(Luận án) Dạy học vật lí theo quy trình nghiên cứu khoa học chƣơng “điện từ học” cấp trung học cơ sở

Trang bìa LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC VIẾT TẮT ix DANH MỤC CÁC BẢNG x DANH MỤC CÁC HÌNH xii DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ xiv MỞ ĐẦU 1 1. Lí do chọn đề tài 1 2. Mục đích nghiên cứu 4 4. Đối tƣợng và khách thể nghiên cứu 4 5. Giả thuyết khoa học 5 6. Nhiệm vụ nghiên cứu 5 7. Phƣơng pháp nghiên cứu 6 8. Các đóng góp mới của đề tài 7 Chƣơng 1. TỔNG QUAN. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 9 1.1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu 9 1.1.1. Tổng quan về dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học 9 1.1.1.1. Trên thế giới 9 1.1.1.2. Ở Việt Nam 13 1.1.2. Tổng quan về phát triển năng lực khoa học của học sinh trong dạy học 17 1.1.2.1. Trên thế giới 17 1.1.2.2. Ở Việt nam 21 1.2. Cơ sở lí luận 23 1.2.1. Một số khái niệm 23 1.2.1.1. Khái niệm về nghiên cứu khoa học của học sinh ở trƣờng phổ thông 23 1.2.1.2. Khái niệm về quy trình nghiên cứu khoa học 24 1.2.1.3. Khái niệm về năng lực khoa học của học sinh phổ thông 26 1.2.2. Thiết kế tiến trình dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học 26 1.2.2.1. Khái niệm về dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học 26 1.2.2.2. Chuyển quy trình nghiên cứu khoa học thành tiến trình dạy học 27 1.2.2.3. Sự khác nhau giữa nhà khoa học và học sinh phổ thông trong nghiên cứu khoa học 28 1.2.3. Giải pháp đƣa giai đoạn “nghiên cứu tổng quan” vào tiến trình dạy học 31 1.2.3.1. Định nghĩa về tổng quan 31 1.2.3.2. Mục đích đƣa giai đoạn “nghiên cứu tổng quan” vào tiến trình dạy học ............................................................................................................................31 1.2.3.3. Khó khăn khi đƣa “nghiên cứu tổng quan” vào tiến trình dạy học 33 1.2.3.4. Giải pháp đƣa giai đoạn “nghiên cứu tổng quan” vào tiến trình dạy học ............................................................................................................................33 1.2.4. Thiết kế hoạt động dạy và học theo quy trình nghiên cứu khoa học 35 1.2.4.1. Một số đặc điểm lứa tuổi của học sinh trung học cơ sở 35 1.2.4.2. Mục tiêu của dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học 36 1.2.4.3. Định hƣớng tổ chức hoạt động dạy và hoạt động học theo quy trình nghiên cứu khoa học 38 1.2.4.4. Cấu trúc câu giả thuyết và câu dự đoán 40 1.2.4.5. Một số lƣu ý trong dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học 42 1.2.5. Vai trò, nguyên tắc, mức độ dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học .43 1.2.5.1. Vai trò của dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học 44 1.2.5.2. Nguyên tắc của dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học 45 1.2.5.3. Các mức độ dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học 46 1.2.6. Đánh giá năng lực khoa học của học sinh khi học theo quy trình nghiên cứu khoa học 48 1.2.6.1. Biểu hiện năng lực thành phần của học sinh khi học theo quy trình nghiên cứu khoa học 48

Lídochọnđềtài

TốcđộpháttriểnnhanhvềKHvàcôngnghệđãtạonênkhotàngtrithứcđồsộ trong thế kỉ 21 và tác động mạnh mẽ đến giáo dục ở mỗi quốc gia trong việc đổimới cách dạy để người học có thể tiếp nhận đƣợc tri thức KH của nhân loại Giáodục phổ thông ở các quốc gia trên thế giới đều hướng đến mục tiêu phát triển phẩmchất và năng lực của người học, tạo ra nguồn nhân lực chất lƣợng cao và có đủ khảnăng phục vụ sự nghiệp phát triển kinh tế của quốc gia Để đạt đƣợc mục tiêu giáodục, nhiều quốc gia trên giới đã đầu tƣ nguồn lực để nghiên cứu phương pháp, hìnhthức, kĩ thuật DH tích cực nhằm phát triển phẩm chất và năng lực của HS ở trườngphổ thông và Việt Nam không nằm ngoài các quốc gia đó Trong xã hội hiện đạingười lao động cần có tri thức, có phẩm chất và năng lực để giải quyết hiệu quảcôngviệcđƣợcgiao.Muốnvậy,thìkhảnăngtự học,tự nghiêncứucủamỗicánhâncầnđượcchútrọngtronggiáodục ởtrườngphổthông.

Giáo dục phổ thông ở nước ta được Đảng và Nhà nước quan tâm thườngxuyên và liên tục qua nhiều thời kì biến đổi của đất nước Vấn đề này có thể nhậnthấy trong các văn kiện của Đảng, các chính sách ưu tiên của Nhà nước cho giáodục Nghị quyết Hội nghị lần thứ 8 của BCH Trung ƣơng về đổi mới căn bản, toàndiệnvềgiáodụcvàđàotạođãnêurõquanđiểmchỉđạo[3]:“Giáodụcvàđàotạolà quốc sách hàng đầu, là sự nghiệp của Đảng, Nhà nước và của toàn dân Đầu tưcho giáo dục là đầu tư phát triển, được ưu tiên đi trước trong các chương trình, kếhoạch phát triển kinh tế - xã hội” và

“Chuyển mạnh quá trình giáo dục từ chủ yếutrangbịkiếnthứcsangpháttriểntoàndiệnnănglựcvàphẩmchấtngườihọc.Họcđi đôi với hành; lí luận gắn với thực tiễn; giáo dục nhà trường kết hợp với giáo dụcgiađ ì n h v à g i á o d ụ c x ã h ộ i ” Đ ồ n g t h ờ i , N g h ị q u y ế t đ ã c h ỉ r a n h i ệ m v ụ v à g i ả i pháp: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại;phát huy tính tích cực, chủ động,sáng tạo và vận dụng kiến thức, kĩ năng của ngườihọc; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc Tập trung dạycách học,cáchnghĩ, khuyếnkhíchtựhọc, tạocơsở đểngườihọctựcậpnhậtvàđổi mới tri thức, kĩ năng, phát triển năng lực Chuyển từ học chủ yếu trên lớp sang tổchức hình thức học tập đa dạng, chú ý các hoạt động xã hội, ngoại khóa, nghiên cứukhoa học”; Điều 5, khoản 2 trong Luật Giáo dục 2005 đã nêu rõ yêu cầu về phươngpháp giáo dục [24]: “Phương pháp giáo dục phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủđộng,tưduysángtạocủangườihọc;bồidưỡngchongườihọcnănglựctựhọc,khảnăng thực hành, lòng say mê học tập và ý chí vươn lên” Như vậy, có thể thấynhữngđịnhhướngtrênchỉrarằng,phươngphápgiáodụcởtrườngphổthôngnhằmphát triển phẩm chất và năng lực của HS, trong đó NCKH là một hình thức dạy vàhọckhôngthểthiếutronggiáodục ởtrường phổthông.

Thực hiện sự chỉ đạo trên, trong những năm gần đây, Bộ GDĐT đã triển khainhiềuđợttậphuấnchoGVnhằmnângcaochấtlượnggiáodụcởtrườngphổthông.Điều này đã tác động mạnh đến nhận thức của GV trong việc DH, kiểm tra đánh giátheo định hướng phát triển phẩm chất và năng lực người học Tuy nhiên, GV ởtrường phổ thông còn gặp phải nhiều khó khăn trong việc xác định được thànhphần, tiêu chí, mức độ về phẩm chất và năng lực của HS, đặc biệt là các môn họcKH tự nhiên trong đó có môn Vật lí NLKH bao gồm các NLTP nhƣ: Đặt câu hỏinghiên cứu; nghiên cứu tổng quan; hình thành giả thuyết; rút ra hệ quả từ giả thuyết;thiết kế phương án thực nghiệm; triển khai thực nghiệm; rút ra kết luận Dễ nhậnthấy, những NLTP trên của NLKH chưa xuất hiện trong Chương trình GDPT hiệnhành [7],[8] và chỉ được đề cập trong dự thảo Chương trình GDPT mới ở môn KHtựnhiêncấpTHCS.

Các cuộc thi do Bộ GDĐT tổ chức có tác động tích cực đến đổi mới PPDH,hìnhthứcDHởtrườngphổthông.Đặcbiệt,cuộcthiKHkĩthuậtdànhchoHStrunghọc được tổ từ năm 2012 cho đến nay đã lôi cuốn sự tham gia của nhà KH, GV, phụhuynh và các tổ chức trong xã hội [74] Số lƣợng đăng kí dự thi và số giải thưởngdành được ở hội thi quốc tế tăng mạnh thể hiện sự thành công lớn trong giáo dục vềđổi mới hình thức DH Tuy nhiên, đề tài NCKH cần tuân thủ thực hiện theo các giaiđoạn trong quy trình NCKH, nhƣng quy trìnhNCKH chưa thấy xuất hiện trong DHởtrườngphổthông,vấnđềnàycầnsớmđượckhắcphục đểgiúpHShiểuđƣợcquy trình NCKH, các giai đoạn NCKH trong đó có giai đoạn “nghiên cứu tổng quan” đểhọcó thểvậndụngvàogiảiquyếtvấnđềtrongthực tiễn.

Vật lí học là ngành KH nghiên cứu về sự vận động của vật chất để tìm ranhững quy luật vận động của tự nhiên, tri thức KH về vật lí đƣợc tìm thấy nhờ cáccông trình NCKH Vì vậy, DH Vật lí ở trường phổ thông là dạy cho HS con đườngtìm ra tri thức

KH, qua đó sẽ phát triển phẩm chất và NLKH Tuy nhiên, trong DHVật lí ở trường phổ thông cho đến thời điểm này thì đa số GV chƣa quan tâm đếnDHtheoquytrìnhNCKH.

Kiến thức vật lí ở Chương “Điện từ học” cấp THCS có nội dung cơ bản vàquan trọng trong kho tàng tri thức của nhân loại và có ý nghĩa to lớn đối với sự pháttriển của KH cũng như sự phát triển của xã hội loài người, vì chỉ khi phát hiện ra“cảm ứng điện từ” thì ngành Vật lí đƣợc phát triển mạnh mẽ, những ứng dụng củatri thức KH về Điện tự học đã thúc đẩy xã hội loài người tiến đến thời kì hiện đại.Nội dung kiến thức về Điện từ học ở cấp THCS được bố trí ở Chương 2 với thờilượng 20 tiết trong môn Vật lí lớp 9 SGK hiện hành cấu trúc thành 19 bài học [25]nhƣng chƣa thể hiện mạch logic phát hiện và giải quyết vấn đề về tri thức KH, dođó sẽ có những khó khăn nhất định trong DH phát triển NLKH của HS Vì vậy, cầnsắp xếp lại nội dung kiến thức Điện từ học thành những nhóm kiến thức cơ bản vàtìm ra mạch logic phát triển nội dung kiến thức để sao cho, từ một câu hỏi nghiêncứumàcóthểgiảiquyếtđƣợcđầyđủnộidungkiếnthứccóliênquantrongphạmvi ChươngtrìnhGDPTcấpTHCS. Điện từ học là một trong những kiến thức vật lí trừu tượng, vì từ trường làdạngvậtchấtkhôngquansátđượctrựctiếpmàchỉnhậnbiếttừtrườngthôngquatừphổ và nhận biết đƣợc sự xuất hiện dòng điện cảm ứng thông qua điện kế Tuynhiên, dụng cụ TN phục vụ cho việc học tập theo nhóm đang còn thiếu trong danhmụcT hi ết bị d ạ y họct ố i t hi ểu [ 4 ] Để p h á t t r i ể n đ ƣợ c N LK H c h o H S t r o n g q uá trình học tập và nghiên cứu để phát hiện ra tri thức về Điện từ học thì cần thiết kế,chếtạobổsungmộtsốthiếtbịTNphụcvụchohoạtđộnghọc củaHS.

Thông tƣ 58/BGĐT [75], tuy nhiên quy chế này chỉ đánh giá kết quả học tập mà HSđạt đƣợc về nội dung kiến thức mà chƣa có đánh giá về sự phát triển năng lực củaHS trong quá trình học tập Thế nên, cần thiết phải xây dựng bộ công cụ đánh giáNLKH của HS để góp phần hoàn thiện quy chế đánh giá kết quả học tập và rènluyện của HS ở trường phổ thông, đồng thời tháo gỡ những khó khăn hiện tại màGVởtrườngphổthôngđanggặpphảitrongviệcthựchiệnNghịquyết29.

Từ những lí do trên, chúng tôi triển khai nghiên cứu đề tài: Dạy học Vật lí theoquytrìnhnghiêncứukhoahọcChương“Điện từhọc”cấptrunghọccơsở.

Mụcđíchnghiêncứu

Đề tài tập trung nghiên cứu những vấn đề liên quan đến phương pháp dạy họcvàquytrìnhNCKHđểthiếtkếtiếntrìnhdạyhọcdựatrênquytrìnhNCKH,trongđó có chú ý đƣa giai đoạn nghiên cứu tổng quan vào tiến trình dạy học Đồng thời,vận dụng tiến trình DH theo quy trình NCKH để tổ chức DH một số kiến thức ởchương“Điện từhọc” cấpTHCS nhằmgiúpHSpháttriểnNLKH.

Nghiên cứu chỉ giới hạn vận dụng tiến trình DH theo quy trình NCKH ở nộidung kiến thức về Điện từ học cấp THCS (đã đƣợc cấu trúc lại thành ba bài học) vàthửnghiệmtrênđốitƣợngHSTHCStrênđịabànthànhphốHà Nội.

Đốitƣợng vàkhách thểnghiêncứu

Giảthuyếtkhoahọc

Muốn phát triển được NLKH của HS ở trường phổ thông thì cần tổ chức DHkiến thức KH theo con đường nghiên cứu của nhà KH Nếu xây dựng được tiếntrình DH dựa theo quy trình NCKH và vận dụng vào DH kiến thức vật lí về Điện từhọcởtrườngTHCS thìsẽpháttriểnđượcNLKHcủaHS.

Nhiệmvụnghiêncứu

6.1 Hệ thống hóa cơ sở lí luận, cơ sở thực tiễn của DH theo quy trình NCKH,DHpháttriểnNLKHtrênthếgiớivà ởViệtNam.

6.2 Điều tra thực trạng của việc tổ chức DH theo quy trình NCKH nhằm pháttriểnNLKHcủaHSởtrườngTHCS.

6.3 Xác định mức độ năng lực của nhà KH và mức độ năng lực của HS ở cácgiai đoạn trong quy trình NCKH để đề xuất các NLTP, biểu hiện của hành vi củaNLKHvàmứcđộbiểuhiệncủa hànhvi NLKH củaHS.

6.4 Thiết kế tiến trình DH theo quy trình NCKH, trong đó có đƣa giai đoạnnghiêncứutổngquanvào tiếntrìnhDHnhằmpháttriểnNLKH của HS.

6.5 Xây dựng bộ công cụ đánh giá NLKH của HS khi học theo quy trìnhNCKH.

6.6 Nghiên cứu nội dung kiến thức về Điện từ học trong Chương trình GDPThiện hành để sắp xếp nội dung kiến thức về Điện từ học thành nhóm kiến thức cóliên quan và cấu trúc lại thành các bài học mới Trên cơ sở đó, thiết kế logic hìnhthànhkiếnthức theo cácgiaiđoạncủaquytrìnhNCKH.

6.7 Thiết kế tiến trình DH, các hoạt động dạy và học ở các bài học mới theoquy trình NCKH nhằm phát triển NLKH của HS Thiết kế các TN và chế tạo cácthiếtbịTNtươngứng vớicácbài học.

6.8 Trên cơ sở cấu trúc của NLKH, xây dựng bộ công cụ để đánh giá mức độđạtđƣợcvềNLKHcủaHSkhihọccácbài họcvềĐiệntừcấp THCS.

6.9 TNSP nhằm đánh giá tính khả thi của giả thuyết KH: Nếu áp dụng dạy vàhọc nội dung kiến thức về Điện từ học cấp THCS theo quy trình NCKH trên các đốitượng GVvàHSởmộtsốtrườngTHCSmàthấyrằng,cácGVđềucó thểDHtheo quytrìnhNCKHvàquađópháttriểnđượcNLKHcủatấtcảHSởcáctrườngTNSPthì giả thuyết của đề tài có tính khả thi và phù hợp với thực tiễn DH Vật lí ở trườngTHCSViệtNam.

Phươngphápnghiên cứu

- Thu thập và xử lí thông tin trong các văn bản chỉ đạo của Đảng, nhà nước vàBộ GDĐT về đổi mới căn bản và toàn diện GDĐT để xác định hướng nghiên cứuphùhợpthựctiễn kháchquan.

- Thu thập và xử lí thông tin trong các công trình KH, các ấn phẩm liên quanđếnDHtheoquytrìnhNCKH,NLKHcủaHS,đánhgiásựpháttriểnNLKH củaHS để làm cơ sở lí luận nhằm thiết kế tiến trình DH, các hoạt động DH và công cụđánhgiáNLKH.

- Phân tích mục tiêu, nội dung kiến thức về Chương “Điện từ học” trongChươngtrình G DP T h i ệ n hàn hc ấ p TH CS và cấ p T HP T đ ể sắp xếp l ạ i nộ i d u n g kiến thức cho phù hợp với trình độ nhận thức của HS THCS, đồng thời xây dựnglogichìnhthànhkiếnthứchợplívớitiếntrìnhDHtheoquytrìnhNCKH.

Xây dựng câu hỏi GV nhằm thu thập thông tin về DH theo quy trình NCKHthôngquacácnộidungđiềutra:

Trao đổi, xin ý kiến của các chuyên gia lí luận và PPDH, chuyên gia tâm lígiáodục họcvềmộtsốnộidung:

- Tiêu chí, biểu hiện, chỉ báo hành vi về NLKH của HS Cấu trúc NLKH,côngcụđánhgiáNLKH.

