(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

1 LỜICAMĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập riêng tôi.Các số liệu sử dụng phân tích luận án có nguồn gốc rõ ràng, công bố theođúng quy định Các kết nghiên cứu luận án tự tìm hiểu, phân tíchmột cách trung thực, khách quan phù hợp với thực tiễn giáo dục Việt Nam Cáckếtquảnàychƣatừngđƣợccơngbốtrongbấtkìnghiêncứunàokhác Nghiêncứusinh NguyễnVănNghiệp LỜICẢMƠN Tác giả xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Trƣờng, Khoa Vật lí, Bộ mơn PhƣơngphápdạyhọcVậtlíTrƣờngĐạihọcSƣphạmHàNội,VụGiáodụcTrunghọcBộGiáo dục Đào tạo, Ban Giám hiệu, giáo viên em học sinh trƣờngTHCS địa bàn Hà Nội - nơi tác giả công tác, tiến hành nghiên cứu triểnkhai thực nghiệm đề tài khoa học tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hồnthànhđƣợc luậnánnày Tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới Nhà giáo Nhân dân - PGS.TS PhạmXuân Quế Nhà giáo Nhân dân - PGS.TS Nguyễn Văn Khải tận tình hƣớngdẫn, động viên, giúp đỡ tác giả suốt thời gian nghiên cứuđ ể t c g i ả h o n thànhcơngtrìnhnghiêncứu Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới thầy, giáo Khoa Vật lí TrƣờngĐại học Sƣ phạm Hà Nội dành nhiều thời gian tƣ vấn, đóng góp, bổ sung ý kiếnđểtácgiảchỉnhsửavàhồnthiệnluậnán Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lời cảm ơn tới bạn bè, đồng nghiệp ngƣờiđãg i ú p đ ỡ v đ ộ n g v i ê n t c g i ả t r o n g t h i g i a n n g h i ê n c ứ u đ ể h o n t h n h đ ề t i khoahọc.Đặcbiệt,tácgiảxingửiđếnbố,mẹkínhyêulờibiếtơnsâunặngbởiđãđồng hành tác giả vƣợt qua gian truân, thử thách để tác giả bƣớc tiếpnhữngbƣớcđitrongcuộcđời Trântrọngcảmơn Nghiêncứusinh NguyễnVănNghiệp MỤCLỤC Trangbìa LỜICAMĐOAN i LỜICẢMƠN ii MỤCLỤC iii DANHMỤCVIẾTTẮT ix DANHMỤCCÁCBẢNG x DANHMỤCCÁCHÌNH xii DANHMỤCCÁCBIỂUĐỒ xiv MỞĐẦU 1 Lídochọnđềtài Mụcđíchnghiêncứu 4 Đốitƣợng vàkhách thểnghiêncứu Giảthuyếtkhoahọc Nhiệmvụnghiêncứu Phƣơngphápnghiên cứu .6 Cácđónggópmớicủađềtài Chƣơng1.TỔNGQUAN.CƠSỞLÍLUẬNVÀTHỰCTIỄN CỦAĐỀTÀINGHIÊNCỨU .9 1.1 Tổng quan vềvấnđềnghiêncứu 1.1.1 Tổngquanvềdạyhọctheoquytrìnhnghiêncứukhoahọc 1.1.1.1 Trênthếgiới 1.1.1.2 Ở ViệtNam 13 1.1.2 Tổngquanvềpháttriểnnănglựckhoahọccủahọcsinhtrong dạyhọc 17 1.1.2.1 Trênthếgiới 17 1.1.2.2 Ở Việtnam 21 