Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm

Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm.Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm.Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm.Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm.Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm.Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm.Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm.Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm.Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm.Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm.Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm.Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm.Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm.Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm.Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm.Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm.Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm.Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm.Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm.Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm.Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm.Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm.Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm.Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm.Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm.Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm.Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm.Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm.Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm.Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm.

Mục đích nghiên cứu của đề tài

Dựa trên cơ sở lý luận và thực tiễn về NLTN và DHKP trong dạy học TNVLĐC, bài viết đề xuất quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP và tiến trình DHKP TNVLĐC nhằm phát triển NLTN cho sinh viên sư phạm.

Giả thuyết khoa học của đề tài

Phần này được đưa vào trong luận án để làm rõ sự khác biệt giữa tên học phần và loại thực nghiệm, vì vậy chúng tôi đã mô tả các cách gọi tên khác nhau của TNVLĐC tại ba trường Đại học Chúng tôi cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc triển khai tổ chức DHKP cho TNVLĐC, không chỉ giới hạn ở mức độ 1 học phần Trong nghiên cứu này, với điều kiện cho phép, chúng tôi chỉ có thể thực nghiệm sư phạm cho học phần TNVLĐC 1 tại trường Đại học Sư phạm Tp.HCM.

Đề xuất quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP dựa trên cấu trúc NLTN của SVSP sẽ giúp phát triển NLTN của SVSP nếu được thực hiện đúng theo tiến trình thiết kế.

Các nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được mục đích nghiên cứu, LA có các nhiệm vụ chính như sau:

- Tổng quan nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn DHKP trong dạy học TNVLĐC nhằm phát triển NLTN của SVSP

- Khảo sát thực trạng dạy học TNVLĐC nhằm phát triển NLTN của SVSP.

- Đề xuất cấu trúc NLTN của SVSP với các chỉ số hành vi (CSHV) trong dạy học Vật lí và tiêu chí chất lượng hành vi phù hợp.

- Xây dựng chương trình TNVLĐC theo DHKP với các mức độ khám phá tăng dần nhằm phát triển NLTN của SVSP.

- Đề xuất quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP.

- Đề xuất tiến trình DHKP TNVLĐC.

- Xây dựng dụng cụ TN của các bài TN thực hành trong dạy học TNVLĐC.

- Xây dựng nhiệm vụ học tập (NVHT) với các mức độ khám phá tăng dần.

- Xây dựng rubric và bảng kiểm đánh giá NLTN của SVSP.

Thực nghiệm sư phạm (TNSP) được thực hiện nhằm kiểm định giả thuyết khoa học của đề tài, từ đó rút ra kết luận và kiến nghị liên quan đến việc phát triển năng lực tự nhiên (NLTN) của sinh viên sư phạm (SVSP) trong dạy học theo hướng tiếp cận năng lực.

Các phương pháp nghiên cứu

Để hoàn thành các nhiệm vụ trên, những phương pháp nghiên cứu sau đã được sử dụng trong đề tài:

6.1 Phương pháp nghiên cứu lí thuyết

Nghiên cứu các tài liệu về DHKP và các tài liệu về phát triển NLTN để phân tích, tổng hợp, khái quát hóa hệ thống lí luận nhằm:

- Đề xuất cấu trúc NLTN của SVSP.

DHKP đóng vai trò quan trọng trong việc dạy học TNVLĐC, giúp nâng cao năng lực thực hành cho sinh viên sư phạm Để phát triển NLTN của sinh viên, cần xây dựng quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC dựa trên DHKP, từ đó tạo ra môi trường học tập hiệu quả và khuyến khích sự sáng tạo Việc áp dụng DHKP trong giảng dạy sẽ góp phần nâng cao chất lượng đào tạo và đáp ứng nhu cầu thực tiễn trong giáo dục.

6.2 Phương pháp khảo sát thực tiễn

Khảo sát thực trạng dạy học Tư tưởng Hồ Chí Minh (TNVLĐC) cho sinh viên Sư phạm (SVSP) được thực hiện thông qua bảng hỏi, với sự tham gia của 88 sinh viên Vật lý năm thứ hai và 7 giảng viên thuộc tổ Vật lý đại cương tại Trường Đại học Sư phạm TP.HCM Nghiên cứu nhằm đánh giá hiệu quả và phương pháp giảng dạy TNVLĐC, từ đó đề xuất các giải pháp cải thiện chất lượng đào tạo cho sinh viên.

