Phát triển năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên của sinh viên sư phạm vật lí trong dạy học vật lí đại cương phần vật lí nguyên tử hạt nhân

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH TRẦN THỊ KIỂM THU PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÍCH HỢP KIẾN THỨC CÁC KHOA HỌC TỰ NHIÊN CỦA SINH VIÊN SƯ PHẠM VẬT LÍ TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG PH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

TRẦN THỊ KIỂM THU

PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÍCH HỢP KIẾN THỨC CÁC KHOA HỌC TỰ NHIÊN CỦA SINH VIÊN SƯ PHẠM VẬT LÍ

TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG PHẦN “VẬT LÍ NGUYÊN TỬ HẠT NHÂN”

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Nghệ An, 2021

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

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

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành được luận án này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các nhà khoa học PGS.TS Nguyễn Đình Thước và PGS.TS Lê Phước Lượng đã định hướng đề tài, nhiệt tình hướng dẫn và động viên tôi trong suốt thời gian tôi học tập và nghiên cứu luận án tại Trường Đại học Vinh

Tôi xin cảm ơn Ban Giám hiệu, phòng Sau đại học, Viện Sư phạm tự nhiên và các nhà khoa học chuyên ngành Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí của Trường Đại học Vinh; Khoa Vật lí Trường Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh; Ban Giám hiệu, Khoa Sư phạm, Bộ môn Sư phạm Vật lí Trường Đại học Cần Thơ đã nhiệt tình hỗ trợ, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận án

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các nhóm sinh viên cử nhân Sư phạm Vật lí tại Trường Đại học Cần Thơ và Trường Đại học Sư phạm thành phố Hồ chí Minh đã hợp tác, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi tiến hành triển khai thực nghiệm sư phạm

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn các thành viên trong gia đình mình đặc biệt là ba mẹ của tôi vì đã hỗ trợ về vật chất lẫn tinh thần để tôi yên tâm học tập và nghiên cứu

Tháng 10 năm 2021

Tác giả luận án

Trần Thị Kiểm Thu

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học do tôi thực hiện Các kết quả trình bày trong luận án là hoàn toàn trung thực, có nguồn trích dẫn và chưa có

ai công bố trong bất kì công trình khoa học nào khác

Tác giả luận án

Trần Thị Kiểm Thu

MỤC LỤC

Trang

LỜI CAM ĐOAN……… i

MỤC LỤC……… ii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT………. vi

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ VÀ HÌNH……… vii

MỞ ĐẦU……… 1

1 Lý do chọn đề tài……… 1

2 Mục đích nghiên cứu……… 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

4 Giả thuyết khoa học 3

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

6 Phương pháp nghiên cứu 4

7 Đóng góp mới của luận án 4

8 Cấu trúc luận án 4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 5

1.1 Các nghiên cứu về dạy học tích hợp………

1.1.1 Các nghiên cứu ở nước ngoài………

1.1.2 Các nghiên cứu ở Việt Nam………

1.2 Các nghiên cứu về dạy học Vật lí đại cương theo định hướng bồi dưỡng năng lực nghề nghiệp và năng lực tích hợpkiến thức các khoa học tự nhiên… 1.2.1 Các nghiên cứu ở nước ngoài………

1.2.2 Các nghiên cứu ở Việt Nam………

1.3 Những vấn đề tiếp tục nghiên cứu……….

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI…………

2.1 Phát triển chương trình Vật lí đại cương trong đào tạo giáo viên Vật lí trung học phổ thông theo hướng phát triển năng lực của sinh viên ………

5

6

9

12

12

13

16

17

17

2.1.1 Cơ sở phát triển chương trình Vật lí đại cương trong chương trình đào

tạo giáo viên Vật lí trung học phổ thông………

2.1.2 Đổi mới chương trình Vật lí đại cương theo định hướng phát triển năng lực………

2.2 Tư tưởng sư phạm tích hợp và dạy học tích hợp………

2.2.1 Tư tưởng của sư phạm tích hợp ………

2.2.2 Dạy học tích hợp………

2.2.3 Nguyên tắc tích hợp liên môn Vật lí với các môn khoa học tự nhiên

2.3 Năng lực, năng lực dạy học, năng lực dạy học tích hợp của giáo viên Vật lí 2.3.1 Năng lực………

2.3.2 Năng lực dạy học của giáo viên Trung học phổ thông………

2.3.3 Năng lực dạy học tích hợp của giáo viên vật lí Trung học phổ thông…

2.3.4 Cấu trúc năng lực dạy học tích hợp của sinh viên sư phạm Vật lí…………

2.4 Năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên của sinh viên sư phạm Vật lí ………

2.4.1 Khái niệm năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên ………

2.4.2 Cấu trúc năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên của sinh viên sư phạm Vật lí ……….

2.4.3 Thang đo năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên của sinh viên sư phạm Vật lí ………

2.5 Dạy học theo chủ đề tích hợp……….

2.5.1 Khái niệm chủ đề tích hợp………

2.5.2 Khái niệm dạy học theo chủ đề tích hợp………

2.5.3 Phân loại các kiểu chủ đề tích hợp……….

2.5.4 Đặc trưng của dạy học theo chủ đề tích hợp

2.5.5 Nội dung dạy học tổ chức theo chủ đề tích hợp

2.5.6 Một số phương pháp dạy học chủ đề tích hợp

2.5.7 Kế hoạch dạy học chủ đề tích hợp ………

17

18

21

21

21

22

25

25

27

29

30

33

33

35

36

38

38

38

38

40

41

41

46

2.6 Thực trạng dạy học Vật lí đại cương cho sinh viên sư phạm Vật lí theo

định hướng bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp ………

2.6.1 Thực trạng dạy học Vật lí đại cương cho sinh viên sư phạm Vật lí ………

2.6.2 Kết luận kết quả điều tra về dạy học Vật lí đại cương cho sinh viên sư phạm Vật lí theo định hướng bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp ………

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2………

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG KẾ HOẠCH DẠY HỌC CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP PHẦN “VẬT LÍ NGUYÊN TỬ HẠT NHÂN” THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÍCH HỢP KIẾN THỨC CÁC KHOA HỌC TỰ NHIÊN CỦA SINH VIÊN SƯ PHẠM VẬT LÍ ………

3.1 Phân tích chương trình, nội dung dạy học học phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân” cho sinh viên sư phạm Vật lí ……….

3.1.1 Chương trình học phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân”………

3.1.2 Nội dung kiến thức của học phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân”……….

3.2 Đề xuất một số chủ đề dạy học tích hợp……….

3.3 Kế hoạch dạy học chủ đề tích hợp học phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân” KẾT LUẬN CHƯƠNG 3………

CHƯƠNG 4 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM………

4.1 Tổ chức thực nghiệm sư phạm ………

4.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm ………

4.1.2 Nội dung thực nghiệm sư phạm ………

4.1.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm ……….

4.1.4 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm ………

4.1.5 Đối tượng và thời gian thực nghiệm sư phạm ………

4.1.6 Lựa chọn mẫu dạy thực nghiệm……….

4.2 Kết quả thực nghiệm sư phạm………

4.2.1 Kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 1……….

4.2.2 Kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 2……….

KẾT LUẬN CHƯƠNG 4………

51

51

59

61

62

62

63

63

65

68

95

97

97

97

97

97

98

98

99

104

104

106

136

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ……….

NHỮNG CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ………

TÀI LIỆU THAM KHẢO………

PHỤ LỤC

137

138

140

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ VÀ HÌNH TRONG LUẬN ÁN

Bảng 2.1: Cấu trúc năng lực dạy học tích hợp theo các năng lực thành phần

và các biểu hiện hành vi………. 32 Bảng 2.2: Khung năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên của SV sư

phạm Vật lí trong dạy học Vật lí đại cương……… 35 Bảng 2.3: Thang đo năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên………… 36 Bảng 2.4: Bảng thống kê ý kiến của giảng viên đại học về quan điểm dạy học

Vật lí đại cương theo chủ đề để bồi dưỡng năng lực tích hợp kiến thức các

khoa học tự nhiên cho SV sư phạm Vật lí……… 52 Bảng 2.5: Bảng thống kê ý kiến của giảng viên đại học về mục tiêu của dạy

học theo tiếp cận năng lực thông qua chủ đề……… 54 Bảng 2.6: Bảng thống kê tỉ lệ % về các biện pháp mà giảng viên chọn để bồi

dưỡng năng lực dạy học tích hợp cho SV trong dạy học Vật lí đại cương…… 55 Bảng 2.7: Bảng thống kê tỉ lệ % đề xuất của giảng viên về cách thức tổ chức

dạy học Vật lí đại cương nhằm mục tiêu bồi dưỡng năng lực tích hợp các

khoa học cho SV sư phạm Vật lí……… 57 Bảng 2.8: Bảng đánh giá của giảng viên về năng lực tích hợp kiến thức các

khoa học tự nhiên của SV khi học các học phần Vật lí đại cương……… 58 Bảng 3.1: Chương trình “Vật lí nguyên tử hạt nhân” các trường đại học sư phạm 62 Bảng 3.2: Chương trình học phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân” có tổ chức dạy

học theo chủ đề bồi dưỡng năng lực tích hợp các khoa học cho SV sư phạm

Vật lí………. 67 Bảng 3.3: Bảng mô tả hình thức, phương tiện và thời gian tổ chức dạy học

chủ đề 1………. 72 Bảng 3.4: Bảng làm việc nhóm “Nguyên tử hidro theo thuyết Bohr”……… 74 Bảng 3.5: Bảng tiêu chí đánh giá năng lực cho SV chủ đề “Sự kích thích

nguyên tử, sự phát quang của một số chất”………. 78

Bảng 3.6: Hình thức tổ chức dạy học chủ đề “Tia X và chẩn đoán hình ảnh

bằng tia X”……… 82 Bảng 3.7: Bảng tiêu chí đánh giá chủ đề “Tia X và chẩn đoán hình ảnh bằng

tia X”………. 87 Bảng 3.8: Hình thức tổ chức dạy học chủ đề “Thực phẩm chiếu xạ”……… 90 Bảng 3.9: Bảng tiêu chí đánh giá SV thông qua dạy học chủ đề “Thực phẩm

chiếu xạ”………. 93 Bảng 4.1: Bảng thống kê tên và thời lượng các chủ đề được tổ chức dạy học

thực nghiệm……….………. 97 Bảng 4.2: Bảng thống kê thời gian, địa điểm và đối tượng tổ chức dạy thực

phạm vòng 1 99 Bảng 4.5: Bảng tính trị số p trong kiểm định t-test (vòng 1).………. 100 Bảng 4.6: Điểm lớp thực nghiệm và đối chứng trước khi thực nghiệm sư

phạm vòng 2 tại Trường Đại học Cần Thơ 102 Bảng 4.7: Điểm lớp thực nghiệm và đối chứng trước khi thực nghiệm sư

phạm vòng 2 tại Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh 103 Bảng 4.8: Bảng tính trị số p trong kiểm định t-test (vòng 2).……… 104 Bảng 4.9: Bảng tổng hợp tính trị số p trong phép kiểm định t-test vòng 2…… 105 Bảng 4.10: Năng lực phát hiện được vấn đề tích hợp……….…… 124 Bảng 4.11: Năng lực tổng hợp kiến thức tích hợp……….………. 125 Bảng 4.12: Năng lực tìm tòi, khám phá, sắp xếp kiến thức các khoa học liên

