Luận văn thạc sĩ tổ chức dạy học chương hạt nhân nguyên tử, vật lí 12 theo hướng phát triển năng lực vật lí

Thay vì để học sinh học hiểu qua sách giáo khoa, để phát triển năng lực Vật lí, phải chăng GV nên đưa HS đến gần với thực tiễn bằng các ứng dụng, thí nghiệm mà chính học sinh có thể quan

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

BỘ MÔN VẬT LÍ

Mã số: 8.14.01.11

Người hướng dẫn khoa học: PGS TS BÙI VĂN LOÁT

HÀ NỘI - 2020

i

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đề tài nghiên cứu này, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành đến các thầy cô khoa Sư phạm, trường Đại học Giáo dục – Đại học Quốc gia Hà Nội đã cung cấp những kiến thức quý báu và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả học tập và hoàn thành luận văn

Đặc biệt xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS TS Bùi Văn Loát đã tận

tình chỉ dạy, hướng dẫn và giúp đỡ tác giả rất nhiều trong học tập cũng như nghiên cứu, thực hiện luận văn thạc sĩ

Tác giả xin chân thành cảm ơn đến sự giúp đỡ nhiệt tình của Ban giám hiệu, các thầy cô tổ Vật lí đặc biệt là chị Lưu Thị Thu Nga và các em học sinh trường THPT Phan Huy Chú, Đống Đa, Hà Nội nơi tác giả tiến hành thực nghiệm sư phạm

Những người thân trong gia đình, bạn bè thân thiết và các anh, chị học viên QH-2017S luôn động viên, giúp đỡ, ủng hộ, chia sẻ những khó khăn và tạo mọi điều kiện để tác giả hoàn thành luận văn

Mặc dù có nhiều cố gắng nhưng luận văn cũng không thể tránh khỏi những thiếu sót Kính mong sự góp ý, chỉ bảo của quý thầy cô và các bạn đọc

để luận văn của tác giả được hoàn thiện hơn

Hà Nội, ngày … tháng … năm …

Tác giả

Bùi Thị Thoa

iii

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU ĐỒ, HÌNH, SƠ ĐỒ

Bảng 1.1 Cấu trúc năng lực Vật lí ……….13 Bảng 1.2 Năng lực chuyên biệt môn Vật lí ……… 17

Sơ đồ 1.1 Cấu trúc năng lực hành động………19

Sơ đồ 2.1 Cấu trúc chương “Hạt nhân nguyên tử”, Vật lí 12 THPT ……….30 Hình 2.1 Cấu tạo thiết bị hạt nhân sử dụng trong công nghiệp ……… 35 Hình 2.2 Cấu tạo thiết bị đo bề dày của vật liệu ………36 Hình 2.3 Quá trình chuyển trong môi trường ……….39 Hình 2.4 Phát hiện âm tính trong tế bào ung thư (bên trái) và dương tính với

tế bào ung thư (bên phải) bằng kĩ thuật đánh dấu phóng xạ ……….42 Hình 2.5 Ảnh chụp PET – chụp CT và chụp PET + CT ………43 Hình 2.6 Cấu tạo nhà máy điện hạt nhân ……… 44 Bảng 3.1 Phân phối tần số điểm số của hai lớp thực nghiệm và đối chứng trước TNSP……… 80 Biểu đồ 3.1 Chất lượng học tập của hai lớp thực nghiệm và đối chứng trước TNSP……….81 Bảng 3.2 Phân phối tần số điểm số của hai lớp thực nghiệm và đối chứng

……….……… 86 Biểu đồ 3.2 Phân phối điểm của hai lớp thực nghiệm và đối chứng

………86 Bảng 3.3 Phân phối tần suất điểm của hai lớp thực nghiệm và đối chứng……….87 Biểu đồ 3.3 Phân phối tần suất điểm của hai lớp thực nghiệm và đối chứng

………87

iv

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ……… i

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ……… ii

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU ĐỒ, HÌNH, SƠ ĐỒ ……….iii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC TỔ CHỨC DẠY HỌC VÀ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ 6

1.1 Hoạt động dạy 6

1.1.1 Khái niệm 6

1.1.2.Bản chất của hoạt động dạy 8

1.1.3 Tổ chức hoạt động dạy học 8

1.2 Vấn đề phát triển năng lực Vật lí của học sinh 9

1.2.1 Khái niệm năng lực Vật lí 9

1.2.2 Mô tả cấu trúc năng lực Vật lí 12

1.3 Dạy học theo hướng phát triển năng lực Vật lí 19

1.3.1 Mỗi quan hệ giữa dạy học và phát triển năng lực Vật lí 19

1.3.2 Một số hoạt động học tập phát triển năng lực Vật lí của học sinh 22

1.4 Thực trạng dạy và học theo hướng phát triển năng lực tại trường THPT Phan Huy Chú, Đống Đa, Hà Nội hiện nay 23

1.4.1 Đối với giảng dạy của giáo viên 24

1.4.2 Đối với học sinh 26

1.4.3 Nguyên nhân thực trạng 27

CHƯƠNG 2 TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƯƠNG "HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ", VẬT LÍ 12 CƠ BẢN 29

v

2.1 Nội dung kiến thức chương "Hạt nhân nguyên tử”, Vật lí 12 cơ bản 29

2.1.1.Đặc điểm cấu trúc chương "Hạt nhân nguyên tử" 29

2.1.2 Một số kiến thức cơ bản chương “Hạt nhân nguyên tử”, Vật lí lớp 12 THPT 31

2.1.3 Một số ứng dụng của Vật lí hạt nhân trong đời sống ……….34

2.2 Xây dựng nội dung tổ chức dạy học một số bài học chương “Hạt nhân nguyên tử”, Vật lí 12 theo hướng phát triển năng lực Vật lí của học sinh……… 46

2.2.1 Xác định mục tiêu và nội dung học tập của bài học 46

2.2.2 Tổ chức dạy học một số bài học chương “Hạt nhân nguyên tử”, Vật lí 12 theo hướng phát triển năng lực Vật lí của học sinh 47

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 78

3.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm 78

3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 78

3.3 Đối tượng và thời gian thực nghiệm sư phạm 79

3.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 79

3.4.1 Phương pháp quan sát 79

3.4.2 Phương pháp thống kê toán học 79

3.4.3 Xây dựng phương thức và tiêu chí đánh giá 79

3.5 Tiến trình tổ chức thực nghiệm sư phạm 80

3.5.1 Chọn mẫu thực nghiệm sư phạm 80

3.5.2 Nội dung tiến hành thực nghiệm 81

3.5.3 Các bài kiểm tra ……….………82

3.6 Kết quả thực nghiệm sư phạm 82

vi

3.6.1 Đánh giá định tính ……… 82

3.6.2 Đánh giá định lượng ……….86

KẾT LUẬN 89

1 Đánh giá kết quả nghiên cứu ……… 89

2 Hướng phát triển của đề tài ………89

TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 PHỤ LỤC

đó, kĩ năng sư phạm cũng góp phần quan trọng trong việc áp dụng đổi mới PPDH

Trong vật lí, học thông qua thực hành và quan sát có tác dụng rất lớn trong việc giáo dục, phát triển tư duy học sinh Bởi vì đối tượng nghiên cứu của môn Vật lí là thế giới quanh ta, Vật lí mang tính phổ dụng, toàn bộ, nhiều tầng trong thực tiễn và gắn liền với thực tiễn Tuy nhiên không những môn vật lí nói riêng mà cả các môn học khác nói chung do bị hạn chế về thời gian học tập trên lớp nên HS chưa lĩnh hội hết lượng kiến thức GV truyền đạt, đôi khi thấy lý thuyết xa vời thực tiễn Học sinh cảm thấy chán nản và không hứng thú với môn học Đồng thời nếu không có năng lực chung cần thiết và năng lực riêng của môn học thì học sinh gặp rất nhiều khó khăn trong quá trình tiếp nhận kiến thức mỗi môn học Chính vì vậy, GV muốn hình thành cho HS các khả năng, năng lực học tập thì phải tạo môi trường học tập thoải mái, ít áp lực và khơi gợi sự hứng thú đối với môn học của HS, tạo cơ hội học sinh tự tìm tòi kiến thức, tự lĩnh hội kiến thức thông qua các hoạt động dạy học của mình Vậy mấu chốt ở đây là PPDH của GV như thế nào để HS có thể hình thành năng lực học tập môn học để việc tiếp nhận kiến thức môn học trở nên dễ dàng hơn?

