quát, những năng lực ở trung tâm của đánh giá khoa học 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 từ khóa để tìm kiếm thông tin khoa học của một chủ đề đặt ra Ngoài ra gồm nhận dạng các đặc điểm chính của một nghiên cứu khoa học: ví dụ: nên so sánh những gì, nên thay đổi hoặc kiểm soát những biến nào, cần thêm những thông tin nào hoặc nên thực hiện những hành động để thu thập các dữ liệu liên quan

+ Giải thích các hiện tượng bằng khoa học:

17

Thể hiện năng lực giải thích các hiện tượng bằng khoa học gồm có áp dụng kiến thức khoa học phù hợp trong một tình huống đưa ra Năng lực ở đây 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 đoán thích 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 Năng lực 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 giả định trong việc đạt được một kết luận Phản ánh về những tác động xã hội của phát 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]

• giải thích các hiện tượng bằng khoa học

• sửdụng bằng chứng khoa học

Kiến thức/ kĩ năng

Em biết gì:

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

- về chính khoa học (kiến thức về khoa học

ảnh hưởng như thế nào ?

Thái độ

Em hưởng ứng các vấn đề khoa học như thếnào: Quan tâm, Ủng hộ các tìm hiểu khoa học, Trách nhiệm

- Nhận dạng các vấn đề có thể nghiên cứu bằng khoa học;

- Xác định các từ khóa để tìm kiếm thông tin khoa học;

- Nhận dạng đặc điểm chính của một cuộc NCKH Cấp độ 2

Giải thích các hiện

tượng bằng khoa

học

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

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

dự báo những thay đổi;

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

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 trong cuộc sống hàng ngày sẽ yêu cầu cần phải có một số hiểu biết về khoa học và công nghệ trước khi hiểu rõ hoặc giải quyết chúng Những vấn đề liên quan tới 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 là học sinh sẽ giải quyết những câu hỏi khoa học như thế nào khi chúng xuất hiện ở trường học Một cuộc đánh giá cung cấp dấu hiệu ban đầu về việc học sinh sẽ giải quyết như thế nào với các tình huống đa dạng có liên quan đến khoa học và công nghệ trong cuộc sống tương lai Do đó, để làm cơ sở cho

19

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 thực hiện trong những tình huống có liên quan tới khoa học và công nghệ?” Trả lời câu 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 của các 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 gặp phải trong cuộc sống Ngoài ra, con người thường gặp phải những tình huống trong đó yêu cầu phải có sự hiểu biết nhất định về khoa học, đó chính

là quá trình sn xuất kiến thức và đề xuất giải thích về thế giới tự nhiên Hơn nữa, con người cần phải nhận biết được những mối quan hệ bổ sung giữa khoa học và công nghệ, cũng như công nghệ dựa trên khoa học xâm nhập và tác động như thế nào tới bản chất của cuộc sống hiện đại

Đối với con người, điều gì là quan trọng để họ có khả năng thực hiện những công việc có liên quan tới khoa học Mọi người thường phải rút ra kết luận thích hợp từ bằng chứng và thông tin đã cho; họ phải đánh giá những nhận xét của những người khác dựa trên cơ sở bằng chứng đưa ra và họ phải phân 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 ở những 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 trí tưởng tượng, các thuộc tính này luôn đóng vai trò trọng tâm trong việc thúc đẩy 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 cần phải có hiểu biết nhất định về cách mà các nhà khoa học thu được dữ liệu và đưa ra phần giải thích, và nhận ra những đặc điểm chính của nghiên cứu

20

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 đối tượng, 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 chung của mọi người và có thể sử dụng trong nhiều hoạt động của con người Một số đặc điểm chính của khoa học bao gồm: việc thu thập và sử dụng dữ liệu - thu thập dữ liệu được dẫn dắt bởi ý tưởng và khái niệm (đôi khi còn gọi là giả thuyết) và bao gồm các vấn đề có liên quan, ngữ cảnh và tính chính xác; tính chất thăm dò của nhận định; sự sẵn sàng xem xét nghi vấn; việc sử dụng các lập luận logic; kết nối giữa kiến thức hiện tại và lịch sử

và báo cáo phương pháp 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 bao gồm xác định các vấn đề khoa học, giải thích các hiện tượng theo khoa học

và sử dụng bằng chứng khoa học;

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

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 giải quyết các vấn đề khoa học, việc lựa chọn các phương pháp và phép đại diện

có liên quan đến các ngữ 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 vào các tình huống của cuộc sống nói chung và không giới hạn trong cuộc sống ở trường Trong phần đánh giá lĩnh vực khoa học PISA , trọng tâm của các cây hỏi là dựa trên những tình huống liên quan tới bản thân, gia đình và bạn bè (cá nhân – personal), đến cộng đồng (xã hội – social) và tới cuộc sống trên toàn thế giới (toàn cầu – global) [4, tr 13-23]