- Khảo sát ý kiến của GV, SV về quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo

DHKP và tiến trình DHKP TNVLĐC được nghiên cứu thông qua bảng hỏi với 85 sinh viên năm thứ hai ngành Vật lý và 11 giảng viên thuộc tổ Vật lý đại cương cùng tổ phương pháp dạy học Vật lý tại trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh.

Phương pháp chuyên gia được áp dụng để thu thập ý kiến từ các chuyên gia về cấu trúc NLTN của SVSP, cùng với quy trình và tiến trình tổ chức DHKP trong dạy học TNVLĐC Ý kiến này được tổng hợp thông qua phiếu hỏi, phỏng vấn và thảo luận trong các buổi seminar liên quan đến kết quả LA.

6.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

TNSP kiểm định giả thuyết khoa học của đề tài với SVSP mới tiếp cận tiến trình tổ chức DHKP trong dạy học TNVLĐC.

- TNSP lần 1 ghi nhận tính khả thi của tiến trình tổ chức và bước đầu đánh giá độ tin cậy của cấu trúc NLTN của SVSP.

- TNSP lần 2 đánh giá tác động của quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP và tiến trình tổ chức đối với sự phát triển NLTN của SVSP.

6.5 Phương pháp thống kê toán học: xử lí các kết quả TNSP thu được bằng phần mềm SPSS 20.0.

Những đóng góp mới của luận án

+ Đề xuất được cấu trúc NLTN của SVSP bao gồm 5 thành tố, 22 CSHV với 3 mức độ chất lượng hành vi.

+ Đề xuất được 2 quy trình bao gồm:

Quy trình tổ chức dạy học khóa học TNVLĐC theo DHKP bao gồm bốn bước thực hiện, nhằm hướng dẫn cách thức tổ chức dạy học cho toàn bộ khóa học và định hướng cho từng bài TN.

Quy trình tổ chức dạy học từng bài TN theo DHKP bao gồm ba giai đoạn cụ thể, nhằm chi tiết hóa cách thức xây dựng và tổ chức dạy học cho từng bài TN trong dạy học TNVLĐC.

+ Đề xuất được tiến trình DHKP TNVLĐC gồm 6 hoạt động chính.

Xây dựng chương trình thực nghiệm Lý Địa Cầu theo Đề Hương Kiến Phát (DHKP) bao gồm việc cấu trúc lại nội dung các bài thực nghiệm, phát triển nội dung giáo dục theo ba mức độ khám phá, và bổ sung thêm 6 phương án thực nghiệm mới (PATN) Ngoài ra, cần thiết kế các dụng cụ thực nghiệm cho bốn bài thực nghiệm, trong đó bài 02 tập trung vào việc xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng với 2 PATN, và bài 04 nhằm xác định tỷ số nhiệt dung phân tử của chất khí.

Bài 07 kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng (ĐLBTĐL) và bài 08 kiểm chứng ba định luật thực nghiệm của chất khí đã được thực hiện Trong bài 07, chúng tôi đề xuất hai PATN ứng dụng thực tế, bao gồm chế tạo mô hình ván trượt và phân tích băng hình Đồng thời, dụng cụ thực nghiệm của bốn bài TN (bài 01, bài 02, bài 03, bài 07) đã được cải tiến để phát triển năng lực thực nghiệm (NLTN) Chúng tôi cũng xây dựng công cụ đánh giá NLTN cho sinh viên sư phạm, bao gồm các bảng rubric và bảng kiểm cho từng bài TN.

+ Xây dựng 9 tiến trình DHKP nhằm phát triển NLTN của SVSP.

Cấu trúc của luận án

Bài viết bao gồm phần mở đầu, kết luận chung, đề xuất, tài liệu tham khảo, cùng với các công trình khoa học liên quan đến LA đã được công bố và phụ lục Cấu trúc của LA được chia thành 04 chương.

TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Các nghiên cứu về năng lực

Ngày nay, đa dạng quan điểm về NL có thể chia thành 3 xu hướng chính:

1.1.1.1 Năng lực là khả năng

Nhiều tài liệu nước ngoài định nghĩa NL dựa vào khả năng (ability, capacity, possibility) thể hiện qua bảng 1.1 như sau:

Bảng 1.1 Một số nghiên cứu định nghĩa năng lực dựa trên “khả năng” OECD 2 [54] P Quebec [55] T Denyse [56] F E Weinert [57]

NL là khả năng của người học trong việc đáp ứng các nhu cầu phức tạp thông qua việc sử dụng và huy động các nguồn lực xã hội, bao gồm kỹ năng và thái độ, trong những tình huống cụ thể.

NL là khả năng áp dụng kiến thức, kỹ năng, thái độ, kinh nghiệm và đam mê để thực hiện công việc một cách hiệu quả và phù hợp trong nhiều tình huống khác nhau trong cuộc sống.

NL là khả năng hành động và đạt được thành công bằng cách tập hợp và sử dụng hiệu quả các nguồn lực tổng hợp Điều này giúp giải quyết các tình huống đa dạng trong cuộc sống, từ đó thúc đẩy sự tiến bộ cá nhân và xã hội.

Năng lực (NL) là sự kết hợp giữa các khả năng và kỹ năng có sẵn hoặc học được, cùng với sự sẵn sàng của người học để giải quyết vấn đề và thực hiện một cách có trách nhiệm Theo bảng 1.1, nghiên cứu chỉ ra rằng nhiều định nghĩa về NL từ tài liệu nước ngoài đều nhấn mạnh NL là khả năng thực hiện hoạt động tương ứng, thường đi kèm với các cụm từ như “thực hiện thành công,” “phù hợp và hiệu quả,” “hành động, đạt được thành công và tiến bộ,” và “đạt được câu trả lời.”

1.1.1.2 Năng lực là sự huy động tổng hợp kiến thức, kĩ năng, và thuộc tính cá nhân

Theo chương trình GDPT 2018 của Bộ Giáo dục và Đào tạo, năng lực được định nghĩa là sự kết hợp tổng hợp giữa kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính cá nhân như hứng thú, niềm tin, và ý chí, nhằm thực hiện một công việc cụ thể trong bối cảnh nhất định.

1.1.1.3 Năng lực là đặc điểm, phẩm chất hoặc thuộc tính cá nhân

Bảng 1.2 Một số nghiên cứu định nghĩa năng lực dựa trên “đặc điểm, phẩm chất, thuộc tính cá nhân”

Từ điển Bách khoa Việt

Trần Trọng Thủy, Nguyễn Quang Uẩn [ 8 ]

NL là đặc điểm NL là phẩm NL là những NL là tổ hợp các NL là tổng

Tổ chức các nước kinh tế phát triển đánh giá mức độ thành thạo của cá nhân qua khả năng thực hiện các hoạt động một cách chắc chắn và hiệu quả Tâm lý và sinh lý của con người là yếu tố quyết định đến khả năng thực hiện một hoạt động cụ thể Mỗi cá nhân có những đặc điểm tâm lý riêng, ảnh hưởng đến tốc độ, chiều sâu và cường độ trong quá trình lao động Những phẩm chất tâm lý độc đáo này tạo điều kiện thuận lợi cho việc hoàn thành tốt các nhiệm vụ nhất định, đồng thời đáp ứng yêu cầu của hoạt động để đảm bảo thành công.

Theo các định nghĩa đã trình bày, năng lực (NL) được hiểu là đặc điểm, phẩm chất của con người, được nhiều nhà nghiên cứu đồng thuận hơn là một hoạt động Tuy nhiên, từ "đặc điểm" cần được mô tả cụ thể hơn tùy vào mục đích Để giải thích khái niệm NL phù hợp với tinh thần Nghị quyết 29 của Trung ương, NL được xem là sự kết hợp của các đặc điểm, bao gồm cả những đặc tính bẩm sinh và những đặc tính hình thành qua quá trình học tập, rèn luyện, giúp người học thực hiện thành công nhiệm vụ trong hoàn cảnh cụ thể.