- Nội dung kiến thức về Điện từ học cấp THCS và THPT, mạch logic pháttriểnkiếnthứctheo quytrìnhNCKH.

- TNSP lần thứ nhất để thu thập dữ liệu nhằm điều chỉnh và hoàn thiện: tiếntrình DH, nội dung tri thức HS cần đạt, NLKH, hình thức tổ chức dạy và học, bộcôngcụ đánh giá NLKHcủa HS.

- TNSP lần thứ hai để thu thập dữ liệu về phiếu phản hồi của HS Xử lí số liệutheo mức độ chỉ báo hành vi của HS đạt đƣợc về NLKH khi nghiên cứu khám phátrithứcvềĐiệntừ họccấpTHCStheoquytrìnhNCKH.

- Đánh giá sự phát triển NLKH trên cùng một đối tƣợng HS thông qua phiếuphản hồi ở ba bài học (đã đƣợc cấu trúc lại nội dung kiến thức so với SGK hiệnhành) Lấy kết quả học tập trên phiếu phản hồi ở Bài 1 “Từ trường của nam châmvĩnh cửu” làm số liệu đánh giá khảo sát đầu vào về NLKH của HS, sau đó dùng sốliệu kết quả học tập ở Bài 2 “Từ trường của dòng điện” và Bài 3 “Cảm ứng điện từ”để so sánh với Bài 1, từ đó rút ra kết luận về sự phát triển NLKH của HS khi họctheoquytrìnhNCKH.

- Tổng hợp kết quả đánh giá sự phát triển năng lực của HS ở các lớp khácnhau; các trường khác nhau; lứa tuổi khác nhau; GV dạy khác nhau để đưa ra kếtluậnvềtínhđúng/saicủagiảthuyếtđãđƣara.

Sử dụng phần mềm Excel để xác định tỉ lệ % mức độ chỉ báo hành vi ở từngNLTP của HS sau khi học xong ba bài học Sử dụng biểu đồ để so sánh và đánh giásựpháttriển NLKH củaHSkhihọc theoquytrìnhNCKH.

Cácđónggópmớicủađềtài

Tổng quan vềvấnđềnghiêncứu

Quy trình NCKH (phương pháp KH, phương pháp NCKH hay tiến trìnhNCKH) đã đƣợc xuất hiện từ rất lâu trong lịch sử phát triển KH Theo từ điển tiếngAnh thì quy trình NCKH là “thủ tục đặc trƣng của KH tự nhiên kể từ thế kỉ 17, baogồms ự q u a n s á t c ó h ệ t h ố n g , x â y d ự n g c á c g i ả t h u y ế t , t h í n g h i ệ m k i ể m t r a , đ o lườngvàthí nghiệm, sửađổicácgiảthuyết”[79].

Hội đồng nghiên cứu Quốc gia Hoa Kì [61]cho rằng, quy trình NCKH đề cậptới các cách thức khác nhau mà các nhà KH nghiên cứu về thế giới tự nhiên và đềxuấtcácgiảithíchdựatrênnhữngbằngchứngthuđƣợctừcácnghiêncứucủahọ.

Theo Suchman [67], NCKH là sự chủ động theo đuổi ý nghĩ liên quan đến quátrình thay đổi kinh nghiệm thành những mảnh nhỏ của sự hiểu biết Tất cả các hoạtđộng quan sát, đƣa ra giả thuyết, làm thí nghiệm, kiểm tra giả thuyết là những giaiđoạncủaNCKH.

Quan niệm về quy trình NCKH khá phong phú và phức tạp, tuy nhiên cũng cóthểtáchranhữnghoạtđộngcótínhchấtchung.TheoGarland[50]thì,tiếntrìnhKHlà một chu trình bao gồm 6 giai đoạn: Thực hiện các quan sát; Suy nghĩ về các câuhỏi cần quan tâm; Hình thành các giả thuyết;

Phát triển các dự đoán có thể kiểm trađƣợc;Thuthậpcácdữliệuđểkiểmtracácdựđoán;Pháttriểncáclíthuyếtchung.

Theo I Ia Lec-ner, phương pháp nghiên cứu khoa học (Исследовательскийметод)gồm8giaiđoạn[73]:1)Quansátvànghiêncứucácsựkiệnvàhi ệntƣợng;

2) Giải thích các hiện tƣợng chƣa hiểu đƣa vào nghiên cứu (đặt vấn đề); 3) Đƣa racácgiảthuyết;4) Xâydựngkế hoạchnghiêncứu; 5)Thựchiện kế hoạchnghiê ncứu trong đó bao gồm việc làm rõ mối liên hệ giữa hiện tƣợng nghiên cứu và cáchiệnt ƣ ợ n g k h á c ; 6 ) H ì n h t h à n h c á c k ế t l u ậ n , c á c g i ả i t h í c h ; 7 ) K i ể m t r a c á c k ế t luận; 8) Nhữngkết luận thực tế về ứng dụngcó thể và cần thiết củac á c k i ế n t h ứ c thunhậnđƣợc.

Chu trình sáng tạo KH tự nhiên do Razumopxki đề xuất nhƣ có tính chu trìnhkhông khép kín bao gồm 4 giai đoạn [23]: 1 Những sự kiện khởi đầu; 2 Mô hìnhgiảđịnhtrừutƣợng;3 Cáchệquảlogic;4 Thínghiệmkiểmtra.

Tóm lại, có thể thấy, quy trình NCKH là một quá trình các nhà KH phải tuântheo khi tiến hành hoạt động NCKH, nó góp phần quyết định thành công của mọihoạt động NCKH Có nhiều cách khác nhau để mô tả quy trình NCKH, nhƣng đềucó thể đƣa về các giai đoạn: Quan sát; Đặt câu hỏi nghiên cứu; Nghiên cứu tổngquan; Hình thành giả thuyết; Rút ra hệ quả từ giả thuyết; Thực nghiệm kiểm hệ quả;Xử lí dữ liệu; Phân tích kết quả thực nghiệm; Rút ra kết luận; Báo cáo kết quả nếugiả thuyết đúng, trường hợp kết quả thực nghiệm không đúng thì cần xây dựng lạigiảthuyếtmớivàthựchiệnlạicácgiaiđoạntiếptheo.

DH dựa trên quy trình NCKH đƣợc xem là PPDH [73], một chiến lƣợc DH(teaching strategy)hay làmộtquan điểm DH[29],[9]?Đây là vấn đề cầnn g h i ê n cứucủacácnhà khoahọcvềlíluậnvàphươngphápdạyhọcbộ môn Vậtlí.

Giáo dục KH phát triển sớm và đƣợc coi trọng ở Hy Lạp cổ đại, tuy nhiên chođến thế kỉ XIX thì giáo dục vẫn chủ yếu là cung cấp các sự kiện và yêu cầu ngườihọc phảighi nhớ Đầuthế kỉXX, John Dewey [49]một cựu GVd ạ y m ô n K H ở Hoa Kì đã phê phán cách DH này, ông cho rằng, KH nên đƣợc dạy nhƣ là một quátrình vàcách thứct ƣ d u y , k h ô n g p h ả i l à m ộ t m ô n h ọ c v ớ i c á c s ự k i ệ n đ ể g h i nhớ Dewey đã khuyến khích các GV dạy KH thực hiện việc DH như một chiếnlược gồm các bước: trình bày vấn đề, hình thành một giả thuyết, thu thập dữ liệutrong quá trình thử nghiệm, và xây dựng một kết luận Trong tiến trình DH củaDewey, HS tích cực tham gia học tập và GV có vai trò là người hỗ trợ và hướngdẫn Ông cho rằng, vấn đề cần nghiên cứu phải liên quan đến kinh nghiệm của HSvà khả năng trí tuệ của HS: HS là những người học tích cực trong việc tìm kiếm câutrảlời,HScóthểthêmvàokiếnthứcvàotrithứcKH.Đểđạtđƣợcđiềuđó,HSphải giải quyết các vấn đề mà họ quan sát đƣợc Tiến trình DH của Dewey là cơ sở địnhhướng phát triển cho Chương trình trung học của Hoa Kì có tiêu đề Khoa học trongGiáodụcTrunghọc.

DH tìm tòi (Inquiry-based learning, IBL) đƣợc phát triển trong phong trào họctậpkhámphá(thediscoverylearningmovement)những năm1960, nhƣlà mộtphảnứng đối với các hình thức giảng dạy truyền thống - phải ghi nhớ thông tin từ các tàiliệu giảng dạy Phongt r à o n à y c h ỉ r a r ằ n g , n ê n h ọ c “ b ằ n g c á c h l à m ” J o s e p h Schwab đƣa ra ba cấp độ DH theo IBL: (1) HS được cung cấp câu hỏi, phươngpháp, tài liệu và thách thức để khám phá mối quan hệ giữa các biến; (2) HS đƣợccung cấp một câu hỏi, tuy nhiên, phương pháp nghiên cứu là do HS phát triển; (3)Các hiện tượng được đề xuất nhưng

HS phải tự phát triển các câu hỏi và phươngphápnghiêncứuđểkhámphámốiquanhệgiữacácbiến. Ở Nga, vào những năm 20 của thế kỉ thứ XX, trong các trường học đã sử dụngrộng rãi phương pháp nghiên cứu (Исследовательский метод) với mục đích gắnliền nhà trường với cuộc sống, và chỉ rõ, phương pháp nghiên cứu là công cụ hoànchỉnh nhất không những cho phép người GV truyền thụ kiến thức, mà còn để HShọc cách thu nhận kiến thức, nghiên cứu sự vật và hiện tƣợng, rút ra các kết luận, từđóvậndụngkiếnthức,kĩnăngvàocuộcsống[73],[23].

Cơ sở KH của DH dựa trên NCKH có thể tìm thấy trong hàng loạt các côngtrình của các tác giả nhƣ Piaget, Dewey, Vygotsky về DH theo lí thuyết kiến tạo(constructivistlearningtheories)[65],[49],[69].

Lí thuyết về phát triển nhận thức của Piaget là nền tảng cho PPDH [65], [64].Theoông,việchọcbắtđầukhingườihọctrảinghiệmsựmấtcânbằng:Mộtsựkhácbiệt giữa tưởng tượng của người học và những điều mà họ gặp trong cuộc sống; Đểsự hiểu biết của người học trở lại trạng thái cân bằng, họ phải thích ứng hoặc thayđổi nhận thức của mình thông qua sự tương tác với môi trường Lí thuyết này giúpđịnhhướngcáchoạtđộngtrongDH,đặcbiệtlàtạoratìnhhuống mở đầu.

Những đề xuất của Piaget là cơ sở cho quá trình học tập đƣợc đề xuất bởiAtkinvàKarplus[36]vàđượcsửdụngtrongcácchươngtrìnhdạyhọcKHởcác trườngtiểuhọc.

Richard Suchman [67] đã phát triển việc sử dụng yếu tố trái ngƣợc nhau(Discrepant Events) nhƣ một công cụ để đặt câu hỏi, đƣa ra thắc mắc cho việc dạyvà học những môn KH tự nhiên Ông cho rằng, cơ sở tƣ duy, trí não của con ngườikhông thể dung nạp sự vô lí, khi quan sát một số điều không đúng với những suynghĩsẽđểlạicảmgiác “muốnbiết”chongười quansát.Vìvậy,trong suốtquátrìnhDH “lấy học sinh làm trung tâm” thì GV yêu cầu HS đặt câu hỏi và tự tìm câu trảlời Ý tưởng này đã được các nhà giáo dục sử dụng nhằm kích thích sự hứng thú vàđộnglựccủaHS.

Cuối thế kỉ 20, việc dạy và học các môn KH theo NCKH ngày càng phát triển(Anderson [35]; Klahr [53]), trong mô hình SDDS (Scientific Discovery as DualSearch), khám phá KH nhƣ sự nghiên cứu kép,mô hình này gồmc ó 3 g i a i đ o ạ n : tìmkiếmgiảthuyết,kiểmchứnggiảthuyếtvàđánhgiábằngchứng.

DH dựa theo NCKH đã trở thành vấn đề trung tâm trong cải cách giáo dục KHở

Mỹ Vào những năm 1950, cách DH này được xem là một phương pháp tiếp cậnđể dạy học các môn KH Các nhà giáo dục đã tích cực phát triển nó từ những năm1960 và tiếp tục cho đến ngày nay. Hiện nay, DH theo NCKH đang được áp dụngrộng rãi trong hệ thống các trường dự bị Đại học để giảng dạy môn KH Hội đồngnghiên cứu quốc gia (NRC) của Mỹ cũng khẳng định vai trò của nó và đề nghị pháttriển DH theo NCKH ở các trường học [60]. Shulman [66] đã xây dựng DH pháttriển năng lực gồm 5 giai đoạn nhƣ sau: 1 GV trình bày vấn đề hay sự việc chưasáng tỏ cho người học Người học đặt câu hỏi cho người dạy và người dạy chỉ trảlời “đúng” hoặc “không đúng”; 2 HS thu thập thông tin để xác minh tình huốngchƣa sáng tỏ; 3 HS phải tự xác định những biến số liên quan, đƣa ra giả thuyết vàkiểm tra lại mối quan hệ của các biến số; 4 GV yêu cầu HS sắp xếp lại các dữ liệuvà đƣa ra lời giải thích cho sự việc chƣa sáng tỏ đó; 5 HS phân tích các câu hỏi vàđềxuấtcáchcải tiếncâutrả lời.

Một số mô hình DH dựa theo NCKH khác nhƣ: Quá trình học tập dựa trên tựkhámphá,baogồm6bước:lậpkếhoạch,thuthậpthôngtin,tiếnhành,sángtạo, chias ẻ v à đ á n h g i á [ 3 4 ] T h e o H ộ i đ ồ n g n g h i ê n c ứ u q u ố c g i a H o a K ì [ 5 6 ] , D

H khámphávậnhànhtheo5giaiđoạn:CâuhỏiđịnhhướngKH;Tìmkiếmcácbằngchứngcầ nthiếtđểtrảlờicâuhỏi;Tạoracácgiảithíchtừbằngchứngthuthập;Kếtnối giải thích với kiến thức KH;

Cơsởlíluận

Theochúngtôi,NCKHlàhoạtđộngcủanhànghiêncứuvềsựvậnđộngcủa vậtchất,quyluậtcủatựnhiên,quyluậtcủaxãhộihayhoạtđộngcủatƣduycủaconng ƣờinhằmtìmratrithứcmớichonhânloại.

Chúngt ô i n h ậ n t h ấ y h o ạ t đ ộ n g h ọ c c ủ a H S v à h o ạ t đ ộ n g N C K H c ó n h i ề u điểm khá tương đồng Chính vì vậy, trong DH cần tổ chức các hoạt động học choHShọctậpnhưhoạtđộngnghiêncứucủanhàKH.Dướiđâylàmộtsốkháiniệm:

- NCKH là cách thức triển khai thực hiện các nội dung nghiên cứu để tạo ranhững sản phẩm mới mang tính khách quan DH là tổ chức các hoạt động để HSkhông những chiếm lĩnh tri thức KH mà còn phát triển NLKH và hình thành phẩmchấtcủa nhàKH.

- Hoạt động DH theo quy trình NCKH thực chất là tổ chức hoạt động NCKHcho HS nhằm tìm kiếm tri thức mới theo con đường nhận thức KH Với đối tƣợngHSphổthông,hoạt độnghọctheo quytrìnhNCKHlàhoạtđộngNCKH.

- NCKH ở trường phổ thông là một quá trình học tập để phát triển NLKH, tƣduyKHvàphẩmchất trongNCKHthôngquatiếntrìnhDHtheoquytrìnhNCKH.

Về khái niệm quy trình NCKH, tác giả J Beillerot [38] cho rằng, ở các nướcphương Tây, từ “khoa học” được dùng chung với từ “nghiên cứu” từ những năm1930, để chỉ một hoạt động tuân thủ một quy trình chặt chẽ và khách quan nhằm tìmhiểu những vấn đềm à n h à K H q u a n t â m V ì t h ế , v i ệ c t ự h ọ c q u y t r ì n h N C K H l à điềukiệnbắtbuộcđốivớinhàKH.

Trong Từ điển Khoa học, Lefranỗois [55] định nghĩa hoạt động này nhƣ sau:Quy trình NCKH là mọi hoạt động có hệ thống chặt chẽ bao hàm một phương phápluận nghiên cứu phù hợp với một hệ vấn đề nhằm tìm hiểu một hiện tƣợng, giảithích hiện tƣợng và khám phá một số quy luật KH là nơi đối chiếu giữa những tiềngiảđịnhlí thuyếtvàthựctếnhƣnóđƣợccảm nhận.

QuytrìnhNCKHđƣợcmôtảnhƣmộtquátrìnhgiảiquyếtvấnđềcó liênquanđếnnhiềunănglực(HộiđồngnghiêncứuQuốcgia–NRC [59],Klahr [53]).

Tác giả Vũ Cao Đàm [16] cho rằng, quy trình NCKH là phương pháp nhậnthứcthếgiớibaogồmnhữngquanđiểmtiếpcận,nhữnggiaiđoạn,cácđộngtáccụ thể để tác động vào đối tƣợng, để bộc lộ bản chất Theo tác giả, quy trình NCKHđƣợc thực hiện qua các giai đoạn: 1 Quan sát sự vật, hiện tƣợng và xác định vấn đềcần nghiên cứu; 2 Thiết lập giả thuyết hoặc dự đoán về vấn đề nghiên cứu; 3. Thuthậpv à x ử l í t h ô n g t i n c ầ n n g h i ê n c ứ u ; 4 K ế t l u ậ n x á c n h ậ n h a y p h ủ n h ậ n g i ả thuyếtvềvấnđềnghiêncứu.