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

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

Mức độ Khả năng thực hiện của học sinh

6

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 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 và toàn cầu

2

Giải thích phù hợp với các bối cảnh quen thuộc hoặc rút ra kết luận dựa trên những nghiên cứu đơn giản Lập luận trực tiếp và đưa ra những diễn giải theo nghĩa đen về những kết quả của nghiên cứu khoa học hoặc giải quyết vấn đề công nghệ

1

học sinh chỉ áp dụng được kiến thức đó vào một số ít các tình 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) bao gồm phần dẫn “stimulus material” (có thể trình bày dưới dạng chữ, bảng, biểu đồ,…) 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 hỏi lại 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 phép thuận lợi hơn trong việc gắn với tình huống thực trong cuộc sống Việc cho điểm của các câu trong một Unit là độc lập.[3]

23

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 để cho điểm)

PISA sử dụng thuật ngữ coding (mã hóa), không sử dụng khái niệm chấm 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 của một số câu hỏi trả lời ngắn được xây dựng trước sẽ được nhập trực tiếp vào phần mềm nhập dữ liệu

Mã của các câu hỏi thường là 0, 1, 2, 9 hoặc 0, 1, 9 tùy theo từng câu hỏi Các mã thể hiện mức độ trả lời bao gồm: mức đạt được tối đa cho mỗi câu hỏi và được quy ước gọi là “Mức tối đa”, mức “Không đạt” mô tả các câu trả lời không được chấp nhận và bỏ trống không trả lời Một số câu hỏi

có thêm “Mức chưa tối đa” cho những câu trả lời thỏa mãn một phần nào đó

Cụ thể:

+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

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 trắc nghiệm 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 khả năng tác động lẫn nhau, để cho một xác suất đáp ứng của người làm trắc nghiệm 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 câu hỏi có độ khó δ

Việc tính toán các thông số liên quan đến câu hỏi trắc nghiệm là phức tạp, sử dụng các phần mềm Quest, Conquest, Iata… để phân tích, đánh giá câu 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

có thể 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

25

- Tỉ lệ phần trăm của một phương án (Percent): tỉ lệ phần trăm của một phương 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 bài kiểm 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 thí nghiệm 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 với mục đích chủ yếu là nghiên cứu các hiện tượng vật lí, hình thành các khái niệm, phát triển tư duy vật lí của học sinh và rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức của học sinh vào thực 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 sử dụng nhiều phương pháp mới hay để học sinh tiếp cận nghiên cứu tài liệu hay một kiến thức vật lí mới một cách rõ ràng mạch lạc, logic song để học sinh hiểu sâu và nắm được kiến thức đó giáo viên cần có hệ thống các bài tập cho các học sinh làm Chính trong quá trình làm bài tập các em đã phải vận dụng linh hoạt các kiến thức để tự lực giải quyết các tình huống cụ thể khác nhau, có như vậy kiến thức, mới trở nên sâu sắc, hoàn thiện và trở thành vốn

26

riêng của người học Qua đó học sinh còn có thể hình thành thói quen, kỹ năng, kỹ xảo khi vận dụng kiến thức đã học vào cuộc sống Không những thế thông qua dạy học về bài tập vật lí, người học có thể nắm vững một cách chính xác, sâu sắc và toàn diện hơn những quy luật vật lí, những hiện tượng vật lí… biết cách phân tích chúng, ứng dụng chúng vào thực tiễn, có thói quen vận 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 như sau:

- 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 sắc hơn, đồng thời tập cho học sinh biết cách liên hệ giữa lý thuyết và thực

tế, vận dụng kiến thức được học vào cuộc sống hàng ngày

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

+ Khi giải quyết các tình huống cụ thể do bài tập đề ra, học sinh phải phân tích đề bài, xem đề bài cho gì, học sinh phải tái hiện kiến thức, vận dụng kiến thức, vận dụng các thao tác tư duy như phân tích, so sánh, tổng hợp, trìu tượng hóa, khái quát hóa…để xác lập mối quan hệ giữa các đại lượng, lập luận, tính toán, có khi phải tiến hành làm thí nghiệm, đo đạc kiểm tra kết luận Vì thế bài tập vật lí sẽ là phương tiện rất tốt để phát triển tư duy,

óc sáng tạo, bồi dưỡng hứng thú học tập và khả năng nghiên cứu khoa học, đặc biệt là khi phải khám phá ra bản chất của hiện tượng vật lí được trình bày dưới dạng tình huống có vấn đề Trong vật lí nếu ý thức được điều này,