1.2 Cơsởlíluận .23 1.2.1 Một sốkháiniệm 23 1.2.1.1 Kháiniệmvềnghiêncứukhoahọccủahọcsinhởtrƣờngphổthơng23 1.2.1.2 Kháiniệmvềquytrìnhnghiêncứukhoahọc .24 1.2.1.3 Kháiniệmvềnănglựckhoahọccủahọcsinhphổthơng 26 1.2.2 Thiết kếtiếntrìnhdạyhọctheoquytrìnhnghiêncứukhoahọc 26 1.2.2.1 Kháiniệmvềdạyhọctheoquytrìnhnghiêncứukhoahọc 26 1.2.2.2 Chuyểnquytrìnhnghiêncứukhoahọcthànhtiếntrìnhdạyhọc 27 1.2.2.3 Sự khác nhà khoa học học sinh phổ thông nghiêncứukhoahọc 28 1.2.3 Giảiphápđƣagiaiđoạn“nghiêncứutổngquan”vàotiếntrìnhdạyhọc 31 1.2.3.1 Địnhnghĩavềtổngquan 31 1.2.3.2 Mụcđíchđƣagiaiđoạn“nghiêncứutổngquan”vàotiếntrìnhdạyhọc 31 1.2.3.3 Khókhănkhiđƣa“nghiêncứutổngquan”vàotiếntrìnhdạyhọc 33 1.2.3.4 Giảiphápđƣagiaiđoạn“nghiêncứutổngquan”vàotiếntrìnhdạyhọc 33 1.2.4 Thiết kếhoạtđộngdạyvàhọctheoquytrìnhnghiêncứukhoahọc .35 1.2.4.1 Mộtsốđặcđiểmlứatuổicủahọcsinh trunghọccơsở 35 1.2.4.2 Mụctiêucủadạyhọctheoquytrìnhnghiêncứukhoahọc 36 1.2.4.3 Định hƣớng tổ chức hoạt động dạy hoạt động học theo quy trìnhnghiêncứukhoahọc 38 1.2.4.4 Cấutrúccâugiảthuyếtvàcâudự đoán .40 1.2.4.5 Mộtsốlƣuýtrongdạyhọctheoquytrìnhnghiêncứukhoahọc .42 1.2.5 Vaitrị,nguntắc, m ứ c độdạyhọctheoquytrìnhn g h i ên c ứu k hoa học.43 1.2.5.1 Vaitrịcủadạyhọctheoquytrìnhnghiêncứukhoahọc .44 1.2.5.2 Nguyêntắccủadạyhọc theo quytrìnhnghiêncứukhoahọc 45 1.2.5.3 Cácmứcđộdạyhọc theoquytrìnhnghiêncứukhoahọc 46 1.2.6 Đánh giá lực khoa học học sinh học theo quy trình nghiên cứukhoahọc 48 1.2.6.1 Biểu lực thành phần học sinh học theo quy trìnhnghiêncứukhoahọc 48 1.2.6.2.Tiêuchívàmứcđộhànhvitrongđánhgiánănglựckhoahọccủahọcsinh 50 1.2.6.3 Bảngkiểmtheochỉbáohànhvivàmứcđộhànhvicủanănglựckhoahọc 51 1.3 Cơsởthực tiễn 54 1.3.1 Nhận thức giáo viên chất dạy học theo quy trình nghiên cứukhoahọc 54 1.3.2 Thựctrạngvềviệcdạyhọcpháttriểnnănglựckhoahọc 55 1.3.3 Nhận thức giáo viên vai trị nghiên cứu khoa học dạy họcVậtlíởtrƣờngtrunghọccơsở 56 1.3.4 Mứcđộhiểubiết củagiáoviênvề quytrìnhnghiên cứukhoahọc .57 1.3.5 Một số nguyên nhân ảnh hƣởng đến việc dạy học phát triển lực khoahọc 58 1.3.6 Thựctrạngnănglựckhoahọccủahọcsinhởmộtsốtrƣờngtrunghọccơsởtrênđịabàn HàNội 59 KếtluậnChƣơng1 61 Chƣơng2.THIẾTKẾTIẾNTRÌNHDẠYHỌC THEOQUYTRÌNHNGHIÊNCỨUKHOAHỌCCHƢƠNG“ĐIỆNTỪHỌC” 62 2.1 PhântíchChƣơng2“Điệntừhọc”cấpTHCStrongChƣơngtrìnhGiáodụcphổthơnghiệnhà