Cuộc cách mạng khoa học và công nghệ phát triển nhanh như vũ bão. Giáo dục đứng trước một thử thách lớn, khi tri thức của loài người ngày một tăng lên nhanh chóng nhưng những tri thức mới cũng nhanh lạc hậu. Thị trường lao động đòi hỏi ngày càng cao về năng lực nghề nghiệp. Người lao động phải có năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề một cách sáng tạo trong những tình huống thay đổi. Sống và làm việc trong thế giới hiện đại, đòi hỏi con người phải có những năng lực chung và năng lực chuyên môn, năng lực học tập suốt đời. Chương trình giáo dục truyền thống tập trung vào kiến thức đã bộc lộ những điều bất cập như quá tải về kiến thức, giảng dạy theo lối truyền thụ một chiều, nặng về lí thuyết mang tính hàn lâm, hạn chế tính năng động tự chủ và sáng tạo của người học, không đáp ứng được nhu cầu giải quyết các tình huống thực tiễn và khả năng làm việc của người học.
1 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Cuộc cách mạng khoa học công nghệ phát triển nhanh vũ bão Giáo dục đứng trước thử thách lớn, tri thức loài người ngày tăng lên nhanh chóng tri thức nhanh lạc hậu Thị trường lao động đòi hỏi ngày cao lực nghề nghiệp Người lao động phải có lực phát giải vấn đề cách sáng tạo tình thay đổi Sống làm việc giới đại, đòi hỏi người phải có lực chung lực chuyên môn, lực học tập suốt đời Chương trình giáo dục truyền thống tập trung vào kiến thức bộc lộ điều bất cập tải kiến thức, giảng dạy theo lối truyền thụ chiều, nặng lí thuyết mang tính hàn lâm, hạn chế tính động tự chủ sáng tạo người học, không đáp ứng nhu cầu giải tình thực tiễn khả làm việc người học Những cơng trình nghiên cứu quốc tế giáo dục chứng tỏ giới có nhiều người gọi ”người mù chữ chức năng”, nghĩa người lĩnh hội kiến thức, kĩ nhà trường khơng có khả sử dụng kiến thức, kĩ vào sống hàng ngày Những người mù chữ chức khó có việc làm, chỗ đứng xã hội đại Chính thế, nhà trường phải tập trung dạy người học biết sử dụng kiến thức, kĩ biết vào việc giải vấn đề thực tiễn có ý nghĩa người học Tóm lại, nhà trường cần phát triển lực người học [75] Chương trình dạy học định hướng lực với mục tiêu học tập theo quy định kết đầu mong muốn trình dạy học Kết học tập mong muốn mô tả chi tiết quan sát, đánh giá lực người học, nhấn mạnh lực vận dụng kiến thức, kĩ người học Chương trình dạy học phát triển lực đặt câu hỏi: Biết làm từ kiến thức, kĩ có? Tuy nhiên vận dụng cách thiên lệch, không ý đầy đủ tới nội dung dạy học dẫn tới lỗ hổng tri thức tính hệ thống tri thức Lần lịch sử giáo dục phổ thông Việt Nam xây dựng chương trình giáo dục phát triển phẩm chất lực người học “Chương trình giáo dục phổ thơng Chương trình tổng thể” (2018) [14] Chương trình phát triển lực mơn học có mơn Vật lí trường THPT Dạy học để đạt mục tiêu chung mục tiêu riêng mơn học Vật lí theo chương trình 2018 vấn đề khó nhận thức lí luận dạy học phát triển lực, việc vận dụng phương pháp dạy học tích cực để thiết kế, tổ chức dạy học vật lí phát triển lực đánh giá lực HS, đòi hỏi cần phải tiếp tục nghiên cứu nghiêm túc môi trường giáo dục Việt Nam Nội dung mơn Vật lí THPT chủ yếu kiến thức vật lí học cổ điển số kiến thức vật lí học đại, kiến thức giúp cho HS học tốt môn Hố học, Sinh học, Tốn học, Địa lí Kiến thức vật lí trung học phổ thơng sở khoa học ngành kĩ thuật công nghệ Vật lí trường THPT chủ yếu vật lí thực nghiệm Những kiến thức vật lí xây dựng dựa vào thí nghiệm kiểm tra thí nghiệm Để HS kiến tạo tri thức mới, hiểu sâu nắm vững kiến thức vận dụng kiến thức giải vấn đề thực tiễn có ý nghĩa tốt tổ chức hoạt động nhận thức HS phương pháp mà nhà vật lí học dùng nghiên cứu vật lí, phương pháp phương pháp thực nghiệm Đây phương pháp tạo nhiều điều kiện để phát triển lực thực nghiệm HS Trong đào tạo bồi dưỡng GV vật lí phổ thơng đặt vấn đề coi vận dụng phương pháp nhận thức vật lí vào dạy học vật lí phương diện lí luận thực hành Với nhiều lí khác việc vận dụng phương pháp thực nghiệm vào mơn Vật lí cịn tồn nhiều khó khăn, hạn chế chưa đạt yêu cầu giáo dục phát triển phẩm chất lực Trong chương trình mơn Vật lí THPT, nội dung kiến thức phần “Điện học Điện từ học” có nhiều ứng dụng thực tế sống, kĩ thuật công nghệ Nội dung kiến thức “Điện học - Điện từ học” có tính trừu tượng khó nghiên cứu HS Vấn đề đặt cần phải phát triển lực thực nghiệm HS để họ tích cực tự lực kiến tạo tri thức vận dụng tri thức, giải vấn đề đường thực nghiệm Với lí nêu trên, chọn đề tài “Phát triển lực thực nghiệm học sinh dạy học số kiến thức phần “Điện học - Điện từ học” Vật lí trung học phổ thông” làm luận án tiến sĩ Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu đề xuất áp dụng biện pháp dạy học để phát triển lực thực nghiệm HS dạy học vật lí trung học phổ thông Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu Dạy học vật lí trường THPT theo hướng phát triển lực thực nghiệm HS 3.2 Phạm vi nghiên cứu Phát triển lực thực nghiệm HS dạy học phần “Điện học Điện từ học” Vật lí 11 THPT Giả thuyết khoa học Nếu đề xuất biện pháp tổ chức hoạt động học tập, rèn luyện giải vấn đề phương pháp thực nghiệm vận dụng biện pháp vào q trình dạy học phần “Điện học - Điện từ học” Vật lí 11 trung học phổ thơng phát triển lực thực nghiệm học sinh Nhiệm vụ nghiên cứu 5.1 Nghiên cứu lực thực nghiệm HS dạy học vật lí 5.2 Nghiên cứu hoạt động dạy học vật lí trường phổ thơng theo hướng phát triển lực thực nghiệm HS 5.3 Nghiên cứu thực trạng dạy học phát triển lực thực nghiệm HS dạy học vật lí trường THPT 5.4 Nghiên cứu đề xuất biện pháp dạy học vật lí phát triển lực thực nghiệm HS 5.5 Áp dụng biện pháp dạy học phát triển lực thực nghiệm HS (nhiệm vụ 5.4) vào trình dạy học phần “Điện học - Điện từ học” Vật lí 11 THPT 5.6 Thực nghiệm sư phạm trường THPT Phương pháp nghiên cứu 6.1 Phương pháp lý thuyết Nghiên cứu tài liệu liên quan đến đề tài, phân tích - tổng hợp nội dung khoa học, xây dựng sở lý luận phát triển lực thực nghiệm HS dạy học vật lí trường THPT 6.2 Phương pháp điều tra, khảo sát thực tế Dùng phiếu để điều tra, dự giờ, xem giáo án, vấn - trao đổi với GV HS 6.