2

Thêm vào đó, khi tìm hiểu về vấn đề dạy học Vật lí THPT, tôi phát hiện chương “Hạt nhân nguyên tử” – Vật lí 12 có một số vấn đề cần quan tâm nghiên cứu:

- Kiến thức phần hạt nhân nguyên tử được đưa vào đề thi THPT Quốc gia tuy nhiên các câu hỏi chỉ dừng ở mức dễ và trung bình liên quan đến lí thuyết, dạng bài tập không nhiều, chiếm ít câu nên việc dạy học chương này thường bị xem nhẹ

- Kiến thức chương “Hạt nhân nguyên tử” có ý nghĩa giáo dục,kỹ thuật

và khoa học Cụ thể, ngoài việc tạo ra điện nguyên tử, phản ứng hạt nhân còn

sử dụng nhiều trong việc tạo ra các đồng vị phóng xạ sử dụng trong y học hạt nhân, các đồng vị phóng xạ được sử dụng nhiều trong y học, trong địa chất

và khảo cổ học Đặc biệt trong công nghiệp, ở các nhà máy, các công ty có yếu tố nước ngoài đều sử dụng các thiết bị đo hạt nhân trong việc kiểm tra chất lượng của các sản phẩm Thay vì để học sinh học hiểu qua sách giáo khoa, để phát triển năng lực Vật lí, phải chăng GV nên đưa HS đến gần với thực tiễn bằng các ứng dụng, thí nghiệm mà chính học sinh có thể quan sát mà thấy được mối liên hệ giữa các kiến thức mình đã học trong nhà trường với thực tế thông qua quá trình tổ chức hoạt động dạy học của mình?

Từ những lý do trên, tôi chọn đề tài: “Tổ chức dạy học chương “Hạt nhân nguyên tử”, Vật lí 12 theo hướng phát triển năng lực Vật lí của học sinh”

2 Mục đích nghiên cứu đề tài

Tổ chức dạy học chương “Hạt nhân nguyên tử”, Vật lí 12 theo hướng phát triển năng lực Vật lí giúp bồi dưỡng năng lực Vật lí cho học sinh

3

3 Đối tượng và khách thể nghiên cứu

3.1 Khách thể nghiên cứu

Học sinh lớp 12 trường THPT Phan Huy Chú, Đống Đa, Hà Nội

3.2 Đối tượng nghiên cứu

Tổ chức dạy học một số bài học trong chương “Hạt nhân nguyên tử”- Vật lí 12 cơ bản theo hướng phát triển năng lực Vật lí của học sinh

4 Câu hỏi nghiên cứu

- Cơ sở lý luận của dạy học, tổ chức dạy học, phát triển năng lực Vật lí

là gì?

- Xây dựng nội dung tổ chức dạy học một số bài học trong chương

“Hạt nhân nguyên tử” – Vật lí 12 cơ bản theo hướng phát triển năng lực Vật lí như thế nào?

- Chất lượng học tập của HS trong quá trình học theo PPDH theo hướng phát triển năng lực Vật lí so với các cách dạy học truyền thống trước kia?

5 Giả thuyết khoa học

Nếu tổ chức dạy học một số bài học trong chương “Hạt nhân nguyên tử” theo hướng phát triển năng lực Vật lí của học sinh mang lại hiệu quả cao trong giảng dạy ở nhà trường, giúp học sinh bồi dưỡng thêm năng lực Vật lí

6 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lý luận về dạy học, tổ chức dạy học và phát triển năng lực

4

7 Phạm vi nghiên cứu

Đề tài tập trung nghiên cứu việc tổ chức dạy học chương “Hạt nhân nguyên tử”, Vật lí 12 cơ bản

- Địa bàn nghiên cứu: Trường THPT Phan Huy Chú- Đống Đa- Hà Nội

- Đối tượng khảo sát: Học sinh khối 12 trong trường THPT Phan Huy Chú :

300 học sinh

- Thời gian lấy số liệu: Năm học 2018 - 2019

8 Phương pháp nghiên cứu

8.1 Nhóm phương pháp nghiên cứu lý luận

Nghiên cứu những tài liệu, các sách, tạp chí chuyên ngành về dạy học

và đổi mới PPDH

Nghiên cứu các giáo trình, tài liệu liên quan đến việc phát huy tính tích cực nhận thức, phát triển hứng thú học tập trong hoạt động học tập của

HS

Nghiên cứu cơ sở lý luận về dạy học phát triển năng lực, các luận văn

có liên quan đến đề tài

Nghiên cứu chương trình, sách giáo khoa, tài liệu tham khảo liên quan đến phần "Hạt nhân nguyên tử" thuộc chương trình Vật lí lớp 12 cơ bản THPT

8.2 Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Điều tra thực trạng dạy học môn Vật lí nói chung và dạy học phần

“Hạt nhân nguyên tử” ở trường THPT Phan Huy Chú, Đống Đa, Hà Nội

- Nghiên cứu một số ứng dụng của đồng vị phóng xạ và phản ứng hạt nhân trong đời sống; nguyên tắc và cơ chế hoạt động của các ứng dụng đó

- Phương pháp TNSP: Tổ chức dạy học thực nghiệm một số tiết học để

kiểm nghiệm tính khả thi của giả thuyết khoa học đặt ra trong đề tài Dùng thống kê toán học xử lí số liệu thu được từ phiếu điều tra và các kết quảTNSP

5

9 Những đóng góp của đề tài

- Hệ thống hóa một số ứng dụng của đồng vị phóng xạ và phản ứng hạt nhân trong đời sống

Phân tích được nội dung chương trình chương “Hạt nhân nguyên tử” Vật lí 12 cơ bản; bước đầu tìm hiểu được những thuận lợi và khó khăn trong QTDH môn Vật lí ở trường THPT và mối liên hệ với việc dạy học Vật lí phát triển hứng thú học tập cấp THPT hiện nay

Tổ chức dạy học một số bài chương “Hạt nhân nguyên tử” – Vật lí 12

cơ bản theo hướng phát triển năng lực Vật lí cho học sinh

10 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu và kết luận, nội dung đề tài được trình bày trong 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc tổ chức dạy học và phát

triển năng lực Vật lí

Chương 2: Tổ chức dạy học một số bài học trong chương “Hạt nhân

nguyên tử”, Vật lí 12 cơ bản

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Và con đường hiệu quả nhất của cơ chế này chính là con đường dạy học Thông qua học tập, năng lực loài người sẽ chuyển thành năng lực cá thể Để làm được điều này thì cá nhân cần có thời gian hoặc nếu thời gian được rút ngắn thì do có sự hướng dẫn từ thế hệ đi trước, từ những nhà giáo dục hoặc có kinh nghiệm về lĩnh vực cần hoàn thiện

Phương pháp sư phạm đặc biệt được sử dụng để tổ chức QTDH trong nhà trường Thông qua QTDH, người học được trang bị hệ thống kiến thức khoa học, hình thành kỹ năng cũng như thái độ tương ứng

