Trong thế kỉ 21, sự phát triển của nền khoa học kỹ thuật đã tác động mạnh mẽ đến nhiều lĩnh vực, khía cạnh trong cuộc sống đòi hỏi xã hội phải có nguồn nhân lực chất lượng cao, có khả năng thích nghi và đáp ứng được mọi môi trường, điều kiện công việc. Vì vậy, sứ mệnh hết sức quan trọng của giáo dục trong bối cảnh hiện nay là đào tạo ra những con người năng động, có đầy đủ phẩm chất và năng lực, đáp ứng được nhu cầu của thời đại. Hiện nay giáo dục Việt nam nói chung, giáo dục phổ thông nói riêng đang từng bước đổi mới theo hướng phát triển phẩm chất, năng lực người học. Theo đó năm 2018, chương trình giáo dục phổ thông tổng thể và chương trình môn học đã được xây dựng và ban hành với mục tiêu phát triển toàn diện phẩm chất (PC) và năng lực (NL) người học.
1 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong kỉ 21, phát triển khoa học kỹ thuật tác động mạnh mẽ đến nhiều lĩnh vực, khía cạnh sống địi hỏi xã hội phải có nguồn nhân lực chất lượng cao, có khả thích nghi đáp ứng mơi trường, điều kiện cơng việc Vì vậy, sứ mệnh quan trọng giáo dục bối cảnh đào tạo người động, có đầy đủ phẩm chất lực, đáp ứng nhu cầu thời đại Hiện giáo dục Việt nam nói chung, giáo dục phổ thơng nói riêng bước đổi theo hướng phát triển phẩm chất, lực người học Theo năm 2018, chương trình giáo dục phổ thơng tổng thể chương trình mơn học xây dựng ban hành với mục tiêu phát triển toàn diện phẩm chất (PC) lực (NL) người học Vấn đề đề cập Nghị Hội nghị lần thứ 8, Ban Chấp hành Trung ương hóa XI (Nghị số 29NQ/TW) Trong nhấn mạnh: Giáo dục Đào tạo đáp ứng nhu cầu cơng nghiệp hóa, đại hóa điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa, hội nhập quốc tế Với cách tiếp cận quan trọng chuyển mạnh trình giáo dục chủ yếu trọng trang bị kiến thức sang tập trung phát triển toàn diện NL PC người học Mục tiêu giáo dục đại học quy định Luật Giáo dục (Luật số: 43/2019/QH14), điều 39 đề cập đến phát triển toàn diện người Việt Nam có đạo đức, tri thức, văn hóa, sức khỏe, thẩm mỹ, có PC, NL ý thức cơng dân Để thực mục tiêu giáo dục đề cập vai trị đội ngũ giáo viên quan trọng Chính vậy, nhiệm vụ trường đại học sư phạm đào tạo giáo viên có đầy đủ PC NL, đáp ứng yêu cầu xã hội Trong trình đào tạo giáo viên, phải trọng đến hình thành phát triển NL người học, đặc biệt NL đặc thù giáo viên môn Trong môn học Vật lí, kiến thức xây dựng chủ yếu từ quan sát, thí nghiệm (TN), đến tiến hành thao tác tư (phân tích, so sánh, tổng hợp, hái quát hóa…) đưa ết luận Bởi vậy, vai trị thí nghiệm dạy học Vật lí (DHVL) trường phổ thông quan trọng Tuy nhiên, việc sử dụng TN vào DHVL trường phổ thơng cịn nhiều hạn chế Một nguyên nhân cốt lõi người giáo viên chưa có đủ lực sử dụng thí nghiệm (NL sử dụng TN) vào dạy học Xuất phát từ lí trên, chọn đề tài nghiên cứu cho luận án: “Phát triển lực sử dụng thí nghiệm dạy học cho sinh viên ngành sư phạm Vật lí” Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu, đề xuất biện pháp phát triển NL sử dụng TN dạy học cho sinh viên (SV) ngành sư phạm Vật lí nhằm nâng cao chất lượng đào tạo SV sư phạm Vật lí trường đại học Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu - Lí luận dạy học đại học - Các phương pháp dạy học (PPDH) theo hướng phát triển NL - Quá trình dạy học học phần (HP) Thực hành dạy học TN vật lí phổ thơng 3.2 Phạm vi nghiên cứu Hoạt động dạy học HP Thực hành dạy học TN vật lí phổ thơng phần Cơ - Nhiệt sở đào tạo giáo viên Vật lí Giả thuyết khoa học Vận dụng triển khai biện pháp tăng cường hoạt động seminar, hoạt động thiết kế chế tạo sử