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm Tổ chức dạy học thực nghiệm kế hoạch học biên soạn, sử dụng biện pháp phát triển lực thực nghiệm đề xuất vào trình dạy học trường THPT để kiểm chứng giả thuyết khoa học đề tài 6.4 Phương pháp thống kê tốn học Xử lí số liệu kết điều tra kết TNSP cơng cụ tốn học thống kê Đóng góp luận án 7.1 Về mặt lí lý luận - Xây dựng khái niệm lực thực nghiệm, cấu trúc lực thực nghiệm thang đo lực thực nghiệm HS học tập vật lí trường THPT - Đề xuất biện pháp dạy học phát triển lực thực nghiệm HS dạy học vật lí trường THPT 7.2 Về mặt thực tiễn - Chuẩn bị 18 thí nghiệm dạy học phần “Điện học - Điện từ học” THPT, cải tiến 03 thí nghiệm có 03 thí nghiệm tự làm (xem trang 61 luận án Phụ lục 3) - Xây dựng hệ thống 26 BTTN làm công cụ để rèn luyện đánh giá lực thực nghiệm HS trình dạy học phần “Điện học - Điện từ học” THPT - Thiết kế 06 tiến trình dạy học phần “Điện học - Điện từ học” Vật lí 11 theo định hướng phát triển lực thực nghiệm HS (xây dựng video clip tiết dạy xây dựng kiến thức học “Lực từ Cảm ứng từ”) - Có 01 sản phẩm dạy học dự án, dự thi sáng tạo khoa học kĩ thuật HS đạt giải Nhì cấp tỉnh Hà Tĩnh Cấu trúc luận án Ngoài phần Mở đầu, Kết luận, Tài liệu tham khảo, Phụ lục, nội dung luận án gồm có chương sau: Chương Tổng quan vấn đề nghiên cứu Chương Cơ sở lí luận thực tiễn phát triển lực thực nghiệm học sinh dạy học vật lí trường trung học phổ thơng Chương Xây dựng kế hoạch học phần “Điện học - Điện từ học” Vật lí 11 theo hướng phát triển lực thực nghiệm học sinh Chương Thực nghiệm sư phạm CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Các nghiên cứu lực, lực thực nghiệm 1.1.1 Các nghiên cứu lực a Khái niệm lực Trong tài liệu nghiên cứu có nhiều định nghĩa khác lực Có thể phân thành nhóm sau: - Nhóm thứ coi lực thuộc phạm trù khả Theo OECD (tổ chức Hợp tác Phát triển kinh tế giới), lực khả đáp ứng cách có hiệu yêu cầu phức tạp bối cảnh cụ thể [90] Denyse Trembley coi “Năng lực khả hành động hiệu cố gắng dựa nhiều nguồn lực” Theo F E Weinert: “Năng lực tổng hợp khả kỹ sẵn có học sẵn sàng HS nhằm giải vấn đề nảy sinh hành động cách có trách nhiệm, có phê phán để đến giải pháp” [10] - Nhóm thứ hai coi lực thuộc phạm trù hoạt động đặc điểm, phẩm chất, thuộc tính cá nhân: Theo P A Rudik: “Năng lực tính chất tâm - sinh lý người chi phối trình tiếp thu kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo hiệu thực hoạt động định” [9, tr 236] Từ định nghĩa này, khái niệm lực bao gồm điều kiện tâm sinh lý chi phối hoạt động người A G Covaliop định nghĩa: “Năng lực tập hợp tổng hợp thuộc tính cá nhân người, đáp ứng nhu cầu lao động đạt kết cao” [9, tr 236] N X Laytex cho rằng: “Năng lực thuộc tính tâm lí cá nhân đảm bảo điều kiện để hoàn