Các phương pháp và hình thức tổ chức dạy học được tiến hành phù hợp với đặc điểm tâm sinh lí người học, tác động vào sự hứng thú và nhu cầu của người học, làm nảy sinh tính tích cực, phát triển các phẩm chất nhân cách đặc thù cho người học… Giáo dục nhân cách thông qua hoạt động học tập là con đường cơ bản nhất của nhà trường

Cá nhân nào trong xã hội cũng có khả năng tham gia quá trình dạy Nhưng dạy học trong nhà trường chỉ được thực hiện bởi những nhà sư phạm, những người được đào tạo nghề dạy học Qua đó giúp người học có được những hiểu biết mang tính chất kinh nghiệm được đúc kết một cách xúc tích

đủ và vận dụng vào thực tiễn như vậy thì người truyền đạt phải là người có trình độ chuyên môn, nghiệp vụ sư phạm Ngoài môi trường học tập là trường học, học sinh cũng có nhưng hoạt động học khác mà tại đó kiến thức được hình thành Hình thức học đặc biệt phổ biến hiện nay chính là học qua trải nghiệm và tự học Học qua trải nghiệm nếu không có sự dẫn dắt sư phạm thì kiến thức thu về là những kiến thức tiền khoa học, có tính ngẫu nhiên và rời rạc Người học chỉ lĩnh hội những tri thức liên quan đến nhu cầu hứng thú và nhiệm vụ trước mắt Trong khi đó hình thức tự học của học sinh cũng là nhu cầu tiếp thu kiến thức tự phát, nếu không có sự chỉ dẫn tư phía giáo viên thì lượng kiến thức vào chưa đủ để đáp ứng nhu cầu bên ngoài Do đó có thể nói phương thức dạy học trong nhà trường là phương thức dạy học hiệu quả, thúc đẩy quá trình phát triển của người học

Tóm lại, hoạt động dạy là hoạt động của người có chuyên môn sư phạm (giáo viên) tổ chức và hướng dẫn hoạt động của người học nhằm giúp người học lĩnh hội nền văn hóa xã hội,tri thức nhân loại; hoàn thiện và phát triển tâm lý và nhân cách [8]

8

1.1.2.Bản chất của hoạt động dạy

Xét về bản chất của hoạt động dạy học, L.X Vưgôtxki cho rằng có hai kiểu dạy học ứng với hai kiểu định hướng khác nhau:

- Dạy học có hướng vào mức độ hiện có của người học Người dạy dạy tri thức, phương pháp học cho học sinh khi biết học sinh đã có tri thức, kỹ năng và phương pháp đã biết Điều này giúp học sinh củng cố lại kiến thức đã học, không nhằm đến sự phát triển về mặt nhận thức cũng như ý thức

- Dạy học hướng vào vùng phát triển gần Người dạy dạy cho người học kiến thức mới mà trước đó chưa được học Bằng nhiều con đường khác nhau, người học được cung cấp tri thức cũng như kĩ năng mới Điều này giúp học sinh phát triển về mặt nhận thức và ý thức Người học càng lớn lên thì kiến thức thu về càng nhiều, tạo nền tảng để tiếp thu kiến thức mới dễ dàng hơn

- Xác định và cung cấp phương tiện, điều kiện dạy học cho người học

- Thiết kế tiến trình dạy học

- Chỉ dẫn người học làm theo qui trình

- Đánh giá và hướng dẫn người học tự đánh giá kết quả đạt được

Quá trình thực hiện hoạt động dạy của GV được triển khai theo các bước trên Tuy nhiên sự thành công của tiết học cũng có phần không nhỏ của phương pháp dạy học mà người dạy sử dụng trên lớp học

9

1.2 Vấn đề phát triển năng lực Vật lí của học sinh

1.2.1 Khái niệm năng lực Vật lí

1.2.1.1 Khái niệm năng lực

Năng lực là phạm trù được rất nhiều nhà nghiên cứu quan tâm và đưa

ra hàng loạt các định nghĩa khác nhau Denyse Tremblay cho rằng năng lực là

“khả năng hành động thành công và tiến bộ dựa vào việc huy động và sử dụng hiệu quả tổng hợp các nguồn lực để đối mặt với các tình huống trong cuộc sống” [10,tr.5] Trên quan điểm tâm lý học thì Phạm Minh Hạc định nghĩa: những đặc điểm tâm lý cá nhân đáp ứng được những đòi hỏi của hoạt động nhất định nào đó gọi là năng lực Năng lực cũng là điều kiện để thực hiện có hiệu quả hoạt động đó hay không Hay Trần Văn Tính có định nghĩa khác: Năng lực là tổ hợp các thuộc tính độc đáo của cá nhân, phù hợp với yêu cầu của một hoạt động nhất định, đảm bảo cho hoạt động đó có hiệu quả [8] Mức

độ năng lực của người đó được phản ánh qua mức độ hoàn thành công việc Nguồn gốc khái niệm năng lực theo tiếng latin “competentia” có nghĩa là gặp

gỡ tuy nhiên năng lực là một thuộc tính tâm lý phức hợp, là điểm hội tụ của nhiều yếu tố như tri thức, kĩ năng, kĩ xảo, kinh nghiệm, sự sẵng sàng hành động và trách nhiệm đạo đức

Năng lực được chia thành năng lực chung và năng lực chuyên môn + Năng lực chung: là năng lực cơ bản trong nhiều lĩnh vực khác nhau

để con người có thể sống và làm việc bình thường trong xã hội như thuộc tính

về thể lực, về trí tuệ (quan sát, trí nhớ, tư duy, tưởng tượng, ngôn ngữ, sáng tạo, giải quyết vấn đề…) Năng lực này được hình thành và phát triển ở nhiều môn học Theo quan niệm của EU đây là năng lực chính và mỗi năng lực chính cần: Góp phần tạo nên kết quả có giá trị cho xã hội và cộng đồng; giúp cho các cá nhân đáp ứng được những đòi hỏi của một bối cảnh rộng lớn và

Trong đó, năng lực chuyên môn muốn phát triển thì phải lấy nền tảng

từ năng lực chung Dù có sự phân biệt về mức độ chuyên biệt nhưng quan hệ giữ năng lực chung và năng lực riêng là không thể tách rời mà còn bổ sung cho nhau Không những vậy, năng lực còn có thể phân chia theo cách hình

thành dưới cơ sở nguồn gốc phát sinh:

+ Năng lực tự nhiên (natural ability): Mỗi đứa trẻ sinh ra đều có những

tư chất khác nhau, đó là những đặc tính cá thể về sinh lý giải phẫu của hệ thần kinh, của não bộ Năng lực có được do bẩm sinh di truyền này là gọi là năng lực tự nhiên Đây là loại năng lực có sẵn trong mỗi cá nhân, không cần đến tác động của giáo dục, đào tạo Nó cho phép con người giải quyết được những yêu cầu tối thiểu cho mình trong cuộc sống

+ Năng lực được đào tạo (trained ability): Năng lực tự nhiên giải quyết

được những yêu cầu hạn hẹp đặt ra trong cuộc sống nhưng thực tế lại luôn đặt

ra những yêu cầu mới cần giải quyết Để giải quyết một hay một số yêu cầu

đó con con người cần phải có năng lực mới Và năng lực mới này chỉ có được thông qua con đường giáo dục, đào tạo và tự đào tạo Năng lực có được do đào tạo được hình thành trên nền tảng của năng lực tự nhiên nhưng ở một bậc cao hơn Năng lực được đào tạo là những phẩm chất của quá trình hoạt động tâm lý tương đối ổn định và khái quát của con người