nh 62 2.1.1 VịtrícủaChƣơng“Điệntừhọc” .62 2.1.2 PhântíchđặcđiểmnộidungkiếnthứcởChƣơng2“Điệntừhọc” 62 2.2 Lựachọn vàsắpxếplogickiếnthứcvề“Điệntừhọc” 66 2.2.1 Sắpxếplogiccácbàihọcvề“Điệntừhọc” .66 2.2.2 Logichìnhthànhkiếnthứcvềtừtrƣờngcủanamchâmvĩnhcửu 67 2.2.3 Logichìnhthànhkiếnthứcvềtừtrƣờngcủadịngđiện .68 2.2.4 Logichìnhthànhkiếnthứcvềcảmứngđiệntừ 69 2.3 Thiếtkếthiếtbịthínghiệm 71 2.3.1 Lídothiếtkếthínghiệm .71 2.3.1.1 Đốivớibài“Từtrƣờngcủanamchâmvĩnhcửu” 72 2.3.1.2 Đốivớibài“Từtrƣờngcủadòngđiện” .72 2.3.1.3 Đốivớibài“Cảmứngđiệntừ” 74 2.3.3 Thiếtkếvàchếtạobộthínghiệmởbài“Từtrƣờngcủadịngđiện” .75 2.3.4 Thiết kếvàchếtạobộthínghiệmởbài “Cảmứngđiện từ” .76 2.3.4.1 Cơsởlíthuyết .76 2.3.4.2 Thiết kế chế tạo thí nghiệm nghiên cứu cảm ứng điện từdùngnamchâmvĩnh cửu 77 2.3.4.3 Thiết kế chế tạo thí nghiệm nghiên cứu cảm ứng điện từ dùngnamchâmđiện 81 2.4 Tiếntrìnhdạyhọctheoquytrìnhnghiên cứukhoahọc 83 3.4.1 Bài1.Từtrƣờngcủanamchâmvĩnhcửu 83 3.4.1.1 Mụctiêuvềnộidungtrithứchọcsinhcầnđạt .83 3.4.1.3 Tổchức hoạtđộngdạyvàhọctheoquytrìnhnghiêncứu khoahọc 84 3.4.1.4 Mụctiêuvềđánhgiánănglực khoahọc củahọcsinh 90 2.4.2 Bài2.Từtrƣờngcủadòngđiện .93 2.4.2.1 Mụctiêuvềnộidungtrithứchọcsinh cầnđạt 93 2.4.2.2 Mụctiêuvềpháttriểnnănglựckhoahọccủahọcsinh 93 2.4.2.3 Tổchức hoạtđộngdạyvàhọctheoquytrìnhnghiêncứu khoahọc 93 2.4.2.4 Mụctiêuvềđánhgiánănglực khoahọc củahọcsinh 100 2.4.3 Bài 3.Cảmứngđiệntừ .102 2.4.3.1 Mụctiêuvềnộidungtrithứchọcsinh cầnđạt 102 2.4.3.2 Mụctiêupháttriểnnănglựckhoahọccủahọcsinh 102 2.4.3.3 Tổchức hoạtđộngdạyvàhọctheoquytrìnhnghiêncứu khoahọc 103 2.4.3.4 Mụctiêuvềđánhgiánănglực khoahọc củahọcsinh 111 KếtluậnChƣơng2 114 Chƣơng3.THỰCNGHIỆMSƢPHẠM 115 3.1 Mụcđíchthựcnghiệmsƣphạm 115 3.2 Nộidungthựcnghiệmsƣphạm 115 3.2.1 Kếtquảthựcnghiệmsƣ phạmvòng .115 3.2.2 Nội dungthựcnghiệmsƣphạmvòng hai 116 3.3 Phƣơng phápthựcnghiệmsƣphạmvònghai 116 3.3.1 Đốitƣợngtriểnkhaithựcnghiệmsƣphạm 116 3.3.2 Quytrìnhthựcnghiệm .117 3.3.3 Nộidung,côngcụvàphƣơng pháp thựcnghiệm 118 3.4 Kếtquảthựcnghiệmvònghai 118 3.4.1 Đánhgiáđịnhtính .118 3.4.1.1 Phƣơngphápđánhgiá 118 3.4.1.2 Kếtquảthựcnghiệmsƣphạm 119 3.4.1.3 Phântíchkếtquả 132 3.4.1.4 Kếtluận .134 3.4.2 Đánhgiásự tiếnbộcủahọcsinh 134 3.4.2.1 Phƣơngphápđánhgiá 134 3.4.2.2 Kếtquảsự tiến bộtrongpháttriểnnănglựckhoahọccủaHS 135 3.4.2.3 Kếtluận .141 3.4.3 Đánhgiáđịnhlƣợng 141 3.4.3.1 Phƣơngphápđánhgiá 141 3.4.3.2 Đánhgiásựpháttriểnnănglựckhoahọccáctrƣờngthựcnghiệm .141 3.4.3.3.