Một sốtác giảlại chorằng, quy trình NCKH nói chung làmộtt r ì n h t ự g ồ m sáu giai đoạn [70] cơ bản là: (i) Đặt vấn đề, mục đích, hoặc câu hỏi nghiên cứu: Đặtvấn đề hay câu hỏi nghiên cứu là phần quan trọng nhất trong quy trình NCKH. Cáccâu hỏi nghiên cứu đôi khi đƣợc hình thành nhƣ là một tuyên bố và đƣợc gọi là“vấn đề” hoặc “báo cáo vấn đề” mục tiêu hay những ý tưởng mà người nghiên cứuđang kiểm chứng là gì? Câu hỏi KH mà người nghiên cứu đang tìm câu trả lời làgì?;(ii)Nhữnggiảđịnhcầnđượcchỉra:Giảđịnhlàmộtdạngdựbáo,nhưmộtđịnhhướng để đưa đến câu trả lời cho câu hỏi nghiên cứu; (iii) Danh mục tài liệu cần cólàmđiềutracơbảnchonghiêncứu:Danhsáchtấtcảcáctƣliệuđƣợcsửdụngtrongnghiên cứu; (iv) Trình tự tiến hành: Là mô tả chi tiết, từng bước về cách ngườinghiên cứu thực hiện để thu được kết quả cuối cùng nhằm chứng minh hay bác bỏgiảthuyếtđãđƣara;

(v)Tầmquansát,dữliệu,kếtquả:Cáckếtquảthườnglàdướihìnhthức m ộ t tu yê nb ố đ ể g i ả i t h í c h h oặc d i ễ n g iả i d ữ l i ệ u K ế t q uả t h u đ ƣ ợ c ở dạng dữ liệu thô, đồ thị, kết luận rút ra từ những dữ liệu đã có; (vi) Kết luận: Là mộtbản tóm tắt các nghiên cứu và các kết quả của nghiên cứu Đây chính là câu trả lờichocâu hỏinghiêncứu.Dựa trên những định nghĩa về khái niệm KH, NCKH và NLKH, chúng tôi chorằng:Quy trình NCKH là con đường, cách thức triển khai thực hiện các giai đoạnNCKH để tạo ra những sản phẩm mang tính khách quan Các giai đoạn NCKH baogồm 5 giai đoạn: (i) Quan sát - đặt câu hỏi nghiên cứu; (ii) Nghiên cứu tổng quan -Hình thành giả thuyết; (iii) Rút ra hệ quả từ giả thuyết - Đề xuất phương án thínghiệm kiểm tra hệ quả; (iv) Tiến hành thí nghiệm kiểm tra hệ quả; (v) Xử lí dữ liệuvàrútrakếtluận vềsựđúng/saicủagiảthuyết-Côngbố kếtquảnghiêncứu.

Từ nghiên cứu tổng quanchúng tôi thấy:việc lựa chọn tiếp cậnk h á i n i ệ m năng lực theo góc độ nguồn gốc hình thành sẽ thuận lợi hơn để: xác định cấu trúccủa năng lực; thiết kế hoạt động dạy và họcđ ể p h á t t r i ể n n ă n g l ự c ; x â y d ự n g c ô n g cụ đánh giá sự phát triển năng lực của HS Mỗi quốc gia đều có khung NLKH trongmỗicấphọcởtrườngphổthông.Từđó,chúngtôihìnhthànhkháiniệm: NLKHcủaHS là sự làm chủ các năng lực thành phần của NLKH trong từng giai đoạn NCKHvà vận hành chúng một cách hợp lí để thực hiện thành công nhiệm vụ đặt ra nhằmchiếm lĩnh tri thức KH hay tạo ra sản phẩm KHtrong quá trìnhh ọ c t ậ p ở t r ƣ ờ n g phổ thông NLKH của

HS ở trường phổ thông bao gồm 10 NLTP: Tiến hành TN vàquan sát để phát hiện ra hiện tượng mới; Đặt câu hỏi nghiên cứu; Nghiên cứu tổngquan; Hình thành giả thuyết; Rút ra các hệ quả từ giả thuyết; Đề xuất phương ánthực nghiệm kiểm tra hệ quả; Tiến hành thực nghiệm kiểm tra các hệ quả; Xử lí dữliệu và rút ra kết luận về sự đúng sai của giả thuyết; Tổng hợp kiến thức mới; Vậndụngkiếnthứcđểgiảiquyếtnhữngvấnđềtrongthựctiễn.

TheoR.Bybee[41]chorằng:“DHtheoquytrìnhNCKHlàlốitiếpcậnDHmà qua đó, HS tương tác với môi trường thực tế bằng cách khảo sát các đối tượngvà đưa ra lời giải đáp cho những thắc mắc bằng tranh luận hay bảo vệ kết quả bằngcácthí nghiệm”. Định nghĩa khác về DH theo quy trình NCKH, là một phương pháp tiếp cậntrong việc tổ chức học tập có liên quan đến một quá trình khám phá tự nhiên hay thếgiới vật chất bằng những câu hỏi, phát hiện mới và một thực nghiệm trong việc tìmkiếmnhữnghiểubiếtmới[40].

Theo Alberta [34], DH theo quy trình NCKH là một quá trình, trong đó ngườidạy đóng vai trò định hướng cho người học chủ động việc học tập, hình thành cáccâu hỏi đặt ra trong tƣ duy, mở rộng công việc nghiên cứu, tìm kiếm; từ đó xâydựngnênnhữnghiểubiếtvàtrithứcmới.Nhữngkiếnthứcnàygiúpchongườihọc trả lời các câu hỏi, tìm kiếm các giải pháp để giải quyết các vấn đề, chứng minh mộtđịnh lí hay một quan điểm DH theo quy trình NCKH trong việc giải quyết các tìnhhuống ở người học dựa vào kinh nghiệm riêng và kiến thức sẵn có của họ là mộtPPDH mà thông qua đó HS tương tác với môi trường học tập bằng cách suy nghĩvớicâuhỏivàthảoluận,hoặcthựchiệnthínghiệm.

Nếu phân tích các cách định nghĩa trên về DH theo quy trình NCKH sẽ chothấy tùy theo mức độ yêu cầu chủ động của HS và vai trò tổ chức của GV mà giữacáckháiniệmcósựkhácnhau,songđềuthốngnhấtởđiểmHSphảitựlựctìmtòiđể chiếm lĩnh kiến thức, còn GV chỉ là người tạo ra cơ hội để HS tự tìm hiểu kiếnthức trong bối cảnh nhất định Thông qua các hoạt động của mình, HS không chỉ làngười được chiếm lĩnh tri thức mà học cách tìm kiếm con đường phát hiện tri thức.Trong trường hợp này, mục tiêu cao nhất của DH theo quy trình NCKH là chính làdạy cách học, dạy cách NCKH, dạy cách tƣ duy của một nhà KH Nhƣ vậy, DHtheoquytrìnhNCKHlàmộtPPDHtíchcực.

Trong phạm vi luận án, chúng tôi cho rằng: DH Vật lí theo quy trình NCKH làmột PPDH tích cực, trong đó người học được trải nghiệm qua giai đoạn NCKHdưới sự định hướng của GV nhằm phát hiện tri thức mới, phương pháp mới và vậndụng chúng để giải quyết vấn đề gặp phải trong thực tiễn, qua đó rèn phẩm chấttrongNCKHvàpháttriểnNLKH.

Tác giả Thái Duy Tuyên [26] nhận định: “nhiều nhà khoa học cũng là thầygiáo, ngƣợc lại, thầy giáo nào cũng phải có tri thức khoa học, giữa khoa học và dạyhọc có mỗi quan hệ mật thiết với nhau Nếu như tư tưởng này trở thành hiện thựcthì sẽ có nhiều phương pháp dạy học sẽ ra đời và điều đó sẽ có một ý nghĩa lí luậnvàthựctiễnrấtquantrọng”.

Từ nhận định của tác giả Thái Duy Tuyên, đồng thời khắc phục những nhữngtồn tại trong tiến trình DH mà các tác giả trong và ngoài nước đã đưa ra, chúng tôiđề xuất tiến trình DH theo quy trình NCKH gồm 5 giai đoạn, trong đó có giai đoạn“nghiêncứutổngquan”.Giaiđoạnnghiêncứutổngquancóthểđặttrướchoặcsau

5 Rút ra kiến thức mới – Vận dụng kiến thức

3 Đề xuất phương án thực nghiệm kiểm tra giả thuyết

1 Thực hiện quan sát – Đặt câu hỏi nghiên cứu

Giả thuyết sai Giả thuyết đúng

4 Thực nghiệm kiểm tra giả thuyết Xử lí kết quả và rút ra kết luận

Cơsởthực tiễn

Năm 2014 và 2015, tại các đợt tập huấn GV cốt cán theo chương trình bồidưỡng thường xuyên do Bộ GDĐT tổ chức, chúng tôi tiến hành khảo sát 356 GVmôn Vật lí THCS về nhận thức, quan điểm,t h ậ n l ợ i , k h ó k h ă n v à t h ự c t ế v ề

D H phát triển năng lực của HS Chúng tôi sử dụng bộ công cụ khảo sát GV bằng cácphiếu hỏi trắc nghiệm khách quanc h o m ỗ i G V S a u đ ó , c h ú n g t ô i t h u t h ậ p c á c phiếu phản hồi và sử dụng thống kế toán học để xử lí dữ liệu.T ừ n h ữ n g p h â n t í c h về số liệu thống kê, chúng tôi đƣa ra những kết luận về định hướng nghiên cứu củađềtài.Dướiđâylàkếtquảkhảosát:

1.3.1 Nhận thức của giáo viên về bản chất của dạy học theo quy trình nghiêncứukhoahọc

A Học kiến thức vật lí phổ thông ở các giờ học trên lớp; B Tạo ra những sảnphẩmmớivềkhoahọccôngnghệ;C.Tìmratrithứcvậtlímớichonhânloại;D.Trở thànhnhàkhoahọctrongtươnglai;E.CóýtưởngvềđềtàiNCKH.

Bảng 1.5 Số liệu về nhận thức của giáo viên về bản chất của dạy học theo quy trìnhnghiêncứukhoahọc

Nhận xét: Bản chất của DH theo quy trình NCKH là DH kiến thức vật lí trênlớp.

GV trả lời chƣa đúng chiếm tỉ lệ 95,79 cho thấy, đa số GV chƣa có nhiều hiểubiết về DHtheoquytrìnhNCKH.

Chúng tôi sử dụng bảng hỏi về mức độ GV thường xuyên rèn NLKH cho HStrongquátrìnhDHVậtlíởtrườngphổthôngvàcóđượckếtquảnhưsau:

Bảng 1.6 Thống kê kết quả khảo sát thực trạng dạy học phát triển năng lựckhoahọccủagiáoviên

Thỉnht hoảng Bìnhthường Thường xuyên

SL % SL % SL % SL % SL %

8 Thiếtk ế p h ƣ ơ n g á n t h í ng hiệmkiểm tradự đoán 215 60.3 47 13.2 60 16.9 25 7.0 9 2.5

11 Phân tích kết quả thínghiệm 21 5.9 77 21.6 153 42.9 96 6.9 9 2.5

Nhận xét: Tỉ lệ 85,4% GV thường xuyên và rất thường xuyên cho rằng quátrình

DH Vật lí ở trường phổ thông là để rèn cho HS khả năng “Thu nhận kiến thứctừg iá ov iên” đãc ho th ấy thựct rạ ng v i ệc D Ht ru yề nt hụ kiế nt hứ cc òn đang p hổ biếntrong DHVật líởtrườngphổthôngvà HS đangphảihọcthụđộng.

NLTP cốt lõi của NLKH như: đặt câu hỏi, hình thành giả thuyết, đề xuấtphương án thực nghiệm kiểm tra giả thuyết thì đa số GV chƣa chú ý rèn luyện choHStrong quátrình DHVậtlíởtrườngphổthông.

Mộtsố NLTPcủaNLKHđãđượcGVrènluyệnthườngxuyêntrongquátrìnhDH như: bố trí lắp đặt và tiến hành TN, xử lí kết quả TN Điều này có thể giải thíchvì, Chương trình GDPT môn Vật lí hiện hành có các bài thực hành, bài TN bắt buộcGVphảitổchức cho HSthựchiệntheokếhoạchnămhọc.

Kết quả này cho chúng tôi nhận định rằng, đây cũng là cơ hội lớn để chúng tôiphát triển đề tài trên phạm vi rộng và khẳng định đề tài có tính khả cao để áp dụngvàoDHởtrườngphổthôngởViệtNam.

1.3.3 Nhận thức của giáo viên về vai trò của nghiên cứu khoa học trong dạyhọcVậtlíởtrườngtrunghọccơsở Để đánh giá việc cụ thể hóa nhận thức về vai trò của NCKH vào thực tiễn DHVật lí ở trường THCS, chúng tôi thiết kế câu hỏi và tiến hành điều tra về nhận thứccủaGVvề vaitròcủa NCKH.Dướiđâylàbảngthốngkêkếtquảkhảosát:

Bảng 1.7 Kết quả nhận thức của giáo viên về vai trò của nghiên cứu khoa họctrongdạyhọc ởtrườngtrunghọccơsở

Kết quả số liệu cho thấy, đa số GV đều đánh giá cao vai trò của NCKH trongDH Vật lí ở trường phổ thông Đây là điểm rất thuận lợi cho đề tài nghiên cứu triểnkhai trên diện rộng cho GV với sự đồng tình cao Nhƣ vậy, DH phát triển NLKHcho HS là vấn đề cần sớm đƣợc nghiên cứu để đƣa vào DH các môn KH ở trườngphổthông,đặcbiệttrongDHVậtlí.

Chúng tôi tiến hành khảo sát với bảng hỏi để GV sắp xếp đúng thứ tự các giaiđoạntrongquytrìnhNCKH.Dướiđâylàcâu hỏivàsốliệuthốngkêthuđược:

TT Cácgiai đoạnnghiên cứu khoahọc Sắpxếpthứtự các giaiđoạn NCKH

Bảng 1.8 Kết quả điều tra mức độ hiểu biết của giáo viên về quy trình nghiên cứukhoahọc

Mứcđộnhậnthức Đúnghoàntoàn Tươngđốiđúng Khôngđúnghoàn toàn

Kết quả 4,49 % GV sắp xếp đúng trình tự các giai đoạn của quy trình NCKH,còn lại thì đa số GV trả lời chƣa đúng Qua tìm hiểu các tài liệu khoa học, cùng vớithực tế nghiên cứu đề tài đang triển khai, chúng tôi nhận thấy rằng, các nhà KH phảitự học, tự tìm hiểu để có thể vận dụng quy trình NCKH vào nghiên cứu thực hiện đềtài KH của mình Vì vậy, số GV trả lời đúng vì họ có người có cơ hội để tìm hiểuquytrìnhNCKHnhư:họccaohọc,hướngdẫnHSthamgiacáccuộcthiKH,….

Có thể thấy, việc triển khai đề tài nghiên cứu của chúng tôi là một hướng đimang tính khả thi cao GV cần biết đến quy trình NCKH để vận dụng vào DH hayhướng dẫn NCKH cho HS ở trường phổ thông Kết quả này cũng cho thấy, cáctrường sư phạm cần quan tâm để đưa quy trình NCKH vào chương trình đào tạosinhviênnhằmnângcaochấtlượngđàotạođộingũGVtrongtươnglai.

1.3.5 Mộtsố nguyên nhân ảnh hưởng đến việc dạy học phát triển năng lựckhoahọc

Chúng tôi tiếp tục sử dụng phiếu hỏi điều tra trên 356 GV để tìm hiểu nguyênnhânảnhhưởngđếnthựctrạngDHpháttriểnNLKHvàkếtquảnhưsau:

Bảng 1.9 Kết quả khảo sát nguyên nhân ảnh hưởng đến dạy học phát triển nănglựckhoa họccho học sinhcủagiáoviên

TT Nhữngkhó khăn củaGVtrongtổchứcDHpháttriển NLKH Sốlƣợng Tỉ lệ(%)

7 Lớp họcđôngHS nên khó tổ chức dạyhọc pháttriển nănglực 23 6.5

Bảng1.9chothấy,đasốGVkhôngngạikhókhănvềthờigianđầutƣ choviệcDH và tỉ lệ GV có kĩ thuật dạy học tích cực khá cao, nhƣng đa số GV đang khókhăn trong việc DH phát triển NLKH của HS. Những nguyên nhân khó khăn củaGVcó thể thấyđólà:

Những khó khăn của GV đã thúc đẩy chúng tôi triển khai nghiên cứu để giúpGVđịnhhướngtrongviệcDHpháttriểnNLKHcủaHS ởtrườngphổthông.

Chúng tôi sử dụng kết quả TNSP tiến trình DH theo quy trình NCKH Bài 1“Từ trường của nam châm vĩnh cửu” để đánh giá NLKH đầu vào của 77 HS lớp 8vàlớp9THCStạimộtsốtrườngtrênđịabànHàNội.Kếtquảthuđượcnhưsau:

Bảng1.10.Kếtquảkhảosátđầuvàovề nănglựckhoahọccủahọc sinh trunghọccơ sở

Sốlƣợng Tỉlệ(%) Sốlƣợng Tỉlệ(%) Sốlƣợng Tỉlệ(%)

Bảngkếtquảchothấy,cácNLTPcủaNLKHđãđƣợchìnhthànhởtrongtấtcả HS, nhƣng mức độ chƣa cao Đặc biệt NLTP “Hình thành giả thuyết” chỉ đạtđƣợc 29.9 % ở mức độ 4 HS đạt đƣợc kết quả tương đối khả quan trên là do, trướckhiD Hb à i n à y theoq u y trìnhNCK H t h ì ch ú n g t ôi đã g i ớ i t hi ệu c h o H S v ề q u y trình NCKH, hình thức học,…theo nhƣ Mức độ 1 ở mục 1.2.5.3 “Các mức độ dạyhọctheoquytrìnhnghiêncứu khoahọc”.

KếtluậnChương1 Ởc h ƣ ơ n g n à y , c h ú n g t ô i đ ã n g h i ê n c ứ u l í l u ậ n l i ê n q u a n đ ế n p h á t t r i ể n v à đánhgiásựpháttriểncủanănglựckhoahọccủahọcsinhtừđólàmcơsởtrảlờicâuhỏi đãnêurasaukhinghiêncứutổngquan.Kếtquảcủaviệcnghiêncứunàylà:

- Đề xuất đƣợc tiến trình DH theo quy trình NCKH gồm 5 giai đoạn học tậptrongđócógiaiđoạn“nghiêncứutổngquan”.