1.2.1.2 Khái niệm năng lực Vật lí

Như đã định nghĩa về năng lực, năng lực Vật lí chính là năng lực riêng

về lĩnh vực Vật lí Vậy năng lực Vật lí là bao gồm các kĩ năng, kĩ xảo có được trong quá trình học tập môn Vật lí, cá thể có thể giải quyết được các tình huống xác định thông qua khả năng vận dụng kiến thức Vật lí đã được học một cách có hiệu quả

Năng lực Vật lí cũng có thể gọi là năng lực khoa học trong môn Vật lí, năng lực này là:

- Kiến thức khoa học của một cá nhân và sử dụng kiến thức khoa học

đó để nhận biết các câu hỏi, kiến thức mới, giải thích các hiện tượng khoa học

và rút ra các kết luận có vấn đề

- Nhận dạng được vấn đề và rút ra kết luận có cơ sở về các vấn đề liên quan đến khoa học

- Hiểu biết của cá nhân về đặc điểm đặc trưng của khoa học

- Nhận thức của cá nhân đó về những ảnh hưởng của khoa học và công nghệ đời sống, vật chất, tinh thần và văn hóa của con người

- Sự sẵn sàng tham gia vào các vấn đề liên quan tới khoa học với tư cách là một công dân có hiểu biết và tư duy khoa học [3]

12

Nói cách khác, năng lực Vật lí là khả năng tìm ra quy luật, vận dụng quy luật Vật lí trong tự nhiên: sự vận động, tương tác hay bảo toàn để giải quyết vấn đề trong khoa học và đời sống

1.2.2 Mô tả cấu trúc năng lực Vật lí

Muốn biết được môn Vật lí bao gồm những năng lực chuyên biệt như thế nào, trước tiên phải xây dựng khung năng lực Vật lí theo các bước tuần tự:

+ Xác định được khái niệm các năng lực cần xây dựng

+ Xác định các lĩnh vực hợp thành năng lực đó: các kiến thức, kĩ năng, thái độ về nội dung của năng lực

+ Xác định chỉ số của các kĩ năng: chính là kết quả đầu ra của các thành

tố Thông thường, các chỉ số này là hành động như viết ra, nói ra, làm ra sản phẩm do các hành động trên có thể đo và quan sát được

+ Xác định độ chất lượng của các hành vi thông qua xây dựng các tiêu chí với mức độ khó tăng dần, mô ta các hành vi có thể quan sát được qua công

 Nhận biết một số ngành nghề liên quan đến Vật lí

+ Tìm hiểu giới tự nhiên dưới góc độ Vật lí [1]

 Thực hiện được một số hoạt động tìm hiểu một số sự vật, hiện tượng đơn giản, gần gũi trong đời sống và trong thế giới tự nhiên theo tiến trình

Cấu trúc năng lực Vật lí có thể xác lập đƣợc thông qua sự phối hợp các hoạt động từ quan sát, tìm tòi, khám phá thế giới tự nhiên và vận dụng kiến thức, kĩ năng để giải thích các hiện tƣợng tự nhiên

Mức 1: Liệt kê đƣợc một số đặc tính của hiện tƣợng quan sát đƣợc bằng các khái niệm tời rạc

Mức 2: Mô tả một số đặc tính quan sát đƣợc thành các mệnh đề có nghĩa

Mức 3: Diễn đạt đƣợc đầy đủ các đặc tính của hiện tƣợng quan sát đƣợc bằng các cách khác nhau nhƣ ngôn ngữ, hình ảnh, bảng biểu

Sử dụng các mô hình để diễn tả thế giới tự nhiên

Mức 1: Sử dụng đƣợc mô hình diễn tả đƣợc đối tƣợng tự nhiên riêng lẻ quan sát đƣợc

Mức 2: Sử dụng đƣợc mô hình để diễn tả đƣợc sự liên kết giữa các đối tƣợng tự nhiên quan sát đƣợc

Mức 3: Tạo lập mô hình phù hợp diễn tả mối quan hệ giữa các hiện tƣợng quan sát đƣợc để rút ra các hệ quả

Mức 1: Đặt được câu hỏi riêng lẻ một cách hình thức về hiện tượng tự nhiên

Mức 2: Đặt được câu hỏi một cách có chủ đích một cách riêng lẻ về hiện tượng tự nhiên

Mức 3: Đặt được câu hỏi, phân tích được câu hỏi thành câu hỏi bộ phận, qua đó rút

ra được vấn đề cần tìm hiểu

Đề xuất dự đoán

để trả lời câu hỏi

về hiện tượng tự nhiên

Mức 1: Đưa ra dự đoán cho câu hỏi bộ phận, chưa có căn cứ rõ ràng

Mức 2: Đưa ra được câu trả lời dự đoán có căn cứ tương đối đầy đủ

Mức 3: Đưa ra được câu trả lời dự đoán có căn cứ chính xác, cách diễn đạt ngắn gọn, khoa học

Đề xuất phương

án thí nghiệm kiểm tra dự đoán

Mức 1: Đề xuất được phương án thí nghiệm đơn giản với các phép đo trực tiếp Mức 2: Đề xuất được phương án thí nghiệm đơn giản với các phép đo gián tiếp Mức 3: Đề xuất nhiều phương án thí nghiệm về mối quan hệ đa biến, trong đó cần chỉ rõ đại lượng nào giữ nguyên, đại lượng nào thay đổi

Tiến hành được thí nghiệm theo phương án đã đề

ra

Mức 1: Đọc số liệu trực tiếp từ dụng cụ đo trong thí nghiệm đơn giản ( đo 1 đại lượng)

Mức 2: Thu thập số liệu từ các dụng cụ đo trong thí nghiệm có mối quan hệ nhân quả Mức 3: Thu thập số liệu từ các dụng cụ đo trong các thí nghiệm về mối quan hệ nhiều biến, đòi hỏi tốc độ tiến hành và độ chính xác cao

15

Phân tích và sử lí kết quả thí

nghiệm

Mức 1: So sánh được kết quả giữa các lần tiến hành thí nghiệm đơn giản để rút ra kết luận

Mức 2: Phân tích kết quả rút ra kết luận về mối quan hệ nhân quả

Mức 3: Phân tích kết quả, sử dụng phương pháp đồ thị để rút ra mối quan hệ tuyến tính hoặc phi tuyến tính

Khái quát được quy luật và giới hạn áp dụng của quy luật

Mức 1: Mô tả sai số và nguyên nhân sai số trong phương án thí nghiệm đơn giản Mức 2: Nêu được sự phụ thuộc có tính quy luật Chỉ ra được sai số và nguyên nhân sai

số trong thí nghiệm đơn giản và đề ra phương án khắc phục

Mức 3: Khái quát hóa được quy luật Tính được sai số và nguyên nhân sai số của phương án thí nghiệm về mối quan hệ nhiều biến và đề ra phương án khắc phục

cứ khoa học

Mức 1: Giải thích hiện tượng thực tiễn đơn giản gần gũi với kinh nghiệm sống thông qua vận dụng trực tiếp kiến thức

Mức 2: Giải thích hiện tượng thức tiễn mới, đơn giản thông qua vận dụng trực tiếp kiến thức

Mức 3: Giải thích hiện tượng thực tiễn thông qua vận dụng trực tiếp nhiều kiến thức, mô hình khác nhau

Thực hiện các nhiệm vụ thông qua việc vận dụng các kiến thức đã

có

Mức 1: Thực hiện các nhiệm vụ đơn giản thông qua vận dụng một số kiến thức đã có Mức 2: Thực hiện các nhiệm vụ phức tạp thông qua vận dụng một số kiến thức đã có Mức 3: Vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề

16

Xây dựng ứng dụng các kiến thức đã có để sử dụng trong đời sống, kỹ thuật

Mức 1: Trình bày được nguyên lý, cấu tạo

và hoạt động ứng dụng kỹ thuật của các kiến thức đã học

Mức 2: Thiết kế, chế tạo được mô hình vật chất chức năng của ứng dụng kỹ thuật của kiến thức đã học