thành tốt đẹp loại hoạt động định” Các định nghĩa nhóm thứ hai coi lực đặc tính, phẩm chất, thuộc tính người, coi lực khả hoạt động Đặc trưng lực bộc lộ hoạt động (thể kỹ lĩnh vực cụ thể), hoạt động mang lại hiệu quả, chất lượng, thành công Các nghiên cứu lực Việt Nam Ở Việt Nam có nhiều cơng trình nghiên cứu lực giáo dục phát triển lực, kết nghiên cứu tác giả, nhóm tác giả, kể đến kết nghiên cứu tác Nguyễn Ngọc Bích (2000) [9], Hồng Hồ Bình (2015) [10], Nguyễn Lăng Bình - Đỗ Hương Trà - Nguyễn Phương Hồng - Cao Thị Thặng (2010) [11], Nguyễn Lâm Đức (2016) [18], Đặng Thành Hưng (2012) [30], Nguyễn Lan Phương (2015) [55], Phạm Thị Phú - Nguyễn Đình Thước (2019) [54], Phạm Hữu Tịng (2004) [67], Đỗ Hương Trà - Nguyễn Văn Biên - Tưởng Duy Hải - Phạm Xuân Quế - Dương Xuân Quý (2019) [72], Tiếp thu quan niệm lực nước có giáo dục phát triển ý kiến đội ngũ chuyên gia giáo dục nước, Bộ Giáo dục Đào tạo (2018), Chương trình Giáo dục phổ thơng Chương trình tổng thể xác định: "Năng lực 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 thuộc tính cá nhân khác hứng thú, niềm tin, ý chí thực thành cơng hoạt động định, đạt kết mong muốn điều kiện cụ thể" [14, tr 36] Như vậy, lực thuộc tính tâm lí phức hợp, hội tụ nhiều yếu tố kiến thức, kĩ năng, thái độ, thực hoạt động có trách nhiệm Các chuyên gia lĩnh vực giáo dục nước định nghĩa lực có khác cách diễn đạt, nội hàm lực thể đặc điểm chung lực thuộc tính cá nhân,khả người qua hoạt động rèn luyện có lực, lực cá nhân định khả thực giải vấn đề thực tiễn lĩnh vực cụ thể Ta thấy người người khác có lực khác Các dấu hiệu khác biệt lực là: - Khác biệt khuynh hướng hoạt động Khuynh hướng dấu hiệu hình thành lực Biểu nguyện vọng ý muốn người hoạt động định Ví dụ lĩnh vực hội họa, âm nhạc, toán học, vật lí,… rõ ràng, khuynh hướng cho biết tiền đề bẩm sinh định lực hoạt động - Khác biệt nhịp độ hoạt động người Người có lực hoạt động thuộc lĩnh vực bắt tay vào thực dễ dàng kết tốt nhiều so với người khơng có lực về: + Số lượng chất lượng kết hoạt động + Tính chất độc lập sáng tạo hoạt động Năng lực địi hỏi phải có kiến thức, kĩ quan điểm thái độ mà cá nhân để vận dụng giải thành công vấn đề thực tiễn, tình cụ thể b Cấu trúc lực Cho đến cấu trúc lực xây dựng theo hai hướng: - Hướng thứ nhất: cấu trúc lực theo nguồn hợp thành Theo cách này, lực kết hợp ba thành tố: thái độ (attitude) + kĩ (skills) + kiến thức (knowledge) Người ta gọi hướng xây dựng thứ cấu trúc lực theo mơ hình ASK - Hướng thứ hai: xây dựng cấu trúc lực theo lực thành tố Năng lực = Hợp phần (các lĩnh vực chuyên môn) + Thành tố (năng lực phận) + Hành vi (tạo nên thành tố) [10], [54, tr 11-13] c Các loại lực Việc phân loại lực vấn đề phức tạp Tùy thuộc vào quan điểm tiếp cận lực mà người ta chia lực thành dạng thức khác Cho đến nay, thấy lực phân thành hai loại lực chung/cốt lõi (general competence) lực cụ thể/chuyên biệt (specific competence) [14], [54] - Năng