Bồi dưỡng năng lực thực hành thí nghiệm cho học sinh trong dạy học phần Quang hình học vật lí 11 Trung học phổ thông

ĐẠI HỌC HUẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGUYỄN VĂN NGHĨA BỒI DƢỠNG NĂNG LỰC THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC PHẦN QUANG HÌNH HỌC VẬT LÍ 11 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌ[.]

ĐẠI HỌC HUẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM - NGUYỄN VĂN NGHĨA BỒI DƢỠNG NĂNG LỰC THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC PHẦN QUANG HÌNH HỌC VẬT LÍ 11 TRUNG HỌC PHỔ THƠNG TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Ngành: LÍ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC BỘ MƠN VẬT LÍ Mã số: 9140111 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học : TS PHAN GIA ANH VŨ TS QUÁCH NGUYỄN BẢO NGUYÊN Thừa Thiên Huế, 2022 MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Xu hƣớng hội nhập quốc tế yêu cầu phát triển đất nƣớc đòi hỏi phải có lực lƣợng lao động có lực, ngƣời lao động vừa có kiến thức chun mơn, thành thạo kỹ năng, có niềm đam mê nghiên cứu, ứng dụng khoa học kỹ thuật vào thực tiễn Chính việc đổi nội dung, chƣơng trình phƣơng pháp dạy học nói chung, dạy học VL nói riêng bắt buộc để phù hợp đáp ứng yêu cầu Trong văn nhƣ điều 30 Luật Giáo dục (2019), Nghị BCH Trung ƣơng khóa XI, Văn kiện Đại hội XII Đảng nhấn mạnh đổi chƣơng trình giáo dục, đổi phƣơng pháp giáo dục phổ thơng phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo HS, phù hợp với lứa tuổi, trình độ ngành nghề; tăng thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn Qua thực tế cho thấy NLTHTN HS học tập môn VL chƣa thể nhƣ vị trí, vai trị ý nghĩa Ở phần Quang hình học VL 11 có nhiều TN ứng dụng thực tiễn Các kiến thức phần sở cho đời nhiều loại thiết bị kỹ thuật, mặt khác TN mà HS thực phong phú Đây điều kiện tốt để GV bồi dƣỡng NLTHTN cho HS trình dạy học Từ lí trên, chúng tơi chọn đề tài: “Bồi dưỡng lực thực hành thí nghiệm cho học sinh dạy học phần Quang hình học vật lí 11 trung học phổ thơng” để nghiên cứu sâu vấn đề đặt Mục tiêu nghiên cứu Đề xuất đƣợc biện pháp quy trình bồi dƣỡng NLTHTN cho HS dạy học VL, vận dụng biện pháp quy trình để thiết kế tổ chức tiến trình DH phần Quang hình học VL 11 THPT Giả thuyết khoa học Nếu đề xuất đƣợc biện pháp, quy trình bồi dƣỡng NLTHTN tổ chức hoạt động dạy học theo biện pháp, quy trình đề xuất phát triển NLTHTN cho HS, góp phần nâng cao kết học tập phần Quang hình học VL lớp 11 THPT Nhiệm vụ nghiên cứu + Nghiên cứu sở lí luận thực tiễn việc bồi dƣỡng NLTHTN cho HS dạy học VL THPT 2 + Xây dựng công cụ đánh giá NLTHTN HS THPT + Xây dựng biện pháp bồi dƣỡng NLTHTN cho HS dạy học VL trƣờng THPT + Xây dựng tiến trình dạy học số phần Quang hình học VL 11 theo hƣớng bồi dƣỡng NLTHTN cho HS + Tiến hành TNSP để kiểm tra