Bảng 4.13: Năng lực thuyết trình……….………. 126 Bảng 4.14: Năng lực đánh giá tác động của khoa học đối với sức khỏe, đời

sống, xã hội, môi trường……….……….……… 127

Bảng 4.15: Phân bố tần số điểm của lớp thực nghiệm và đối chứng sau khi

thực nghiệm vòng 2……….……….……… 129 Bảng 4.16: Phân bố tần suất lũy tích hội tụ lùi của lớp thực nghiệm và đối

chứng sau khi thực nghiệm vòng 2……….……… 129 Bảng 4.17: Bảng thống kê kết quả kiểm tra lớp TN và ĐC……… 131 Bảng 4.18: Danh sách lựa chọn SV nghiên cứu trường hợp……… 132

Hình 1.1: Bốn cách tiếp cận đào tạo tích hợp liên môn đối với SV sư phạm…… 11

Hình 2.1: Các dạng tích hợp Vật lí với các khoa học khác trong nội dung dạy học

Hình 2.2: Các tiêu chuẩn của chuẩn nghề nghiệp giáo viên THPT………

24

28 Hình 2.3: Các môn học nhóm khoa học tự nhiên……… 29 Hình 2.4: Mô tả về phẩm chất, năng lực của SV sư phạm Vật lí………

Hình 2.5: Các giai đoạn hình thành năng lực tích hợp kiến thức các khoa học

30

33 Hình 2.6: Phân loại các kiểu chủ đề tích hợp……….……… 39 Hình 2.7: Các pha giải quyết vấn đề trong dạy học phỏng theo giải quyết

vấn đề trong nghiên cứu khoa học……….……… 46

Hình 2.8: Tiến trình dạy học chủ đề tích hợp trong dạy học Vật lí đại cương… 48 Hình 3.1: Graph tiến trình dạy học chủ đề “Sự kích thích, phát quang của

một số chất” ……….……….……… 71 Hình 3.2: Cơ chế kích thích nguyên tử……….……… 75 Hình 3.3: Dụng cụ thí nghiệm chất phát quang và đèn tia cực tím 390nm…… 76 Hình 3.4: Graph tiến trình dạy học chủ đề “Tia X và chẩn đoán hình ảnh

bằng tia X”……….……….……… 82 Hình 3.5: Phiếu thông tin trợ giúp SV so sánh khả năng hấp thụ tia X gữa

một số nguyên tố và các mô trong cơ thể………. 85 Hình 3.6: Dụng cụ thí nghiệm kiểm chứng sự kết tủa của muối BaSO4 …

Hình 3.7: Graph tiến trình dạy học chủ đề “Thực phẩm chiếu xạ”………

86

90 Hình 3.8: Trái cây và dấu hiệu radura.……… ……… 91

Hình 3.9: Giao diện trang Webquest chủ đề “Thực phẩm chiếu xạ” 92

Hình 4.1: Phiếu ghi chép của SV về nguyên tử hiđro .………. 108

Hình 4.2: SV tổng hợp về chất tinopal ……….………. 111

Hình 4.3: SV làm thí nghiệm kiểm chứng bún có chất tinopal hay không……. 111

Hình 4.4: SV thiết kế sản phẩm trình bày chủ đề 1……… 112

Hình 4.5: SV thuyết trình chủ đề………. 112

Hình 4.6: SV kiểm tra thí nghiệm với chất phát quang, thảo luận và thiết kế bài thuyết trình của nhóm……… 113

Hình 4.7: SV tổng hợp thông tin về tia X………. 115

Hình 4.8: Các slide báo cáo chủ đề 2 của SV……… 122

Hình 4.9: Một số hình ảnh dạy học chủ đề tia X.……… 123

Biểu đồ Biểu đồ 2.1: Ý kiến của giảng viên về sự cần thiết để phát triển chương trình đào tạo để bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp cho SV sư phạm……… 52

Biểu đồ 2.2: Biểu đồ xếp hạng phương pháp giảng viên lựa chọn để dạy học Vật lí đại cương theo định hướng bồi dưỡng năng lực tích hợp các khoa học cho SV sư phạm Vật lí………. 56

Biểu đồ 2.3: Biểu đồ đánh giá của giảng viên về năng lực tích hợp các khoa học của SV khi học Vật lí đại cương……… 58

Biểu đồ 4.1: Biểu đồ biểu diễn điểm lớp TN và ĐC trước khi TN sư phạm vòng 1 100

Biểu đồ 4.2: Biểu đồ biểu diễn điểm lớp TN và ĐC trước khi TN sư phạm vòng 2

Biểu đồ 4.3: Biểu đồ mô tả kết quả đánh giá năng lực phát hiện vấn đề tích hợp 104 124 Biểu đồ 4.4: Biểu đồ mô tả kết quả đánh giá năng lực tổng hợp kiến thức tích hợp 125 Biểu đồ 4.5: Biểu đồ mô tả kết quả đánh giá năng lực tìm tòi, khám phá, sắp xếp kiến thức khoa học liên quan đến vấn đề tích hợp……… 126

Biểu đồ 4.6: Biểu đồ mô tả kết quả đánh giá năng lực thuyết trình………. 127

Biểu đồ 4.7: Biểu đồ mô tả kết quả đánh giá năng lực đánh giá tác động của

khoa học với đời sống xã hội……….

Biểu đồ 4.8: Biểu đồ mô tả tần suất tích lũy hội tụ lùi của lớp TN và ĐC

Biểu đồ 4.9: SV tự đánh giá năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên

khi học với chủ đề tích hợp giảng dạy hoàn toàn tại lớp………

128

130

134

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Ngày nay, với sự phát triển như vũ bão của khoa học, kĩ thuật và công nghệ, tri thức của loài người đang tăng nhanh chóng Xu thế phát triển của khoa học ngày nay là tiếp tục phân hóa sâu, song song với tích hợp liên môn, liên ngành ngày càng rộng Việc giảng dạy các môn khoa học trong nhà trường phải phản ánh sự phát triển hiện đại của khoa học Đề tài luận án được chúng tôi lựa chọn xuất phát từ bốn lý do chính đó là: Sự cần thiết phải đổi mới phương pháp dạy học đại học theo hướng phát triển năng lực, dạy học tích hợp là năng lực rất quan trọng đối với giáo viên THPT nói chung và giáo viên Vật lí nói riêng, dạy học theo chủ đề là một phương pháp dạy học có hiệu quả nhằm bồi dưỡng năng lực cho người học, nội dung của các học phần Vật lí đại cương giảng dạy cho SV sư phạm có liên hệ với những nội dung dạy học Vật lí ở trường THPT

Thứ nhất, sự cần thiết phải đổi mới phương pháp dạy học đại học theo hướng phát triển năng lực Thật vậy, nhiệm vụ trọng tâm của dạy học ở đại học đó là phải trang bị cho SV những tri thức khoa học hiện đại và hệ thống những kĩ năng nghề nghiệp, phát triển năng lực hoạt động trí tuệ cho SV nhằm đào tạo ra người cán bộ “Có tri thức có tay nghề, có năng lực thực hành” [31], đồng thời tăng cường dạy và học tích cực, hướng tới tăng cường sự tham gia tích cực của người học, tạo điều kiện phân hóa trình độ, đáp ứng các phong cách học, phát huy khả năng tối đa của người học Đảm bảo cho người học không những học “sâu” mà còn học “thoải mái” Qua đó hình thành các năng lực hợp tác, giao tiếp, trình bày, tìm kiếm, thu thập xử lí thông tin và giải quyết vấn đề [7] Thứ hai, dạy học tích hợp là một năng lực rất quan trọng đối với giáo viên THPT nói chung và giáo viên Vật lí nói riêng Nghị quyết 14/2005/NQ-CP đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục đại học Việt Nam giai đoạn 2006-2020 khẳng định “Phát triển các chương trình giáo dục đại học theo định hướng nghiên cứu và định hướng nghề nghiệp

- ứng dụng”[41] Năm 2015, Bộ GD&ĐT ban hành tài liệu tập huấn cho các trường đại học sư phạm về đào tạo giáo viên THPT theo chuẩn đầu ra, theo đó, năng lực dạy học tích hợp của SV sư phạm Vật lí được nêu rõ đó là SV sư phạm Vật lí phải có “Kiến thức,

kĩ năng các khoa học liên môn bổ trợ nền tảng” và “Năng lực dạy học tích hợp” Giảng viên cần khai thác nội dung từ các học phần Vật lí đại cương như Cơ học, Nhiệt học,

Điện và Từ, Quang học, Dao động sóng, Vật lí nguyên tử hạt nhân để triển khai dạy học cho SV sư phạm Vật lí nhằm bồi dưỡng kiến thức liên môn đồng thời kiến thức liên môn này cũng góp phần vào việc bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp liên môn cho SV sư phạm Vật lí

Thứ ba, dạy học theo chủ đề đang là một xu hướng dạy học hiện đại, việc áp dụng phương pháp dạy học theo chủ đề có thể góp phần bồi dưỡng cho SV một số năng lực bậc cao như phân tích, so sánh, tổng hợp [73] Một chủ đề dạy học phải gắn liền với thực tiễn cuộc sống và có nội dung bao quát hơn một bài học theo kiểu truyền thống, nội dung của chủ đề bao gồm nhiều lĩnh vực như Vật lí, Hóa học, Sinh học Bên cạnh đó, phương pháp này còn có các ưu điểm như tạo cơ hội cho SV phát triển năng lực thuyết trình, SV phát biểu, lập luận các vấn đề dựa vào bằng chứng khoa học, từ đó SV thấy được ý nghĩa của quá trình học tập theo chủ đề, SV sẽ có tinh thần, thái độ học tập tích cực hơn