lực chung lực thiết yếu để người sống làm việc bình thường xã hội Năng lực chung hình thành phát triển từ nhiều môn học/nhiều lĩnh vực - Năng lực cụ thể/chuyên biệt lực hình thành thơng qua phát triển lĩnh vực mơn học Chương trình giáo dục phổ thơng mơn Vật lí (2018), xác định lực chung, lực chun biệt mơn Vật lí là: Năng lực chung: (1) Năng lực tự chủ tự học; (2) Năng lực giao tiếp hợp tác; (3) Năng lực giải vấn đề sáng tạo Năng lực cụ thể/chun biệt mơn Vật lí: (1) Năng lực nhận thức vật lí; (2) Năng lực tìm hiểu thực khách quan góc độ vật lí; (3) Năng lực vận dụng kiến thức, kĩ vật lí vào thực tiễn [15] Xác định lực chung lực cụ thể/chuyên biệt giáo dục/đào tạo cấp học, bậc học có cấp độ khác Nó cịn phụ thuộc vào giá trị đạo đức, văn hóa quy ước xã hội, phụ thuộc vào khả hữu ích lực với cộng đồng, hồn cảnh gia đình xã hội, phụ thuộc vào yêu cầu phát triển giai đoạn cụ thể, yêu cầu phát triển nguồn nhân lực nhằm đáp ứng thị trường lao động, trình độ khoa học - kỹ thuật cơng nghệ quốc gia Chính mà việc xác định hệ thống lực chung lực riêng chương trình giáo dục phổ thơng nước đa dạng phong phú [13], [54, tr 17-21] 1.1.2 Năng lực thực nghiệm học sinh phổ thông Theo R Josephy (1986), đánh giá hoạt động thực nghiệm vật lí thơng qua OCEA theo quy trình: Lập kế hoạch (thiết kế thí nghiệm, 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 thông tin) [86] Tác giả coi hoạt động thực nghiệm vật lí điều kiện, mơi trường để hình thành lực thực nghiệm Quy trình hoạt động thực nghiệm nêu địi hỏi hành động trí tuệ thực tiễn Theo Nico Schreiber, Heike Theyßen Horst Schecker (2009), lực thực nghiệm lực đặc thù hình thành thơng qua mơn Vật lí Khi HS giải BTTN phải vận dụng tổng hợp kiến thức lí thuyết, kết hợp khả hoạt động trí óc thực hành vốn hiểu biết vật lí, kĩ thuật thực tế đời sống Vì vậy, dùng BTTN để bồi dưỡng lực thực nghiệm cho HS [93] Tác giả coi lực thực nghiệm lực đặc thù mơn Vật lí, khả hoạt động trí tuệ - thực hành sử dụng BTTN làm phương tiện/công cụ để rèn luyện, phát triển lực thực nghiệm Theo tác giả Phạm Hữu Tòng: “Năng lực thực nghiệm với tư cách lực nhận thức khoa học, hiểu lực nghĩ PATN khả thi cho phép đề xuất kiểm tra giả thuyết hay đốn khoa học thực hành thí nghiệm thành cơng để từ rút kết luận cần thiết (chứ đơn lực thao tác thí nghiệm, hiểu theo nghĩa lực thực thao tác tay, quan sát, đo đạc)” [67, tr 126] Như vậy, lực thực nghiệm vật lí lực giải vấn đề theo phương pháp thực nghiệm vật lí, bao gồm hai mặt: mặt hoạt động tư (đầu óc) mặt hoạt động thể chất (tay chân, giác quan) Các tác giả Phạm Thị Phú Nguyễn Đình Thước coi “Năng lực thực nghiệm tổ hợp kĩ năng, kiến thức thái độ chủ thể, cho phép chủ thể giải vấn đề phương pháp thực nghiệm” [54, tr 164] Theo định nghĩa này, lực thực nghiệm lực thực giải vấn đề theo phương pháp thực nghiệm Xaypaseuth Vylaychit (2019) định nghĩa “Năng lực thực nghiệm khả huy động tổng hợp kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo với thuộc tính tâm lí hứng thú, niềm tin, ý chí để thực thành cơng nhiệm vụ thực nghiệm, lực thực nghiệm bao gồm xác định mục đích thí nghiệm, thiết kế PATN (bao gồm lựa chọn cơng cụ thí nghiệm, dự kiến cách tiến hành thu thập số liệu trình thực nghiệm), tiến hành thí nghiệm (lắp ráp, bố trí tiến hành thí nghiệm, thu thập kết thí nghiệm, xử lí số liệu đánh giá kết quả)” [76, tr 14] Định nghĩa khả huy động tổng hợp kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo với thuộc tính tâm lí thực thí nghiệm theo mục đích định; nhiệm vụ thực nghiệm thể tiến trình thực hành động thí nghiệm HS, phù hợp dạy học phát triển lực thực nghiệm vật lí HS trường trung học sở Có thể nhận thấy, nhà nghiên cứu lực thực nghiệm vật lí diễn đạt khái niệm lực thực nghiệm có khác chung nội hàm khả sử dụng kiến thức, kĩ thuộc tính tâm lí cá nhân để thực nhiệm vụ giải vấn đề phương pháp thực nghiệm Dạy học phát triển lực thực nghiệm vật lí HS coi trọng thể chương trình giáo dục phổ thơng nước ngồi nước: • Chương trình giáo dục phổ thơng nước giới, đặc biệt nước có giáo dục phát triển sớm đưa tiêu chuẩn/chuẩn quốc gia kiến thức, kĩ năng, thái độ cho mơn Vật lí mơn học khác Trong mơn Vật lí, kiến thức phương pháp nhận thức vật lí nói chung phương pháp thực nghiệm nói riêng coi kiến thức vật lí Kiến thức phương pháp thực nghiệm, kĩ thực nghiệm yêu cầu HS phải đạt theo chuẩn chương trình Chẳng hạn, nghiên cứu chất lượng học môn tự nhiên HS phổ thông 20 nước khác [90] người ta dùng câu hỏi, tập để kiểm tra, đánh giá kiến thức, kĩ như: + Quan sát, phân loại, khái quát hố kiện + Giải thích số liệu thu quan sát thí nghiệm + Đề xuất giả thuyết + Lập kế hoạch tiến hành thí nghiệm, kiểm tra giả thuyết + Lập kế hoạch nghiên cứu vấn đề nhỏ phù hợp với trình độ nhận thức đối tượng HS Những kĩ nêu kĩ năng lực thực nghiệm - Chuẩn giáo dục quốc gia Anh [91] quy định HS đến 16 tuổi phải đạt yêu cầu sau: + Nghiên cứu tượng quan sát trực tiếp tư liệu + Nhận xét giống nhau, tìm quy luật kết quan sát + Giải thích tượng quan sát nêu giả thuyết cho kiểm tra giả thuyết hệ thí nghiệm + Lập PATN để kiểm tra giả thuyết + Lựa chọn sử dụng dụng cụ đo để thực theo PATN + Đánh giá mức độ xác đại lượng đo + Rút kết luận sở nghiên cứu tiến hành Các yêu cầu nêu u cầu có kĩ năng lực thực nghiệm - Chuẩn giáo dục quốc gia Hoa Kỳ [89] gần giống chuẩn giáo dục Anh có số yêu cầu cao Đối với HS lớp 12 yêu cầu cần phải: + Đề xuất vấn đề nghiên cứu + Lập kế hoạch nghiên cứu + Lập kế hoạch thí nghiệm + Phân tích giải thích số liệu thực nghiệm + Trình bày kết nghiên cứu ngơn ngữ nói viết - Chuẩn giáo dục quốc gia Cộng hoà Liên bang Nga, mơn Vật lí [102] u cầu HS phổ thông cần phải: + Nắm vững kiến thức sở lí thuyết vật lí đại (gồm kiện khoa học, khái niệm, mơ hình lí thuyết, định luật), phương pháp nghiên cứu vật lí + Nắm vững ngơn ngữ vật lí biết sử dụng để phân tích thơng tin