Phát triển năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học cho sinh viên ngành sư phạm Vật lý

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH LÊ VĂN VINH PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CHO SINH VIÊN NGÀNH SƢ PHẠM VẬT LÍ LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGHỆ AN - 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH LÊ VĂN VINH PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CHO SINH VIÊN NGÀNH SƢ PHẠM VẬT LÍ Chun ngành: Lí luận Phƣơng pháp dạy học mơn Vật lí Mã số: 9140111 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN QUANG LẠC PGS.TS NGUYỄN THỊ NHỊ NGHỆ AN - 2022 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án công trình nghiên cứu riêng tơi, số liệu kết nghiên cứu nêu luận án trung thực chưa người khác công bố cơng trình khác Tác giả luận án Lê Văn Vinh ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo Sau đại học, Ban lãnh đạo Khoa Vật lí, thầy giáo mơn Lí luận phương pháp dạy học mơn Vật lí, Trường Đại học Vinh tạo điều kiện giúp đỡ tơi q trình học tập nghiên cứu Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Quang Lạc PGS.TS Nguyễn Thị Nhị tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tác giả suốt thời gian nghiên cứu hoàn thành luận án Tác giả xin chân thành cảm ơn đến gia đình, bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ động viên tác giả suốt thời gian nghiên cứu hoàn thành luận án Tác giả luận án Lê Văn Vinh iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC ẢNH, ĐỒ THỊ ix DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xi MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Các nghiên cứu lực lực sử dụng thí nghiệm dạy học 1.1.1 Năng lực 1.1.2 Năng lực sử dụng thí nghiệm dạy học 1.2 Những nghiên cứu chế tạo sử dụng thí nghiệm tự làm dạy học Vật lí 1.3 Những nghiên cứu iểm tra - đánh giá lực sử dụng thí nghiệm dạy học 12 1.4 Những vấn đề tiếp tục cần nghiên cứu 14 CHƢƠNG CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI .16 2.1 Vị trí vai trị học phần “Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thơng” chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí trường đại học sư phạm 16 2.1.1 Vị trí học phần “Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thơng” chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí trường đại học sư phạm 16 2.1.2 Vai trò học phần “Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thơng” chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí trường đại học sư phạm 17 2.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng dạy học học phần “Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thơng” .18 2.2 Năng lực sử dụng thí nghiệm dạy học 24 2.2.1 Khái niệm lực .24 2.2.2 Đặc điểm lực 24 iv 2.2.3 Cấu trúc lực 25 2.2.4 Năng lực sử dụng thí nghiệm dạy học 26 2.2.5 Các mức độ lực sử dụng thí nghiệm dạy học .26 2.2.6 Cấu trúc lực sử dụng thí nghiệm dạy học 29 2.3 Điều tra thực trạng dạy học học phần “Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thơng” 51 2.3.1 Mục đích điều tra 51 2.3.2 Phương pháp điều tra 51 2.3.3 Kết điều tra .51 2.4 Kết luận chương 54 CHƢƠNG ĐỀ XUẤT VÀ TRIỂN KHAI CÁC BIỆN PHÁP PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CHO SINH VIÊN SƢ PHẠM VẬT LÍ 56 3.1 Các nguyên tắc đề xuất biện pháp hình thành phát triển lực sử dụng thí nghiệm cho sinh viên sư phạm Vật lí 56 3.1.1 Đảm bảo tính pháp chế 56 3.1.2 Đảm bảo tính thực tiễn 57 3.1.3 Đảm bảo tính hách quan, hoa học .57 3.1.4 Đảm bảo tính mục đích 57 3.2 Nội dung dạy học học phần “Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thơng” 58 3.2.1 Nội dung học phần “Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thơng” hành .58 3.2.2 Cấu trúc lại thí nghiệm thành chủ đề 62 3.3 Biện pháp 1: Tăng cường hoạt động seminar, nội dung seminar gắn liền với hoạt động nghề nghiệp người học (BP1) 65 3.3.1 Seminar giáo dục đại học 65 3.3.2 Seminar với việc phát triển lực sử dụng thí nghiệm sinh viên học phần “Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thơng” 67 3.3.3 Triển hai nội dung seminar 68 3.4 Biện pháp 2: Tăng cường hoạt động thiết ế, chế tạo sử dụng thí nghiệm tự làm (BP2) 73 3.4.1 Thí nghiệm tự làm dạy học Vật lí .73 v 3.4.2 Quy trình chế tạo sử dụng thí nghiệm tự làm nhằm phát triển lực sử dụng thí nghiệm dạy học cho sinh viên .77 3.4.3 Một số lưu ý hi triển hai biện pháp .79 3.4.4 Thiết ế, chế tạo sử dụng thí nghiệm dùng vào dạy học định luật chất hí .79 3.4.5 Thiết ế, chế tạo sử dụng thí nghiệm dùng