Qua việc nghiên cứu tài liệu trong và ngoài nước, chúng tôi định nghĩa năng lượng (NL) một cách tổng quát như sau:

Năng lực là khả năng kết hợp kiến thức, kỹ năng và kỹ xảo cùng với các yếu tố cá nhân như hứng thú, niềm tin và ý chí, nhằm hoàn thành nhiệm vụ một cách hiệu quả trong một bối cảnh nhất định.

Theo tác giả Nguyễn Văn Biên [ 10 ], Đỗ Hương Trà [ 11 ], xây dựng cấu trúc

NL bao gồm 4 bước như sau:

- Bước 1: Trình bày định nghĩa NL cần xây dựng, nghĩa là cần mô tả nội hàm của NL.

- Bước 2: Xác định các lĩnh vực, hợp phần và các thành tố hình thành nên

Bước 3 trong quá trình xác định các CSHV là cần làm rõ các yếu tố có trong từng thành tố Các CSHV cần được trình bày một cách rõ ràng, có thể quan sát và làm bằng chứng cho việc đạt được các thành tố NL Thông thường, các CSHV bắt đầu bằng các động từ hành động như: viết ra để đọc được, nói ra để nghe được, làm để quan sát được, và tạo ra sản phẩm vật chất để đánh giá được.

- Bước 4: Xác định tiêu chí chất lượng của các CSHV: mô tả mức độ đạt được của các CSHV trong các công cụ đánh giá.

Các nghiên cứu về năng lực thực nghiệm

1.2.1 Định nghĩa năng lực thực nghiệm

Trong quá trình nghiên cứu về NLTN, chúng tôi đã tham khảo nhiều nguồn thông tin, bao gồm lý thuyết, định nghĩa từ các luận văn và luận án, cũng như từ các tạp chí và tài liệu hướng dẫn, nhằm xây dựng một cái nhìn toàn diện về nội hàm của NLTN.

Theo Josephy (1986) đã đánh giá các kỹ năng thực nghiệm (TN) trong vật lý theo tiêu chuẩn OCEA (Chứng chỉ Thành tựu Giáo dục Oxford), bao gồm các kỹ năng thiết kế thí nghiệm, thực hiện thí nghiệm (bao gồm quan sát, thao tác và thu thập dữ liệu), diễn giải (bao gồm xử lý dữ liệu, suy luận, dự đoán và giải thích) và giao tiếp (bao gồm báo cáo và truyền đạt thông tin).

Theo Schreiber và các cộng sự (2009) cho rằng NLTN là năng lực đặc thù được hình thành qua quá trình dạy học Vật lí Nhóm tác giả đã áp dụng các bài tập TN để phát triển NLTN cho sinh viên Trong quá trình giải quyết các bài tập này, sinh viên cần kết hợp kiến thức, kỹ năng và hoạt động trí óc cùng với thực hành, dựa trên hiểu biết về Vật lí, kỹ thuật và thực tế cuộc sống.

Theo Eickhorst và các cộng sự, NLTN được định nghĩa là khả năng tiềm ẩn trong việc lập kế hoạch dựa trên quy tắc trực quan và thực hiện các thao tác nhằm làm rõ câu hỏi vật lý, đồng thời đánh giá có ý thức về phương pháp luận đối với dữ liệu thu được.

Theo Etkina, NLTN là khả năng mô tả các tiến trình và phương pháp quan trọng mà các nhà khoa học đã áp dụng để tạo ra kiến thức và giải quyết các vấn đề thực nghiệm.

Theo tài liệu của Bộ Giáo dục và Đào tạo (2014), thực nghiệm đóng vai trò quan trọng trong phương pháp khoa học, giúp người học phân biệt giữa mô hình khoa học và giả thuyết.