- Xác định được 10 NLTP của NLKH tương ứng với 5 giai đoạn học tập, 4mứcđộchỉbáohànhvithểhiện trìnhđộ củaNLTP.

- Thiết kế đƣợc bộ công cụ đánh giá 10 NLTP của NLKH khi học theo quytrìnhNCKH.

Bên cạnh đó chúng tôi cũng đƣa ra khái niệm về DH theo quy trình NCKH;khái niệm về NLKH; hướng dẫn tổ chức các hoạt động dạy và học ở từng giai đoạnNCKH;g i ả i p h á p đ ƣ a g i a i đ o ạ n “ n g h i ê n c ứ u t ổ n g q u a n ” v à o t i ế n t r ì n h D

H k i ế n thức mới; 5 nguyên tắc chung trong DH theo quy trình NCKH; 4 mức độ DH theoquy trình NCKH phù hợp với mức độ tự lực học tập của HS; một số lưu ý trong tổchứcDHtheoquytrìnhNCKH. Việc phân tích, xử lí các thông tin khi khảo sát thực tiễn giúp chúng tôi đánhgiáđƣợcthựctrạngcủaviệctổchức DHpháttriểnNLKHcủaHS,nhữngkhókhăn,nguyên nhân dẫn đến thực trạng đó từ nhiều phía như GV, HS, cơ sở vật chất, thiếtbị DH hiện có ở trường THCS Qua đó giúp chúng tôi đƣa ra những giải pháp khắcphụcthựctrạngtrên.

2.1.1 VịtrícủaChương“Điệntừhọc”

PhântíchđặcđiểmnộidungkiếnthứcởChương2“Điệntừhọc”

TrithứcvậtlítrongChươngtrìnhGDPThiệnhànhbaogồm:Cáckháiniệmvềhiện tượng, đại lượng vật lí; Định luật, nguyên tắc, nguyên lí, ứng dụng kĩ thuật củavậtlí.NhữngkĩnăngcơbảnđƣợcrènchoHSnhƣ:vậndụngkiếnthứcđểgiảithíchhiệntƣợng,vậnd ụngcôngthứcđểgiảibàitậpđơngiản,thựchànhmắcmạchđiện. ĐặcđiểmkiếnthứcChương2“Điệntừhọc”cấpTHCS:

- Có tính kế thừa và phát triển theo kiểu đồng tâm mở rộng: Chương trìnhGDPT sắp xếp mạch phát triển kiến thức về Điện học ở Chương 3 lớp 7 vàChương1ởlớp9vềcácnộidung:tĩnhđiện,kháiniệmvềdòngđiện,nguồnđiện,c ácđại lượng cường độ dòng điện, hiệu điện thế, điện trở, định luật Ôm và các dụng cụ đođiện thì tiếp đến nghiên cứu về “Điện từ học” ở Chương 2 lớp 9, sau đó, tiếp tụcnghiên cứu định lƣợng ở lớp 11 Vì nội dung tri thức về Điện từ học cấp THCS chỉgiới hạn nghiên cứu dưới dạng định tính nên thuận lợi khi áp dụng các kĩ thuật vàhìnhthứcDHtíchcựcchocác giaiđoạn họctheoquytrìnhNCKH.

- Các tri thức KH hầu hết đƣợc rút ra từ các nghiên cứu thực nghiệm: Tínhchất và đặc điểm của từ trường được phát hiện ra từ sớm Đến năm 1820, Ơxtét đãtiến hành TN để phát hiện ra tương tác giữa dòng điện và nam châm Tiếp đến,Pharaday chế tạo và tiến hành TN để khám phá ra hiện tƣợng cảm ứng điện từ vàonăm 1831, rồi tiếp theo ông phát minh ra máy phát điện một chiều, Tri thức vềĐiện từ học đóng một vai trò quan trọng trong lịch sử phát triển của xã hội loàingười, chỉ khi phát hiện ra hiện tượng cảm ứng điện từ thì lịch sử vật lí được pháttriển mạnh mẽ và mở ra nhiều chuyên ngành hẹp nghiên cứu sâu vềK H v ậ t l í , những ứng dụng về cảm ứng điện từ đã thúc đẩy xã hội loài người tiến tới thời kìvănminhvàhiệnđại.

Kiến thức về Điện từ học không những cung cấp tri thức KH cho HS mà còncho biết con đường hình thành và phát triển tri thức KH Lịch sử phát triển của điệntừ học là minh chứng cho các công trình NCKH theo con đường phát hiện và giảiquyết vấn đề, điều này thuận lợi trong tổ chức các hoạt động DH theo quy trìnhNCKHđểHSđượctrảinghiệmquaconđườngtìmkiếmtrithứccủacácnhàKH.

- Có logic phát triển nội dung hợp lí: Nội dung kiến thức về Điện từ học có bốcục theo logic lịch sử con người tìm hiểu thế giới vật chất: Xuất phát từ phát hiện từtrường của nam châm, đến phát minh ra dòng điện, đến phát hiện tương tác giữađiệnvàtừ,rồitiếpđếnlàpháthiệnhiệntƣợngcảmứngđiệntừ,rồiđếnphátminhra máy phát điện và những ứng dụng về cảm ứng điện từ Đây là cơ sở để đề tài củachúngtôi xâydựng logic các bàihọctheoquytrìnhNCKH.

- Tạo điều kiện thuận lợi để rèn luyện cho HS tƣ duy lí thuyết và tƣ duy thựcnghiệm: Tri thức vềĐ i ệ n t ừ h ọ c b a o g ồ m c ả t r i t h ứ c v ề l í t h u y ế t v à t h ự c n g h i ệ m TrithứcvềĐiệntừhọc rấttrừutượngbởitừtrườnglàdạngvậtchấtkhôngquansát được trực tiếp nên đòi hỏi người học phải phát huy các kĩ năng của tư duy bậc caođể chiếm lĩnh tri thức Những thành tựu KH đƣợc rút ra qua quá trình nghiên cứuthực nghiệm, vì vậy trong DH cần có các TN để HS triển khai học tập Chúng tôinhận thấy,

DH theo quy trình NCKH hoàn toàn đáp ứng tƣ duy lí thuyết và tƣ duythựcnghiệmchoHSthôngquacácgiaiđoạncủatiếntrìnhDH.

Tóm lại, mặc dù Chương trình GDPT môn Vật lí cấp THCS hiện hành đảmbảo cung cấp cho HS những kiến thức cơ bản nhất về Điện từ học Nhưng Chươngtrình hiện hành chỉ chú trọng đến nội dung tri thức KH mà HS cần đạt, những yêucầu về phương pháp nhận thức KH hay yêu cầu về phát triển NLKH cho HS cònchưa hạn chế 10 NLTP của NLKH của HS ở trường phổ thông chưa thấy trongChuẩn kiến thức, kĩ năng của môn Vật lí Chƣa chú trọng yêu cầu về rèn luyện vềphẩmchấtđặctrƣngcủamônKHnhƣ:tòmò,hứngthú,yêuthíchhọcvậtlí,tìmtòiKH, trân trọng những đóng góp của vật lí cho sự tiến bộ của xã hội và những cônglao của các nhà KH;tínhkháchquan, trungthực, tỉmỉ, cẩnthận,c h í n h x á c ; t i n h thần hợp tác trong việc học tập; vận dụng những hiểu biết vào đời sống nhằm cảithiệnđiềukiệnsống,bảovệgiữgìnmôitrườngsốngtựnhiên.

Tuy nhiên, qua nghiên cứu chúng tôi nhận thấy, một số kiến thức xuất hiệntrongquátrìnhdạyhọcvềĐiệntừ màchưacótrongChươngtrìnhGDPPhiệnhànhcấpTHCS.Cụthể:

- Ở bài “Từ trường của nam châm vĩnh cứu”, khi HS tiến hành thí nghiệmtương tác của nam châm với các vật liệu khác nhau, thì câu hỏi đặt ra sẽ là

“liệukhônggianxungquanhnamchâmcóphảilàđiệntrường(dạngvậtchấttồntạixungquanh vật nhiễm điện)? Trong chương trình GDPT hiện hành, khái niệm về điệntrường chưa được đề cập, vì vậy, cần bổ sung khái niệm về điện trường Chúng tôiđưa vào phiếu học tập để bổ trợ kiến thức cho HS khái niệm về điện trường, qua đóHS đặt ra câu hỏi, hình thành giả thuyết, rút ra các hệ quả, tiến hành thực nghiệm đểkiểm tra để đưa ra kết luận rằng dạng vật chất tồn tại xung quanh nam châm khôngphảilàđiện trườngmànólàdạngvậtchất mớigọilàtừtrường.

- Ởbài“Từtrườngcủadòngđiện”:khiHStiếnhànhthínghiệmƠxtet,thìHS phát hiện ra dòng điện sinh ra từ trường và hình dạng dây dẫn khác nhau sẽ có từphổkhácnhau.Nhưngtrongchươngtrình,SGKchỉđềcậpđếntừphổcủavòngdâyvà ống dây Vì vậy, chúng tôi bổ sung thí nghiệm quan sát từ phổ của dòng điện quadây dẫn thẳng, đồng thời bổ sung thêm quy tắc “nắm bàn tay phải” để xác định mốiliên hệ giữa đường sức từ và chiều dòng điện chạy qua dây dẫn thẳng Trong bàinày,chúngtôiđƣavào thínghiệmtươngtácgiữahaidâydẫnsongsongmangdòngđiện,vìvậy,cầnsửdụngquytắc“nắ mbàntayphải”vàquytắc“xòebàntaytrái”đểthíchhiệntƣợngnày.

- Với bài “cảm ứng điện từ”: khi HS khi tiến hành với thí nghiệm về hiệntƣợngcảmứngđiệntừthìsẽxuấthiệnhiệntƣợngkimđiệnkếkhithìlệchsangtrái,lúc thì lệch sang phải Trên điện kế đã kí hiệu khi kim điện kế lệch sang trái haysang phải bằng dấu (-) và dấu (+), nhƣ vậy sẽ biết chiều dòng điện chạy trong cuộndây Vậy, câu hỏi đặt ra là, chiều dòng điện cảm ứng và chiều đường cảm ứng củatừ trường sinh ra nó có mối liên hệ với nhau nhƣ thế nào? Vì thế, cần thiết phải trảlờicâuhỏinàychoHStrongquátrìnhDH.

Những kiến thức trênbổ sung vào bài học,nhằm hoàn thiện logict i ế n t r ì n h DH và giải quyết các câu hỏi liên quan đến kiến thức Đặc biệt, khi bổ sung kiếnthức vào các bài học, chúng tôi cân nhắc để không làm nặng thêm kiến thức theochương trình GDPT hiện hành Để thực hiện được yêu cầu trên chúng tôi đưa ranhững giải pháp bằng cách sử dụng các kĩ thuậtDH tích cực, ví dụn h ƣ : G i a o b à i tập vềnhà cho HS đểtìm raquy luật về chiều dòngđiệnc ả m ứ n g t r o n g c u ộ n d â y kín dưới dạng bài tập vận dụng cao Những bài tập dạng vận dụng cao hay bài tậpsángtạosẽ không bắtbuộcvớitất cảcácđốitƣợngHStronglớp học.

Vật lí thuộc lĩnh vực KH tự nhiên, DH Vật lí nhằm giúp HS rèn luyện phẩmchất và phát triển NLKH, nhƣng chuẩn kiến thức, kĩ năng chỉ một lần duy nhất đềcập đến yêu cầu phát triển NLKH của HS ở phần Nhiệt học lớp 6 “Nêu đƣợc dựđoánvềcácyếutốảnhhưởngđếnsựbayhơivàxâydựngđượcphươngánTNđơngiảnđểkiểmc hứngtácdụngcủatừngyếutố”.

Vớin h ữ n g p h â n t í c h t r ê n , đ ề t à i c ủ a c h ú n g t ô i đ ề x u ấ t b ổ s u n g m ộ t s ố n ộ i dungkiếnthứcvàoChương“Điệntừhọc”đểtiếnhànhxâydựngmạchlogicDHtheoquyt rìnhNCKHnhằmpháttriểnNLKHchoHSTHCS.

Lựachọn vàsắpxếplogickiếnthứcvề“Điệntừhọc”

Trước hết, chúng tôi tập hợp các kiến thức thành các nhóm tri thức KH và tìmra hướng đi thích hợp cho mạch phát triển tri thức cần hình thành tương ứng vớitừng giai đoạn của quy trình NCKH Sau đó, lựa chọn nội dung tri thức về “Điện từhọc”đảmbảovừasứcvớitrìnhđộnhậnthức củaHSTHCS.Trithứcđƣợclựachọnlànhữngtrithứctrọngtâm,bảođảmmứctốithiểuvề yêucầucầnđạt cũngnhưthờilượng DH theo quy định trong Chương trình GDPT hiện hành do Bộ GDĐT banhành theo Quyết định 16/2006/QĐ-BGDĐT Chúng tôi sắp xếp nội dung kiến thứcvềĐiệntừhọc thànhbabàihọcvớithờilƣợngcụthểnhƣsau:

Logic kiến thức ở ba bài học như sau: Điện tích, điện trường là cơ sở cho HSso sánh để hình thành nên giả thuyết về từ trường nam châm vĩnh cửu (Bài 1), tiếptheo từ trường nam châm là cơ sở để hình thành giả thuyết nghiên cứu về từ trườngdòng điện (Bài 2) và cuối cùng đường sức từ và dòng điện là cơ sở để hình thànhnên giả thuyết về sự xuất hiện dòng điện cảm ứng (Bài 3) Như vậy, nội dung kiếnthứcởcácbàitrướclà cơsởhìnhthànhkiếnthứcởcácbàisau.

Thời lƣợng DH kiến thức về điện từ ở ba bài học là 10 tiết nên đảm bảo thờilƣợng theo quy định của Bộ GDĐT, 10 tiết còn lại có thể sử dụng để dạy các ứngdụng về điện từ Điều này cho thấy, tính khả thi cao trong việc triển khai áp dụngvàoDHởtrườngTHCStheoChươngtrình GDPThiệnhành.

TrêncơsởxácđịnhnộidungtrithứccầnđạtchoHS,tiếntrìnhDHtheoquy trìnhNCKH,chúngtôixâydựnglogictiếntrìnhhìnht hà nh k i ế n thức của babài họctheocácsơđồmục 2.2.2,mục2.2.3vàmục2.2.4.

- Tiếnhànhcácthínghiệm:Tươngtáctừcủanamchâmvớiđồng,nhôm,sắt,mạtsắt;T ƣơngtácnam châmvớinam châm,kimnam châm.

- Đặtracâuhỏi:Tạisaonamchâmhút,đẩynamchâm?Tạisaonamchâmhútsắt, mạtsắt màkhônghútđồng, nhôm?

Giaiđ o ạ n 2 a H ì n h t h à n h giảthuyết:Cóthểxungquanh namchâmlà điệntrường vì nó cũng hút vàđẩynhaunhƣđiệntích.Nếu môitrườngxungquanh namchâmlà điệntrườngthìnósẽcótínhchất nhƣcủađiệntích.

- Nghiên cứu tổng quan: Nam châm hút sắt vì nó cólinhh ồ n N a m c h â m h ú t s ắ t v ì s ắ t v à n a m c h â m c ó cấu tạo nguyên tửgiống nhau Namc h â m p h á t r a xung quanh nó một khoảng trống và các phân tử sắtrơi vào các khoảng trống đó và bị nam châm hút vớimột lựchút vô hình.

- Giảt h u y ế t m ớ i : M ô i t r ƣ ờ n g v ậ t c h ấ t x u n g q u a n h namc h â m l à t ừ t r ƣ ờ n g H ì n h ả n h t ừ t r ƣ ờ n g x u n g quanhcácnam châm khácnhau thì sẽkhácnhau.

Hệquả:tương tácvớivật nhỏ nhẹ; tương tác với vậtnhiễm điện.

Giai đoạn 3b Đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tragiảthuyết mới

Hệ quả: tính chất nam châm, hình dạng không gianxung quanh nam châm (cho các nam châm khác nhautươngtácvớimạtsắtmộtcáchgiántiếp)

Giaiđ o ạ n 4 a T i ế n h à n h thí nghiệmkiểmtra hệ quả

Giaiđoạn4b Thựcnghiệmkiểm trahệquảTiếnhànhthínghiệmkhảosáthìnhdạngmôitrường vàrútrakếtluận:Namchâm không tương tác vớivậtnhỏnhẹvàkhôngtươngtá cvớivậtnhiễmđiện,nênmôitrƣ ờngxungquanhn a m c h â m k h ô n g phảilàđiệntrường. xungquanhnamchâmthẳng,bằngcáchchonamchâmtương tácvớimạtsắtngâmtrongdầu.

Tiến hành thí nghiệm khảo sát hình dạng môi trườngxung quanh nam châmh ì n h c h ữ U , b ằ n g c á c h c h o namchâmtươngtácvớimạtsắtngâmtrongdầu.

Giaiđoạn 5 Rút rakiến thứcmới Vận dụngkiếnthức

- Môitrườngvậtchấtxungquanhnamchâmlàtừtrường,vậtđặttrongtừtrườngsẽchịulựctừ tácdụnglên nó Vậtcó từ tínhsẽbị nhiễmtừ vàtrở thành nam châm.

- Đặcđiểmnam châm:cóhai cựctừBắc–Nam.

- Tính chất: Hútsắt; cáccựccùngtên thì đẩynhau, cáccựckháctên thì hút nhau.

- Hình ảnh từ trường phụ thuộc vào hình dạng của nam châm Biểu diễn hình ảnh từtrườngbằngcácđườngsứctừ.QuyướcchiềuđườngsứctừđiraởcựctừBắcvàđivàocựctừNam.

- Vậndụngkiến thứcđểgiải quyếtmột số bàitậpvàtìnhhuốngthựctiễn.