tính khả thi hiệu tiến trình dạy học đề xuất Những đóng góp luận án + Làm sáng tỏ sở lí luận việc bồi dƣỡng NLTHTN cho HS dạy học VL + Xây dựng đƣợc công cụ đánh giá NLTHTN HS + Xây dựng đƣợc biện pháp bồi dƣỡng NLTHTN cho HS dạy học VL + Xây dựng đƣợc quy trình tổ chức bồi dƣỡng NLTHTN cho HS dạy học VL + Xây dựng đƣợc số tiến trình dạy học phần Quang hình học VL 11 THPT theo hƣớng bồi dƣỡng NLTHTN cho HS + Luận án làm tài liệu tham khảo cho sinh viên sƣ phạm GV VL NỘI DUNG CHƢƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Những nghiên cứu lực lực thực hành thí nghiệm nƣớc ngồi Denyse Tremblay (2002), sở “học tập suốt đời” quan niệm “NL khả hành động, đạt thành công chứng minh tiến nhờ vào khả huy động sử dụng hiệu nhiều nguồn lực tích hợp cá nhân giải vấn đề sống” Với khái niệm NLTH, đa số quan niệm Thế giới NLTH mang nội hàm tƣơng đối rộng Tác giả Millar (2004) xác định hoạt động thực hành (Practical work) bao gồm hoạt động liên quan đến việc quan sát thao tác tác động vào đối tƣợng mà ta nghiên cứu Theo OCR (2018), NLTH khả trình bày, áp dụng kiến thức hiểu biết lĩnh vực nhƣ lập kế hoạch TN; sử dụng thiết bị để triển khai, thực phƣơng án TN; phân tích kết TN đánh giá phƣơng án TN bối cảnh thực tiễn nhằm giải vấn đề đặt bối cảnh Qua nghiên cho thấy, nhà NC nƣớc ngồi tập trung vào việc tìm hiểu khái niệm, cấu trúc biện pháp nâng cao NL nhƣ NLTHTN từ cách lâu Mặc dù nhà NC đƣa quan niệm khác NL nhƣng tất có chung nhận định NL có liên quan chặt chẽ với hoạt động, NL đƣợc bộc lộ, đƣợc rèn luyện, đƣợc phát triển đánh giá thơng qua hoạt động Đối với NLTHTN HS học tập VL, đa số NC chƣa làm rõ đƣợc biện pháp cụ thể để bồi dƣỡng thành tố cụ thể, nhiên có chung khẳng định sử dụng TN DH VL giúp nâng cao NLTHTN cho HS 1.2 Những nghiên cứu lực lực thực hành thí nghiệm nƣớc Tác giả Nguyễn Văn Biên nêu bốn thành tố NLTNg, gồm: NL xác định vấn đề cần nghiên cứu đƣa dự đoán, giả thuyết; NL thiết kế phƣơng án TN; NL tiến hành phƣơng án TN thiết kế; NL xử lí, phân tích trình bày kết Hồng Thị Thu Thủy cho NLTNg khả phối hợp kiến thức, kỹ năng, phẩm chất, thái độ cá nhân để thiết kế phƣơng án TN, tiến hành đƣợc TN, chế tạo dụng cụ nhằm kiểm chứng giả thuyết, rút kết luận cần thiết, hay ứng dụng kiến thức vào đời sống Tác giả xây dựng đƣợc 23 biểu hành vi tƣơng ứng với bốn thành tố NL thực nghiệm Tác giả Nguyễn Thị Nhị thành tố NLTNg, gồm: Thiết kế phƣơng án TN; Lập kế hoạch TN; Tìm hiểu, chế tạo dụng cụ TN; Bố trí TN; Tiến hành TN; Thu thập số liệu TN; Xử lý số liệu, nhận xét, đánh giá kết TN Tác giả cho phát triển NLTNg thông qua việc thực đồng biện pháp khác nhƣ: Tổ chức dạy học học phần cách hợp lý nhằm phát huy tính tích cực, tự lực sáng tạo sinh viên; tăng cƣờng hoạt động sửa chữa, chế tạo dụng cụ, thiết bị TN; đổi hoạt động kiểm tra đánh giá theo hƣớng trọng