Cuối cùng, chúng tôi nghiên cứu nội dung khoa học từ các học phần Vật lí đại cương cho SV sư phạm như Quang học, Vật lí nguyên tử hạt nhân [5], [23], kết quả cho thấy nội dung các học phần này và nội dung Vật lí THPT có sự liên hệ với nhau, chẳng hạn như sự bức xạ và hấp thụ của nguyên tử, thuyết lượng tử ánh sáng, các mẫu nguyên

tử cổ điển và hiện đại, hiện tượng phóng xạ và ứng dụng của đồng vị phóng xạ, ứng dụng Vật lí nguyên tử hạt nhân trong Y học và các ngành khoa học khác như Thiên văn, Địa lí, Công nghệ [36], [44]

Từ các phân tích trên, chúng tôi chọn vấn đề: Phát triển năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên của sinh viên sư phạm Vật lí trong dạy học Vật lí đại cương phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân” để làm đề tài nghiên cứu của luận án

2 Mục đích nghiên cứu

Dạy học VLĐC phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân” theo hướng phát triển năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên của SV sư phạm Vật lí, góp phần bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp của SV trong chương trình đào tạo giáo viên Vật lí THPT

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Quá trình dạy học Vật lí đại cương theo hướng phát triển năng lực tích hợp kiến

thức các khoa học tự nhiên của SV sư phạm Vật lí

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Dạy học phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân” bằng các chủ đề tích hợp, phát triển năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên của SV sư phạm Vật lí

4 Giả thuyết khoa học

Nếu dạy học Vật lí đại cương phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân” theo các chủ đề tích hợp thì sẽ phát triển được năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên của SV

sư phạm Vật lí

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

5.1 Nghiên cứu lí luận và thực tiễn giáo dục đại học nói chung và đào tạo giáo viên Vật lí THPT nói riêng

5.2 Nghiên cứu năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên của SV sư

phạm Vật lí và năng lực dạy học tích hợp của giáo viên Vật lí ở trường THPT

5.3 Phân tích chương trình, nội dung dạy học phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân” cho SV sư phạm Vật lí

5.4 Điều tra thực trạng dạy học Vật lí đại cương cho SV sư phạm theo hướng phát triển năng lực dạy học tích hợp ở các khoa sư phạm, các trường đại học sư phạm

5.5 Phát triển chương trình học phần Vật lí đại cương theo hướng bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp các môn khoa học ở THPT cho SV sư phạm Vật lí

5.6 Nghiên cứu vận dụng dạy học tích hợp theo chủ đề trong dạy học Vật lí đại cương theo hướng phát triển năng lực tích hợp các kiến thức khoa học tự nhiên của SV

sư phạm Vật lí

5.7 Đánh giá năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên của SV sư phạm Vật lí trong dạy học phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân”

5.8 Thực nghiệm sư phạm

6 Phương pháp nghiên cứu

6.1 Phương pháp nghiên cứu lí luận: Nghiên cứu quan điểm đổi mới giáo dục đại học, lí luận dạy học đại học theo hướng phát triển năng lực nghề nghiệp cho SV

6.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Điều tra, khảo sát, phân tích và đánh giá thực trạng dạy học Vật lí đại cương cho SV sư phạm Vật lí theo hướng phát triển năng

lực dạy học nói chung và năng lực dạy học tích hợp các môn khoa học ở trường THPT

6.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Thực nghiệm sư phạm kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài

6.4 Phương pháp thống kê toán học: Xử lí các số liệu điều tra thực tiễn và kết quả thực nghiệm sư phạm bằng công cụ toán học thống kê

7 Đóng góp mới của luận án

7.1 Về mặt lí luận

- Góp phần làm sáng tỏ cơ sở lí luận về phát triển năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên của SV sư phạm Vật lí trong quá trình dạy học Vật lí đại cương Phát triển năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên là điều kiện cần để bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp trong chương trình đào tạo giáo viên Vật lí THPT

- Xây dựng cấu trúc năng lực dạy học tích hợp của giáo viên Vật lí và cấu trúc năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên; Xây dựng thang đo năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên của SV sư phạm Vật lí trong học tập Vật lí đại cương

- Đề xuất quy trình xây dựng/thiết kế kế hoạch dạy học chủ đề tích hợp trong Vật

lí đại cương theo 5 giai đoạn

8 Cấu trúc luận án

Ngoài phần Mở đầu, Tài liệu tham khảo, Phụ lục, luận án có 4 chương:

Chương 1 Tổng quan lịch sử các vấn đề nghiên cứu

Chương 2 Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài

Chương 3 Xây dựng kế hoạch dạy học chủ đề tích hợp phần “Vật lí nguyên tử

hạt nhân” theo hướng phát triển năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên của sinh viên sư phạm Vật lí

Chương 4 Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN LỊCH SỬ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Các nghiên cứu về dạy học tích hợp

1.1.1 Các nghiên cứu ở nước ngoài

Từ những năm 1970, xu hướng liên ngành trong nghiên cứu khoa học bắt đầu phát triển Lariviere cho rằng sự phát triển đó một phần là nhờ vào các thư viện, nơi bắt đầu tăng dự trữ tạp chí đặt định kỳ, các nhà nghiên cứu có thể tiếp cận các tạp chí thuộc các lĩnh vực khác, ví dụ một nhà Vật lí có thể dễ dàng tham khảo các tạp chí về sinh học Hơn nữa, Mỹ cũng bắt đầu chuyển hướng tập trung từ nghiên cứu cơ bản sang những vấn đề xã hội như bảo vệ môi trường, những vấn đề khó có thể được giải quyết bởi một lĩnh vực riêng lẻ Theodore Brown thuộc Viện nghiên cứu tại Đại học Illinois

đã kêu gọi các nhà tài trợ đầu tư 40 triệu USD để xây dựng Viện nghiên cứu liên ngành

và cho rằng điều này sẽ cho phép giải quyết những vấn đề khoa học và xã hội lớn hơn

so với khi chúng ta làm việc trong từng ngành riêng rẽ Mặc dù dự án này gặp phải nhiều phản đối từ các đồng nghiệp, bởi lẽ cách phân chia ngành học đã trở thành một đặc điểm

cơ bản của rất nhiều trường đại học thời bấy giờ, nhưng viện cũng đã được thành lập năm 1983 theo ý tưởng của Brown dưới sự đồng tình và ủng hộ tài chính của Beckman với tên gọi “Beckman Institute for Advanced Science and Technology”, đây là một ví

dụ sơ khai về tiến trình thúc đẩy các nghiên cứu liên ngành mà ngày nay đang lan rộng

ở khắp các trường đại học trên toàn cầu [30]

“Trí tuệ của con người thực chất là một quá trình xã hội và tiến hóa” [82] Theo thuyết phát triển nhận thức “Life and theory of cognitive development” của Piaget, ông cho rằng trung tâm của quá trình nhận thức là các hoạt động trí tuệ như nhận biết, phân tích, hệ thống hóa các sự kiện và các hiện tượng, nhớ lại những kiến thức đã học, giải quyết các vấn đề [77] Thuyết nhận thức của Piaget cũng góp phần phát triển ngành tâm

lí học nhận thức hiện đại, giải thích hành vi của con người như là sự hiểu biết của trí óc, thuyết có liên quan đến việc tiếp nhận thông tin và cách tiếp cận xử lí thông tin Từ thuyết nhận thức của Piaget, học sinh được hình thành và phát triển nhận thức thông qua

các hoạt động học tập có thử thách, giáo viên cần tạo tình huống mới để học sinh được

cơ hội phân tích, lập luận, từ đó sẽ phát triển cho họ những tri thức mới

Các ưu điểm liên quan đến dạy học tích hợp về khoa học tự nhiên được nghiên cứu rộng rãi trên phạm vi quốc tế [51], [103] Trong đó, các tác giả kể đến hướng tích hợp như một cách tiếp cận kiến tạo vì đã cung cấp cho người học cơ hội phong phú hơn

để thiết lập kết nối giữa những kiến thức mới và kiến thức trước đó Giáo viên đặt mục tiêu khi thực hiện chương trình giảng dạy tích hợp là để cho học sinh thấy kiến thức trong các ngành học có liên quan đến nhau trong một thế giới tự nhiên Xavier Rogiers đánh giá tầm quan trọng của dạy học tích hợp trong giáo dục như sau “Nếu nhà trường chỉ quan tâm dạy cho học sinh các khái niệm một cách rời rạc thì nguy cơ sẽ hình thành

ở học sinh các suy luận khép kín, sẽ hình thành những con người mù chức năng, nghĩa

là những người đã lĩnh hội kiến thức nhưng không có khả năng sử dụng các kiến thức

đó hàng ngày” [51]

Các nhà khoa học giáo dục một số nước như Anh, Romania nghiên cứu về năng lực của giáo viên Vật lí [78] Theo đó, năng lực của giáo viên Vật lí (Physics teaching competences) đòi hỏi phải có kĩ năng dạy cho học sinh về bản chất và giá trị của khoa học, nhận thức khoa học cũng như sử dụng ngôn ngữ khoa học trong môn Vật lí, đồng thời giáo viên Vật lí còn phải có năng lực thúc đẩy phát triển kiến thức khoa học bằng cách vạch ra các chiến lược dạy học tích cực [78, tr 43] Như vậy, các nhóm năng lực của giáo viên Vật lí bao gồm kiến thức khoa học, kĩ năng sử dụng ngôn ngữ khoa học trong môn Vật lí và kĩ năng dạy học các môn khoa học Đối với kiến thức khoa học, kĩ năng sử dụng ngôn ngữ khoa học trong môn Vật lí, các nhà nghiên cứu đề xuất SV được học tập một số học phần có liên quan đến Vật lí bao gồm “Physics-related optional subjects”, ví dụ như Hóa học, Sinh học, Vật lí thiên văn, Vật lí trong Địa lý (Geophysics) ngoài ra còn có các học phần ứng dụng kiến thức Vật lí vào trong các lĩnh vực khác bao gồm: Nguyên tắc Vật lí trong vận hành thiết bị máy móc, Vật lí trong y học và thể thao, Vật lí khí hậu, Vật lí trong sử dụng năng lượng và môi trường, các học phần này có mục tiêu đề cập đến mối quan hệ Vật lí đến các sự vật, hiện tượng trong cuộc sống, các học phần này được gọi tên chung là “Physics in other Sciences” [78, tr 50]