27

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

- Bài tập vật lí có tầm quan trọng đặc biệt rèn luyện cho học sinh tính sáng tạo, 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 trong thái độ học, cần lưu ý rằng sự giúp đỡ quá mức của giáo viên sẽ dẫn đến việc khuyến khích tính dựa dẫm của người học

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

- 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 sâu khía cạnh nào đó của kiến thức hoặc phải tổng hợp kiến thức trong một chương hoặc một phần 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 vững đến đâu để từ đó giáo viên kịp thời sửa chữa sai lầm của người học mình và điều chỉnh cách dạy của mình

+ Giải bài tập vật lí là thước đo chính xác đề giáo viên có thể thường xuyên theo 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, giúp quá trình dạy học đạt hiệu quả cao

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

28

nghiệp…Các bài tập này là phương tiện thuận lợi để học sinh liên hệ giữa lý thuyết 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 thiệu cho học sinh biết sự xuất hiện những tư tưởng, những quan điểm hiện đại, các phát minh làm thay đổi thế giới Tiếp xúc các hiện tượng trong đời sống hàng ngày qua các bài tập vật lí giúp học sinh nhìn thấy khoa học vật lí xung quanh mình, từ đó kích thích hứng thú, đam mê của các em với môn học, bồi dưỡng khả năng quan sát, tài phán đoán

+Giải bài tập vật lí không phải là công việc nhẹ nhàng nó đòi hỏi học sinh tích cực vận dụng tổng hợp những kiến thức, kinh nghiệm đã có để tìm lời giải Khi giải thành công một bài tập, sẽ đem đến cho học sinh niềm phấn khởi, 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 ngay được các yêu cầu mong muốn Bài tập vật lí chỉ phát huy tác dụng to lớn của

nó trong những điều kiện sư phạm nhất định Kết quả rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo giải bài tập phụ thuộc rất nhiều vào việc có hay không có một hệ thống bài tập được lựa chọn và sắp xếp phù 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 hình thành kiến thức mới đều có mặt Do đó, bài tập vật lí với tư cách là một phương pháp dạy học giữ vị trí đặc biệt quan trọng trong việc hoàn thành nhiệm vụ dạy học vật lí ở nhà trường phổ thông Việc giải các bài tập vật lí

là rèn luyện sự tư duy định hướng học sinh một 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

29

+ 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 quả

+ Rèn luyện những đức tính tự lập, cẩn thận, kiên trì, tinh thần vượt khó

+ Phương tiện để kiểm tra đánh giá kiến thức kỹ năng của học sinh

1.3.4 Các dạng bài tập vật lí

- Bài tập vật lí rất đa dạng và phong phú, có nhiều cách phân loại bài tập, tùy thuộc vào mục đích sử dụng, tùy theo mức độ yêu cầu phát triển tư duy tùy theo nội dung, theo phương thức cho điều kiện và phương thức giải

mà có thể phân loại bài tập theo nhiều cách khác nhau

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

30

dụng kiến thức vào đời sống, sản xuất và thường được dùng làm bài tập mở đầu nghiên cứu tài liệu mới, giúp học sinh nắm vững bản chất vật lí của hiện tượng, tạo say mê, hứng thú môn học cho học sinh, rèn luyện cho họ tư duy logic, 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 tiếp cận 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 sinh phải giải chúng bằng các phép tính toán, sử dụng công thức để xác lập mối quan hệ phụ thuộc định lượng giữa các đại lượng phải tìm và nhận được kết quả dưới dạng một công thức hoặc một giá trị bằng số

- Bài tập thực nghiệm: là loại bài tập khi giải phải sử dụng thí nghiệm

để đi tới mục đích đặt ra, có khi phải tiến hành thí nghiệm để đi tới kết quả phải tìm hoặc làm thí 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 học sinh phải đi tìm một yếu tố nào đó, hoặc từ các dữ liệu đã biết đi xây dựng đồ thị Loại bài tập này giúp học sinh thấy được một cách trực quan mối quan hệ giữa các đại lượng vật 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 đề tài 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 các mối quan hệ giữa các đại lượng và các khái niệm đặc trưng cho các quá trình hoặc hiện tượng phải được mô tả trong hệ thống bài tập Đặc biệt cần

- 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 bài tập, 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

Bước 2: Phân tích hiện tượng

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

32

- 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 đạt bằng công thức, tiếp tục phát triển lập luận hoặc biến đổi cuối cùng tìm được một công thức 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 với điều kiện bài tập hoặc không phù hợp với thực tế Từ đó giáo viên cần rèn luyện cho học sinh rút ra một số nhận xét

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 đời sống 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 thiết thực và lâu dài