đến NLTNg Qua số NC kể nhận thấy nƣớc có nhiều NC liên quan đến vấn đề NL NLTHTN Tất nhấn mạnh vai trò việc bồi dƣỡng, phát triển NLTHTN cho HS, nhiều NC nêu lên đƣợc vai trị quan trọng NLTHTN q trình học tập vận dụng kiến thức vào thực tiễn Trong NC nêu khái niệm NLTNg, NLTH, NLTHTN, tên gọi khác nhau, nhƣng nội hàm khái niệm tƣơng đồng nhau, có liên quan đến hoạt động TN HS Một số NC đƣa đƣợc khái niệm, cấu trúc biện pháp phát triển NLTHTN nhƣng lại chƣa thể rõ đa dạng phƣơng pháp nhƣ cơng cụ để ĐG đƣợc NLTHTN HS q trình học tập mơn VL Bên cạnh đó, số NC khác tập trung vào phƣơng pháp công cụ để đánh giá NLTHTN mà chƣa làm sáng tỏ cách thức quy trình để phát triển NLTHTN cho HS 1.3 Kết luận chƣơng Từ vấn đề đƣợc nêu trên, xác định số nhiệm vụ NC cụ thể nhƣ sau: - NC làm rõ khái niệm NLTHTN, xác định rõ cấu trúc NLTHTN biểu HV tƣơng ứng - Thiết kế công cụ để đánh giá đƣợc NLTHTN HS - Điều tra thực trạng việc bồi dƣỡng NLTHTN cho HS THPT - Đề xuất biện pháp bồi dƣỡng NLTHTN cho HS DH VL - Xây dựng quy trình bồi dƣỡng NLTHTN cho HS DH VL - NC đặc điểm nội dung, cấu trúc phần Quang hình học VL lớp 11 THPT - Thiết kế áp dụng tiến trình dạy học phần Quang hình học VL 11 theo hƣớng bồi dƣỡng NLTHTN cho HS - Tiến hành TNSP nhằm đánh giá tính khả thi, hiệu trình bồi dƣỡng NLTHTN HS dạy học VL theo biện pháp đề xuất CHƢƠNG CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC BỒI DƢỠNG NĂNG LỰC THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 2.1 Năng lực thực hành thí nghiệm học sinh dạy học Vật lí 2.1.1 Khái niệm cấu trúc lực “NL thuộc tính cá nhân hình thành phát triển nhờ tố chất sẵn có trình học tập, rèn luyện, cho phép người huy động tổng hợp kiến thức, kĩ năng, thái độ thuộc tính cá nhân khác hứng thú, niềm tin, ý chí…thực thành cơng loại hoạt động định, đạt kết mong muốn điều kiện cụ thể” 5 2.1.2 Khái niệm lực thực hành thí nghiệm học sinh NLTHTN HS học tập mơn VL thuộc tính cá nhân hình thành phát triển nhờ tố chất sẵn có q trình học tập, rèn luyện, cho phép người huy động tổng hợp kiến thức, kĩ năng, thái độ thuộc tính tâm lí hứng thú, niềm tin, ý chí… để thực thành công nhiệm vụ liên quan đến thực hành TN NLTHTN bao gồm lập kế hoạch TN; tiến hành TN; xử lí, đánh giá kết TN thiết kế, chế tạo dụng cụ TN 2.1.3 Cấu trúc lực thực hành thí nghiệm Bảng Các thành tố NL biểu hành vi NLTHTN Thành tố Biểu hành vi Kí hiệu Xác định mục đích TN; HV1 Đề xuất phƣơng án TN; HV2 Lập kế Xác định dụng cụ TN; HV3 hoạch TN Xác định bƣớc tiến hành TN; HV4 Dự đốn kết TN HV5 Bố trí, lắp ráp dụng cụ TN; HV6 Tiến hành Thực bƣớc TN; HV7 TN Thu thập số liệu HV8 Tính toán đại lƣợng, sai số, vẽ đồ thị HV9 (nếu có); HV10 Xử lí HV11 đánh giá Rút kết luận, nhận xét kết quả; Nhận biết nguyên nhân sai số; HV12 kết Đề xuất biện pháp khắc phục sai số; HV13 TN Thu dọn dụng cụ TN Đề