dụng thí nghiệm tự làm (TNTL), đa dạng hóa hình thức kiểm tra đánh giá, xây dựng website hỗ trợ dạy học HP Thực hành dạy học TN vật lí phổ thông để phát triển NL sử dụng TN dạy học cho SV, góp phần nâng cao chất lượng đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí trường đại học Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu sở lí luận thực tiễn việc phát triển NL sử dụng TN dạy học cho SV ngành sư phạm Vật lí - Nghiên cứu, đề xuất biện pháp phát triển NL sử dụng TN dạy học cho SV ngành sư phạm Vật lí, góp phần nâng cao chất lượng dạy học - Nghiên cứu, triển khai biện pháp phạm vi phần học nhiệt học - Thực nghiệm sư phạm (TNSP) nhằm đánh giá tính khả thi biện pháp đề xuất việc phát triển NL sử dụng TN dạy học SV ngành sư phạm Vật lí, từ kiểm chứng giả thuyết khoa học đề tài Phƣơng pháp nghiên cứu 6.1 Nghiên cứu lý luận - Nghiên cứu tài liệu lí luận dạy học liên quan đến đề tài Phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa sở lí luận nội dung dạy học HP Thực hành dạy học TN vật lí phổ thơng - Nghiên cứu chương trình HP Thực hành dạy học TN vật lí phổ thơng, giáo trình, tài liệu hướng dẫn thực hành TN HP số sở đào tạo giáo viên Vật lí, nội dung sách giáo khoa vật lí phổ thơng tài liệu tham khảo có liên quan để xác định mức độ nội dung, yêu cầu kiến thức, kỹ mà SV sư phạm Vật lí cần nắm vững 6.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Tìm hiểu thực trạng trình dạy học HP Thực hành dạy học TN vật lí phổ thơng số trường đại học thông qua phiếu điều tra - Dự giờ, xem giáo án, trao đổi với giảng viên (GV) nội dung đề xuất triển khai (cấu trúc NL sử dụng TN, biện pháp đề xuất, cách thức triển khai) 6.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm - Soạn thảo tài liệu dạy học HP Thực hành dạy học TN vật lí phổ thơng (Phần Cơ học Nhiệt học) - Soạn thảo tiến trình dạy học HP Thực hành dạy học TN vật lí phổ thơng (Phần Cơ học Nhiệt học) - Tiến hành giảng dạy song song lớp đối chứng lớp thực nghiệm số trường đại học sư phạm theo phương án xây dựng - Phân tích kết định tính định lượng thu q trình TNSP để đánh giá tính thi, tính hiệu biện pháp mà đề tài đưa Những đóng góp luận án - Làm rõ khái niệm NL, NL sử dụng TN vào dạy học, cấu trúc NL sử dụng TN vào dạy học Vật lí gồm nhóm NLTT - Đề xuất triển khai thành công 04 biện pháp phát triển NL sử dụng TN dạy học SV ngành sư phạm Vật lí - Xây dựng 01 website hỗ trợ phát triển lực sử dụng thí nghiệm dạy học vật lí SV - Thiết kế công cụ đánh giá lực sử dụng thí nghiệm dạy học vật lí SV - Thiết kế chế tạo 05 TN dùng vào dạy học HP Thực hành dạy học TN vật lí phổ thơng - Thiết kế tiến trình dạy học HP Thực hành dạy học TN vật lí phổ thơng với biện pháp đề xuất theo hướng phát triển lực sử dụng thí nghiệm dạy học vật lí SV Cấu trúc luận án Ngoài Phần mở đầu, Phần kết luận, Tài liệu tham khảo Phụ lục, phần nội dung gồm chương: Chương Tổng quan vấn đề nghiên cứu Chương Cơ sở lí luận thực tiễn việc phát triển lực sử dụng thí nghiệm dạy học vật lí sinh viên Chương Đề xuất triển khai biện pháp phát triển lực sử dụng thí nghiệm dạy học cho sinh viên sư phạm Vật lí Chương Thực nghiệm sư phạm 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 Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu NL, cụ thể như: - Theo Từ điển Tiếng Việt NL PC tâm lí sinh lí tạo cho người khả hoàn thành hoạt động với chất lượng đảm bảo theo tiêu chí đề [65] NL hiểu cách đơn giản khả năng, điều kiện chủ quan tự nhiên sẵn có để người thực hoạt động NL gắn liền với PC trí nhớ, trí tuệ, tính