33

- Nội dung bài tập phải ngắn gọn, xúc tích, không quá nặng về tình toán

mà cần chú ý tập trung vào rèn luyện và phát triển các năng lực nhận thức, tư duy vật lí và hành 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 hóa các hình thức câu hỏi, bài tập, như sử dụng bảng biểu, sơ đồ Văn bản, hình ảnh, câu hỏi trắc 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 trắc nghiệm 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 đóng đòi hỏi trả lời, câu hỏi yêu cầu về đồ thị, biểu đồ, câu hỏi yêu cầu dùng lập luận để thể hiện sự đồng tình hay bác bỏ một nhận định, câu hỏi liên quan đến việc học sinh phải đọc và trích rút thông tin từ biểu đồ, sơ đồ, hình

vẽ để trả lời câu hỏi

- 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

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 thì

+ Ở các trường hợp lực ma sát có ích chúng ta phải tìm cách làm tăng

độ nhám của mặt tiếp xúc và tăng áp lực tác dụng lên mặt tiếp xúc

+ Ở các trường hợp lực ma sát có hại chúng ta cần bôi trơn các thiết bị…

Câu hỏi 1: Vận động viên bơi lội khi nhảy xuống nước thường thực hiện những thao tác nào? Tại sao?

Hướng dẫn mã hóa:

A 25(kg) B=105 (kg) C = 25 tấn D= 100 tấn Hướng dẫn mã hóa:

Mức tối đa

Mã 1: C=25 tấn

Mức không đạt

Mã 0: đáp án khác

36

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 trình dạy - học bao gồm "một hệ thống các hành động có mục đích của giáo viên tổ chức hoạt động trí óc và tay chân của học sinh, đảm bảo cho học sinh chiếm lĩnh được nội dung dạy học, đạt được mục tiêu xác định" Trong quá trình dạy học, giáo viên tổ chức định hướng hành động chiếm lĩnh tri thức của học sinh phỏng theo tiến trình của chu trình sáng tạo khoa học Như vậy, chúng ta có thể hình dung diễn biến của hoạt động dạy học như sau:

- Giáo viên tổ chức tình huống (giao nhiệm vụ cho học sinh): học sinh hăng 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 dạy học 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, định hướng, 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

37

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

Trong dạy học các môn khoa học ở trường phổ thông, đối với việc xây dựng 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 / hoặc thực nghiệm - kiểm tra, vận dụng kết quả"

- Đề xuất vấn đề: Từ cái đã biết và nhiệm vụ cần giải quyết nảy sinh nhu cầu về một cái còn chưa biết, về một cách giải quyết không có sẵn, nhưng hi vọng có thể tìm 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 xuất phát cho phép đi tìm lời giải: chọn hoặc đề xuất mô hình có thể vận hành được để đi tới cái cần tìm; hoặc phỏng đoán các biến cố thực nghiệm có thể xảy ra mà nhờ đó có thể khảo sát thực nghiệm để xây dựng cái cần tìm

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

- Pha thứ nhất: "Chuyển giao nhiệm vụ, bất ổn hoá tri thức, phát biểu vấn đề" Trong pha này, giáo viên giao cho học sinh một nhiệm vụ có tiềm

ẩn vấn đề Dưới sự hướng dẫn của giáo viên, học sinh quan tâm đến nhiệm

vụ đặt ra, sẵn sàng nhận và tự nguyện thực hiện nhiệm vụ Trong quá trình giải quyết nhiệm vụ đó, quan niệm và giải pháp ban đầu của học sinh được thử thách và học sinh ý thức được khó khăn Lúc này vấn đề đối với học sinh xuất hiện, dưới sự hướng dẫn của giáo viên vấn đề đó được chính thức diễn đạt

- Pha thứ hai: "Học sinh hành động độc lập, tự chủ, trao đổi, tìm tòi giải quyết vấn đề" Sau khi đã phát biểu vấn đề, học sinh độc lập hoạt động,

xoay trở để vượt qua khó khăn Trong quá trình đó, khi cần phải có sự định hướng của giáo viên Trong quá trình tìm tòi giải quyết vấn đề, học sinh diễn đạt, trao đổi với người khác trong nhóm về cách giải quyết vấn đề của mình

và kết quả thu được, qua đó có thể chỉnh lý, hoàn thiện tiếp Dưới sự hướng dẫn của giáo viên, hành động của học sinh được định hướng phù hợp với tiến trình nhận thức khoa học và thông qua các tình huống thứ cấp khi cần Qua quá trình dạy học, cùng với sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh, các tình huống thứ cấp sẽ giảm dần Sự định hướng của giáo viên chuyển dần từ định hướng khái quát chương trình hoá (theo các bước tuỳ theo trình độ của học sinh) tiệm cận dần đến định hướng tìm tòi sáng tạo, nghĩa là giáo viên chỉ đưa ra cho học sinh những gợi ý sao cho học sinh có