Theo Nguyễn Văn Biên (2013), NLTN (Nghiên cứu Lý thuyết Năng lực) đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành và phát triển kỹ năng của người học, đặc biệt trong quá trình giảng dạy môn Vật lý.

Theo Lý Thị Thu Phương, NLTN là năng lực thiết kế PATN, cho phép đề xuất và kiểm tra các giả thuyết khoa học một cách hiệu quả.

TN thành công là yếu tố quan trọng để đạt được kết quả cần thiết Tuy nhiên, NLTN không chỉ đơn thuần là khả năng thực hiện các thao tác thủ công, mà còn bao gồm năng lực tư duy và phân tích.

Theo tác giả Xayparseut Vylaychit, NLTN (Năng lực thực nghiệm) được định nghĩa là khả năng huy động tổng hợp các kiến thức, kỹ năng và thuộc tính tâm lý như hứng thú, niềm tin, ý chí để hoàn thành thành công các nhiệm vụ thực nghiệm Ông chỉ ra rằng NLTN bao gồm bốn thành tố năng lực: xác định mục đích thực nghiệm, thiết kế phương pháp thực nghiệm, tiến hành thực nghiệm và đánh giá kết quả.

Sau khi chúng tôi đã tìm hiểu định nghĩa NLTN bằng các từ khóa

Chúng tôi nhận thấy rằng có rất ít tài liệu định nghĩa cụ thể về năng lực thực nghiệm (NLTN), với phần lớn các tác giả chỉ tập trung vào vai trò và các thành tố của NLTN Trong số các định nghĩa hiện có, chúng tôi đồng ý với quan điểm của tác giả Xayparseut Vylaychit, đặc biệt là ở hai thành tố đầu tiên Tuy nhiên, cần điều chỉnh hai thành tố còn lại để đảm bảo tính đầy đủ cho các bước trong quá trình thực nghiệm.

Điểm khác biệt của SVSP so với SV kĩ thuật trong khái niệm NLTN

Khái niệm NLTN của sinh viên sư phạm tương tự như sinh viên kỹ thuật, nhưng do tiêu chuẩn đầu ra và yêu cầu nghề nghiệp khác nhau, NLTN của sinh viên sư phạm sẽ có những đặc điểm riêng biệt so với sinh viên kỹ thuật.

Bảng 1.3 Sự khác biệt của SVSP so với SV kĩ thuật trong khái niệm NLTN

Mục đích học để dạy bao gồm ba bước chính: xây dựng kế hoạch bài dạy, thực hiện kế hoạch đó và tiến hành kiểm tra đánh giá Các bước này được thực hiện theo tiêu chí 4 và tiêu chí 6 trong Thông tư số 20, nhằm đảm bảo chất lượng giảng dạy và nâng cao hiệu quả học tập.

2018 quy định chuẩn nghề nghiệp GV [ 16 ]).

+ Mục đích học để làm: thiết kế và xây lắp sản phẩm.

+ SVSP học kiến thức, kĩ năng không chỉ cho chính bản thân mà còn hướng dẫn lại cho HS.

Sinh viên kỹ thuật cần trang bị kiến thức và kỹ năng để giải quyết các vấn đề kỹ thuật Chuẩn đầu ra của học phần Thí nghiệm Vật lý Động lực học Cơ (TNVLĐC 1) yêu cầu sinh viên có khả năng thực hành, thực hiện các thí nghiệm liên quan đến cơ học và nhiệt học, từ đó áp dụng những kiến thức đã học vào thực tiễn.

Chuẩn đầu ra của học phần thực hành Vật lí yêu cầu sinh viên có khả năng thiết kế và tiến hành các thí nghiệm, đồng thời nắm vững kiến thức và kỹ năng hướng dẫn thực hành cũng như xử lý dữ liệu thực nghiệm cho học sinh Sinh viên cần xây dựng được các chủ đề thực hành hiệu quả trong giảng dạy Vật lí tại trường trung học phổ thông.