vào dạy học “Tính tương đối chuyển động Công thức cộng vận tốc” 82 3.4.6 Thiết ế, chế tạo sử dụng thí nghiệm dùng vào dạy học “Chuyển động vật bị ném” 87 3.4.7 Thiết ế, chế tạo sử dụng thí nghiệm dùng dạy học chương “Dao động cơ” 91 3.4.8 Thiết ế, chế tạo sử dụng thí nghiệm dùng dạy học chương “Sóng cơ” 95 3.5 Biện pháp 3: Đa dạng hóa hình thức iểm tra đánh giá, trọng đánh giá trình (BP3) 100 3.5.1 Kiểm tra đánh giá dạy học 100 3.5.2 Kiểm tra đánh giá dạy học học phần "Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thơng" giúp hình thành phát triển lực sử dụng thí nghiệm dạy học sinh viên .102 3.5.3 Triển hai biện pháp 103 3.6 Biện pháp 4: Xây dựng website hỗ trợ dạy học học phần "Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thông" (BP4) .111 3.6.1 Website hỗ trợ dạy học học phần “Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thơng" nhằm phát triển lực sử dụng thí nghiệm cho sinh viên ngành sư phạm Vật lí 111 3.6.2 Các bước xây dựng website hỗ trợ dạy học học phần "Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thông" 111 3.6.3 Triển hai biện pháp 111 3.6.4 Các bước dạy học với website thiết ế 112 3.7 Tiến trình tổ chức dạy học học phần “Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thơng” 113 3.8 Kết luận chương .114 vi CHƢƠNG THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 116 4.1 Mục đích nội dung thực nghiệm sư phạm 116 4.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 116 4.1.2 Nội dung thực nghiệm sư phạm 116 4.2 Đối tượng phương pháp thực nghiệm sư phạm 118 4.2.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 118 4.2.2 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 118 4.3 Chuẩn bị, triển hai thực nghiệm sư phạm 121 4.3.1 Chuẩn bị thực nghiệm sư phạm 121 4.3.2 Tiến hành thực nghiệm sư phạm, tổ chức rút inh nghiệm 122 4.4 Đánh giá định tính diễn biến ết thực nghiệm sư phạm vòng .123 4.4.1 Đánh giá nhóm đối chứng 123 4.4.2 Đánh giá nhóm thực nghiệm .127 4.5 Đánh giá ết thực nghiệm sư phạm vòng 133 4.5.1 Đánh giá định tính diễn biến thực nghiệm sư phạm vòng .133 4.5.2 Đánh giá định lượng ết thực nghiệm sư phạm vòng 134 4.6 Kết luận chương .141 KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ .143 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 144 TÀI LIỆU THAM KHẢO 145 PHỤ LỤC PL1 PHỤ LỤC HỆ THỐNG CÂU HỎI KIỂM TRA ĐẦU VÀO CÁC ĐỊNH LUẬT CHẤT KHÍ PL1 PHỤ LỤC MỘT SỐ BỘ THÍ NGHIỆM TỰ CHẾ TẠO CỦA SINH VIÊN PL23 PHỤ LỤC TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM MINH HỌA PL28 PHỤ LỤC PHIẾU ĐIỀU TRA THỰC TRẠNG DẠY HỌC HỌC PHẦN THỰC HÀNH DẠY HỌC THÍ NGHIỆM VẬT LÍ PHỔ THƠNG, PHIẾU THAM KHẢO Ý KIẾN GIẢNG VIÊN VỀ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM VÀO DẠY HỌC VẬT LÍ TẠI CÁC TRƯỜNG ĐÀO TẠO SƯ PHẠM .PL60 vi DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1 Các yếu tố ảnh hưởng chất lượng dạy học HP Thực hành dạy học TN vật lí phổ thơng 23 Bảng 2.2 Thang đánh giá Bloom 27 Bảng 2.3 Năng lực cụ thể, biểu hành vi tiêu chí chất lượng nhóm NL1.1 30 Bảng 2.4 Năng lực cụ thể, biểu hành vi tiêu chí chất lượng nhóm NL 1.2 .33 Bảng 2.5 Năng lực cụ thể, biểu hành vi tiêu chí chất lượng nhóm NL1.3 36 Bảng 2.6 Năng lực cụ thể, biểu hành vi tiêu chí chất lượng nhóm NL2.1 38 Bảng 2.7 Năng lực cụ thể, biểu hành vi tiêu chí chất lượng nhóm NL2.2 41 Bảng 2.8 Năng lực cụ thể, biểu hành vi tiêu chí chất lượng nhóm NL2.3 43 Bảng 2.9 Năng lực cụ thể, biểu hành vi tiêu chí chất lượng nhóm NL3.1 45 Bảng 2.10 Năng lực cụ thể, biểu hành vi tiêu chí chất lượng nhóm NL3.2 48 Bảng 4.1 Số liệu điểm trung bình cộng lớp thực nghiệm lớp đối chứng 135 Bảng 4.2 Số liệu điểm trung bình cộng nhóm NLTT1 lớp thực nghiệm lớp đối chứng .136 Bảng 4.3 Số liệu điểm trung bình cộng nhóm NLTT2 lớp thực nghiệm lớp đối chứng .136 Bảng 4.4 Số liệu điểm trung bình cộng nhóm NLTT3 lớp thực nghiệm lớp đối chứng .137 Bảng 4.5 Số liệu điểm trung bình cộng SV bất ì lớp thực nghiệm 138 Bảng 4.6 Điểm trung bình cộng nhóm NLTT1 SV lớp thực nghiệm 139 Bảng 4.7 Điểm trung bình cộng nhóm NLTT2 SV lớp thực nghiệm 139 Bảng 4.8 Điểm trung bình cộng nhóm NLTT3 SV lớp thực nghiệm 140 vi DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH Trang SƠ ĐỒ Sơ đồ 2.1 Vị trí HP Thực hành dạy học TN vật lí phổ thơng chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí .16 Sơ đồ 2.2 Cấu trúc NL sử dụng TN dạy học 50 Sơ đồ 3.1 Thành tố trình dạy học đại học 59 Sơ đồ 3.2 Quy trình chế tạo sử dụng TNTL dạy học 78 HÌNH Hình 3.1 Bộ TN hảo sát định luật chất hí 80