Để việc bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp cho SV sư phạm Vật lí có hiệu quả, bên cạnh nội dung dạy học, người giảng viên cần quan tâm đến xây dựng tiêu chí đánh giá năng lực dạy học tích hợp cho SV sư phạm Vật lí một cách phù hợp, trong đó cần quan tâm đánh giá hai tiêu chí đó là kiến thức khoa học tích hợp và phương pháp sử dụng các kĩ thuật dạy học tích hợp Tác giả Adrienne cho rằng một chương trình đào tạo giáo viên khoa học nên tập trung bồi dưỡng cho SV về kiến thức chuyên ngành và kiến thức liên môn, để giúp họ nhận thức về các mối quan hệ giữa các khoa học, đồng thời cần bồi dưỡng cho SV có năng lực xây dựng các tình huống thực tế phù hợp với lớp học,

đó là tình huống dựa trên vấn đề hoặc các dự án (để cá nhân thực hiện hoặc thực hiện theo nhóm nhỏ) [64]

Fogarty mô tả ba hình thức bao gồm mười phương pháp tích hợp cơ bản của việc tích hợp chương trình giảng dạy [70] Marzano đề xuất khung chương trình giảng dạy nhằm mục tiêu phát triển nhận thức cho người học, tác giả cho rằng các quá trình tư duy của SV bao gồm hình thành khái niệm, thu thập thông tin và giải quyết vấn đề [80] Hiện nay, mô hình dạy học theo chủ đề tích hợp vẫn được một số nước như Đức

và Thụy Sĩ áp dụng khi dạy Vật lí bậc đại học trong khi nước Áo áp dụng dạy học theo kiểu truyền thống, tác giả Leopold Mathelitsch đã nghiên cứu so sánh ba cấu trúc năng lực dạy học Vật lí của giáo viên ở Đức, Áo và Thụy Sĩ [79], nhìn chung mô hình dạy học theo tiếp cận năng lực ở ba nước này khá tương đồng, đó là cấu trúc ba chiều gồm

có nội dung, kĩ năng và các mức độ Đối với chuyên ngành Vật lí, những nội dung kiến thức trong giáo trình ở nước Áo được trình bày dưới dạng liệt kê các học phần như Cơ học, Điện từ, Nhiệt động lực học, Quang học và Vật chất Ngược lại, nội dung dạy học Vật lí ở Đức và Thụy Sĩ được thiết kế theo hình thức dạy học chủ đề tích hợp như năng lượng, Trái đất và các hành tinh, cơ thể người, thực vật và động vật, hệ sinh thái, xã hội

và công nghệ

Hầu hết SV sư phạm Vật lí bậc đại học sau khi tốt nghiệp sẽ được phân công nhiệm vụ để dạy môn Vật lí ở trường THPT [72] Tuy nhiên thực tế ở một số nước Đông nam Á trong đó có Indonesia, nhiều SV đại học sư phạm chuyên ngành Vật lí sau khi tốt nghiệp đã trở thành giáo viên trung học cơ sở Dựa vào thống kê kết quả điều tra, các tác giả Hartono và Nugroho kết luận rằng SV không có cơ hội hoặc có cơ hội rất hạn

chế để tích hợp kiến thức trong các môn học trong quá trình học đại học, điều này dẫn đến hệ quả là SV tốt nghiệp không đủ năng lực để dạy học tích hợp Các tác giả đề xuất biện pháp để rèn luyện năng lực tích hợp kiến thức liên môn cho SV sư phạm Vật lí, theo đó SV sư phạm Vật lí được giảng viên yêu cầu đề xuất tên chủ đề tích hợp, nội dung cụ thể của từng chủ đề tích hợp và phát triển các chủ đề này thành bài giảng tích hợp các khoa học cho đối tượng là SV năm thứ ba và thứ tư Theo đó, giảng viên yêu cầu SV phát triển các chủ đề có nội dung tích hợp các khoa học, tự đề xuất và viết chủ

đề như nội dung tích hợp nội môn hoặc liên môn tùy chọn Kết quả nghiên cứu cho thấy phần lớn các tài liệu tích hợp được phát triển bởi các SV sư phạm Vật lí tập trung vào một số chủ đề nội môn (Vật lí), liên môn (Vật lí -Sinh học) và đa môn (Vật lí-Sinh học-Hóa học) Chẳng hạn như tích hợp nội môn (Vật lí) bao gồm nhiệt, chất lỏng, nhiệt động lực học, âm thanh, quang học, điện và chuyển động; tích hợp liên môn (Vật lí-Sinh học): Quang hợp, tích hợp đa môn (Vật lí -Sinh học-Hóa học): Năng lượng [72]

Theo tác giả Beane, mô hình dạy học tích hợp kiến thức các khoa học là một mô hình cần được ủng hộ và duy trì, bởi vì trong nội dung dạy học tích hợp, các lĩnh vực kiến thức không phải là đối chọi lẫn nhau, Beane cho rằng mô hình này hữu ích cho người học hơn là chỉ dạy học các môn học riêng lẻ, bởi vì kiến thức của từng ngành học rất cần thiết trong việc tìm hiểu một chủ đề hay một dự án học tập [76]

Tại Mỹ, việc giải quyết các vấn đề thiếu giáo viên dạy học khoa học tự nhiên (Lí, Hóa, Sinh) và Toán học đã dẫn đến hơn 151 chương trình đào tạo khác nhau Thông thường, đa số SV tốt nghiệp đại học sư phạm chỉ dạy một môn học ví dụ như sư phạm Hóa học, sư phạm Vật lí, SV không được đào tạo để dạy khoa học khác hoặc thuộc lĩnh vực rộng hơn [83] Tại tiểu ban Texas, tác giả Pamela đã nghiên cứu về các khóa học, điểm trung bình và điểm kiểm tra SV trong quá trình học đại học, sau đó tác giả tiến hành đánh giá chất lượng dạy học tích hợp của các SV này để tìm mối liên hệ giữa chất lượng đầu ra của SV tốt nghiệp và chất lượng giảng dạy các chủ đề của các SV, tác giả

sử dụng bài thi năng lực có tên “TExES Science test- Texas Examinations for Educator Standards” TExES là bài kiểm tra kiến thức khoa học dành cho giáo viên ở mức độ chuyên sâu (tức là kiến thức Sinh học, Hóa học, Vật lí và Khoa học Trái đất) Kết quả cho thấy chỉ có 5 giáo viên (trong tổng số 45 giáo viên tham gia) vượt qua được kì thi

này Kết quả phân tích bảng điểm cho thấy các giáo viên không thể chứng minh rằng họ nắm vững kiến thức cần thiết để dạy học tích hợp ở Texas, do đó, tác giả đề xuất mô hình đào tạo 4+1 (4 năm dạy THPT và 1 năm dạy trung học cơ sở) nhằm góp phần bồi dưỡng kiến thức chuyên ngành và kiến thức tích hợp cho SV

Tại Úc, mục tiêu của chương trình giáo dục tích hợp cho giáo dục phổ thông được xác định rõ như sau: Chương trình giáo dục tích hợp là hệ thống giảng dạy tích hợp đa ngành, trong hệ thống đó tầm quan trọng của việc phát triển và ứng dụng kĩ năng được chú trọng; quá trình dạy học tích hợp này bao gồm việc dạy, học và kiểm tra, đánh giá năng lực tiếp thu kiến thức cũng như ứng dụng của học sinh phổ thông [89]

Tư tưởng dạy học tích hợp được hiện thực hoá trong việc xây dựng chương trình, lựa chọn nội dung, tổ chức hoạt động dạy học của từng môn học Dạy học tích hợp cần

có các mô hình giảng dạy mới và sự thành công của tư tưởng dạy học tích hợp phụ thuộc vào năng lực dạy học của người giáo viên [65], [66]

1.1.2 Các nghiên cứu ở Việt Nam

Ở Việt Nam, thời Pháp thuộc, quan điểm tích hợp được thể hiện trong một số môn ở trường tiểu học như môn “Cách trí” từ điển Hán Nôm có nghĩa là “Cách trí chi học”, theo tác giả Nguyễn Quốc Hùng nghĩa là “Cách vật trí tri” (tìm đến vật mà đạt tới

sự hiểu biết) tên một môn học tìm hiểu về các sự vật thiên nhiên, tương đương với những môn Vật lí học, Hoá học,… ngày nay [106] Sau cuộc cải cách giáo dục lần thứ nhất năm 1950 được đổi thành môn “Cách trí cải tiến”, sau cuộc cải cách giáo dục lần thứ hai năm 1956 đổi thành “Tìm hiểu khoa học thường thức” Môn học này còn được dạy một

số năm ở trường cấp I của miền Bắc nước ta Từ năm 1981 diễn ra cuộc cải cách giáo dục lần thứ ba, việc nghiên cứu xây dựng môn “Tự nhiên và xã hội” theo quan điểm tích hợp đã được thực hiện và môn học này được thiết kế để đưa vào dạy học ở trường cấp I

từ lớp 1 đến lớp 5 Chương trình năm 2000 đã được hoàn chỉnh thêm một bước, quan điểm tích hợp đã được thể hiện trong chương trình và SGK và các hoạt động dạy học ở tiểu học Chương trình ở cấp trung học chủ yếu thực hiện tích hợp ở mức thấp, chưa đặt nặng vấn đề dạy học tích hợp ở trung học Theo tác giả Vũ Cao Đàm, nghiên cứu liên

bộ môn đang là một xu hướng mới, phát triển nghiên cứu liên bộ môn chính là hội nhập

đúng xu thế phát triển khoa học và giáo dục của thế giới đương đại [21], do đó việc nghiên cứu dạy học tích hợp cho cấp trung học là một vấn đề đáng được quan tâm