Đánhgiásựpháttriểnnănglựckhoahọccủahọc sinhlớp8vàlớp9 145 3.4.3.4 ĐánhgiásựpháttriểnNLKHcủaHS thamgiathựcnghiệm 147 3.4.3.5 Kếtluận .151 KẾTLUẬN, ĐỀXUẤTVÀKHUYẾNNGHỊ 154 Kếtluận 154 Đềxuấtnghiêncứutiếptheocủađềtài 156 Khuyếnnghị .156 3.1 Với Bộ GiáodụcvàĐàotạo .156 3.2 Vớigiáoviêntrunghọc 157 CƠNGTRÌNHĐÃCƠNGBỐ .158 TÀILIỆU THAM KHẢO .159 PHỤLỤC .165 Phụlục1.Mộtsốhìnhảnhtriểnkhaithựcnghiệmsƣphạm 165 Phụ lục Chuẩn kiến thức kĩ Chƣơng Điện từ học Chƣơng trìnhGiáodụcphổthơngcấpTHCS 166 Phụlục3.PhiếuhọctậpBài1củahọcsinhlớp8trƣờngTHCSHoàngHoaThám 168 Phụlục4.Phiếuhọctậpbài1củahọcsinhlớp9trƣờngTHCSNguyễnSiêu .172 Phụlục5.Phiếuhọctậpbài2củahọcsinhlớp8trƣờngTHCSĐoànKết 178 Phụlục6.PhiếuhọctậpBài3củahọcsinhlớp9trƣờngTHCSHoàngHoaThám 183 DANHMỤCVIẾTTẮT Dạyhọc DH Giáoviên GV Giáodụcvàđào tạo GDĐT Giáodụcphổ thông GDPT Họcsinh HS Khoahọc KH Nănglựckhoahọc NLKH Nănglựcthành phần NLTP Nghiên cứukhoahọc NCKH Phƣơngphápdạyhọc PPDH Sáchgiáokhoa SGK Trunghọccơsở THCS Trunghọc phổthơng THPT Thínghiệm TN Thựcnghiệmsƣphạm TNSP DANHMỤCCÁCBẢNG Bảng 1.1 Sự khác nhà khoa học học sinh phổ thông nghiên cứukhoahọc 29 Bảng1.2 Mụctiêucủadạyhọctheoquytrình nghiêncứukhoahọc 36 Bảng1.3 Nănglựcthànhphầncấuthành nănglựckhoahọc 49 Bảng1.4 Bảngkiểmmứcđộchỉbáohành vinănglựcthànhphầncủanănglực khoahọc 51 Bảng 1.5 Số liệu nhận thức giáo viên chất dạy học theo quy trìnhnghiêncứukhoahọc 54 Bảng 1.6 Thống kê kết khảo sát thực trạng dạy học phát triển lực khoahọccủagiáoviên 55 Bảng1.7.Kếtquảnhậnthứccủagiáoviênvềvaitròcủanghiêncứukhoahọctrongdạy họcởtrườngtrunghọc cơsở 57 Bảng1.8 Kếtquả điều tramứcđộhiểubiếtcủagiáoviênvềquytrìnhnghiêncứu khoahọc 58 Bảng1.9 Kếtquả khảo sátnguyên nhânảnhhưởngđếndạy họcpháttriểnnăng lựckhoahọcchohọcsinhcủagiáoviên 58 Bảng1.10 Kếtquảkhảosátđầuvàovềnănglựckhoahọccủa học sinhtrunghọc cơsở .59 Bảng2.1 SắpxếplogiccácbàihọcvềĐiệntừhọccấptrunghọc sở 66 Bảng2.2 Bảngkiểmchỉbáohànhvinănglựckhoahọccủahọc sinhbài“Từ trườngcủanamchâmvĩnhcửu” 90 Bảng2.3 Bảngkiểmchỉbáohànhvinănglựckhoahọccủahọc sinhbài“Từ trườngcủadòngđiện” 100