Mức 3: Thiết kế, chế tạo được ứng dụng

kỹ thuật có thể vận hành được

Giải thích và đề

ra cách ứng xử thích hợp với công nghệ và thiên nhiên trong một số tình huống liên quan đến bản thân, gia đình, cộng đồng

Mức 1: Giải thích được các nguyên tắc an toàn cơ bản trong đời sống có căn cứ khoa học

Mức 2: Giải thích được các quy tắc ứng xử với công nghệ và thiên nhiên có căn cứ khoa học

Mức 3: Giải thích được đầy đủ và thực hiện được các nguyên tắc an toàn trong học tập và đời sống

Từ khung cấu trúc năng lực Vật lí thông qua hành vi ở trên cho thấy, phát triển năng lực Vật lí cũng góp phần phát triển một số năng lực chung cho học sinh Người dạy học có thể lập các tiêu chí về hành vi theo cấp độ, nhờ vậy mà đánh giá được năng lực học sinh một cách chính xác

17

Bảng 1.2 Năng lực chuyên biệt môn Vật lí [2]

Nhóm năng lực

thành phần Năng lực thành phần trong môn Vật lí

Năng lực chuyên môn

- Đặt ra câu hỏi về các sự kiện Vật lí

- Mô tả được các hiện tượng tự nhiên bằng ngôn ngữ Vật lí và chỉ ra các quy luật Vật lí trong hiện tượng

đó

- Thu thập, đánh giá, lựa chọn và xử lí thông tin từ các nguồn khác nhau để giải quyết vấn đề trong học tập vật lí

- Vận dụng sự tương tự và các mô hình để xây dựng kiến thức vật lí

- Lựa chọn và sử dụng các công cụ toán học phù hợp trong học tập vật lí

- Chỉ ra được điều kiện lí tưởng của hiện tượng vật

18

- Biện luận tính đúng đắn của kết quả thí nghiệm và tính đúng đắn các kết luận được khái quát hóa từ kết quả thí nghiệm này

- Lựa chọn, đánh giá được các nguồn thông tin khác nhau

- Mô tả được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các thiết bị kỹ thuật, công nghệ

- Ghi lại được các kết quả từ các hoạt động học tập vật lí của mình (nghe giảng, tìm kiếm thông tin, thí nghiệm, làm việc nhóm… )

- Trình bày các kết quả từ các hoạt động học tập vật

lí của mình (nghe giảng, tìm kiếm thông tin, thí nghiệm, làm việc nhóm… ) một cách phù hợp

- Thảo luận được kết quả công việc của mình và những vấn đề liên quan dưới góc nhìn vật lí

- Tham gia hoạt động nhóm trong học tập vật lí

Nhóm năng lực các

nhân

Học sinh có thể:

- Xác định được trình độ hiện có về kiến thức, kĩ năng , thái độ của cá nhân trong học tập vật lí

- Lập kế hoạch và thực hiện được kế hoạch, điều chỉnh kế hoạch học tập vật lí nhằm nâng cao trình độ bản thân

- Chỉ ra được vai trò (cơ hội) và hạn chế của các quan điểm vật lí đối trong các trường hợp cụ thể

19

trong môn Vật lí và ngoài môn Vật lí

- So sánh và đánh giá được - dưới khía cạnh vật lí- các giải pháp kỹ thuật khác nhau về mặt kinh tế, xã hội và môi trường

- Sử dụng được kiến thức vật lí để đánh giá và cảnh báo mức độ an toàn của thí nghiệm, của các vấn đề trong cuộc sống và của các công nghệ hiện đại

- Nhận ra được ảnh hưởng vật lí lên các mối quan hệ

xã hội và lịch sử

1.3 Dạy học theo hướng phát triển năng lực Vật lí

1.3.1 Mối quan hệ giữa dạy học và phát triển năng lực Vật lí

Có nhiều loại năng lực khác nhau và năng lực hành động là một loại năng lực trong số đó Phát triển năng lực ở đây chính là phát triển năng lực hành động Năng lực vừa là tiền đề vừa là sản phẩm của phân công lao động (Mác)

Sơ đồ 1.1 Cấu trúc năng lực hành động

Muốn hình thành và phát triển năng lực ở người học, phải tổ chức cho người học có điều kiện tiếp xúc với tri thức, với thế giới, đối tượng để có thể biến những năng lực của loài người thành năng lực của chính mình.Hình 2

20

cho thấy tổng hợp các năng lực: Sự giao thoa giữa năng lực chuyên môn (kiến thức), năng lực phương pháp (kĩ năng), năng lực xã hội và năng lực cá thế (thái độ) chính là năng lực hành động (kim cương năng lực)

Ngày nay giáo viên luôn tạo cơ hội cho người học được học và phát triển năng lực hành động, năng lực thích ứng Giáo viên phải chú ý đến việc dạy bám sát mục tiêu dạy học Dạy học phát triển năng lực tạo môi trường học tập

mà tại đó học sinh có thể thể hiện trực tiếp thái độ của mình trong quá trình vận dụng kiến thức, kĩ năng vào từng tình huống bài học Cụ thể là trong QTDH cần chú ý đến:

+ Mục tiêu dạy học: Tăng mức độ nhận thức của học sinh, không chỉ dừng lại ở nhận biết, ghi nhớ mà phải có các mục tiêu dạy học như vận dụng kiến thức, đánh giá quá trình, thông thạo các kĩ năng được biểu hiện bằng các hành vi như vẽ hình, giải bài toán Vật lí, thực hiện thí nghiệm sau đó thu kết quả và đưa ra nhận xét… giúp phát triển hơn về cả kĩ năng, kĩ xảo và thái độ Xác định rõ mục tiêu dạy học trọng tâm và các nhiệm vụ tự học, tìm tòi khám phá các mục tiêu dạy học trước khi đến lớp

+ Nội dung dạy học: Những nội dung Vật lí muốn giảng dạy cho học sinh nhằm phát triển năng lực Vật lí cần lưu ý không quá xa vời thực tế Cụ thể đó phải là các kiến thức cơ bản, phù hợp với kinh nghiệm của học sinh, không quá cao so với trình độ chung Có như vậy thì học sinh mới có thể xây dựng kiến thức mới thông qua những hiểu biết vốn có của mình Thêm vào đó nên sử dụng những nội dung kiến thức gắn liền với thực tiễn, hạn chế sử dụng các nội dung mang tính lí thuyết để giảng dạy cho học sinh Nhận thấy được ứng dụng của Vật lí trong đời sống, học sinh không những hiểu nội dung bài học mà còn tăng hứng thú học tập môn học hơn Giáo viên chọn lọc nhưng kiến thức phù hợp với thời điểm học tập của học sinh thông qua tìm hiểu những công nghệ, kỹ thuật Vật lí hiện đại ngày nay đưa vào bài giảng Học