(Đại học Sư phạm Tp.HCM và Hà Nội). cũng như khả năng hiểu và phân tích dữ liệu trong các chuyên ngành (Đại học Bách

Các nghiên cứu về dạy học phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm

Hiện nay, nhiều nghiên cứu trên thế giới đã được tiến hành nhằm xác định các biện pháp phát triển năng lực tự nhiên (NLTN) cho sinh viên (SV) nói chung và sinh viên sư phạm (SVSP) nói riêng Dưới đây là một số kết quả nghiên cứu liên quan đến đối tượng SVSP.

Nhóm tác giả Muhamad Imaduddin đã đề xuất phương pháp phát triển NLTN cho sinh viên sư phạm hóa học thông qua chu trình PDSA (Plan-Do-Study-Act), nhằm chuyển đổi các hoạt động thực nghiệm truyền thống thành các hoạt động thực nghiệm kết hợp.

Hai tác giả Trna và Novak đã đưa ra một số cách phát triển NLTN thông qua

TN vật lý bao gồm các hình thức như phân tích video, thực hiện thí nghiệm đơn giản, thí nghiệm giải trí và thí nghiệm giáo dục Ngoài ra, TN còn có sự hỗ trợ từ công nghệ thông tin và ứng dụng vào cuộc sống hàng ngày.

Tác giả Etkina cùng các đồng nghiệp đã phát triển bộ nhiệm vụ đánh giá quá trình và xây dựng bảng rubric cho khóa học Vật lý cơ bản, nhằm tạo ra cơ hội cho sinh viên.

SV tự đánh giá NLTN của mình.

Các tác giả P Bitzenbauer và J-P Meyn đã nghiên cứu ba giai đoạn đào tạo giáo viên Vật lý tại Đức và trình bày phương pháp thực nghiệm trong chương trình nghiên cứu SVSP Vật lý Họ đã giới thiệu mô hình NLTN của SVSP Vật lý như một công cụ đánh giá, với ba thành tố chính là lập kế hoạch, thực hiện thí nghiệm và phân tích kết quả Tuy nhiên, các tác giả nhấn mạnh rằng việc thực hiện thí nghiệm được chú trọng hơn so với lập kế hoạch và phân tích dữ liệu Hơn nữa, các yếu tố cấu thành trong mô hình NLTN chưa được phân tích chi tiết, gây khó khăn trong việc đo lường các yếu tố này.

Nghiên cứu của tác giả Quinn và cộng sự đã phát triển bộ câu hỏi PLIC nhằm đánh giá tư duy phản biện trong giảng dạy TN vật lý PLIC, với 10 câu hỏi, là công cụ đánh giá đã được chuẩn hóa để xác định mức độ phát triển kỹ năng của sinh viên thông qua hướng dẫn TN Nhóm tác giả đã thực hiện bài tiền kiểm và hậu kiểm PLIC trực tuyến, sử dụng dữ liệu từ 5584 sinh viên tại 29 viện để chứng minh giá trị và độ tin cậy của công cụ này PLIC đang được xem như một công cụ đánh giá mới, có thẩm định cho các khóa học TN vật lý.

Kết luận: Trên thế giới, số lượng các công trình nghiên cứu phát triển

Nghiên cứu về NLTN dành cho SVSP còn hạn chế, chủ yếu tập trung vào việc phát triển NLTN thông qua việc cấu trúc lại các hoạt động TN truyền thống thành TNKP, xây dựng các TN đơn giản và ứng dụng công nghệ thông tin Các biện pháp như sử dụng phần mềm phân tích video, xây dựng cấu trúc NLTN và bộ câu hỏi đánh giá tư duy phản biện cũng được đề xuất Tuy nhiên, vẫn thiếu các nghiên cứu sâu về quy trình, phương pháp và hình thức tổ chức dạy học nhằm nâng cao NLTN cho SVSP trong các học phần TN.

Qua khảo sát tài liệu, chúng tôi nhận thấy các nghiên cứu sinh, học viên cao học và sinh viên sư phạm Vật lý đã có những đóng góp quan trọng Các công trình của họ chủ yếu tập trung vào việc khám phá và phân tích các biện pháp bồi dưỡng, phát triển năng lực tư duy cho học sinh ở bậc phổ thông.