Hình2.1 Sơ đồlogic hìnhthành kiếnthứcvềtừtrườngcủanamchâmvĩnhcửu

Giaiđoạn1.Thựchiệnquansát.Đặt racâuhỏinghiên cứu

Giaiđoạn2.Hìnhthànhgiảthuyết:Vìdòngđiệnvànamchâmđềutácdụnglênkimnamchâm,nê nmôitrườngxungquanhdòngđiệnlàtừtrường.Nếumôitrườngxungquanh dòngđiệnlàtừtrườngthìnósẽcótínhchấtnhưcủanamchâm.

Tìmhiểulịchsửvềcáccôngtrìnhnghiêncứucủacácnhàkhoahọc:FrancoisJeanArago(1786- 1853),nhânviêncủaViệnHànLâmQuốcGiaPhápđãtiếnhànhthínghiệm vớimộtcuộndâydẫncódòngđiệnchạyquacókhảnănghútsắt.Cuốinăm1821,André

Marie Ampère (1775 – 1836), nhà bác học Pháp đã công bố bài báo về thí nghiệm dòngđiện hút vàđẩynhau.

Hệ quả 1: hút sắt, hút hoặc đẩy nhau, tương tác với nam châm Nếu đặt dây dẫn códòng điện chạy qua lại gần: sắt, dây dẫn mang dòng điện, nam châm mà chúng tương tácvớinhauthìchứngtỏdòngđiệncũngcótínhchấtnhƣcủanamchâm.

Hệquả2:Hìnhdạngphụthuộcvàohìnhdạngdâydẫn.N ếu từphổcủadòngđiện qua các dây dẫn có hình dạng khác nhau mà khác nhau thì chứng tỏ hình ảnh từ trườngdòngđiện phụ thuộcvàohình dạngdâydẫn.

Giaiđoạn 4.Tiến hànhthí nghiệmkiểm tra cáchệ quả

Sử dụng bộ TN mục 2.3.3 để tiến hành kiểm tra hệ quả 1: (a) TN nam châm điện hútsắt;(b)TNhaidâydẫnsongsongmanghaidòngđiệncùngchiềuthìđẩynhau;

Sửd ụ n g b ộ T N m ụ c 2 3 3 đ ể t i ế n h à n h k i ể m t r a h ệ q u ả 2 : ( e ) TNvềhình ảnhtừ trường của dòng điện qua dây dẫn thẳng; (f) TN về hình ảnh từ trường của dòng điện qua vòngdây;(g)TNvềhìnhảnhtừtrườngcủadòngđiệnquaốngdây.

Giaiđoạn 5 Rút rakiến thứcmới và vận dụngkiến thức

- Đặcđiểm,tínhchất,hìnhảnhtừtrườngdòngđiện.Quytắc“xòebàntaytrái”,quytắc“nắ m bàn tayphải”.

- Vậndụngkiến thứcđểgiải quyếtmột số bàitậpvàtìnhhuốngthựctiễn.

- Tiến hành các TN: (i) Làm xuất hiện hiện tƣợng cảm ứng điện từ trong cuộn dâykín khi di chuyển nam châm thẳng trong lòng cuộn dây; (ii) Làm xuất hiện hiện tƣợng cảmứngtrongcuộn dâykínkhi đóng, ngắt dòngđiện quanam châm điện.

- Đặtracâuhỏi:Khi nà o thìxuấthiệndòng điện trong cuộndâykín?Độlớncủa dòngđiện trongcuộndâykínphụthuộcvàoyếutốnào?

- Nghiêncứutổngquan:Aragochomộtlabànđặttrêntấmkính,dướitấmkínhlàđĩa đồng Khi đĩa đồng quay thì kim nam châm quay theoc h i ề u q u a y c ủ a đ ĩ a đ ồ n g Faraday quấn hai cuộn dây quanh một vòng kim loại và mỗi khi cho dòng điện chạy quacuộndâynàythìcódòngđiệnđƣợcsinhtrongcuộndâykia.Faradaytiếptụcthínghiệm,di chuyển thanh nam châm qua cuộn dây, thì thấy dòng điện sẽ xuất hiện trong cuộn dây.Hiệntƣợngnàygọilàhiệntƣợngcảmứngđiệntừvàdòngđiệngọilàdòngđiệncảmứng.

- Giảthuyếtnghiêncứu:Nguyênnhângâyradòngđiệncảmứnglàdocósựbiếnthiênsốđườngsứctừ quadiệntíchcuộndâykín.Nếuđộbiếnthiênsốđườngsứctừquadiệntích cuộndâykínmà cànglớnthìdòngđiệnsẽ cànglớnvà ngƣợclại.

Hệ quả 1.Thay đổi số đường sức từ qua cuộn dây bằng cách thay đổi diện tích cuộn dâyNếugiữnguyênđộbiếnthiênsốđườngsứctừquadiệntíchcuộndây,góchợpbởi phương đường sức từ với mặt phẳng cuộn dây, độ lớn của từ trường đến cuộn dây và chỉthay đổi diện tích diện tích của cuộn dây mà kim điện kế lệch ra khỏi vị trí số 0 cũng khácnhauthì chứngtỏ dòngđiện cảm ứngphụ thuộcvào diện tích củacuộn dây.

Nếu giữ nguyên độ biến thiên số đường sức từ qua diện tích cuộn dây, độ lớn của từtrường,diệntíchcuộndâyvàchỉthayđổigóchợpbởiphươngđườngsứctừvớimặtphẳngtiết diện cuộn dây mà kim điện kế lệch ra khỏi vị trí số 0 cũng khác nhau thì chứng tỏ độlớn dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào góc hợp bởi phương của đường sức từ với diện tíchcuộndây.

Nếu giữ nguyên độ biến thiên số đường sức từ qua diện tích cuộn dây, diện tích cuộndây,góchợpbởiphươngđườngsức từvớimặt phẳngtiếtdiệncuộndâyvàchỉthayđổiđộlớn của từ trường đến cuộn dây mà kim điện kế lệch ra khỏi vị trí số 0 cũng khác nhau thìchứngtỏdòngđiện cảmứngphụthuộcvàođộlớn củatừtrường.

Hệquả4.Thayđổitốcđộsốđườngsứctừquacuộndâybằngcáchthayđổimộttrong3 yếutốdiệntích củacuộndâyS, gócα),từtrườngBnhanhhaychậmkhácnhau.

Giaiđoạn 4.Tiến hành thínghiệm kiểm trahệquả

Sửdụngmột tronghai bộ thí nghiệm đãthiết kế ở mục2.3.4 đểkiểm tra 4hệquả:

- Bộthí nghiệm vềcảm ứngđiện từdùngnam châm thẳng.

- Bộ thínghiệm vềcảm ứngđiện từdùngnam châmđiện.

- Rútrakếtluận:Nguyênnhânxuấthiệndòngđiệncảmứnglàdosốđườngsứctừbiếnthi ên quadiệntích cuộn dâykín.Độ lớn dòngđiệncảm ứngphụ thuộcvào 4yếu tố.

- Vậndụngkiến thứcđểgiải quyếtmột số bàitậpvàtìnhhuốngthựctiễn.

Thiếtkếthiếtbịthínghiệm

Thiết bị DH là phương tiện DHhiệu quả vàđem lại hứngt h ú t r o n g h ọ c t ậ p của HS, đây cũng là thế mạnh của bộ môn Vật lí mà các môn học khác không cóđƣợc.Đểtạorađƣợcnhữnggiờhọchấpdẫnvàđạthiệuquảcaothìcầnphảiđầutƣđể khai thác những thiết bị DH hiện có ở các trường phổ thông, đồng thời thiết kế,chế tạo các thiết bị DH phục vụ cho việc DH. Qua quan sát việc quản lí, khai thác,sử dụng và bảo quản thiết bị DH ở trường phổ thông, chúng tôi nhận thấy vấn đềnày chưa được nhiều trường học quan tâm Điều này dẫn đến việc “dạy chay, họcchay” luôn tồn tại trong các giờ học chính khóa ở trường phổ thông Vấn đề này donhiềunguyênnhân,nhưngcóhainguyênnhânchínhđó là:

(i) Nguyên nhân khách quan: Phòng học và phòng TN ở các xa nhau, nên việcchuẩn bị các đồ TN rất mất thời gian chuẩn bị của GV; Các thiết bị DH đã quá thờigian sử dụng, số liệu thực nghiệm độ chính xác không cao; Số HS/lớp quá đông gâykhó khăn cho việc tổ chức thực hành TN; Thời gian trên lớp là 45 phút/tiết gây khókhănchomạchkiếnthứcvàcôngtácchuẩnbịTNphụcvụchoviệcDH;Kinhphí chichoviệcmuasắm,bổsungthiếtbịrấthạnhẹp;ĐềtàiNCKHvềvấnđềkhaithácsử dụngthiếtbịDHởtrườngphổthôngcònchưanhiềuởViệtNam.

(ii) Nguyên nhân chủ quan: Do lãnh đạo trường và GV chưa nhận thức đƣợcvai trò của thiết bị trong DH, nên ít quan tâm đầu tƣ, khai thác và sử dụng thiết bịvào DH ở trường phổ thông; Khả năng vượtkhó khăn của GV để hướng đến mụctiêu giáo dục phát triển năng lực của HS ở nhà trường chưa cao; quan điểm “dạychay”đãtrởthành một hiệntƣợngtrongDHVậtlíởViệt Nam. Để khắc phục phần nào những hạn chế trên, chúng tôi nghiên cứu thiết kế chếtạo bổ sung, thay thế các bộ TN hiện hành để DH kiến thức về Điện từ học cấpTHCS nhằm phát triển NLKH cho HS Đồng thời, góp phần giúp GV thực hiệnphong trào

“Tự làm thiết bị dạy học” ở trường phổ thông Để DH theo quy trìnhNCKH với ba bài học đã thiết kế ở trên thì cần có cho 2 loại TN: (i) TN trình bàyhiện tƣợng vật lí nhằm nêu vấn đề nghiên cứu; (ii) TN nghiên cứu Dưới đây là mộtsốlídođểchúngtôithiếtkếcác bộthínghiệmphục vụchoTNSP.

(i) TN làm xuất hiện hiện tượng vật lí, bao gồm các TN về tương tác của namchâm vĩnh cửu với: nam châm; kim nam châm; sắt, mạt sắt và các kim loại, vật liệukhácnhau.NhữngTNnàysẽhỗtrợviệcnảysinhcâuhỏinghiêncứuvềtínhchất vàhìnhdạngcủatừtrường.Chúngtôibổsungbộthínghiệmnày.

(ii) Về TN kiểm tra các hệ quả rút ra từ giả thuyết, bao gồm: Nam châm thẳng,nam châm hình chữ U và bảng mạt sắt ngâmtrong dầu Những TNn à y , c h ú n g t ô i sửdụngbộTNđãcótrongdanhmụcthiếtbị dạyhọctốithiểuởtrườngphổthông.

(i) TN làm xuất hiện hiện tƣợng vật lí, chúng tôi sử dụng bộ TN Ơtxtét gồm:Dâydẫnthẳngđặttrêngiácóchốtcắm,nguồnđiệnvàcácdâynối.

(ii) Về TN kiểm tra các hệ quả rút ra từ giả thuyết, gồm: (*) dòng điện có tínhchất như của nam châm: hút sắt, hút và đẩy nhau, tương tác với nam châm; (**)Hìnhảnhtừtrườngcủadòngđiện phụthuộcvàohìnhdạngcủadâydẫn.

Một số nhƣợc điểm của thí nghiệm trong danh mục thiết bị DH tối thiểu hiệnhànhởtrườngphổthông:

(i) TN biểu diễn về tương tác của dòng điện: gồm hai lá đồng đặt song song.Ta thấy, hình ảnh từ trường của lá đồng khác từ trường dây dẫn hình trụ, vì vậy sẽkhó khăntrong việcvận dụngquy tắc“xòebàntay trái”,quy tắc“ n ắ m b à n t a y phải”đểgiảithíchtươngtácgiữahaidâydẫnsongsongmanghaidòngđi ện.BộTN này có nhƣợc điểm, cồng kềnh và phải sử dụng nguồn điện xoay chiều nên chiphísẽcaovìphảidùngbiếnáp.

Bộ TN tương tác của dòng điện với nam châm thì cuộn dây gồm nhiều vòngdây, điều này sẽ khó khăn trong việc xác định chiều dòng điện chạy trong cuộn dây,từđónênkhókhăntrongviệchìnhthànhquytắc“xòebàntaytrái”.

(ii) Bộ TN khảo sát từ trường dòng điện qua dây dẫn có hình dạng khác nhau,gồm hai TN khảo sát hình ảnh từ trường dòng điện qua vòng dây và qua ống dây,với vòng dây là một cuộn dây tròn gồm nhiều vòng dây cuốn lại và ống dây gồmnhiều vòng dây ghép lại Bộ thí nghiệm này sẽ khó khăn trong việc hình thành quytắc “nắm bàn tay phải” Bên cạnh đó, mạt sắt ngâm trong dầu là nhƣợc điểm như đãtrình bày ở trên Thêm nữa, còn thiếu TN về hình ảnh từ trường dòng điện chạy quadâydẫnthẳng.

Tóm lại, các bộ TN trên đơn lẻ, chiếm không gian lớn, mất nhiều thời gianchuẩn bị, chi phí cao, không phù hợp trong DH phát triển năng lực của HS và cònthiếu mộtsốTNđể DHtheoquytrìnhNCKH.

Chúng tôi nghiên cứu thiết kế chế tạo bổ sung, thay thế các bộ TN hiện hành.Điểm nổi bật trong bộ TN của chúng tôi đó là thay thế nguồn điện xoay chiều haypin bằng ắc quy Sử dụng ắc quy sẽ có dòng điện lớn (lực từ lớn) hơn nhiều so vớidòng điện sinh ra từ pin và không cần sử dụng đến biến áp Bộ TN kiểm tra các hệquả rút ra từ giả thuyết khi nghiên cứu về từ trường của dòng điện được chúng tôithiết kế có nhiều ƣu điểm hơn các bộ TN hiện hành, vì thiết kế rất gọn nhẹ, kinh tế,tíchhợpđầyđủcácTNđểnghiêncứuvềtừ trườngdòngđiện,khôngmấtnhiềuthờigian trong việc chuẩn bị và tiện lợi cho học tập theo nhóm, đảm bảo cho tất cả HStronglớp họccóthể thamgiathựchiệnthínghiệmtrongquátrình họctập.

Hình 2 4 Thí nghiệm về tương tác của nam châm vĩnh cửu

Thiết bị DH ở trường phổ thông có bộ TN làm xuất hiện dòng điện cảm ứngkhi khi di chuyển nam châm thẳng đến cuộn dây kín có mắc 2 đèn LED Sử dụngđèn LED sẽ khó khăn hơn trong việc xác định chiều dòng điện chạy trong cuộn dâyso với sử dụng điện kế vì điện kế Thêm nữa, chỉ một thí nghiệm về hiện tƣợng cảmứng điện từ sẽ làm mất đi tính khái quát về hiện tượng vật lí Vì vậy, chúng tôi thiếtkế để bổ sung TN làm xuất hiện dòng điện cảm ứng trong trường hợp đóng, ngắtmạchđiệnquanamchâmđiện.

(ii) VềTNkiểmtracáchệquảrútratừ giảthuyết Đó là các TN kiểm tra độ lớn dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào 4 yếu tố: góchợp bởi phương đường sức từ với diện tích cuộn dây; độ lớn từ trường; diện tíchcuộn dây; tốc độ thay đổi số đường sức từ xuyên qua diện tích cuộn dây gồm: biếnthiên góc hợp bởi phương đường sức từ với diện tích cuộn dây; biến thiên từtrường;biếnthiêndiệntích).

Trong danh mục Thiết bị DH tối thiểu ở trường phổ thông hiện nay chưa cócác

TN này, vì vậy chúng tôi thiết kế các thiết bị để triển khai TNSP cũng nhƣ phụcvụtrongDHởtrườngphổthông.

- Tươngtácgiữanamchâmvớicáckim loại khác nhau: sắt (4), mạt sắt (5),đồng(3),nhôm(2).

Từ đó đặt ra vấn đề cần nghiên cứu về môi trường xung quanh nam châm, tínhchấtcủa nam châm,hình dạngkhônggian xungquanhnamchâm.

Thiếtbịthínghiệm:Sửdụngbộthínghiệm“từphổcủanamchâmvĩnhcửu”hiệnđang có tạicáctrườngphổthông.

- Bộ phận chung Bảng mạch điện chất liệu mica; kích thước 20 x 30 cm; trênbảng có ghi vị trí bố trí dụng cụ TN, vị trí các chốt cắm dây điện và đường kính cáclỗ khoan; Chân đế: chất liệu inox; hình trụ rỗng dài 5 cm, đường kính 1,7 cm; Ắcquy(1):6v,5AhhãngsảnxuấtGLOBE;Côngtắc (2).

Hình2.5 Chitiếtthiết bị(khungcuốnvòngdây,chânđế, ắcquy)

(i) TN kiểm tra dự đoán dòng điện có khả năng hút sắt Nam châm điện (3) làcuộndây(diệntíchkhung 2,5x2,5cm,sốvòngdây50 -100vòng)và lõisắt(4).

Tiếntrìnhdạyhọctheoquytrìnhnghiên cứukhoahọc

Từ trường là dạng vật chất đặc biệt tồn tại xung nam châm Những chất nhưsắt, thép, niken, côban, gađôlini, gọi là các chất từ và khi đặt các chất từ trong từtrườngthìchúngsẽbịnhiễmtừ.Lựctácdụngcủatừtrườnggọilàlựctừ.

Namchâmcóhaicựctừ:cựctừBắckíhiệu(N)vàcựctừNamkíhiệu(S). Cáccực từcùng tên thìđẩynhauvàcáccực từkháctênthìhútnhau.