xuất dụng cụ TN; HV14 Thiết kế, Xác định vật liệu, dụng cụ cần thiết; HV15 chế tạo Đề xuất bƣớc chế tạo; HV16 dụng cụ Thực bƣớc chế tạo; HV17 TN Đánh giá kết thực HV18 2.1.4 Đánh giá lực thực hành thí nghiệm học sinh dạy học vật lí Xây dựng bảng Rubric để ĐG NLTHTN HS qua quan sát, kết hợp với ĐG qua hồ sơ, sản phẩm học tập GV HS tham gia vào trình ĐG 6 Bảng 2 Tiêu chí đánh giá NLTHTN HS Các Mứ Gán số hành Kí hiệu Mơ tả mức độ chất lƣợng c độ điểm vi Mức Tự xác định đƣợc mục đích TN HV1.M4 4 cách nhanh chóng, xác HV1 Mức Xác định đƣợc mục đích nhƣng HV1.M3 Xác chậm định Mức Xác định đƣợc mục đích TN theo mục HV1.M2 2 hƣớng dẫn GV đích TN Mức HV1.M1 Chƣa xác định đƣợc mục đích TN 1 Mức Tự đề xuất đƣợc phƣơng án TN tối HV2.M4 4 ƣu cách nhanh chóng Đề xuất đƣợc phƣơng án TN nhƣng HV2 Mức HV2.M3 3 chƣa tối ƣu Đề xuất phƣơng Mức Đề xuất đƣợc phƣơng án TN với HV2.M2 án TN hỗ trợ GV Mức HV2.M1 Chƣa đề xuất đƣợc phƣơng án TN 1 Mức Tự nêu đƣợc tên mục đích HV3.M4 4 dụng cụ TN xác, đầy đủ Tự nêu đƣợc tên mục đích HV3 Mức HV3.M3 dụng cụ xác nhƣng chƣa Xác đầy đủ định dụng cụ Mức Nêu đƣợc tên mục đích HV3.M2 TN dụng cụ theo hƣớng dẫn GV Mức Chƣa nêu đƣợc tên mục đích HV3.M1 1 dụng cụ TN Tự xác định đƣợc bƣớc tiến Mức HV4.M4 hành TN cách đầy đủ HV4 xác Xác định Tự xác định đƣợc bƣớc tiến Mức bƣớc HV4.M3 hành TN nhƣng chƣa đầy đủ 3 tiến chƣa xác hành TN Mức Xác định đƣợc bƣớc tiến hành HV4.M2 2 TN theo hƣớng dẫn GV 7 HV5 Dự đoán kết TN HV6 Bố trí, lắp ráp dụng cụ TN HV7 Thực bƣớc TN HV8 Thu thập số liệu Mức Chƣa thể xác định đƣợc bƣớc HV4.M1 tiến hành TN Dự đốn đƣợc xác q trình Mức HV5.M4 diễn biến kết TN cách nhanh chóng Dự đốn đƣợc q trình diễn biến Mức HV5.M3 kết TN nhƣng thiếu Dự đốn đƣợc q trình diễn biến Mức HV5.M2 kết TN dƣới hƣớng dẫn chi tiết GV Mức Chƣa dự đoán đƣợc trình diễn HV5.M1 biến nhƣ kết TN Tự lắp ráp nhanh chóng, xác Mức HV6.M4 Sắp đặt, bố trí sơ đồ, hợp lý mặt khơng gian Tự lắp ráp xác theo sơ đồ Mức HV6.M3 nhƣng cần chỉnh sửa mặt khơng gian Mức Lắp ráp, bố trí theo hƣớng dẫn HV6.M2 GV Mức Chƣa tự lắp ráp đƣợc, GV phải làm HV6.M1 mẫu, hƣớng dẫn bƣớc Điều chỉnh dụng cụ xác, vận Mức HV7.M4 hành an tồn, nhanh chóng, xử lí tình phát sinh tốt Điều chỉnh dụng cụ xác, vận Mức HV7.M3 hành an tồn nhƣng cịn chậm, xử lí đƣợc tình phát sinh Mức Điều chỉnh đƣợc dụng cụ theo HV7.M2 hƣớng dẫn GV Mức Chƣa biết cách thao tác, phải bắt HV7.M1 chƣớc thao tác GV Mức Đọc, ghi nhận kết cách HV8.M4 nhanh chóng, xác, trung thực Mức Đọc, ghi nhận kết xác, HV8.M3 trung thực nhƣng chậm 4 4 HV9 Tính tốn đại lƣợng, sai số, vẽ đồ thị (nếu cần) HV10 Rút kết luận, nhận xét kết HV11 Nhận biết nguyên nhân sai số Mức Đọc, ghi nhận kết dƣới HV8.M2 hƣớng dẫn GV Chƣa thể đọc, ghi nhận kết Mức HV8.M1 đƣợc, cần hƣớng dẫn chi tiết GV Tính tốn đại lƣợng nhanh Mức HV9.M4 chóng, sai số nhỏ (