Các biện pháp bồi dưỡng và phát triển năng lực tự nhiên (NLTN) của học sinh được nhiều tác giả chú trọng thông qua việc xây dựng thiết bị thí nghiệm (TN) hỗ trợ dạy học Chẳng hạn, Phạm Ngọc Mạnh (2020) đã phát triển thiết bị TN cho môn Vật lí 11 về "Trường Điện" nhằm nâng cao NLTN cho học sinh, tổ chức dạy học theo quy trình giải quyết vấn đề Tương tự, Xaypaseuth Vylaychit cũng xây dựng thiết bị TN cho môn Vật lí lớp 8 trong phần "Nhiệt học", nhằm phát triển NLTN cho học sinh Lào Ông đã tạo ra bộ thiết bị TN với 18 thí nghiệm, không chỉ hỗ trợ dạy học mà còn giúp học sinh hình thành và ứng dụng kiến thức qua các hoạt động thực nghiệm kết hợp với phát triển năng lực vận dụng thực tiễn.

Nhiều tác giả đã phát triển và áp dụng các bài tập thực nghiệm để nâng cao năng lực tư duy cho học sinh Chẳng hạn, Nguyễn Thị Thanh Thủy và Phạm Thúy Diễm đã xây dựng hệ thống bài tập thực nghiệm trong phần Quang hình lớp 11, trong khi Lê Thị Quý đã soạn thảo các bài tập cho chương “Dòng điện xoay chiều” trong Vật lý 12, sử dụng dao động ký điện tử để bồi dưỡng năng lực tư duy cho học sinh.

Nhiều nhà nghiên cứu đã phát triển các bài tập và chuyên đề thực nghiệm mở với mức độ từ dễ đến khó để nâng cao năng lực tư duy cho học sinh Chẳng hạn, Nguyễn Văn Biên đã thiết kế chuyên đề về chiết suất với bốn mức độ mở nhằm phát triển năng lực tư duy cho học sinh THPT chuyên Ngoài ra, Thân Thị Thanh Bình, Vũ Thị Minh Hạnh và Đặng Thị Quỳnh Mai cũng đã xây dựng và áp dụng các bài tập thực nghiệm mở về các chủ đề “Điện trở”, “Ma sát” và “Dòng điện không đổi” để phát triển năng lực tư duy cho học sinh.

Gần đây, tác giả Phùng Thị Thái Hà đã nghiên cứu về việc bồi dưỡng năng lực tư duy của học sinh thông qua việc xây dựng và sử dụng các thí nghiệm về dao động cơ kết nối với điện thoại thông minh Đồng thời, tác giả Trần Nhật Linh cũng đã phát triển công cụ đánh giá năng lực tư duy của học sinh trong giảng dạy phần cơ học Vật lý lớp 10.

Kết luận: Để phát triển năng lực tư duy cho học sinh, các nhà nghiên cứu đã đề xuất nhiều biện pháp hiệu quả như xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm, thiết kế bài tập thí nghiệm, phát triển chuyên đề thí nghiệm mở, ứng dụng thí nghiệm trong dạy học theo chủ đề, tích hợp công nghệ thông tin vào giảng dạy môn Vật lý, và tổ chức các hoạt động dạy học nhằm nâng cao tính tự lực và sáng tạo của học sinh.

HS, xây dựng công cụ đánh giá NLTN và chế tạo các dụng cụ TN.

Nghiên cứu về phát triển năng lực thực hành (NLTN) của sinh viên sư phạm (SVSP) đã được thực hiện qua một số công trình Tác giả Trần Thị Thanh Thư đã đề xuất hai biện pháp hình thành NLTN cho SVSP thông qua học phần “Thực hành Vật lí đại cương” Biện pháp đầu tiên tập trung vào việc rèn luyện kỹ năng thực hành, bao gồm thiết kế PATN, lựa chọn dụng cụ và lắp ráp.