Trong đào tạo và bồi dưỡng giáo viên ở các cấp học từ phổ thông đến đại học đã

có nhiều chương trình dự án mang tính quốc gia về đổi mới căn bản và toàn diện về giáo dục để phát triển phẩm chất và năng lực cho người học Vấn đề đổi mới dạy học và kiểm tra đánh giá kết quả học tập theo định hướng phát triển năng lực người học đã và đang được đội ngũ quản lí giáo dục, giáo viên đón nhận thực hiện và cả xã hội quan tâm [9], [10], [11], [12], [14], [15]

Tác giả Đặng Thị Thuận An nghiên cứu phát triển năng lực dạy học tích hợp cho

SV sư phạm Hóa học thông qua học phần Phương pháp dạy học Hóa học phổ thông [1] Tác giả nghiên cứu về bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp cho SV sư phạm Hóa học thông qua các hoạt động như: Xây dựng nguồn tài liệu hỗ trợ cho việc phát triển năng lực dạy học tích hợp cho SV thông qua trang web ‘hoahocsupham.com”, hướng dẫn SV xây dựng kế hoạch dạy học và nội dung một số chủ đề dạy học tích hợp, chuẩn bị cho

SV sư phạm có khả năng thực hiện tốt dạy học tích hợp trong dạy học Hóa học ở THPT Các tác giả Tưởng Duy Hải, Đỗ Hương Trà đã phân tích rủi ro xung quanh việc giáo viên trung học được đào tạo để tổ chức dạy học đơn môn mà chưa có sự kết hợp đào tạo liên môn trong bối cảnh nước ta đang triển khai dạy học tích hợp trong nhà trường, điều này tiềm ẩn khả năng mất tự chủ của giáo viên khi xử lí các tình huống tích hợp có kiến thức của các môn học khác, chẳng hạn SV sư phạm Vật lí ít được tiếp cận với kiến thức về Sinh học và Hóa học [29] Nhóm tác giả đã có kết quả nghiên cứu “Làm thế nào

để đào tạo được giáo viên dạy học tích hợp các khoa học trong nhà trường?” [28], nội dung về phương pháp dạy - học bằng chính logic của khoa học cơ bản, bồi dưỡng năng lực tìm tòi khám phá cho SV đó là “lấy tự học làm gốc và tạo mọi cơ hội cho SV hoạt động trải nghiệm gắn với hoạt động nghề nghiệp nhằm hình thành tư duy sáng tạo, rèn khả năng kết hợp nguồn kiến thức khác nhau để họ có thể giải quyết vấn đề nghề nghiệp

và cuộc sống” [28] Các tác giả đề cao việc bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp cho SV

sư phạm, việc đào tạo này nên được bắt đầu bằng các môn học đại cương F1, F2, F3… song song với dạy học dự án tích hợp liên môn Các tác giả cho rằng với mô hình đào tạo dạy học dự án tích hợp liên môn cho SV sư phạm sẽ mang lại hiệu quả trong việc rèn

luyện năng lực dạy học tích hợp trong nhà trường nhằm đáp ứng mục tiêu về kiến thức

và kĩ năng nghề nghiệp cho SV sư phạm nói chung và cho SV sư phạm Vật lí nói riêng

Theo tác giả Đỗ Hương Trà, “Điều quan trọng trong việc đào tạo SV có được năng lực dạy học tích hợp liên môn ở trường phổ thông là phải đào tạo SV theo hình thức tích hợp liên môn” [61], tác giả đã đề xuất 4 cách tiếp cận đào tạo tích hợp liên môn đối với SV sư phạm (hình 1.1), đây là sự kết hợp giữa đào tạo, nghiên cứu và thực

hiện các hoạt động giảng dạy tích hợp liên môn cho SV, kết hợp với thực hiện các nghiên cứu tích hợp liên môn và thực hành dạy học tích hợp liên môn ở trường THPT

Hình 1.1: Bốn cách tiếp cận đào tạo tích hợp liên môn đối với SV sư phạm [61]

Các tác giả Phạm Thị Phú, Nguyễn Đình Thước nghiên cứu và đề xuất phương pháp tổ chức dạy học tích hợp bằng hình thức dạy học theo dự án Các tác giả đã đề xuất quy trình dạy học dự án gồm 7 bước đó là: “Lựa chọn vấn đề, xác định vấn đề, xác định kiến thức giải quyết vấn đề, xác định mục tiêu dạy học tích hợp, xây dựng kế hoạch dạy học, tổ chức dạy học và đánh giá sản phẩm của người học” [48, tr 255]

Tác giả Phạm Xuân Quế cho rằng dạy học tích hợp sẽ giúp cho người học hình thành một số năng lực bậc cao như phân tích, tổng hợp, tư duy phê phán và năng lực hợp tác Theo đó, tác giả đã xác định các năng lực đặc thù bao gồm 5 kĩ năng của học sinh phải đạt được sau khi học xong một chương trình tích hợp đó là: “Kĩ năng tiếp cận vấn đề theo các quan điểm khác nhau, kĩ năng xác định các vấn đề cần giải quyết, kĩ năng phân tích, tổng hợp và tư duy phê phán, bên cạnh đó còn có các nhóm năng lực chuyên biệt đối với môn Vật lí gồm: Năng lực liên quan đến kiến thức Vật lí, phương pháp nhận thức Vật lí, giao tiếp trong Vật lí và đánh giá” [50] Tác giả Nguyễn Văn Biên nghiên cứu “Quy trình xây dựng chủ đề về khoa học tự nhiên” [8], thể hiện một

Nghiên cứu

tích hợp

liên môn

Tổ chức quản lí

Tổ chức kiến thức

Giảng dạy tích hợp liên môn

Thực hành dạy học tích hợp liên môn Đào tạo tích hợp liên môn

quan điểm lí luận mới về dạy học tích hợp, theo đó có 4 loại tích hợp: Tích hợp đơn môn, đa môn, liên môn và xuyên môn, từ đó tác giả đưa ra 7 bước để xây dựng một chủ

đề cho các phân loại tích hợp liên môn đó là: “Lựa chọn chủ đề, xác định các vấn đề cần giải quyết trong chủ đề, xác định các kiến thức cần thiết để giải quyết các vấn đề, xây dựng mục tiêu dạy học của chủ đề, xây dựng nội dung các hoạt động dạy học của chủ

đề, lập kế hoạch dạy học chủ đề, tổ chức dạy học và đánh giá chủ đề” Tài liệu tập huấn của Bộ GD&ĐT [7], dạy học tích hợp liên môn lĩnh vực khoa học tự nhiên có 5 bước

đó là: “Rà soát chương trình SGK để tìm nội dung, xác định chủ đề, dự kiến thời gian, xác định mục tiêu và xây dựng nội dung chính trong bài học tích hợp”

1.2 Các nghiên cứu về dạy học Vật lí đại cương theo định hướng bồi dưỡng năng lực nghề nghiệp và năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên

1.2.1 Các nghiên cứu ở nước ngoài

Các tác giả Siti Rozaimah và Hasimi với kết quả nghiên cứu “Achievement of Course Outcomes in Basic Thermodynamics Course based on Students’ Perception” [86], các tác giả nghiên cứu dạy học phần Nhiệt động lực học 1, vào năm thứ nhất cho

SV theo tiếp cận năng lực nghề nghiệp Đối tượng giảng dạy là SV chuyên ngành Kĩ thuật Hóa học Các mức độ đưa ra như sau:

“Mức 0: Không có ý tưởng

Mức 1: Biết khái niệm, nguyên tắc, lý thuyết Vật lí

Mức 2: Hiểu, diễn giải khái niệm, nguyên tắc, lý thuyết

Mức 3: Có thể áp dụng các lý thuyết liên quan đến tình huống mới và có thể giải quyết các tình huống các vấn đề có liên quan

Mức 4: Có thể sử dụng các kiến thức liên quan và các lý thuyết để thiết kế hóa chất hoặc hệ thống kĩ thuật hóa sinh

Mức 5: Có thể sử dụng các kiến thức liên quan và các lý thuyết để phân tích và đánh giá một hóa chất hoặc sinh hóa”

Tác giả Eric Brewe và các cộng sự với kết quả nghiên cứu “From Vision to Change: Educational Initiatives and Research at the Intersection of Physics and Biology, Life Sciences Education” [69], theo đó, các tác giả cho rằng các nhà nghiên cứu thuộc

2 lĩnh vực Vật lí và Sinh học nên kết hợp với nhau để phát triển, xây dựng kế hoạch dạy

học có nội dung tích hợp Ví dụ có thể biên soạn dạy học các định luật Vật lí song song với áp dụng các định luật Vật lí để giúp dự đoán, mô tả, giải thích các hiện tượng Sinh học xảy ra ở từ cấp độ phân tử đến cấp độ rộng hơn như hệ sinh thái

Tác giả Warren Christensen và các cộng sự với kết quả nghiên cứu “Developing and Assessing Curriculum on the Physics of Medical Instruments” [68], nhóm tác giả nghiên cứu về dạy học theo chủ đề tích hợp kiến thức phần Vật lí nguyên tử hạt nhân vào lĩnh vực y sinh như chụp cộng hưởng từ MRI, phương pháp laser trong phẫu thuật…Các tác giả đã dựa trên các cuộc khảo sát và đánh giá về khóa học chủ đề tích hợp được SV vô cùng thích thú so với khóa học chỉ học Vật lí dựa trên tính toán đại số theo kiểu truyền thống Ngoài ra, các tác giả Jiann-wien Hsu, Roy Hsu nghiên cứu giáo dục đại học, các tác giả cho rằng Vật lí cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc nuôi dưỡng các kiến thức về khoa học tự nhiên và thiết lập nền tảng của logic học và phương pháp khoa học [91]

Tác giả Viviane Callier nghiên cứu về thực trạng và giải pháp để bồi dưỡng năng lực cho SV để sau khi tốt nghiệp, SV có thể đáp ứng được nhu cầu của xã hội, với kết quả nghiên cứu “Connecting undergraduate science education with the needs of today’s graduates” [90] Các tác giả cho rằng nên giảng dạy khoa học theo định hướng tích hợp STEM, chương trình giảng dạy bao gồm các chủ đề liên ngành làm nổi bật các kết nối giữa chương trình giảng dạy thông thường và các vấn đề STEM hiện tại Tương tự, nghiên cứu của tác giả Warren Christensen nhận định rằng nhìn chung nghiên cứu về tư duy và học tập của SV trong các khóa học Vật lí đều chỉ dựa trên số học, áp dụng Vật lí trong Sinh học hoặc khoa học đời sống còn rất hạn chế [68]