21

sinh không những được học lí thuyết mà còn nắm bắt được công nghệ mới hiện đại như nội dung về công nghệ nano, ứng dụng của phản ứng hạt nhân hay quá trình phân rã phóng xạ, các thuyết như thuyết lượng tử, thuyết tương đối… Ngoài ra, nội dung dạy học nên dạy theo hướng STEM – xu hướng giáo dục hiện nay Qua STEM, học sinh được trang bị kiến thức khoa học liên quan đến khoa học, kỹ thuật, công nghệ và toán học từ đó có cái nhìn đa chiều

về một vấn đề và có thể đưa ra nhiều phương án giải quyết cho vấn đề đó + Phương pháp dạy học: Phương pháp dạy truyền thống là thuyết trình vẫn được áp dụng nhưng lại được vận dụng linh boạt hơn Trong lớp học, không chỉ giáo viên là người thuyết trình mà học sinh cũng có thể thuyết trình

cá nhân hoặc thuyết trình theo nhóm Ngoài ra một số phương pháp dạy học hiện đại cũng được áp dụng rộng rãi để học sinh chủ động hơn trong quá trình học tập: Dạy học theo dự án, dạy học theo góc, theo trạm, nêu và giải quyết vấn đề, dạy học tích hợp… phát huy năng lực tìm tòi, khám phá thế giới tự nhiên dưới góc độ Vật lí GV đưa ra các tình huống, vấn đề để học sinh dự đoán kết quả, tìm cách giải quyết, tìm kiếm thu thập thông tin, … phân tích,

xử lý để kiểm tra dự đoán

+ Kiểm tra đánh giá: Thông qua việc xây dựng mục tiêu, nội dung và phương pháp dạy học, giáo viên dựa trên các chỉ số hành vi năng lực Vật lí để đánh giá học sinh Quá trình đánh giá là quá trình mang tính “tích hợp” cao qua các hoạt động (đánh giá sản phẩm ở nhà và trên lớp) GV cũng cần quan tâm đến việc sử dụng các bài tập đòi hỏi tư duy phản biện, sáng tạo (câu hỏi

mở, có nhiều cách giải quyết, găn kết với sự phản hồi trong quá trình học…) Như vậy, trong QTDH, giáo viên xây dựng bài giảng nhằm phát huy năng lực Vật lí của học sinh cũng đã hình thành cho học sinh thêm những năng lực khác Các năng lực đó bao gồm:

22

+ Năng lực tự chủ và tự học: Trong Vật lí, năng lực này được hình thành thông qua hoạt động thực hành, làm dự án, thiết kế và thực hiện các phép đo xác định đại lượng Vật lí đặc biệt được củng cố khi học sinh tham gia hoạt động tìm tòi khám phá khoa học

+ Năng lực giao tiếp và hợp tác: Việc hợp tác, làm việc nhóm, làm thực hành trong quá trình học tập môn Vật lí giúp học sinh tằng cường trao đổi, trình bày, chia sẻ ý tưởng cũng như nội dung học tập

+ Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo: Đặc thù của Vật lí là môn khoa học thực tiến, học sinh được tạo điều kiện tìm hiểu thế giới khoa học thông qua hoạt động thực hành, giải quyết vấn đề, trải nghiệm dưới góc độ Vật lí

1.3.2 Một số hoạt động học tập phát triển năng lực Vật lí của học sinh

Như đã nêu ở trên, muốn học sinh phát triển năng lực thì khi xây dựng hoạt động học tập phải có mục tiêu rõ ràng, nội dung phải lôi kéo được học sinh thực hiện các hoạt động học tập Xây dựng tiêu chí/chỉ số hành vi rõ ràng

để nhận biết năng lực học sinh cũng như để học sinh đánh giá và điều chỉnh hành vi của mình

- Sử dụng phương pháp dạy học phát triển năng lực như dạy học giải quyết vấn đề, dạy học trải nghiệm sáng tạo, dạy học theo nhóm …

- Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập đặc biệt gắn với thực tiễn một cách có hệ thống, logic, xuyên suốt chương trình học Bài tập khai thác được đặc trưng, bản chất Vật lí, người học phải tư duy nhiều hơn

-Tổ chức các hoạt động dự án, trải nghiệm nhắm tới trau dồi kĩ năng làm việc nhóm, giao tiếp, hợp tác, thu thập và xử lí thông tin,sáng tạo, tính kiên nhẫn, suy nghĩ độc lập…

23

1.4 Thực trạng dạy và học theo hướng phát triển năng lực tại trường

THPT Phan Huy Chú, Đống Đa, Hà Nội hiện nay

Định hướng đổi mới giáo dục phổ thông hiện nay đòi hỏi sự đồng bộ

về cả nội dung dạy học, phương pháp dạy học cũng như hình thức tổ chức dạy học và kiểm tra đánh giá kết quả học tập của học sinh

+ Chương trình đổi mới phải thiết thực và phù hợp với trình độ học sinh giúp học sinh có thể định hướng nghề nghiệp, tăng khả năng thực hành, vận dụng những gì đã được học vào thực tiễn Nội dung dạy học mang tính phân hóa cao theo bậc lớp học

+ Các phương pháp dạy học, kỹ thuật dạy học được vận dụng trong các môn học đặc thù nhằm phát triển năng lực của học sinh, phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo cho học sinh, không những vậy các phương pháp phù hợp cũng góp phần tăng hứng thú học tập, đem lại niềm vui, niềm yêu thích môn học, rèn luyện năng lực tự học của học sinh

+ Tiếp cận nhiều hình thức dạy học khác nhau thông qua các hoạt động đa dạng bao gồm cả hoạt động ngoại khóa hay trải nghiệm sáng tạo

+ Về kiểm tra đánh giá phải dựa trên các tiêu chí đánh giá năng lực, tính đến việc vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học vào thực tiễn cũng như sự tiến bộ trong quá trình học tập

Với định hướng trên, rất nhiều giáo viên đã tìm ra các con đường khác nhau để đổi mới dạy học, với đề tài này, tôi quan tâm đến đổi mới dạy học Vật lí theo hướng phát triển năng lực Vật lí tại trường THPT Phan Huy Chú,

Hà Nội Tôi tiến hành khảo sát thực trạng dạy học theo hướng phát triển năng lực Vật lí của giáo viên và đánh giá một số năng lực Vật lí trong dạy học ở trường THPT hiện nay

- Đối tượng khảo sát: GV dạy Vật lí (7 GV) và HS các khối trong trường THPT Phan Huy Chú (mỗi khôi lấy 4 lớp để khảo sát)

24

- Thời gian khảo sát: Tháng 04 năm 2019

- Nội dung khảo sát: Tìm hiểu nhận thức của GV và HS về khái niệm năng lực Vật lí của HS Đồng thời tìm hiểu thực trạng dạy học phát triển năng lực Vật lí và sự cần thiết của hoạt dạy học theo hướng phát triển năng lực Vật

lí của HS trong dạy học Vật lí ở trường THPT hiện nay

- Phương pháp: Dùng phiếu khảo sát theo hình thức trắc nghiệm (phụ lục 1 và phụ lục 2); quan sát thông qua dự giờ

Kết quả khảo sát:

1.4.1 Đối với giảng dạy của giáo viên

a) Ý kiến về việc GV thực hiện dạy học phát triển năng lực Vật lí của HS trong quá trình học ngoài yêu cầu của nhà trường

- Có 27,27% ý kiến cho rằng: Thường xuyên

- Có 63,63% ý kiến cho rằng: Thỉnh thoảng

- Có 9,1% ý kiến cho rằng: Không

b) Ý kiến về việc GV thực hiện kiểm tra năng lực Vật lí trong dạy học môn Vật lí

c) Quan điểm của GV về việc tổ chức dạy học theo hướng phát triển năng lực Vật lí trong mỗi tiết học trên lớp:

- Có 9,09% ý kiến cho rằng: Rất cần thiết

- Có 54, 40% ý kiến cho rằng: Cần thiết

- Có 27,42 % ý kiến cho rằng: Chưa cần thiết

xuyên

Thỉnh thoảng

Không bao giờ

Thông qua các bài kiểm tra 54,55 % 45,45% 0%

Thông qua các sản phẩm học tập của học sinh 9,1% 18,18% 72,72%

25

- Có 9,09% ý kiến cho rằng: Không cần thiết

d) Hoạt động chủ yếu của GV đã sử dụng để dạy học phát triển năng lực Vật lí:

- Có 100% sử dụng hoạt động: Đưa ra câu hỏi và bài tập trên lớp

- Có 36,36% sử dụng hoạt động : Đưa ra vấn đề giao cho nhóm giải quyết

- Có 95% sử dụng hoạt động: Đưa ra bài tập về nhà

- Có 100% sử dụng hoạt động: Đưa ra bài kiểm tra

- Có 20% sử dụng hoạt động khác: Dạy học dự án, trải nghiệm sáng tạo, tự học…

Đối với cấp THPT là giai đoạn định hướng nghề nghiệp, đối với học sinh định hướng khoa học tự nhiên thì Vật lí là một môn học được thiết kế theo các chủ đề học tập theo tiết học trên lớp và có các chủ đề học tập tự chọn Trong các chủ đề học tập trên lớp cũng có một số nội dung là kiến thức

tự chọn Xét về nội dung giảng dạy trên lớp của giáo viên THPT Phan Huy Chú, Hà Nội cho thấy nội dung tự chọn cho học sinh mang tính hiện đại và mang tính thực tiễn rất đa dạng và phong phú: Nguyên tắc cấu tạo, hoạt động của lò vi sóng, tủ lạnh, máy chụp cộng hưởng từ, chuẩn đoán một số bệnh bằng phương pháp phóng xạ, công nghệ nano trong đời sống… có được đưa vào giảng dạy nhưng lại ít Có những tiết học chủ đề, dự án như nghiên cứu

về năng lượng, âm học, cách bảo quản thực phẩm… có ứng dụng trong thực tiễn và mang ý nghĩa văn hóa, sử dụng vốn kinh nghiệm sống ở khu vực cũng được giáo viên đưa vào nội dung dạy học chưa nhiều

Các chủ đề học tập trên lớp và chủ đề tự chọn có hướng dẫn học sinh thì giáo viên có soạn thảo tiến trình, nêu rõ hoạt động của giáo viên trong quá trình giảng dạy và học sinh khi thực hiện nhiệm vụ, có xây dựng các thẻ nhiệm vụ cũng như phiếu học tập

26

Giáo viên cũng đưa ra một số hình thức kiểm tra đánh giá như vấn đáp, điền khuyết, làm bài báo cáo, kiểm tra theo chủ đề học để đo mức độ đạt được mục tiêu đề ra của học sinh, có điều chỉnh kế hoạch chủ đề đã lập ra trước đó sau những đợt kiểm tra

Giáo viên biết kích thích hứng thú học tập của học sinh thông qua dạy học nêu và giải quyết vấn đề, khai thác vốn hiểu biết của học sinh tuy nhiên vẫn chưa chú trọng vào các tình huống thực tiễn sản xuất và đời sống Con đường xây dựng kiến thức vật lí diễn ra theo con đường lí thuyết (giải quyết vấn đề nhờ suy luận lý thuyết, dùng các công thức toán học biến đổi để rút ra công thức mới liên quan đến bài học và kiểm nghiệm nhờ thí nghiệm) nhiều hơn con đường thực nghiệm ( đưa ra giả thuyết và kiểm nghiệm nó bằng thí nghiệm)

Một số bài dạy đã có sử dụng thí nghiệm, đồ thị, so sánh và phân tích

dữ liệu thu thập được… để rút ra kết luận Tăng khả năng hợp tác, giao tiếp của học sinh thông qua làm việc nhóm

1.4.2 Đối với học sinh

a) HS hiểu thế nào là năng lực Vật lí trong dạy học Vật lí:

- Có 61,67% ý kiến cho rằng: là năng lực giải các bài tập Vật lí

- Có 13,33% ý kiến cho rằng: là năng lực học và làm thí nghiệm Vật lí

- Có 25% ý kiến cho rằng: là kết quả học tập môn Vật lí

- Có 0% không có cách hiểu khác

b) Năng lực Vật lí của HS được thể hiện trong học Vật lí ở lúc nào:

- Có 26.67% ý kiến cho rằng: Trong quá trình học mỗi bài học

- Có 50% ý kiến cho rằng: Kết thúc mỗi bài học

- Có 96,67% ý kiến cho rằng: Sau mỗi phần, hoặc mỗi chương trong

sách giáo khoa

- Có 45% ý kiến cho rằng: Sau các bài kiểm tra

- Có 58,33% ý kiến cho rằng: Không biết

27

1.4.3 Nguyên nhân thực trạng

Qua kết quả mà phiếu khảo sát mang lại, đa số GV nhận thức chưa đúng về năng lực Vật lí, dù đã thấy được sự cần thiết của việc phát triển năng lực trong dạy học Vật lí THPT; HS chưa hiểu về năng lực Vật lí Trong hoạt động dạy học Vật lí, GV có quan tâm đến năng lực của HS,nhưng thường quan tâm hơn đến làm sao HS nắm được kiến thức, rèn luyện được kĩ năng vận dụng kiến thức để giải các bài tập vật lí

GV và nhà trường chú trọng đến việc kiểm tra thông qua các bài kiểm tra, bài thi để tính điểm hơn phát triển năng lực Vật lí trong mỗi tiết học, một phần vì tốn thời gian đầu tư, một phần vì ngại thay đổi Do đó tiết học dự án cũng như hoạt động trao đổi nhóm giữa các học sinh ít được triển khai, các

em cũng có ít cơ hội trao đổi và bảo vệ kết quả mà mạnh về nghiên cứu lí thuyết hơn các năng lực khác

Phòng thí nghiệm môn Vật lí còn hạn chế vì trong quá trình xây dựng, học sinh ít có điều kiện tiếp xúc với các dụng cụ thí nghiệm, năng lực thực nghiệm thí nghiệm ít được trau dồi

Ở một góc độ nào đó, áp lực thi cử sẽ làm cho HS không tìm thấy hứng thú trong việc học GV giảng dạy sẽ thiên về đáp ứng cho việc thi cử, không vì sự tiến bộ và chăm lo bồi dưỡng năng lực cho HS Tình trạng HS học tủ, học vẹt, học vì điểm số, học để đối phó với việc kiểm tra và thi cử là còn tồn tại

Vật lí là môn khoa học nghiên cứu về tự nhiên gắn liền với đời sống con người nên việc GV xây dựng các hoạt động dạy học tạo hứng thú, phát triển năng lực Vật lí của học sinh là hết sức cần thiết

28

Kết luận chương 1

Trong chương 1, luận văn đã hệ thống hoá các khái niệm liên quan đến dạy học theo hướng phát triển năng lực Vật lí cho học sinh:

- Đã nêu lên khái niệm và bản chất của hoạt động dạy

- Đã nghiên cứu về năng lực, phát triển năng lực Vật lí, một số năng lực chuyên biệt trong môn Vật lí

- Đã nghiên cứu mối quan hệ giữa dạy học và phát triển năng lực Vật lí

và một số hoạt động học tập phát triển năng lực Vật lí và các tiêu chí đánh giá

- Đã khảo sát thực trạng về dạy và học theo hướng phát triển năng lực Vật lí tại trường THPT Phan Huy Chú còn một số khó khăn và hạn chế

Việc nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của việc tổ chức dạy học và phát triển năng lực Vật lí là những cơ sở quan trọng để tôi xây dựng nội dung

tổ chức dạy học Vật lí theo hướng phát triển năng lực Vật lí của học sinh ở chương 2

29

CHƯƠNG 2

TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƯƠNG “HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ”,

VẬT LÍ 12 CƠ BẢN

2.1 Nội dung kiến thức chương "Hạt nhân nguyên tử”, Vật lí 12 cơ bản

2.1.1 Đặc điểm cấu trúc chương "Hạt nhân nguyên tử"