Hình ảnh đường mạt sắt gọi là từ phổ Biểu diễn hình ảnh của từ trường bằngcác đường sức từ Đường sức từ là những đường cong hoặc đường thẳng bắt đầu từ cựctừ Bắc và kết thúc ở cực từ Nam Từ trường mạnh thì đường sức từ dày, từ trườngđềuđườngsứctừlànhữngđườngthẳng songsongcáchđềunhau;

Trái Đất có từ trường vì nó tác dụng lực từ lên kim nam châm làm cho kimnamchâmluônchỉhai hướngBắcvànamcủaĐịacầu.

NLTP1.TiếnhànhđượccácTNvềtươngtáctừcủanamchâmvĩnhcửu.NLTP2.Đặt rađượccáccâuhỏiliênquanđếntừtrường.

NLTP 3 Tóm lƣợc và đánh giá đƣợc những quan điểm và giả thuyết của cácnhànghiêncứutrướcđâyvềtừtrường.

NLTP 4 Đặt ra được giả thuyết nghiên cứu về từ trường của nam châm theocấutrúccâu“…Nếu…thì…sẽ…”

NLTP 5 Rút ra đƣợc hệ quả từ giả thuyết Dự đoán đƣợc nam châm hút(không hút) mẩu giấy hoặc hoặc tương tác với vật nhiễm điện Dự đoán được namchâmkhácnhauthìhìnhảnhtừ trườngcũngkhácnhau.

NLTP 6 Đề xuấtphương án TN kiểm tra hệ quả theo cấu trúc câu dự đoán“nếu…mà…thì…”

NLTP8 Xửlídữliệu đểrútrakết luậnvềsựđúng/saicủagiảthuyết.

Nhiệmvụ của giáo viên Nhiệmvụ của họcsinh

Phátphiếuhọctập,dụngcụ,thiếtbịTN ởt ừ n g g i a i đ o ạ n Y ê u c ầ u H S l à m v i ệ c theohướngdẫnởtừngnhiệmvụhọctập.

Thựchiệnnhiệmvụhọctậptheohướngdẫn trongphiếuhọctập.Thựchiện làmviệccá nhân, làm việcnhóm, trao đổi lớp.

*Giaiđoạn1 Thựchiệnquan sát.Đặtcâuhỏinghiêncứu(15phút)

Thínghiệm2.Lầnlượtchonamchâmtươngtácvới:1mẩusắt;nhiềumẩusắt; miếng nhôm; sợidâyđồng; mạtsắt Hãymô tảtiến hànhTN vàkếtquả.HS…

-Nhiệmvụ3(cánhân,nhóm).Hãyrútranhữngnhậnxétvềđặcđiểmvàtínhchấtcủan amchâm.HS………

(i) Nội dung kiến thức: Nam châm có hai cực từ Bắc (N) và cực từ Nam (S).Các cực cùng tên thì đẩy nhau, các cực khác tên thì hút nhau Nam châm chỉ hút sắt,mạt sắt không hút các kim loại nhƣ đồng, nhôm Khi nam châm hút mạt sắt, thì cácmạt sắtsẽtạothànhnhữngchùmtiamạtsắt.

(ii) Câu hỏi nghiên cứu: Không gian xung quanh nam châm có gì đặc biệt mànócókhảnănghútsắt,mạtsắt?

-Nhiệm vụ:Dạng vật chất xung quanh điện tích gọi là điện trường Hãy sosánh điện trường với dạng vật chất xung quanh nam châm để đưa ra giả thuyếtnghiêncứu.Câugiảthuyếtcócấutrúccâu“ Nếu thì sẽ ”.HS…………

- GV điều hành thảo luận lớp để thống nhất giả thuyết:Có thể xung quanhnam châm là điện trường vì nó cũng hút và đẩy nhau như điện tích Nếu dạng vậtchấtxungquanhnamchâmlàđiệntrườngthìnósẽcótínhchấtnhưcủađiệntích.

- Nhiệm vụ 1(cá nhân - nhóm) Hãy rút ra những hệ quả từ giả thuyết nghiêncứutrênvàđặtcâudựđoántheocấutrúccâu“Nếu…mà…thì…”.

Gợiý:vật nhiễmđiệncótínhchất gì?HS ………

Hệquả:Điệntíchhút,đẩynhau;Vậtnhiễmđiệnthìhútđƣợccácvậtnhỏnhẹ.Câudự đoán: (i) Nếuđưanamchâmlạigầnvậtnhiễmđiệnmànótươngtácvớivậtnhiễmđiệnthì chứng tỏdạngvậtchấtxungquanhnamchâmlàđiệntrường.

(ii) Nếuđƣanamchâmlạigầnvậtnhỏnhẹ(mẩugiấy,lôngchim)mànóhútcácv ậtnàythìchứngtỏdạngvậtchấtxungquanhnamchâmlàđiệntrường.

*Giaiđoạn2b Nghiêncứutổng quan.Hìnhthành giảthuyếtmới(10phút)

- Nhiệm vụ 1(cá nhân) Em hãy đọc thông tin trong “Những câu chuyện lịchsử nghiên cứu về nam châm” để gạch chân những sự kiện chính và đƣa ra nhận xétcủamìnhvề quanđiểmcủacáchọcgiảtrướcđâyđãnghiêncứuvềđánamchâm. Đá nam châm đƣợc phát hiện vào khoảng năm 900 TCN, do một chàng chăncừu tên Magnes phát hiện khi thấy cây gậy đầu sắt của mình dính chặt xuống phiếnđá,từđóđánamchâmđƣợclấytên Magnes.

Một số nhà triết học trước Công nguyên giải thích hiện tượng này như sau:Thales đã cho rằng, đá nam châm hút đƣợc sắt vì đá nam châm có linh hồn.Democritus cho rằng, tất cả mọi thứ đƣợc tạo thành từ các nguyên tử, các nguyên tửđều tuân theo theo quy luật tự nhiên Epicurus cho rằng, có thể đá nam châm phát ramột luồng chứa rất nhiều hạt nhỏ, với sức thổi của nó thì không khí nằm giữa đánam châm và sắt bị đẩy ra xa từng mảnh tạo nên khoảng trống, khi đó các nguyên tửsắt sẽ di chuyển về phía trước và rơi vào khoảng trống đó, tất cả sẽ kết hợp vớinhau, lúc đó cả vòng sắt sẽ tự di chuyển về phía nam châm Nói cách khác, các hạtnhỏphátratừđánamchân sẽquéthếtkhôngkhívàtiếptheosẽhút cả sắt.

Galen (130-200 SCN), khẳng định các nguyên tử phát ra từ đá nam châm cóhình dạng liên quan đến các nguyên tử phát ra từ sắt, và ông giải thích đá nam châmhútsắtgiốngnhƣgiảithíchcủaEpicurus.NhƣngGalencũngkhônggiảithíchđƣợcvì sao chiếc vòng sắt khi bị dính vào cục nam châm sẽ hút một chiếc vòng sắt khác,và 5 miếng sắt liên kết với nhau thành 1 chuỗi, trong khi đó chỉ có chiếc vòng đầutiên tiếpxúc với đánam châm.Ngườiđầu tiên nghiên cứumột cáchKHh ơ n v ề nam châm đó là William Gilbert người Anh, ông đã chứng minh được Trái Đất cótừtrườngvàonăm1600.HS………

- Nhiệm vụ 2(cá nhân - nhóm) Em hãy đặt ra một câu giả thuyết để nghiêncứuvềnamchâm.HS………

- GV tổ chức thảo luận lớp để thống nhất giả thuyết mới:Trái Đất có từtrườngvìnótácdụnglựclênkimlabànlàmchokimlabànluônchỉhaihướngBắc

- Nam của địa cực Trái Đất Nam châm cũng tác dụng lực nên kim la bàn làm chokim la bàn không còn chỉ hướng Bắc - Nam, vì vậy dạng vật chất xung quanh namchâm là từ trường Nếu dạng vật chất xung quanh nam châm là từ trường (là mộtdạng vật chất mới) thì không gian xung quanh nó sẽ phải có hình dạng đặc biệt vàcácnamchâmkhácnhauthìsẽcóhìnhảnhtừtrườngkhácnhau.

- Nhiệm vụ(cá nhân – nhóm) Hãy rút ra những hệ quả từ giả thuyết nghiêncứutrênvàđặtcâudựđoántheocấutrúccâu“Nếu…mà…thì…”.

Gợiý:Namchâmcókhảnănghútsắtvàmạtsắt,vậycónhữngcáchnàocóthểquan sát đượchình ảnhtừtrườngcủanamchâm.HS………

- GV tổng hợp và phân tích những phương án khả thi, không khả thi củaHSvàthốngnhất:

Hệ quả 1 Từ trường có hình dạng nhất định Dùng mạt sắt để nhận biết hìnhdạngkhônggian xungquanhnamchâm.

Câu dự đoán: Đặt tấm bìa lên nam châm, sau đó rắc mạt sắt lên tấm bìa Nếumạt sắt mà sắp xếp thành hình dạng có trật tự nhất định thì hình ảnh mạt sắt chính làhìnhảnhtừ trườngcủanamchâm.

Hệ quả 2 Hình ảnh từ trường của nam châm không giống nhau Dùng mạt sắtđểquansáthìnhdạng của các namchâmkhácnhau.

Câudựđoán:Nếuhìnhảnhmạtsắttrêntấmbìaởcácnamchâmkhácnhaumà có hình dạng không giống nhau thì chứng tỏ hình ảnh từ trường phụ thuộc vàohìnhdạngcủanamchâm.

Thí nghiệm 1: Đặt nam châm thẳng lên bảng mạt sắt, dùng tay gõ nhẹ. Quansáthìnhảnhmạtsắtvàmô tảlạikếtquảthínghiệmvàobảngdướiđây: Đặcđiểmvềhìnhdạng Đặcđiểmvềmậtđộmạtsắt

Thí nghiệm 2: Đặt nam châm chữ U lên bảng mạt sắt, dùng tay gõ nhẹ. Quansáthìnhảnhmạtsắtvàmô tảlạikếtquảthínghiệmvàobảngdướiđây: Đặcđiểmvềhìnhdạng Đặcđiểmvềmậtđộmạtsắt

Thínghiệm3:Vẽđườngcongbênngoàinamchâm thẳngnhưHìnhB1.1,dichuyểnla bàntheođườngcong vàsosánhsựđịnhhướngcủakimla bàntạicác

7vịtrí:(1)và(2);(3)và(4);(5)và(6);(7)và(8).Rút ranhậnxét.HS………

Nhiệm vụ 1 Từ những thí nghiệm trên, em có thể rút ra kết luận về giả thuyếtđãđƣara.Hãyliệtkênhữngkiếnthứcmớimàemđãnhậnđƣợcởbàihọcnày.

2 Namchâm,kimnamchâmcóhaicựctừ:CựctừBắccókíhiệubằngchữ(N,S)thườngđượcsơnmàu….;CựctừNamcókíhiệubằngchữ(N,S)thường đƣợcsơnmàu…Cáccựccùngtênthì…,cáccựckháctênthì…

Những chất nhƣ sắt, thép, côban, gađôlini, v.v… là những kim loại (có từ tính,không có từ tính) Khi đặt những kim loại có từ tính trong từ trường của nam châmthìchúngchịutácdụngcủa(lựcđiện,lựctừ)lênchúng,đồngthờichúngbịnhiễmtừv àtrởthànhnamchâm.

Hình ảnh mạt sắt đƣợc sắp xếp có trật tự trong không gian xung quanh namchâm gọi là từ phổ của nam châm Từ phổ của nam châm thẳng là những đường(cong, thẳng, cắt nhau) nối hai cực từ Từ phổ bên ngoài nam châm hình chữ U lànhững đường (cong, thẳng, cắt nhau) nối hai cực từ và ở trong lòng nam châm lànhữngđường(cong,thẳng,thẳngsongsong,cắtnhau)nối haicựctừ.

Từ phổ cho biết hình ảnh từ trường của nam châm, trên hình vẽ người ta sửdụngcácđườngsứctừ đểmôtảhìnhảnhtừtrườngcủanamchâm.Đườngsứctừlànhững đường thẳng, đường cong nối hai cực từ, có chiều đi ra từ cực Bắc và đi vàocực Nam của nam châm Từ trường mạnh thì đường sức (dày, thưa) từ trường yếuthìđườngsức(dày, thưa).

- GV điều hành thảo luận lớp để thống nhất đáp án ở 2 nhiệm vụ trên, sauđó giaonhiệm vụ choHS làm bàitập ởnhiệm vụ3 ở trên lớpv à v ề n h à c h o phùhợp vớikhảnăng củatừngđốitƣợngHS.

Nhiệm vụ 3 Vận dụng kiến thức để giải quyết bài tập và tình huống thực tiễnBài1 Đ i ề n t ê n c á c c ự c v à v ẽ c á c đ ƣ ờ n g s ứ c t ừ c ủ a n a m c h â m t r o n g c á c trườnghợpởHìnhB1.2dướiđây: a.Namchâm thẳng b.Namchâmhìnhchữ U c.Hai nam châmhút nhau d Hai nam châm đẩy nhauHìnhB1 2Bài2.Giảithích:vìsao5miếngsắtgắnliềnvớinhauthành1chuỗi,trongkhiđóchỉcóchiế cvòngđầutiêntiếpxúcvớinamchâm.

Bài 3 (Vận dụng cao) Cho 2 la bàn, em hãy mô tả các bước tiến hành thínghiệmđểchỉrarằng TráiĐấtcótừtrường.

Mụcđíchthựcnghiệmsƣphạm

Triển khai thực nghiệm sƣ phạm để khẳng định: Nếu áp dụng dạy và học nộidung kiến thức về Điện từ học cấp THCS theo quy trình NCKH trên các đối tượngGV và HS ở một số trường THCS mà thấy rằng, GV đều có khả năng DH theo quytrìnhNCKHvàtấtcảHS đềupháttriểnđƣợcNLKH thìgiảthuyếtcủađềtàicótínhkhảthivàphùhợpvớithựctiễnDH

Nộidungthựcnghiệmsƣphạm

- Mục đích: triển khai thực nghiệm sƣ phạm vòng một nhằm thu thập dữ liệuđểđiềuchỉnh:tiếntrìnhDHtheoquytrìnhNCKH,nộidungkiếnthứcHScầnđạt về “điện từ học”, tiêu chí đánh giá NLKH, mức độ đánh giá NLKH, logic nội dungmạchkiếnthứcvàthờilƣợngdạyhọcởtừngbàihọc,thiếtbịdạyhọc.

Tênbài(thờilượng) Lớp–trường Thờigian Giáo viêndạy

- Kếtquảthực nghiệm: Ƣu điểm: Tiến trình dạy học theo 5 giai đoạn là phù hợp với thực tế, trong đógiai đoạn nghiên cứu tổng quan có thể đưa vào trước hoặc sau giai đoạn hình thànhgiả thuyết; Thiết bị thí nghiệm tạo ra hứng thú học tập của HS; HS đã khai thác“tổng quan về vấn đề nghiên cứu” để phát hiện ra vấn đề cần giải quyết - hoàn thiệngiả thuyết khoa học hay đề xuất phương án thí nghiệm khảo sát hoặc phương án thínghiệm kiểm tra giả thuyết ở các bài học Qua thực nghiệm sư phạm vòng thứ nhất,chúngtôikhẳngđịnh,HSTHCScókhảnănghọctậptheotiếntrình NCKH.

Tồn tại và giải pháp: Nội dung “tổng quan” còn quá dài (2 trang A4) cần rútngắn gọn hơn; HS gặp khó khăn trong viết câu giả thuyết, đặt câu dự đoán, vì vậycầnđƣaracấutrúccâuđểHSbiếtcáchtrìnhbàyvấnđề.Thiếtbịthínghiệmrờirạc, vì vậy, cần hoàn thiện và bố trí lại thành bộ Một số tiêu chí đánh giá NLKH khóquansát,cầnlƣợcbỏbớtnhữngtiêu chíđánhgiánănglựclàmviệctheonhóm. Để tiến tới triển khai thực nghiệm vòng hai, chúng tôi đã khắc phục những hạnchế trên và kết quả là, thời lƣợng DH trên lớp đã giảm xuống còn 10 tiết ở ba bàihọc.Dướiđâylàkếtquảthựcnghiệmsưphạmvònghai.

Triển khai DH theo quy trình NCKH với ba bài học đã được thiết kế ởChương 2 được áp dụng trên đối tượng HS lớp 8 và lớp 9 ở các trường THCS trênđịabànThànhphốHàNội,cụthể:

Phương phápthựcnghiệmsưphạmvònghai

DH theo quy trình NCKHđòi hỏi:phải kếthợp nhiều cáck ĩ t h u ậ t D H t í c h cực, khả năng đặt câu hỏi gợimở để dẫn dắt HS vƣợt qua cácgiai đoạnN C K H ; thay đổi cách dạy truyền thụ một chiều; quản lí và tổ chức hoạt động học tập theonhóm; khai thác và sử dụng thiết bị DH; khai thác các thông tin về lịch sử vật lí; sắpxếp kiến thức theo mạch logic NCKH; khả năng NCKH; tâm huyết nghề nghiệp; Đối với HS cần chú ý: tính tự giác trong học tập; thực hiện kỉ luật lớp học; cởi mởtronggiaotiếp;khảnăngngônngữ;tínhkiêntrì,sựsángtạotronghọctập;

Nhƣ vậy, xét đến thời điểm này, việc lựa chọn GV để thực hiện dạy TNSP chođề tài là một công việc rất khó khăn, vì thế chúng tôi tìm kiếm những GV chỉ dừnglại có hứng thú trong việc đổi mới PPDH, tâm huyết với nghề DH và có đủ kinhnghiệm trong DH Từ đó, liên hệ với một số trường và trao đổi để thống nhất trongviệcchọn, cử GVdạythựcnghiệm. Để đề tài có tính phổ quát cao có thể áp dụng trên diện rộng, chúng tôi đƣa ralựachọnđốitƣợngHSthựcnghiệm:khôngcó nhiềukhácbiệtvềtrìnhđộnhậnthứchay lứa tuổi; không phân biệt loại hình trường công lập hay ngoài tư thục; khôngphân biệt về giới hay thành tích học tập Hai đối tƣợng HS tham gia thực nghiệmgồm:Nhóm HStìnhnguyệnvànhómHStheolớp. Chúng tôi lựa chọn thời điểm triển khai TNSP khi HS đã kết thúc học xongChương 1 “Điện học” và chuyển tiếp đến Chương 2 “Điện Từ học” trong chươngtrình lớp 9 THCS Như vậy, sẽ đảm bảo tính công bằng về kiến thức đã được họcđốivớihaiđốitƣợng HSTNSP.