1.2.2 Các nghiên cứu ở Việt Nam

Tác giả Nguyễn Duân và các cộng sự với kết quả nghiên cứu “Mức độ tích hợp rèn luyện năng lực sư phạm thông qua giảng dạy khoa học cơ bản ở các trường đại học

sư phạm” Các tác giả tiến hành khảo sát thực trạng dạy khoa học cơ bản, kết quả đã cho thấy việc giáo dục khoa học cơ bản và nghiệp vụ sư phạm chưa gắn kết, vì thế các tác giả cho rằng cần kết hợp rèn luyện năng lực sư phạm thông qua giáo dục các học phần

cơ bản, đây là một trong những biện pháp quan trọng để nâng cao chất lượng đào tạo giáo viên ở các trường đại học sư phạm [25]

Các tác giả Phạm Thị Phú, Đinh Xuân Khoa cho rằng để khám phá, giải quyết các vấn đề của thực tiễn (những vấn đề không thể bao quát được trong một khoa học chuyên ngành) thì cần liên kết các khoa học ví dụ như Vật lí - Thiên văn, Vật lí địa cầu, Lí-Y-Sinh học [49, tr 18]

Các tác giả Lê Nguyên Long, Nguyễn Khắc Mão nghiên cứu ứng dụng các kiến thức Vật lí đại cương bao gồm các phần Cơ học, Vật lí phân tử và nhiệt học, Dao động

và sóng, Điện và từ, Quang học, Vật lí nguyên tử hạt nhân, trong đó nội dung dựa trên những nguồn tài liệu đa dạng thuộc rất nhiều lĩnh vực công nghệ và đời sống, đồng thời nội dung liên hệ mật thiết với các phần quen thuộc của chương trình Vật lí ở bậc THPT Các tác giả chú trọng đến bản chất Vật lí của các hiện tượng đời sống và của các vấn đề công nghệ [36]

Các tác giả Nguyễn Đình Noãn, Nguyễn Đình Thước nghiên cứu mối liên hệ kiến thức Vật lí, Hóa học, Sinh học và Địa lí [44] Tác giả Nguyễn Đức Thâm nghiên cứu các phương pháp dạy học Vật lí, vai trò kiến thức Vật lí trong việc bồi dưỡng cho người học kiến thức khoa học tổng hợp thông qua các vấn đề dạy học Vật lí gắn liền với thực tiễn cuộc sống [55] Tác giả Nguyễn Xuân Chánh đã giới thiệu những ứng dụng phong phú của Vật lí và công nghệ cao trong đời sống hiện đại, qua đó giúp cho SV đại học nói chung và đại học sư phạm Vật lí nói riêng có thêm những kiến thức khoa học phổ thông về lĩnh vực Vật lí ứng dụng Ví dụ như nghiên cứu chụp cộng hưởng từ, chụp cắt lớp, sử dụng năng lượng tia laze trong in ấn [17]

Quan niệm Vật lí đại cương không những là môn khoa học cơ bản mà còn mà là khoa học ứng dụng, tác giả Lê Phước Lượng với kết quả nghiên cứu “Bồi dưỡng năng lực liên hệ và vận dụng kiến thức cơ bản vào thực tiễn của SV trong dạy học Vật lí đại cương ở trường Đại học Thuỷ sản” [38] đã cho thấy tầm quan trọng của kiến thức Vật

lí nói chung và kiến thức Vật lí đại cương nói riêng, nó giúp cho SV nhận thức mối quan hệ giữa lý luận và thực tiễn, dạy học theo hướng vận dụng kiến thức khoa học vào thực tiễn đang được quan tâm trong dạy học đại học ở Việt Nam

Tác giả Nguyễn Thanh Nga nghiên cứu về “Phát triển tư duy kĩ thuật cho SV ngành kĩ thuật trong Vật lí đại cương thông qua dạy học dự án” [40] Tác giả cho rằng đào tạo đáp ứng nhu cầu xã hội là một yêu cầu cấp thiết của các trường đại học, trong

đó có khối ngành kĩ thuật Nghiên cứu xây dựng các dự án, yêu cầu người học giải quyết các vấn đề phức tạp, các dự án dược thiết kế phù hợp với trình độ nhận thức của SV, kích thích hứng thú và tạo động lực cho họ tiến hành tìm tòi, nghiên cứu bài toán thực tiễn liên quan đến hoạt động nghề nghiệp khi học Vật lí đại cương

Kỹ thuật Vật lí y sinh đang là một lĩnh vực nổi bật thu hút sự quan tâm trên thế giới Tác giả Nguyễn Minh Tân đã có những kết quả nghiên cứu về “Xây dựng và sử dụng tài liệu điện tử về các phương pháp và kĩ thuật Vật lí ứng dụng trong y học” [62], trong đó có những kiến thức về Vật lí nguyên tử hạt nhân Tác giả đã chú trọng đến việc xây dựng và thiết kế tiến trình dạy học kỹ thuật Vật lí ứng dụng trong y học cho SV Y khoa phù hợp với lí luận dạy học hiện đại

“Vật lí nguyên tử và hạt nhân là học phần nằm trong chương trình đào tạo Vật lí đại cương cho SV ngành Vật lí của các trường đại học sư phạm Học phần này gắn liền với những thành tựu rực rỡ và ứng dụng to lớn của ngành Vật lí nguyên tử hạt nhân đối với cuộc sống của con người, đối với các lĩnh vực kinh tế, khoa học kĩ thuật hiện đại khác” [24], [28] Phần lớn các tác giả biên soạn đã phân chia học phần thành hai nội dung chính Vật lí nguyên tử và Vật lí hạt nhân Tuy nhiên, các nội dung dạy học có liên

hệ thực tiễn để góp phần bồi dưỡng năng lực tích hợp các khoa học cho SV như các bài tập trong phần cuối chương, dự án học tập, nội dung dạy học mang yếu tố liên ngành, các vấn đề tích hợp có liên quan đến nghề nghiệp của SV sư phạm thì những nghiên cứu này chưa đề cập đến hoặc chưa đề cập rõ ràng Ví dụ đơn vị kiến thức “tia X và phổ tia X” được trình bày khá sơ lược, ngắn gọn như ống tia X hoạt động như thế nào, bước sóng phát ra của ống tia X là do sự dịch chuyển electron từ lớp ngoài vào lớp sâu bên trong nguyên tử Vì thế SV gặp phải vấn đề đó là không thể liên hệ kiến thức Vật lí đã học được với các lĩnh vực khác

Các kết quả nghiên cứu về dạy học tích hợp và bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp trên thế giới và trong nước như đã nêu trên cho thấy những kiến thức tích hợp các khoa học liên ngành có ý nghĩa to lớn trong việc phát hiện và giải quyết những vấn đề thực tiễn cũng như phát triển năng lực của người học trong quá trình dạy học các môn học nói chung, Vật lí đại cương nói riêng Cho đến nay, chưa có một công trình nào công bố kết quả nghiên cứu về dạy học Vật lí đại cương, phần “Vật lí nguyên tử hạt

nhân” nói riêng cho SV sư phạm theo định hướng bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp

ở trường THPT một cách tường minh, có hệ thống

1.3 Những vấn đề tiếp tục nghiên cứu

Thực hiện đề tài luận án, chúng tôi cần tiếp tục nghiên cứu các vấn đề sau:

(1) Trong đào tạo giáo viên Vật lí trung học phổ thông, để SV có năng lực dạy học tích hợp cần những điều kiện, yếu tố nào?

(2) Dạy học Vật lí đại cương nói chung và dạy học phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân” nói riêng theo phương thức nào để bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp cho SV

sư phạm Vật lí?

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

2.1 Phát triển chương trình môn Vật lí đại cương trong đào tạo giáo viên Vật lí trung học phổ thông theo hướng phát triển năng lực của sinh viên

2.1.1 Cơ sở phát triển chương trình môn học Vật lí đại cương trong chương trình đào tạo giáo viên Vật lí trung học phổ thông

“Giáo dục định hướng năng lực nhằm đảm bảo chất lượng đầu ra của việc dạy học, thực hiện mục tiêu phát triển toàn diện các phẩm chất nhân cách, chú trọng năng lực vận dụng tri thức trong những tình huống thực tiễn nhằm chuẩn bị cho con người năng lực giải quyết các tình huống của cuộc sống và nghề nghiệp Chương trình giáo dục đại học nhấn mạnh vai trò của người học với tư cách chủ thể của quá trình nhận thức” [9]

“SV học tập ở trường đại học sư phạm là theo học một nghề cụ thể - dạy học, do

đó trong quá trình học tập tại trường, SV phải có sự hiểu biết và được rèn luyện các kĩ năng cơ bản của nghề dạy học Với tư cách là chủ thể học tập, SV tích cực, sáng tạo vận dụng kiến thức, kinh nghiệm để giải quyết các nhiệm vụ, công việc của người giáo viên THPT trong thực tiễn giảng dạy và giáo dục học sinh nhằm hình thành năng lực nghề nghiệp với sự giúp đỡ, chỉ dẫn của giảng viên, sự hợp tác của những SV khác” [63] Phương thức đào tạo ở đại học hiện nay đòi hỏi người SV sư phạm phải rèn luyện

để có được tính tự giác cao trong việc tiếp nhận tri thức khoa học chuyên ngành mà sau này họ sẽ giảng dạy, đồng thời biết mở rộng, đi sâu tìm hiểu những tri thức khoa học liên ngành để tạo dựng nền móng vững chắc về học thức chuyên môn phục vụ cho việc chuyển tải tri thức môn học cho học sinh

Quá trình học tập của SV sư phạm chính là quá trình chủ động rèn luyện của bản thân về phẩm chất và năng lực để hướng tới sự phù hợp với nghề dạy học Năng lực thích ứng của SV đối với những tiêu chí của nghề dạy học trên các phương diện nhận thức, kĩ năng và thái độ là thước đo chất lượng và hiệu quả của quá trình đào tạo, góp phần cung cấp cho nhà trường phổ thông những sản phẩm đích thực [32] Đổi mới cơ bản và toàn diện giáo dục đại học Việt Nam giai đoạn 2006 - 2020 đã nêu mục tiêu cụ

thể: “Phát triển các chương trình giáo dục đại học theo định hướng nghiên cứu và định hướng nghề nghiệp - ứng dụng” [41]