Năm 1896, Henri Becquerel phát hiện ra phóng xạ khi điều tra hiện tượng lân quang trong muối Uranium [7] Một năm sau đó Joseph John Thomson phát hiện các nguyên tử có cấu tạo bao gồm các điện tử và đo được chỉ số . Vào đầu thế kỉ 20, việc xác định được giá trị của số A-vô-ga-đrô chứng minh sự tồn tại của nguyên tử, mô hình nguyên tử được chấp nhận là

mô hình Plum pudding model (mô hình mứt mận) mô tả nguyên tử là một quả bóng điện tích dương lớn với các điện tích âm được nhúng bên trong nó Không dừng ở đó, các nhà khoa học bắt đầu tìm hiểu sâu hơn về hạt nhân, và đến năm 1932 Chadwick đã tìm ra hạt notron Sau đó các nhà Vật lí phát hiện

ra ba loại bức xạ phát ra từ các nguyên tử và đặt tên là alpha, beta và gamma Phân rã beta cho phổ liên tục còn phân ra alpha và gamma là rời rạc Dựa vào các nghiên cứu đó, các nhà khoa học tạo ra một nhánh mới của Vật lí đi sâu nghiên cứu và hạt nhân và nguyên tử mang tên Vật lí hạt nhân Càng nghiên cứu sâu, các nhà khoa học càng tạo ra các ứng dụng trong nhiều lĩnh vực thực tiễn Các ứng dụng phổ biến chính là trong nông nghiệp, công nghiệp, địa chất, năng lượng hạt nhân, y học hạt nhân, hình ảnh cộng hưởng điện từ, cấy ion trong kỹ thuật vật liệu, bức xạ cacbon xác định tuổi trong địa chất học và khảo cổ học [7] Vật lí hạt nhân gồm 3 phần: thứ nhất là mô tả các hạt cơ bản (proton và notron) và các tương tác giữa chúng; thứ hai là phân loại và trình bày các tính chất của hạt nhân; và cuối cùng là cung cấp các kỹ thuật hiện đại

mà nó mang lại Ở trình độ THPT, nội dung học phần này được học sinh tiếp

30

nhận một cách cơ bản nhất thông qua chương “Hạt nhân nguyên tử”, nội dung chủ yếu nhấn mạnh các đặc trưng của hạt nhân nguyên tử (cấu tạo, độ hụt khối, năng lượng liên kết), các phản ứng hạt nhân (sự phóng xạ, phản ứng phân hạch, phản ứng nhiệt hạch), năng lượng hạt nhân cùng các ứng dụng của phản ứng hạt nhân và đồng vị phóng xạ [7]

Chương “Hạt nhân nguyên tử” nằm trong phần Vật lí hiện đại chương trình Vật lí 12 THPT Nội dung chương trả lời cho câu hỏi làm cách nào mà các hạt nuclôn liên kết với nhau tạo thành hạt nhân bền vững? Các hạt nhân

có thể biến đổi thành các hạt nhân khác? Bản chất của hiện tượng phóng xạ là gì? Các phản ứng hạt nhân tạo ra năng lượng lớn như thế nào và con người đã

sử dụng nguồn năng lượng đó ra sao?

Xét về trình độ kiến thức theo bậc học, khi học chương này, học sinh hoàn toàn tiếp xúc với một nội dung Vật lí mới mà trước đó chưa được học ở cấp dưới Lượng kiến thức mà học sinh biết trước trong chương này là cấu tạo hạt nhân và kích thước hạt nhân qua môn Hóa học 8 và Hóa học 10 Phần nội dung chương “Hạt nhân nguyên tử” được đưa gần cuối chương trình là do muốn học chương này, học sinh phải được trang bị đầy đủ các kiến thức Vật lí cũng như toán học và cả tư duy Vật lí Một phần là phù hợp với lịch sử Vật lí theo thời gian

Sơ đồ 2.1 Cấu trúc chương “Hạt nhân nguyên tử”, Vật lí 12 THPT

Hạt nhân nguyên

tử

Độ hụt khối và năng lượng liên kết hạt nhân

Năng lượng liên kết hạt nhân Phản ứng hạt nhân

Phản ứng phân hạch

Phản ứng nhiệt hạch

Sự phóng xạ và chu kì bán rã

Cấu trúc hạt nhân Tính chất và cấu tạo hạt nhân

31

2.1.2 Một số kiến thức chương “Hạt nhân nguyên tử”, Vật lí lớp 12 THPT

* Tính chất và cấu tạo hạt nhân

Cấu tạo hạt nhân gồm có Z proton và A-Z notron (A: số Nuclôn), kí hiệu là

Khối lượng hạt nhân được đo bằng đơn vị khối lượng nguyên tử kí hiệu là u [4] Một đơn vị khối lượng nguyên tử có giá trị bằng

khối lượng của một nguyên tử đồng vị Ta có 1 u = 1,66055.10-27 kg 931,5 MeV/c2

Năng lượng E và khối lượng m tương ứng cùng một vật luôn tồn tạ i đồng thời vì tỉ lệ với nhau theo hệ số c2 (trong đó, c là tốc độ ánh sáng trong chân không) Đây chính là hệ thức Anh-xtanh: E = mc2

Nếu m0 là khối lượng nghỉ của vật khi nó đứng yên thì E0 = m0c2 là năng lượng nghỉ, năng lượng toàn phần của vật là E = mc2 =

√

c2

Vật có động năng là: E –E0 = (m-m0)c2

* Năng lượng liên kết của hạt nhân Phản ứng hạt nhân

Các nuclôn trong hạt nhân hút nhau bằng các lực rất mạnh tạo nên hạt nhân bền vững Lực hút đó gọi là lực hạt nhân [4]

Về bản chất, lực hạt nhân khác với lực tĩnh điện và lực hấp dẫn bởi không phụ thuộc vào điện tích, chỉ phát huy trong phạm vi kích thước hạt nhân cỡ 10-15 m

Khối lượng m của một hạt nhân luôn nhỏ hơn khối lượng của các nuclôn tạo thành hạt nhân đó m = Zmp +(A – Z)mn – mx là đội hụt khối của hạt nhân

Năng lượng liên kết hạt nhân: Wlk = mc2

Mức độ bền vững của một hạt nhân tùy thuộc vào năng lượng liên kết

32

riêng [4] Năng lượng liên kết riêng là thương giữa năng lượng liên kết hạt nhân với số nuclôn A

Phản ứng hạt nhân được chia làm hai loại:

+ Phản ứng hạt nhân tự phát: là quá trình tự phân rã của hạt nhân mẹ

A không bền vững thành các hạt nhân con C và tia phóng xạ D ( :

A C + D

+ Phản ứng hạt nhân kích thích: là quá trình các hạt tương tác với nhau tạo thành các hạt khác: A + B C + D Các hạt có thể là hạt nhân hay các hạt sơ cấp như electron, prozitron, notron, … [7]

Lưu ý: Muốn thực hiện phản ứng hạt nhân phải cung cấp cho hệ một năng lượng đủ lớn Phản ứng hạt nhân có thể tỏa năng lượng hoặc thu năng lượng và số hạt notron không bảo toàn trong phản ứng này

Các định luật bảo toàn trong một phản ứng hạt nhân:

+ Định luật bảo toàn điện tích: Tổng các điện tích trước và sau phản ứng được bảo toàn

+ Định luật bảo toàn số nuclôn: Tổng số nuclôn các hạt tương tác và các hạt sản phẩm bằng nhau

+ Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần: Tổng năng lượng toàn phần của các hạt trước và sau tương tác là không đổi

+ Định luật bảo toàn động lượng: Vecto tổng động lượng của các hạt trước và sau tương tác là không đổi

Năng lượng tỏa ra hay thu vào của một phản ứng hạt nhân là:

W = (mtrước – msau)c2 0 ( W > 0 là tỏa ra năng lượng còn W < 0 là thu năng lượng)