TT Cáctrườngthựcnghiệm sƣphạm HS thamgia Giáoviên dạythựcnghiệm

1 THCSĐoànKết NhómHSlớp8.Tựnguyện NguyễnThị Lan

3 THCS&THPTNguyễnSiêu Lớp9C.Họctheolớp TrịnhViếtHào

(i) Trao đổi, thống nhất với GV về mục đích, yêu cầu, tiến trình DH, hình thứctổ chức DH, hình thức kiểm tra đánh giá, kĩ thuật tổ chức học nhóm và các yêu cầukháccóliênquanđếnquátrình TNSP.

(ii) Chuyển tàiliệuđểGVnghiêncứu tiếntrìnhTNSPgồmcác nộidungsau:

(iii) Trước khi dạy thực nghiệm, chúng tôi giải thích một số thuật ngữ trongquy trình NCKH và hướng dẫn hình thức học theo nhóm cho HS các giai đoạnNCKH Sau đó, triển khai DH ba bài học đã được thiết kế ở Chương 2 trên các đốitƣợngTNSPđểthuthậpdữliệuchoviệcđánhgiákếtquảpháttriểnNLKHcủaHS.

3.3.3 Nộidung,côngcụvàphươngphápthựcnghiệm Để hoàn thiện bộ công cụ đánh giá quá trình học tập của HS khi học theo cácgiai đoạn của tiến trình KH, chúng tôi xin ý kiến của các chuyên gia và hoàn thiệnmột số nội dung: (i) 10 tiêu chí đánh giá NLKH của HS; (ii) Mức độ chỉ báo hành viở từng tiêu chí, nhƣ đãtrình bày ở Bảng 1.4 Bảng kiểm mức độ chỉ báo hành vinănglựcthànhphầncủanănglựckhoahọ.

Nộidung Côngcụ Độtincậycủacông cụ Phươngpháp

- Phươngphápchuyêngia,xin ý kiến các chuyên giavềkiểm tra,đánhgiá.

Thut h ậ p s ố l i ệ u - p h i ế u phảnhồi củaHS.Xửlís ố l i ệ u,p h â n t í c h vàđánhgiák ế t quả.

Kếtquảthựcnghiệmvònghai

- Mô tả: Sử dụng Bảng 2.2 Bảng kiểm chỉ báo hành vi NLKH của HS bài

HS bài “Từ trường của dòng điện” và Bảng 2.4 Bảng kiểm chỉ báo hành vi NLKHcủaHSbài“Cảmứngđiệntừ”đểđánhgiámứcđộđạtđƣợccủaHS trênphiếuphảnhồi ở ba bài học Trên cơ sở dữ liệu thu thập, tiến hành phân tích mức độ đạt đƣợccủaHSởtừng NLTPsaumỗi bài học.

- Lựa chọn mẫu đánh giá: Để đảm bảo thang đo có độ tin cậy cao và có tínhcông bằng trên đối tƣợng TNSP, đồng thời có dữ liệu quan sát với số lƣợng lớn,chúng tôi lần lƣợt rút ra 3 phiếu học tập của HS cần đƣợc đánh giá NLTP ở mỗi bàihọcvàthuộcnhóm,lớp,trườngkhácnhauvàkhôngtrùngtênHS.

Tổng số HS đƣợc khảo sát đánh giá định tính ở 3 bàih ọ c l à 5 5 H S ( m ỗ i

H S chỉ đánh giá 1 thành phần NLKH, mỗi HS đƣợc kí hiệu mã số năng lực đƣợc đánhgiá) Sau đó, sử dụng Bảng 2.2, Bảng 2.3 và Bảng 2.4 để tiến hành đo nghiệm mứcđộhànhvi đạtđƣợc ở 7/10NLTPcủaNLKH,gồm:

NLTP 2 Phát hiện vấn đề và phát biểu vấn đề nghiên cứu dưới dạng câu hỏitường minh; NLTP 3 Tìm hiểu lịch sử vấn đề nghiên cứu để định hướng đưa ra giảthuyết hoặc đề xuất giải pháp thực nghiệm kiểm tra giả thuyết; NLTP 4 Đƣa ra giảthuyết nghiên cứu theo cấu trúc câu “…Nếu…thì…sẽ…”; NLTP 5 Rút ra hệ quả từgiả thuyết dưới dạng một dự đoán hay phán đoán hoặc suy đoán; NLTP 6 Đề xuấtphươngánthựcnghiệmkiểmtrahệquảdướidạngcâutrúccâudựđoán“ Nếu…mà… thì…”; NLTP 8 Xử lí dữ liệu, phân tích số liệu và đánh giá kết quảđể đƣa ra kết luận về sự đúng/sai về giả thuyết; NLTP 10 Vận dụng kiến thức vàotìnhhuốngmới.

Giải thích mã số: Số thứ tự năng lực thành phần; Thứ tự HS; Bài số; Thứ tựnhiệmvụ(câuhỏi);têntrường(lớp).

3.4.1.2 Kếtquảthựcnghiệmsƣphạm a) Nănglực thànhphần2.Đặt câuhỏinghiêncứu

- Môtả:Ở3trườngTNSP,trongsố205bàichúngtôilầnlượtrútrabaphiếuhọctậpởb abàivàsẽcóđƣợc9HSđƣợcđánhgiámứcđộđạtđƣợcvềNLKH.

Bài2:Nhiệmvụ3.Từhiệntƣợngquansátởthínghiệm,emhãyđƣacâuhỏicầnnghiênc ứu.

Bài3:Nhiệmvụ3.Từhiệntƣợngxuấthiệndòngđiệnởhaithínghiệmtrên,hãyđặtra câuhỏicầnnghiêncứu.

Tạisaokhiđƣa1đinh khácvào đinh đangbị hút thì namchâm lại hútcảhai đinh.

2.4.B2.NS Tại saola bàn lại quaykhi bật dòngđiện

2.6.B2.ĐK Tạisao khiđảochiềudòngđiệncựcBắccủa namchâmlại chỉ hướngđông

(ngƣợclạisovớilúcchƣađảochiềudòngđiện) 2.7.B3.NS Tạisaocó thểtạorađiệnbằngnam châmmàkhôngcần nguồnđiện

2.8.B3.HHT Tạis a o k hi d i c h u y ể n , c uộ n d â y códò ng điện Tạ i s a o kh i đ ó n g khóak, kimđiện kếlại lệch?

2.9.B3.ĐK Cóphảinamchâmsinhradòngđiệnkhông?Tạisaokhiđóng,mởkhóaK thìcuộn dâykíncó điện.Sao cuộn dâykíncó điệnkhi để gần vật có điện.

- Nhậnxét:Đốichiếuvớibảngtiêuchíđánhgiá,thìkếtquảHSđạtđƣợc:Mức1và Mức 2 Không có HS nào; Mức 3 có 5 HS (2.2.B1.HHT; 2.3.B1.ĐK; 2.4.B2.NS;2.6.B2.ĐK; 2.8.B3.HHT); Mức 4 có 4 HS (2.1.B1.NS; 2.5.B2.HHT; 2.7.B3.NS;2.9.B3.ĐK) HS đã phát hiện ra vấn đề cần nghiên cứu và đặt ra câu hỏi NCKH, tuynhiênnhữngcâuhỏivẫncònchƣađúngtrọng tâmcủavấn đềnghiêncứu. b) Nănglựcthànhphần3.Nghiêncứu tổngquan

- Môtả:Ở3trườngTNSP,trongsố205bàichúngtôitiếptụcrútrabaphiếuhọctậpởbabàiv àcóđƣợc9HSđƣợcđánhgiámứcđộđạtđƣợcvềNLKHmàđảmbảo rằng,nhữngHSnàykhôngtrùngtênvớinhữngHSđãđƣợcđánhgiáởNLTP2.

Bài 1: Nhiệm vụ 1 (cá nhân) Em hãy đọc thông tin trong văn bản dưới đây vàgạch chân những sự kiện chính, đồng thời đƣa ra nhận xét, phân tích hay đánh giácủa mình về quan điểm của các học giả khi giải thích về tính chất của nam châm(gợiý:Ai? Giảithíchnhƣthếnào? Đúnghaysai,vìsao?)

Bài 2: Nhiệm vụ 1 (cá nhân) Hãy đọc đoạn văn bản dưới đây để tóm tắt (gạchchân) những sự kiện mà các nhà KH đã nghiên cứu về dòng điện và cho biết sự kiệnnàocóthểgiúpemđề xuấtphươngánthínghiệmđểkiểmtragiảthuyết?

Bài 3: Nhiệm vụ 1 (cá nhân) Em hãy đọc thông tin trong văn bản dưới đây vàghilạinhững sự kiệnchính.Theoemsựkiệnnàonổibậtnhất,vìsao?

3.19.B1.NS Đá nam châm được phát hiện bởi Magnes Khoảng thế kỉ thứ 7 trướccông nguyên, nhà triết học và toán học cổ đại Thales cho rằng, đá namchâm hút đƣợc sắt vì đá nam châm có linh hồn Eppicurus cho rằng, đánam châm phát ra luồng chất rất nhiều hạt nhỏ vì với sức thổi của nó,không khí giữa đá và sắt, sắt bị đẩy ra xa tạo nên khoảng trống và dichuyểnv ề p h í a n a m c h â m G a l e n k h ẳ n g đ ị n h c á c n g u y ê n t ử p h á t r a t ừ namchâm có hìnhdạngliên quanđến cácnguyêntử phát ratừ sắt.

3.20.B1.HHT8 Khoảng 900 năm TCN người chăn cừu tên Magnes phát hiện ra đá namchâm.

Khoảng năm 585 TCB, các học giả giải thích rằng, đá nam châm có linhhồn, nhƣng Thales lại khẳng định là nam châm hút sắt là vì tính chất củanó là nhƣ thế chứ không phải điều thần bí nào cả Epicurus (342-270) chorằng, tất cả mọi thứ đƣợc tạo thành từ nguyên tử rồi khi phân rã thì tanvào cõi chết nơi có những vị thần tồn tại Lucretius, Pliny và Galen cả bangườiđềuđưaranhữngdựđoán,giảithích,quanđiểmcủamìnhnhưngý kiếnmỗingườiđềukhácnhau.

3.21.B1.HHT Đá nam châm đƣợc phát hiện vào khoảng 900 năm TCN, do chàng chăncừuMagnesthấyrằngcâygậyđầusắtcủamìnhdínhchặtvàophiếnđá, từ đó đá nam châm lấy tên là Magnes Nhà triết học và toán học cổ đạiThales cho rằng, đá nam châm hút đƣợc sắt vì đá nam châm có linh hồn –cáinày sai vìđánam châm khônghềcó linh hồn.

Nhà thơ nhà triết học Titus Epicurus cho rằng tất cả mọi thứ đƣợc tạothành từ các nguyên tử, các hạt nhỏ phát ra từ đã nam châm sẽ quét hếtkhôngkhí và hút sắt.

3.22.B1.ĐK Năm900TCN,Magneslàngườiđầutiênpháthiệnrađãnamchâm.Năm585 TCN, các học giả giải thích: Nam châm hút sắt vì có linh hồn Thalaskhẳng định: Nam châm hút sắt vì chính bản thân 342-270 TCN, Epicuruscho rằng tất cả mọi thứ đƣợc tạo thành từ các nguyên tử 23-79, Pliny chorằngn a m châmhútsắttheomộtlựchútvôhình.Galen(130-200).

3.23.B2.NS Năm 1820, Hans Christian Oersted (1777-1851) đã nối các cực của mộtpin điện bằng một sợi dây - Francois Jean Arago- đ ã m ô t ả l ạ i

T N Oerstedcho các bạn đồngviện-họcPhápđãcôngbố bàibáo vềTNdòng điện hút và đẩynhau.

3.24.B2.HHT8 Năm 1820, Hans Christian Oersted đã nối các cực của một pin điện bằngmột sợi dây 21/7/1820 tuyên bố kết quả quan sát báo cáo “Những

TN vềtác dụng của xung đột điện tới kim nam châm” Francois Jean Arago đãmô tả lại TN Oersted cho các bạn đồng viện và đã chứng mình rằng cuộndây dẫn có điện chạy qua và có tính chất nhƣ nam châm 1821, AndréMarieAmpèređãchứngminh dòngđiện cũnghútvàđẩynhau

Nhậnxét:Dòngđiệncótácdụngtớikimnamchâm;Dòngđiệncótính chấtnhƣmộtkimnamchâm;Dòngđiệncũnghútvàđẩynhau3.25.B2.HHT Năm1820,giáosưOerstedđãpháthiệnratươngtácgiữadòngđiệnvà nam châm tạiĐan Mạchsau đó là ở Đức,Anhvà Pháp.11/9/1820, Arago ngườiPháp đãchứngminhđượcdòngđiệncũnghútsắt.Cuốinăm1821,AndréngườiPhápđãcô ngbốbàibáovềTNdòngđiệnhútvàđẩynhau.

3.26.B2.ĐK Năm 1820, giáo sƣ Hans Christian Oersted đã nối các cực của một pinđiện bằng một sợi dây, ông đã quan sát thấy một kim nam châm gần đóchuyển động.N g à y 2 1 / 7 / 1 8 2 0 , O e r s t e d đ ã t u y ê n b ố k ế t q u ả q u a n s á t trong báo cáo “Những TN về tác dụng của xung đột điện tới kim namchâm”FrancoisJeanAragonhân viêncủaViệnHàn LâmQuốcGiaPháp, môtảlạiTNOerstedchocácbạn đồngviện.

3.27.B3.NC Năm 1821, nhà bác học Ơxtét khám phá ra hiện tƣợng điện từ trường.Faraday tự đặt nhiệm vụ là “biến từ thành điện” sau khi thấy TN củaAragothìđãlàmthêmnhiềuTN.Đếnnăm1831,FaradaycôngbốTNvề cảm ứngđiện từ.

Kếtluận

Từ những nghiên cứu về lí luận, thiết kế và vận hành tiến trình DH theo quytrình NCKH, đánh giá kết quả TNSP cho phép chúng tôi đƣa ra một số kết luận vềluận án

“Dạy học Vật lí theo quy trình nghiên cứu khoa học Chương “Điện từ học”cấptrunghọccơsở”,nhƣ sau:

1.1.Luận án đã xác định đƣợc khái niệm DH theo quy trình NCKH “DH theoquytrìnhNCKHlàmộtphươngphápDH,trongđóngườihọcđượctrảinghiệmquacác giai đoạn NCKH dưới sự định hướng của GV nhằm phát hiện tri thức vàphương pháp mới để từ đó vận dụng vào giải quyết vấn đề gặp trong thực tiễn vàqua đó phát triển NLKH” và đề xuất tiến trình DH theo quy trình NCKH gồm 5 giaiđoạn: 1 Thực hiện quan sát Đặt câu hỏi nghiên cứu; 2 Tìm hiểu lịch sử vấn đềnghiên cứu Hình thành giả thuyết; 3 Đề xuất phương án thực nghiệm kiểm tra giảthuyết; 4 Thực nghiệm kiểm tra giả thuyết; 5 Rút ra kết luận và vận dụng kiến thứcvào tình huống mới nếu giả thuyết đúng, trường hợp giả thuyết sai thì phải quay lạixây dựng giả thuyết mới và lặp lại các bước tiếp theo trong tiến trình DH theo quytrình NCKH. Đồng thời đƣa ra các hình thức tổ chức hoạt động DH “lấy học sinhlàm trung tâm” nhằm phát huy tính tích cực, tự lực của HS ở từng giai đoạn trongtiến DH Có thể nói, đây là lần đầu tiên một PPDH môn KH tự nhiên có tiến trìnhDHđầyđủ vàbàibảnnhấttheoquytrình NCKHởtrường phổthông.

1.2 Luận án đã đề xuất đƣa giai đoạn “nghiên cứu tổng quan” vào tiến trìnhDH nhằm phát triển “văn hóa đọc” cho HS phổ thông Đồng thời khai thác thông tinđể hình thành giả thuyết hoặc đề ra giải pháp thực nghiệm kiểm tra giả thuyết, quađóHScótháiđộtôntrọnglịchsử pháttriểncủaKH.

1.3.Luậnánđãxácđịnhđƣợckháiniệm:NLKHcủaHSlàsựlàmchủcácnănglực thành phần trong từng giai đoạn NCKH và vận hành chúng một cách hợp lí đểthực hiện thành công nhiệm vụ đặt ra nhằm chiếm lĩnh tri thức hay tạo ra sản phẩmKH trong quá trình học tập ở trường phổ thông Đồng thời, xác định đƣợc cấu trúcNLKHcủaHSphổthônggồm10NLTP:NLTP1.TiếnhànhTNlàmxuấthiện hiện tƣợngvậtlívàmôtảquátrình,hiệntƣợngxảyra;NLTP2.Pháthiệnvấnđềvàphátbiểuvấnđềnghiênc ứudướidạngcâuhỏitườngminh;NLTP3.Tìmhiểulịchsửvấnđề nghiên cứu để định hướng đưa ra giả thuyết hoặc đề xuất giải pháp thực nghiệmkiểm tra giả thuyết; NLTP 4 Đƣa ra giả thuyết nghiên cứu theo cấu trúc câu“…Nếu…thì…sẽ…”; NLTP 5 Rút ra hệ quả từ giả thuyết dưới dạng một dự đoánhayphánđoánhoặcsuyđoán;NLTP6.Đềxuấtp h ư ơ n g ánthựcnghiệmkiểmtrahệquảdướ idạngcâutrúccâudựđoán“Nếu…mà… thì ”;NLTP7.TiếnhànhTNkiểmtradựđoánvàghichépkếtquả;NLTP8.Xử lídữliệu,phântíchsốliệuvàđánhgiákếtquảđểđƣarakếtluậnvềsựđúng/saivềgiảthuyết;NLTP9. Tổnghợpkiếnthứcmới;NLTP10.Vậndụngkiếnthứcvàotìnhhuốngmới.