Phát triển chương trình đào tạo SV sư phạm Vật lí theo hướng phát triển năng lực đang được các cơ sở đào tạo, bồi dưỡng giáo viên quan tâm nghiên cứu thực hiện

2.1.2 Đổi mới chương trình Vật lí đại cương theo định hướng phát triển năng lực

Vật lí đại cương là môn học thuộc khối kiến thức đại cương/cơ bản của chương trình đào tạo giáo viên Vật lí THPT Kiến thức Vật lí đại cương là cơ sở của Vật lí học,

là khối kiến thức nền tảng giúp cho SV tiếp tục nghiên cứu các lĩnh vực của Vật lí hiện đại, các ngành khoa học tự nhiên, ứng dụng Vật lí trong kĩ thuật công nghệ

lực, góp phần đào tạo đội ngũ giáo viên Vật lí “vừa hồng, vừa chuyên” thực hiện tốt chương trình giáo dục phổ thông mới là yêu cầu cấp thiết, quan trọng cần được quan tâm nghiên cứu

cũng đồng nghĩa với việc đổi mới các thành tố của quá trình dạy học Vật lí đại cương theo hướng phát triển năng lực, từ mục tiêu, nội dung, phương pháp dạy học đến đánh giá kết quả học tập Vận dụng dạy học tích hợp là một trong các quan điểm giáo dục hiện đại vào dạy học Vật lí đại cương ở bậc đại học

trình đào tạo giáo viên Vật lí THPT và mục tiêu giáo dục đại học ở nước ta

Dựa vào triết lí giáo dục của thế kỉ XXI là lấy “học thường xuyên suốt đời” làm nền tảng và mục tiêu tổng quát (bốn trụ cột của giáo dục) theo Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hoá Liên hợp quốc: “Học để biết, học để làm, học để cùng chung sống, học

để tự khẳng định, tương ứng với các mục tiêu đó là các năng lực: Năng lực chuyên môn,

cần thiết của người lao động trong xã hội hiện đại Dựa vào mô hình đó để cụ thể hoá trong từng lĩnh vực nghề nghiệp, đặt ra chuẩn nghề nghiệp

Mục tiêu chương trình đào tạo giáo viên Vật lí THPT (mục tiêu đầu ra) phải đáp ứng chuẩn giáo viên Vật lí THPT, mục tiêu đó được cơ sở đào tạo giáo viên xây dựng

Ví dụ chuẩn đầu ra đào tạo giáo viên Vật lí của Trường Đại học Sư phạm Hà Nội và của Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh đưa ra trong mục tiêu đào tạo (2015 -2020) [96], [98] (xem Phụ lục 9a và 9b)

Các hoạt động giáo dục trong chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí phải hướng tới sự phát triển năng lực của SV theo chuẩn năng lực của giáo viên Vật lí THPT Trong dạy học Vật lí đại cương, kết quả học tập của SV cần phải đạt được theo mục tiêu của chương trình môn học Mục tiêu được mô tả chi tiết và có thể quan sát được mức độ học tập của SV đạt được theo chuẩn kiến thức, kĩ năng và thái độ hoặc các mức độ năng lực cần hình thành và phát triển

Giảng viên cần tạo điều kiện để SV được rèn luyện, phát triển hệ thống kĩ năng học tập hiện đại, theo ba nhóm kĩ năng sau đây [34]:

(1) Nhóm kĩ năng nhận thức trong học tập

tài liệu tham khảo, các dạng học liệu khác)

hình thức khác nhau

Trả lời câu hỏi, phiếu học tập, báo cáo seminar, trình bày kết quả dự án, viết tiểu luận, làm bài kiểm tra…

- Kĩ năng xây dựng kế hoạch học tập, tổ chức môi trường học tập cá nhân

- Kĩ năng thực hiện, điều chỉnh kế hoạch học tập

- Kĩ năng đánh giá kết quả học tập

phát triển năng lực

 Nội dung dạy học

Sự phát triển nhanh chóng của khoa học, kĩ thuật và công nghệ với đặc điểm vòng đời của công nghệ đều rất ngắn, tri thức tiếp thu được qua mấy năm học đại học lạc hậu nhanh sau khi ra trường Vì thế, không có cách nào khác là phải trang bị kiến thức nền tảng, kĩ năng cơ bản và dạy cách học cho SV, tạo cho họ năng lực tự học và niềm say mê học tập suốt đời

Việc lựa chọn nội dung dạy học môn Vật lí đại cương không chỉ dựa vào tài liệu các giáo trình Vật lí đại cương trình bày về những khái niệm, định luật, nguyên lí, thuyết vật lí, các phương pháp tư duy, các phương pháp nhận thức vật lí mà còn phải lựa chọn thông tin mới về các sự kiện, kết quả sáng tạo trong khoa học và công nghệ hiện đại; Thông tin về những sự kiện, tình huống thực tiễn trong đời sống, sản xuất hiện đại; Những kết quả sáng tạo chứa đựng những kiến thức khoa học liên ngành, tích hợp kiến thức của các lĩnh vực khoa học và công nghệ Có thể hiểu là nội dung dạy, nội dung học được SV tìm tòi, khám phá kiến tạo nên tri thức mới thông qua hoạt động học Như vậy, giảng viên phải biết lựa chọn nội dung gì, vấn đề gì để khi học

SV được rèn luyện các kĩ năng tư duy bậc cao, được học cách học tốt nhất Việc tích hợp kiến thức nội môn Vật lí đại cương và tích hợp kiến thức Vật lí đại cương với các lĩnh vực khác của Vật lí học, Hoá học, Sinh học, Thiên văn học…tích hợp kiến thức trong nội dung dạy học

tiêu chí cụ thể:

- Dạy cách học, học cách học

- Phát huy tính tích cực, chủ động học tập của SV

- Hoạt động học tập của SV là trung tâm của hoạt động dạy học

- Khai thác, sử dụng kết hợp giữa các phương tiện dạy học truyền thống và hiện đại, sử dụng tối đa công nghệ thông tin truyền thông, đặc biệt là mạng Internet

Kết hợp đánh giá quá trình và đánh giá kết quả, kết hợp giữa đánh giá của giảng viên và tự đánh giá của SV về năng lực cần được hình thành và phát triển (được xác định ở mục tiêu dạy học)

2.2 Tư tưởng sư phạm tích hợp và dạy học tích hợp

2.2.1 Tư tưởng sư phạm tích hợp

Giáo dục hiện đại là giáo dục chuyển từ thuần tuý tập trung vào kiến thức sang tập trung phát triển năng lực của người học, thể hiện rõ trong việc phát triển các chương

Tư tưởng sư phạm tích hợp là quan niệm làm cho quá trình học tập luôn có ý nghĩa thiết thực đối với người học Nội dung của tư tưởng sư phạm tích hợp thể hiện ở những vấn đề sau [48], [51], [60]:

với hành, gắn lí thuyết với thực tiễn, hoà nhập thế giới học đường với cuộc sống thực

- Hình thành và phát triển các năng lực của người học (năng lực chung và năng lực chuyên biệt cần thiết) để vận dụng giải quyết những tình huống có ý nghĩa trong học tập và trong cuộc sống

- Tận dụng tối đa vốn kinh nghiệm của người học, thiết lập mối quan hệ giữa kiến thức, kĩ năng và phương pháp nhận thức của các môn học/của các khoa học

- Tinh giản kiến thức, tránh sự lặp lại nội dung của các môn học, giảm tải trong chương trình đào tạo

2.2.2 Dạy học tích hợp

“Dạy học tích hợp là hành động liên kết một cách hữu cơ, có hệ thống các đối tượng nghiên cứu, học tập của một vài lĩnh vực môn học khác nhau thành nội dung thống nhất, dựa trên cơ sở về các mối liên hệ lí luận và thực tiễn được đề cập trong các môn học đó nhằm hình thành ở học sinh các năng lực cần thiết” [60, tr 13]

“Dạy học tích hợp liên môn là dạy học những nội dung kiến thức liên quan đến hai hay nhiều môn học” [10]

Dạy học tích hợp được UNESCO định nghĩa như sau: “Một cách trình bày các khái niệm và nguyên lí khoa học cho phép diễn đạt sự thống nhất cơ bản của tư tưởng khoa học, tránh nhấn quá mạnh hoặc quá sớm sự sai khác giữa các lĩnh vực khoa học khác nhau” [33]

“Dạy học tích hợp là một cách thức dạy học chú trọng đến việc hình thành, phát triển tư duy sáng tạo và kĩ năng tổng hợp thông qua việc gắn kết, phối hợp các nội dung gần gũi liên quan, nhằm hình thành ở học sinh những năng lực giải quyết vấn đề, đặc biệt là các vấn đề đa dạng của các tình huống thực tiễn” [4]

Chương trình Giáo dục phổ thông mới giải thích thuật ngữ “Dạy học tích hợp là định hướng dạy học phát triển khả năng huy động tổng hợp kiến thức, kĩ năng,…thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau để giải quyết có hiệu quả các vấn đề trong học tập và cuộc sống, được thực hiện ngay trong quá trình lĩnh hội tri thức và rèn luyện kĩ năng” [14, tr

36] Tích hợp thể hiện qua sự huy động, kết hợp, liên hệ các yếu tố liên quan với nhau nhiều lĩnh vực để giải quyết một vấn đề có hiệu quả và thường đạt được nhiều mục tiêu khác nhau

Từ những định nghĩa nêu trên, ta có thể hiểu: Dạy học tích hợp là dạy cho người

học tìm ra các mối liên hệ để nhận thức bản chất của sự vật hiện tượng, người học biết vận dụng những kiến thức, kĩ năng của hai hay nhiều môn học để giải quyết các vấn đề

có liên quan đến tình huống trong học tập hoặc thực tiễn, phát triển năng lực người học

2.2.3 Nguyên tắc tích hợp liên môn Vật lí với các môn khoa học tự nhiên

Thực hiện mối liên hệ giữa các khoa học một cách có mục đích và có hệ thống bằng những con đường khác nhau trong sự thống nhất hữu cơ Có thể xây dựng nội dung

dạy học liên môn theo hướng những mối liên hệ/ nguyên tắc sau [48]:

● Những mối liên hệ đồng bộ nhiều môn: Khi nghiên cứu các môn khoa học tự

nhiên (Vật lí, Hóa học, Sinh học) ở những mức khác nhau về cấu tạo chất (phân tử, nguyên tử, hạt nhân và các hạt cơ bản) xác lập được mối liên hệ giữa các tính chất của các đối tượng vật chất và cấu trúc bên trong của chúng Sự chuyển kiến thức từ một lĩnh vực khoa học này vào các hoàn cảnh khác nhau của các lĩnh vực khác làm cho SV nhận thức đầy đủ sức mạnh của kiến thức khoa học không chỉ ở kết cấu lôgic của một lĩnh vực nào đó của nó mà cả ở tính vạn năng, tính tổng quát của những luận điểm nền tảng của khoa học Cụ thể, như chất và trường, năng lượng, các hình thức vận động của vật chất, các định luật bảo toàn, tính bảo toàn, tính đối xứng, thuyết cấu tạo chất và định luật tuần hoàn của các nguyên tố hóa học, thuyết tế bào và trao đổi chất, tính di truyền, quan hệ tương hỗ của cơ thể và môi trường v.v Chính những luận điểm nền tảng này dùng làm

cơ sở của nội dung các môn học Sự lĩnh hội được những luận điểm nền tảng của khoa học, các nguyên lí của nó, kĩ năng rút ra được từ những trường hợp riêng và vận dụng được vào những môn học khác Tất cả những điều đó giúp nâng cao năng lực vận dụng các kiến thức vào thực tiễn cho SV

● Những mối liên hệ không đồng bộ: Thời gian thực hiện chương trình của các

học phần các khoa học phải bảo đảm sao cho không phá vỡ cấu trúc lôgic của nó, vì thế mối liên hệ giữa các học phần phải là mối liên hệ tương hỗ Trong trường hợp nghiên cứu một khái niệm “không đồng bộ hóa được” ở một môn học khác là có lợi Ví dụ: Khái niệm lực, vận tốc, gia tốc,… trong bài học Vật lí sau đó hình thành các khái niệm

về vectơ, đạo hàm bậc nhất và bậc hai trong toán học, hoặc nghiên cứu định luật Avôgađrô trong hóa học, rồi cho nó một chứng minh toán học và xác định số Avôgađrô bằng thực nghiệm trong Vật lí

Mỗi khái niệm đòi hỏi một logic hình thành và sắp xếp trong hệ thống của học phần, nên trình bày sâu sắc một số khái niệm ở môn học khác, thực hiện sớm hơn, sẽ không thể và không cần phải đạt đến mức giải thích chúng với nội hàm đầy đủ (dĩ nhiên

là phù hợp kiến thức khoa học, đối tượng SV) Ví dụ, các định luật bảo toàn chỉ có thể nghiên cứu đầy đủ nhất trong giáo trình Vật lí, lí thuyết hàm số trong giáo trình toán học v.v… còn kiến thức sơ bộ chỉ có thể thực hiện được trong phần giáp ranh ở mức độ khoa học nào cần thiết để hiểu được những vấn đề cụ thể của khoa học đó

● Nội dung dạy học Vật lí theo nguyên tắc liên môn: Người ta tách ra một cách

hợp lí những mối liên hệ sau đây giữa các khoa học: Các mối liên hệ khái niệm, các mối liên hệ tư tưởng, các mối liên hệ theo phương pháp khoa học và các mối liên hệ hệ thống

- tổng hợp (hình 2.1)

+ Các mối liên hệ khái niệm được tính đến trong khi xây dựng chương trình, giáo

trình, lựa chọn nội dung dạy học Ví dụ khi nghiên cứu dòng điện trong các môi trường,

giảng viên phải kiểm tra sự hiện hữu những kiến thức hóa học của SV, cho SV biết rằng

ở Vật lí chúng ta cũng sử dụng chính những khái niệm có trong Hóa học Việc xác lập mối liên hệ các khái niệm giữa các khoa học giúp cho SV không những vận dụng kiến thức mà còn hiểu rằng giữa các khoa học tự nhiên không có một ranh giới chặt chẽ

+ Các mối liên hệ tư tưởng: Đó là những sự giải thích phối hợp và bổ sung lẫn

nhau của cùng những sự kiện, những khái niệm, những định luật và những lí thuyết nền tảng trong những môn học khác nhau, trên cơ sở những nguyên lí, những quan niệm, những tư tưởng chỉ đạo chung Nhiều vấn đề nội dung dạy học đòi hỏi sự phối hợp này

Ví dụ giữa Vật lí và Hóa học là các khái niệm về nguyên tử, phân tử, cấu tạo chất, thuyết điện li, khối lượng, năng lượng, các định luật chất khí, định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng,…; giữa Vật lí và Toán học là hàm số một và hai biến, phép tính các vec tơ

và thứ nguyên các đại lượng, phương pháp tọa độ và phép tính gần đúng,…; Vật lí trong Sinh học: các nguyên tắc Vật lí của những vận động cơ học của cơ thể, hoạt động các cơ quan thị giác, thính giác và tuần hoàn, trao đổi nhiệt của cơ thể với môi trường xung quanh, những điều kiện tối ưu đối với hoạt động sản xuất và bảo vệ môi trường (nhiệt

độ, áp suất, độ ẩm, vận tốc di chuyển cuả không khí, sự chiếu sáng,…) các quá trình Sinh học ở trình độ phân tử và nguyên tử, sự quang hợp…,việc sử dụng trong tất cả các khoa học một hệ thống đơn vị Vật lí – hệ đơn vị quốc tế, hệ SI

khoa học đặc thù riêng của từng khoa học, sẽ còn sử dụng các phương pháp khoa học khác Phương pháp nghiên cứu Vật lí là cơ sở và có ảnh hưởng lớn trong khoa học tự nhiên Vì thế trong các bài học Vật lí SV phải được chuẩn bị để hiểu được việc áp dụng các phương pháp như phương pháp nhiệt lượng kế, quang phổ, phương pháp đo điện những đại lượng không điện, phương pháp các đồng vị phóng xạ v.v…

Những mối liên hệ về thời gian Những mối liên hệ về nội dung

Đồng

bộ

Không đồng

bộ

Khái niệm

Tư tưởng

Phương pháp khoa học

Hệ thống – tổng hợp

Hình 2.1: Các dạng tích hợp Vật lí với các khoa học khác trong nội dung dạy học

.[48]

+ Các mối liên hệ hệ thống – tổng hợp: Trong thời đại có sự phân hóa lớn các

kiến thức thì việc tổng hợp nội dung dạy học lại cực kì cần thiết, về các kiến thức của khoa học tự nhiên và kĩ thuật tổng hợp Đó là một trong những con đường dẫn tới sự liên kết kiến thức, tới bức tranh khoa học thống nhất của thế giới, tới những sáng tạo trong sản xuất - công nghệ nói chung

2.3 Năng lực, năng lực dạy học, năng lực dạy học tích hợp của giáo viên Vật lí

do những tình huống này đặt ra” [51, tr 91]

Theo tác giả Đỗ Hương Trà và các cộng sự: “Năng lực là khả năng huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính tâm lí cá nhân như hứng thú, niềm tin, ý chí

để thực hiện thành công một loại công việc trong một bối cảnh nhất định” [60, tr 7] Theo Weinert F., “Năng lực là sự tổng hợp các kĩ năng sẵn có hoặc học được

cũng như sự sẵn sàng của người học nhằm giải quyết những vấn đề nảy sinh và hành động một cách có trách nhiệm, có sự phê phán để đi đến giải pháp” [92]

Trong tâm lí học cũng có nhiều định nghĩa về năng lực Các nhà tâm lí học người Nga như P.A.Rudich, A.G.Côvaliôp, N.X.Lâytex,… đều cho rằng năng lực là thuộc tính tâm lí cá nhân, thực hiện có hiệu quả một loại hoạt động nhất định [16 ], [43]

Theo chương trình giáo dục phổ thông mới của Bộ GD&ĐT, năng lực được định nghĩa như sau: “Năng lực là thuộc tính cá nhân được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con người huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân như hứng thú, niềm tin, ý chí… thực hiện thành

công một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể” [14, tr 37]

Như vậy, tùy vào cách tiếp cận của từng nghiên cứu mà năng lực có những khái niệm khác nhau Trong phạm vi của đề tài, chúng tôi đề cập đến năng lực của SV đại học sư phạm, cụ thể là SV sư phạm Vật lí Theo chúng tôi: “Năng lực là khả năng vận dụng kiến thức tổng hợp để giải quyết vấn đề/tình huống của bài học/bài tập một cách

có hiệu quả, năng lực của SV sư phạm Vật lí thể hiện trong điều kiện SV biết dựa vào các chứng cứ khoa học (chủ yếu là khoa học tự nhiên) đã huy động để đánh giá những tác động của khoa học đến đời sống xã hội”

 Cấu trúc năng lực

Có nhiều loại năng lực khác nhau Việc mô tả cấu trúc và các thành phần năng lực cũng khác nhau Hiện nay có hai quan niệm về cấu trúc năng lực đó là theo nguồn gốc hợp thành và theo các thành tố [9], [48]:

- Quan niệm cấu trúc năng lực theo nguồn hợp thành, mô hình ASK: Nhiều học giả ở Anh, Mỹ coi năng lực là sự kết hợp ba yếu tố: Thái độ (Attitude), kĩ năng (Skills), kiến thức (Knowledge)

- Quan niệm cấu trúc năng lực theo các năng lực thành phần/năng lực thành tố

- Năng lực gồm có những năng lực thành phần, mỗi năng lực thành phần có các tiêu chí/ hành vi tạo nên năng lực thành phần/năng lực thành tố đó

 Các loại năng lực

Phân loại năng lực là một việc làm phức tạp và tính tương đối Trong giáo dục đào tạo của nhiều nước, nêu lên hai năng lực chính: Đó là năng lực chung (general competence) và năng lực cụ thể, chuyên biệt (specific competence) [9], [14], [48]

Năng lực chung là năng lực cơ bản, thiết yếu để con người có thể sống và làm việc bình thường trong xã hội Năng lực chung được hình thành và phát triển qua hoạt động học tập mọi môn học và liên quan đến nhiều môn học Ví dụ trong chương trình giáo dục phổ thông mới [14], các năng lực chung gồm có: (1) Năng lực tự chủ, tự học, (2) Năng lực giao tiếp và hợp tác, (3) Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo…

Năng lực cụ thể / năng lực chuyên biệt là năng lực riêng được hình thành và phát triển qua hoạt động học tập, rèn luyện trong một lĩnh vực hoặc một môn học nào đó Ví