nhạy cảm, tính cách cá nhân NL cá nhân thể theo mức độ thông thạo khác nhau, tức cách mà người thực thành thục chắn hay số dạng hoạt động NL hơng phải bẩm sinh mà có, phát triển sở hiếu, ết phát triển xã hội người - Theo P.A Rudich, NL trình vận dụng kiến thức, kỹ ỹ xảo để thực hiệu hoạt động định, chi phối tính chất tâm lý người [54] Tác giả Trần Trọng Thủy Nguyễn Quang Uẩn nhận định: NL kết tốt mà người đạt thơng qua q trình hoạt động, tổng hợp thuộc tính riêng biệt cá nhân phù hợp với yêu cầu đặc trưng hoạt động định, đảm bảo với yêu cầu vấn đề đặt [62] - Xavier Roegiers cho NL kết kết hợp kiến thức để thực tình cụ thể, đáp ứng với tình cách tích hợp tự nhiên [53] - Theo Bernd Meier, Nguyễn Văn Cường: “NL thuộc tính tâm lí phức hợp, điểm hội tụ nhiều yếu tố iến thức, kỹ năng, ỹ xảo, kinh nghiệm, sẵn sàng hành động trách nhiệm đạo đức” [37] - Tổ chức Hợp tác Phát triển kinh tế (OECD) cho NL khả thực thành công nhiệm vụ cá nhân, đáp ứng yêu cầu phức hợp đặt bối cảnh cụ thể [71] - Jonh Erpenbek cho NL xây dựng sở kiến thức, thiết lập qua giá trị năng, hình thành qua trải nghiệm, củng cố qua kinh nghiệm, thực hóa qua ý chí [37] Đối với Barnert, NL tập hợp kiến thức, kỹ thái độ phù hợp với hoạt động thực tiễn [21] - Để khẳng định tính hành động NL, Howard Gardner khẳng định NL phải thể thông qua hoạt động có kết đánh giá đo [68] Nhà tâm lí học người pháp Denys Tremblay quan niệm NL khả hành động, đạt thành công chứng minh tiến nhờ vào khả huy động, đạt thành công chứng minh tiến nhờ vào khả huy động vận dụng hiệu nhiều nguồn lực tích hợp cá nhân giải vấn đề sống [72] Như vậy, dù có nhiều cách diễn đạt khái niệm NL hác nhau, nhiên đa số khái niệm có điểm chung đề cập đến kiến thức, kỹ khả vận dụng kiến thức, kỹ để giải vấn đề gặp phải Từ đó, xin đưa hái niệm NL sau: NL điểm hội tụ nhiều yếu tố kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo, thái độ, kinh nghiệm, sẵn sàng hành động trách nhiệm Nó thuộc tính tâm lí người phức tạp 1.1.2 Năng lực sử dụng thí nghiệm dạy học NL sử dụng TN dạy học nhiều tài liệu nước đề cập đến - Tác giả Josephy đánh giá hoạt động thực nghiệm Vật lí bao gồm quy trình: Lập kế hoạch (thiết kế TN, nâng cao làm sáng tỏ vấn đề); Thực (quan sát, thao tác, thu thập liệu); Diễn giải (xử lí liệu, đưa suy luận, dự đốn giải thích); Giao tiếp (báo cáo, nhận thơng tin), khơng có hệ thống phân cấp hay trình tự ngụ ý cách trình bày quy trình NL theo thứ tự cụ thể [69] - Tác giả Millar xác định hoạt động thực hành (Practical work) bao gồm hoạt động liên quan đến việc quan sát thao tác tác động vào đối tượng mà ta nghiên cứu Hoạt động thực hành bao gồm hoạt động phòng TN lẫn hoạt động nhà Hoạt động thực hành cho phép học sinh (HS) hành động theo phong cách nhà khoa học [70] - Tác giả Lin Zang rằng: Nhân tố PPDH ảnh hưởng tới NL học sinh (HS) việc vận dụng kiến thức kỹ tình quen thuộc sử dụng TN vào dạy học lại không cho khác biệt việc vận dụng tình [77] - Theo Woolnough, việc dạy học có sử dụng TN nước phát triển cịn chưa trọng thích đáng, cần tăng cường sử dụng TN vào dạy học Vì vậy, NL sử dụng TN giáo viên phải quan tâm cách đặc biệt NL có vai trò ý nghĩa quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng dạy học Vật lí [76] - Trong cơng trình nghiên cứu “Cấu trúc NL người giáo viên vật lí tương lai” Nguyễn Đức Thâm (1998), tác giả cho cấu trúc NL sử dụng TN người giáo viên vật lí tương lai cần đáp ứng yêu cầu như: + Xác định vai trị TN q trình hoạt động nhận thức HS; + Vận hành thiết bị TN chủ yếu thường dùng phổ thông; + Sử dụng TN vào dạy học; + Thiết ế phương án TN; + Chế tạo thiết bị, dụng cụ đơn giản phục vụ dạy học [57] - Theo Lý Thị Thu Phương: Với tư cách NL nhận thức khoa học, NL thực nghiệm hiểu khả nghĩ (thiết kế) phương án thí nghiệm (PATN) khả thi cho phép đề xuất kiểm tra giả thuyết thực hành TN thành công để rút kết cần thiết Trong cơng trình mình, tác giả đề cập đến NL sử dụng TN để nghiên cứu, khảo sát, tác giả chưa đề cập đến việc giáo viên sử dụng thí nghiệm để tổ chức hoạt động dạy học [48] Theo tài liệu tập huấn Bộ Giáo dục Đào tạo (2014), TN bước phương pháp hoa học dùng để phân định mơ hình khoa học hay giả thuyết TN sử dụng để kiểm tra tính xác lí thuyết giả thuyết để ủng hộ chúng hay bác bỏ chúng [6] - Tác giả Nguyễn Văn Biên cho NL thực nghiệm NL quan trọng học sinh cần hình thành phát triển thơng qua dạy học Vật lí Tác giả đưa lực thành tố (NLTT) NL thực nghiệm, dừng lại NL thực nghiệm học sinh [2] Từ cơng trình thấy tác giả có cách tiếp cận NL sử dụng TN giống cách tiếp cận khái niệm NL Các công trình đề cập đến vai trị tầm quan trọng NL sử dụng TN dạy học Tuy nhiên, NL tìm hiểu, làm rõ chủ yếu NL sử dụng TN nghiên cứu, khảo sát giáo viên HS bao gồm: Xác định mục đích TN, thiết kế PATN (bao gồm lựa chọn công cụ TN, dự kiến cách tiến hành thu thập số liệu trình thực nghiệm), tiến hành TN (lắp ráp, bố trí tiến hành TN, thu thập kết TN), xử lí số liệu đánh giá kết Tóm lại: Các cơng trình làm sáng tỏ phần khái niệm NL NL sử dụng TN Tuy nhiên, cơng trình chưa đề cập cách đầy đủ hệ thống NL sử dụng TN vào tổ chức dạy học giáo viên, chưa cấu trúc NL sử dụng TN vào tổ chức hoạt động dạy học 1.2 Những nghiên cứu chế tạo sử dụng thí nghiệm tự làm dạy học Vật lí * Các nghiên cứu giới: - Chế tạo sử dụng TNTL dạy học nhiều nhà nghiên cứu lí 10 luận giáo dục quan tâm tới từ sớm, tiêu biểu kể đến nhà nghiên cứu giáo dục Canada Tổ chức “Les petis desbrouillads” tiên phong đạt nhiều thành tựu quan trọng sử dụng TNTL hoạt động dạy học, góp phần tích cực hóa hoạt động nhận thức HS, nâng cao hiệu dạy học Sau đó, nhiều quốc gia tiên tiến khác trọng đến hướng nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu giáo dục như: Mĩ, Pháp, Đức, Trung Quốc Hội nghị quốc tế Trường Đại học Tổng Hợp Cairo, Ai Cập thảo luận chuyên đề việc chế tạo sử dụng thiết bị TN vào dạy học Những ưu nhược điểm loại TNTL nghiên cứu, khảo sát, tổ chức hoạt động học tập Vấn đề tiến hành bảo trợ UNESCO thông qua triển khai chương trình Châu Á Châu Đại Dương “Chương trình Canh Tân giáo dục để phát triển” tiêu đề “Phát triển thiết bị giáo dục rẻ tiền” UNESCO xác định tầm quan trọng việc chế tạo sử dụng TN vào dạy học giải pháp đạt hiệu cao, cần nghiên cứu áp dụng rộng rãi không nước phát triển [73] - Các tác giả Michael Vollmer Klaus Peter Möllmann nghiên cứu khái niệm, phân loại, vai trị thí nghiệm tự làm dạy học vật lí Tuy nhiên, tác giả chưa sâu vào khai thác trình dạy học cụ thể [75] - Việc sử dụng TN DHVL nhà khoa học giáo dục Nga L.I Reznicop, A.V Pioruskin, P.A Znamenxki quan tâm có nghiên cứu quan trọng vấn đề Trong “Những sở phương pháp giảng dạy Vật lí” tác giả rõ dạng TN, yêu cầu, phương pháp, hình thức tổ chức kỹ thuật sử dụng TN DHVL, đồng thời nêu yêu cầu cần phân biệt rõ phương pháp kĩ thuật chuẩn bị TN vật lí với phương pháp sử dụng TN vào DHVL trường phổ thông Các tác giả tầm quan trọng TNTL việc DHVL Tại Hoa Kì, cơng trình nghiên cứu James and Schaff (1975), Voltmer and James (1982), qua khảo sát trường đại học cao đẳng Hoa Kì, tác giả xác định 70 NL thực