1.4 Luận án đã xây dựng đƣợc bộ công cụ đánh giá 10 NLTP của NLKH vàtương ứng mỗi NLTP có 4 mức độ chỉ báo hành vi của HS Thông qua đánh giá quátrình học tập của HS để phát hiện ra những HS có NLKH hoặc HS gặp khó khăn đểgiải pháp giúp đỡ, đồng thời phân hóa đối tƣợng HS để giao nhiệm vụ học tập đúngđốitƣợngnhằm tránhquátải trong dạyhọc.

1.5 Luận án đã sắp xếp lại các tri thức KH Chương “Điện từ học” cấp THCSthành ba bài học theo lịch sử phát triển tri thức và xây dựng mạch logic hình thànhtri thức ở ba bài học theo 5 giai đoạn của tiến trình DH theo quy trình NCKH. Đồngthời,thiếtkếcông cụđánhgiáNLKHcủaHStươngứngvới babàihọc.

1.6.Luận án đã thiết kế các TN, lựa chọn dụng cụ và thiết bị dạy học phù hợpvới các bài học để HS tiến hành các TN xuất hiện hiện tƣợng vật lí, các TN kiểm tradự đoán rút ra từ giả thuyết - đáp ứng đƣợc yêu cầu về DH theo quy trình NCKHgiúp HS chủ động học tập để chiếm lĩnh tri thức KH, qua đó phát triển phẩm chất vànănglực trongNCKH.

1.7.Luận án đã xác định đƣợc mối liên hệ giữa các giai đoạn học tập với mụctiêurènphẩmchấtvàphát triểnNLKHcủaHS, chỉramộtsốkhácbiệtgiữan hàKH và HS phổ thông ở từng giai đoạn học tập theo quy trình NCKH để đƣa ranhững nhiệm vụ học tập phù hợp với năng lực của HS, từ đó xác định mức độ đạtđƣợcởtừngnhiệmvụhọctậpđểlàm cơsởxâydựngchỉbáohànhvitrongcôngcụ đánh giá tương ứng với năng lực của HS Xác định 5 nguyên tắc chung trong DHtheo quy trình NCKH và 4 mức độ DH theo quy trình NCKH để lựa chọn phù hợpvới khả năng và điều kiện thực tế, đồng thời chỉ ra những lưu ý khi vận hành DHtheoquytrìnhNCKHởtrườngphổthông.

Luận án đã tiến hànhT N S P v à k ế t q u ả T N S P c h o t h ấ y t i ế n t r ì n h D H b a b à i họchìnhthànhkiếnthứcvềĐiệntừtheoquytrìnhNCKH sẽpháttriểnđƣợcNLKHcho HS THCS Kết quả này đã khẳng định sự đúng đắn của giả thuyết mà đề tài KHđã đƣa ra Đồng thời luận án khẳng định, nghiên cứu của đề tài theo đúng địnhhướng “Chuyển mạnh quá trình giáo dục từ chủ yếu trang bị kiến thức sang pháttriển toàn diện năng lực và phẩm chất người học” và mục tiêu của giáo dục phổthông “Phát triển khả năng sáng tạo, tự học, khuyến khích học tập suốt đời” theoNghịquyết29đãchỉra.

Đềxuấtnghiêncứutiếptheocủađềtài

2.1.Nghiên cứu để thiết kế hệ thống các bài học về: Cơ học, Nhiệt học, Quanghọc, các lĩnh vực Hóa học, Sinh học ở cấp THCS và THPT để DH theo quy trìnhNCKH.

2.2 Xây dựng hệ thống câu hỏi, bài tập, tên đề tài KH để làm công cụ pháttriểnNLKH,côngcụđánhgiáNLKHcủaHS.

2.5.Đề xuất đƣa DH theo quy trình NCKH vào học phần PPDH bộ môn Vật lítrongchươngtrìnhđàotạoởcáctrườngSP,đểnângcaochấtlượngđàotạoGV.

Khuyếnnghị

3.1.1 Triển khai áp dụng trên diện rộng DH theo quy trình NCKH ba bài họcvề Điện từ ở các trường THCS và có thể mở rộng bài “Cảm ứng điện từ” lên cấpTHPT để xây dựng công thức Suất điện động cảm ứng và Định luật Faraday nhằmtạocơhộipháttriểnphẩmchấtKHvàNLKHcủaHS.

3.1.2 Phổ biến tiêu chí đánh giá NLKH của HS đến GV để tháo gỡ những khókhăntrongviệcđánhgiáquá trình,đánh giásựtiến bộ của HS.

3.2.1 Nghiên cứu tiến trình DH theo quy trình NCKH để có thể thiết kế cácbàihọcvàvậndụngvàoDHởtrườngphổthôngnhằmpháttriển NLKHchoHS.

3.2.2 Nghiên cứu hình thức tổ chức DH theo quy trình NCKH để có thể ápdụng một hoặc nhiều giai đoạn trong quá trình DH kiến thức vật lí ở trường trunghọc nhằm phát huy tính tích cực trong học tập, phát triển “Văn hóa đọc”, khả năngtựhọc,tự NCKHcủaHStrung học.

1 Phạm Xuân Quế, Nguyễn Văn Nghiệp, 2016 Vận dụng phương pháp khoahọc trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông: Đưa nội dung nghiên cứu tổng quanvào tiến trình dạy học Tạp chí khoa học trường Đại học Sư phạm Hà Nội, số8B/2016.

2 Nguyễn Văn Khải, Phạm Xuân Quế và Nguyễn Văn Nghiệp, 2017 Bài báokhoa học tại Hội thảo quốc tế: Teaching physicalknowledge by following scientificmethodinJuniorsecondaryschoolinVietnam,ThaiNguyenUniverstyofEducati on, 28-29November2017.

3 Nguyễn Văn Khải, Nguyễn Văn Nghiệp, 2018 Nghiên cứu tổng quan vềdạy học Vật lí ở trường phổ thông dựa trên tiến trình nghiên cứu khoa học Tạp chíGiáodục,số 428,Kì2tháng 4/2018.

4 Nguyễn Văn Nghiệp, 2018 Dạy học Vật lí dựa trên tiến trình nghiên cứukhoa học nhằm phát triển năng lực khoa học cho học sinh trung học cơ sở Tạp chíGiáodục,sốđặcbiệt,Kì2tháng5/2018.

5 Nguyễn Văn Nghiệp, 2018 Thiết kế bộ thí nghiệm khảo sát từ trường dòngđiện.TạpchíThiếtbị Giáo dục, số 171,Kì2tháng 6/2018.

6 Nguyễn Văn Nghiệp, 2018 Phát triển năng lực khoa học cho học sinh trunghọc cơ sở thông qua dạy học vật lí chủ đề “Nam châm vĩnh cửu” dựa trên tiến trìnhnghiêncứukhoahọc.TạpchíGiáodục,số437, Kì1tháng9/2018.

[1] Trần Thanh Ái (2014), "Cần làm gì để phát triển năng lực nghiên cứu

[2] Đinh Quang Báo (2012),Những vấn đề chung về chương trình giáo dục phổthông sau năm 2015,Tài liệu Hội thảo Đổimới chương trình, sáchg i á o khoa.

[3] Ban Chấp hành Trương ương Đảng Cộng Sản Việt Nam (2013),Nghị quyếtHội nghị Trung ương 8 khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục vàđàotạo,Nghịquyết29-NQ/TW.

[4] Bộ Giáo dục và Đào tạo (2009),"Thông tư số 19/2009/TT-BGDĐT về việcbanhànhDanhmụcthiếtbịdạyhọctốithiểucấpTrunghọccơ sở".

[5] Bộ Giáo dục và Đào tạo (2014), Tài liệu tập huấn PISA 2015 và các dạngcâuhỏidoOECDpháthành.

[6] Bộ Giáo dục và Đào tạo (2011), Phương pháp "bàn tay nặn bột" trong dạyhọcmônVậtlícấptrunghọccơsở.

[7] Bộ Giáo dục và Đào tạo (2006),Chương trình giáo dục phổ thông cấp trunghọccơ sở,NhàXuấtbảnGiáodục.

[8] Bộ Giáo dục và Đào tạo (2006),Chương trình giáo dục phổ thông cấp trunghọcphổthông,NhàXuấtbảnGiáodục.

[9] Bernd Meier và Nguyễn Văn Cường (2014),Lý luận DH hiện đại, Nhà

[10] Nguyễn Lăng Bình (Chủ biên) và các tác giả (2010), Dự án Việt - Bỉ,Dạy vàhọctíchcực

[11] Lương Duyên Bình (Chủ biên) và các tác giả (2007),Sách giáo khoa mônVậtlýlớp11,NhàXuấtbảnGiáodục.

[12] ĐỗMạnhCường(Chủbiên)vàcáctácgiả(2011),Nănglựcthựchiệnvà dạyhọc tích hợp trong đào tạo nghề, Tài liệu Chuyên đề, Viện Nghiên cứu

[13] NguyễnV ă n C ƣ ờ n g ( 2 0 0 5 ) , "Đổim ớ i p h ư ơ n g p h á p D H t r u n g h ọ c p h ổ thông",Dự ánpháttriểnTHPT.

[14] Campbell,ReeceCampbell(2000),Sinhhọc,NhàXuấtbảnGiáo dục.

[16] Vũ Cao Đàm (2003),Phương pháp luận nghiên cứu KH, Nhà Xuất bản

[17] EisukeSaitovàcáccộngsụ(Người dịch:K h ổ n g ThịDiễm Hằng)

[18] PhạmMinhHạc(1992),Mộtsốvấnđềtâmlýhọc,NhàXuấtbảnGiáodục,HàN ội.

[19] Vũ Xuân Hùng (2011),Rèn luyện năng lực DH cho sinh viên Đại học

Sưphạm kỹ thuật trong thực tập sư phạm theo tiếp cận năng lực thực hiện,

[20] Phó Đức Hòa (2009),"Sử dụng dạy học khám phá với quy trình 5E trong dạyhọc tiểu học hiện nay", Báo cáo nghiên cứu khoa học và công nghệ cấptrường.

[21] Nguyễn Công Khanh (2013),Đổi mới kiểm tra đánh giá HS theo cách tiếpcậnnănglực,BàigiảngchuyênđềTrườngĐHSPHàNội.

[23] Phươngp h á p g i ả n g d ạ y v ậ t l ý t r o n g c á c t r ư ờ n g p h ổ t h ô n g ở L i ê n X ô v à Cộnghoàdân chủĐức(1983),NhàXuất bảnGiáodục.

[24] Quốc hội Nước Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam (2005),Luật

[25] Vũ Quang (Chủ biên) và các tác giả (2007),S á c h g i á o k h o a m ô n

[27] Nguyễn Đức Thâm và Nguyễn Ngọc Hƣng (1999),Tổ chức hoạt động nhậnthứcchohọcsinhtrongDHvậtlýởtrườngphổthông,NhàXuấtbản Đạihọcquốc giaHàNội.

[28] Nguyễn Phúc Thuần và Nguyễn Trọng Dũng (2015),Dạy học Vật lý thôngquacácnhàkhoahọc, NhàXuấtbảnĐạihọcQuốcgiaHàNội.

[29] Đỗ Hương Trà (2013),Lamap một phương pháp DH hiện đại, Nhà Xuất bảnĐHSƣ phạm.

[30] Lê Đình Trung (2016),DH theo định hướng hình thành và phát triển nănglựcngườihọcởtrườngphổthông,NhàXuấtbảnĐạihọc sƣphạm.

[31] Nguyễn Quang Uẩn (2003),Tâm lý học đại cương, Nhà Xuất bản Đại họcQuốcGiaHàNội.

[32] Xavier Roegiers (1996),Khoa sư phạm tích hợp hay làm thế nào để pháttriển các năng lực ở nhà trường, Người dịch: Đào Trọng Quang,

[33] Nguyễn Nhƣ Ý (1999),Đại Từ điển Tiếng Việt, Nhà Xuất bản Văn hóaThôngtin.

[34] Alberta(2004),Focusoninquyry:ateacher'sguidetoimplementinginquyry- based learning, Alberta Learning, Learning and Teaching ResourcesBranch.

[35] C W Anderson E L Smith (1987),Teaching Science, In Koehler-

Richardson(Ed),Educators' Handbook:AResearchPerspective, 84-111.

[36] J M Atkin Karplus R (1962),Discovery or invention?The Science

[39] BrownPhillip(2003),"The opportunity trap:educationand employmentin aglobaleconomy",141–179.

[41] RBybee(1997),Achievingscientificliteracy, Portsmouth,NH: Heinemann.

[42] Christoforos Pappas (2014),"Web: eLearningIndustry, Instructional

[43] McComas(1998),Thenatureofscienceinscienceeducation:Anintroduction,Sci ence&Education,511–532.

Standards: A Guide for Teaching and Learning DC: NationalAcademies

[45] J.W Creswell (2008),Educational Research: Planning, conducting, andevaluating quantitative and qualitative research, 3 ed., Upper Saddle

[48] Department for Education (2013), National curriculum in England,

[49] J Dewey (1997),How We Think, New York: Dover Publications, New

[50] Jr TheodoreGarland (2015),The Scientific Method as an Ongoing

Process,Theodore, 20 March 2015 Riverside Archived from the original on

[51] Inquiry-based learning(Ontario Ministry of Education), May 2013,

[52] InquyryandtheNationalScienceEducationStandards:AGuidef o r Teachingan dLearning(2000),NationalResearchCouncil.

[54] N Lederman (2008),Nature of science: Past, present, and future, In S.

Abell& N Lederman (Eds.), Handbook of research on science education (pp 831-879).NewYork,NY:Routledge.

[55] Lefranỗois R (1991),Dictionnaire de la recherche scientifique,

[57] Mửller A, C Grube J Mayer (2008),Skills and Levels of Students'

InquyryCompetenceinLowerSecondaryBiologyEducation,InternationalConfe rence of the National Association of Research in Science Teaching(NARST),Baltimore,USA.

[58] J.A Moore (1993),Sience as a way of knowing: The foundations of modernbiology,MA:HarvardUniversityPress.

[59] National Research Council (1996), "National Science Education

Standards: A Guide for Teaching and Learning.DC: NationalAcademies

[62] Nwosu A.A E.A.C & Okeke (1995),The Effect of Teachers Sensitization ofStudents and Acquisition of Science Process 23 Skills, Journal of the

[63] J Osborne (2010),"Arguing to learn in science: The role of collaborative,criticaldiscourse.Science",463–466.

[64] J Piaget (1975),The Origin of the Idea of Chance in Children,

[67] J Suchman (1962),The Elementary School Training Program in

CARAAustratliancuriculum,Version6.0datedTuesday,21January2014,ed.

[70] Webster's New World College Dictionary,"The Editors of the Webster's

[71] F E Weinert (2001),Concept of competence: a conceptual clarification,

[72] C.JWenning(2005),Levelsofinquyry:Hierarchiesofp e d a g o g i c a l practic esandinquyryprocesses.

[74] http://pbgdpl.moj.gov.vn/qt/tintuc/Pages/Pho-Bien-Kien-Thuc-Phap-

[75] https://thuvienphapluat.vn/van-ban/Giao-duc/Thong-tu-58-2011-TT-

[76] http://www.uwyo.edu/scienceposse/resources/nih_doing-science.pdf/.

[77] http://www.espsciencetime.org/student_life.cfm?subpage)5961.

[78] https://sites.google.com/site/scientificabilities/rubrics.

[79] https://en.wikipedia.org/wiki/Scientific_method.[80]https://www.moe.gov.sg/ docs/defaultsource/document/education/syllabuses/sci ences/files/science-lower-secondary-2013.pdf

[81] ShapeoftheAustralianCurriculum:Sciencewebhttp://www.acara.edu.au.

1.Từtrường a) Nam châmvĩnhcửuv ànamchâmđiện b) Từ trường,từ phổ, đườngsứctừ. c) Lựctừ.Độ ngcơđiện

- Xácđịnhđƣợctêncáctừcựccủamộtnamchâmvĩnhcửutrêncơsởbiếtc áctừcựccủamột nam châm khác.

- Vẽđượcđườngsứctừcủanamchâmthẳng,namchâmchữUvàcủaốngd âycó dòngđiện chạyqua.

- Vậndụng đƣợc quytắcbàntaytráiđểxác địnhmộttrongbayếutốkhibiếthaiyếu tố kia.

2 Cảmứngđi ện từ a) Điềuk i ệ n xuất hiện dòng điệncảm ứng b) Máyp h á t điện.S ơ l ƣ ợ c

- Nêuđ ƣ ợ c n g u y ê n t ắ c c ấ u t ạ o v à h o ạ t đ ộ n g c ủ a m á y ph át đ i ệ n x o a y chiều có khungdâyquayhoặccó nam châm quay.

- Nêuđƣợc dấuhiệuchínhphânbiệtdòngđiệnxoaychiềuvớidòngđiện vềdòngđiệnxoay chiều c)Máybiếnáp.

Truyền tảiđiệnnăngđix a một chiềuvàcác tácdụngcủadòngđiện xoaychiều.

- Nhậnbiếtđƣợcampekếvàvônkếdùngchodòngđiệnmộtchiềuvàxoa ychiều qua cáckí hiệu ghi trên dụngcụ.

- Nêuđƣợcđiệnáp hiệudụnggiữahai đầucáccuộndâycủamáybiếnáptỉ lệ thuận với số vòng dây của mỗi cuộn và nêu đƣợc một số ứng dụngcủamáybiếnáp.

- Giảiđƣợcmộtsốbàitập địnhtínhvề nguyênnhân gâyradòngđiệnc ảmứng.

- Giải thích đƣợc nguyên tắc hoạt động của máy biến áp và vận dụngđƣợccôngthức 𝑈 1 = 𝑛 1