Trong quá trình thực hiện thí nghiệm (TN), việc xử lý kết quả thu được là rất quan trọng Biện pháp thứ hai chú trọng vào việc rèn luyện kỹ năng tổng hợp và áp dụng kiến thức Tuy nhiên, nghiên cứu hiện tại chủ yếu tập trung vào việc phát triển kỹ năng thực hành mà chưa đề cập đến khía cạnh cải tiến và chế tạo dụng cụ thí nghiệm.

Các nghiên cứu về dạy học khám phá và thí nghiệm khám phá

Trong bài viết này, chúng tôi đã nghiên cứu hai khái niệm chính: phương pháp DHKP và TNKP DHKP, viết tắt của "Dạy học tích cực," là phương pháp trong đó giáo viên hướng dẫn và hỗ trợ sinh viên tự giác chiếm lĩnh tri thức và kỹ năng thông qua việc tìm tòi khám phá để giải quyết các nhiệm vụ Trong khi đó, TNKP là hình thức học tập yêu cầu sinh viên khám phá và giải quyết các nhiệm vụ thực nghiệm dưới sự tổ chức của giáo viên.

Giáo viên trong phòng thực nghiệm (TN) đóng vai trò quan trọng trong việc giúp sinh viên (SV) hình thành và phát triển năng lực (NL) với nhiều mức độ khác nhau, tùy thuộc vào lượng thông tin mà giáo viên cung cấp Ngoài ra, thực nghiệm khoa học (TNKP) cũng có nhiều mức độ khác nhau, phụ thuộc vào mức độ hướng dẫn của giáo viên.

TNKP sẽ được mô tả chi tiết trong phần tổng quan phía dưới Phương pháp này giúp sinh viên tham gia tích cực hơn vào việc học, khi mà bối cảnh ban đầu tập trung vào những điều mà sinh viên quan tâm và trải nghiệm của họ, thay vì chỉ khám phá những khái niệm trừu tượng.

Trong TNKP, sinh viên thực hành đưa ra các quyết định quan trọng liên quan đến giả thuyết, dự đoán, thiết kế PATN, thực hiện thí nghiệm, xử lý dữ liệu và phân tích, đánh giá kết quả Đặc biệt, TNKP chú trọng vào việc lấy người học làm trung tâm, thay vì chỉ tập trung vào kiến thức Chúng tôi sẽ tiến hành nghiên cứu tổng quan về DHKP để làm rõ hơn về phương pháp này.

Tiến sĩ Jerome Bruner, trong công trình "The Process of Education" năm 1960, đã giới thiệu khái niệm "dạy học khám phá" (DHKP), nhấn mạnh rằng học tập là một quá trình tích cực, nơi người học xây dựng ý tưởng mới dựa trên kiến thức hiện có DHKP khuyến khích sinh viên tự đặt câu hỏi và tìm kiếm câu trả lời, cũng như rút ra nguyên tắc từ các ví dụ và trải nghiệm thực tế Theo nhóm tác giả Ernst, Hodge và Yoshinobu, DHKP là phương pháp dạy học tích cực, trong đó sinh viên được giao nhiệm vụ rõ ràng và có sự hỗ trợ từ giáo viên để giải quyết và hiểu các nhiệm vụ đó Tác giả Keselman định nghĩa DHKP là hoạt động giáo dục, nơi sinh viên làm việc như một nhà khoa học, tự định hướng nghiên cứu, hoàn thành các giai đoạn nghiên cứu khoa học như xây dựng giả thuyết, thiết kế thí nghiệm, thu thập dữ liệu và rút ra kết luận.

Mô hình chu kỳ GEM do tác giả Samia Khan phát triển cho sinh viên hóa học bao gồm các bước: tạo ra, đánh giá và chỉnh sửa giả thuyết Bài báo nhấn mạnh rằng dạy học khám phá (DHKP) được coi là một phương pháp giảng dạy quan trọng, giúp giáo viên thiết kế lớp học với nhiều mục tiêu khác nhau DHKP không chỉ liên kết với kết quả học tập tích cực như phát triển hiểu biết khái niệm và kỹ năng nghiên cứu, mà còn khuyến khích sinh viên khám phá và tìm tòi thế giới xung quanh như những nhà khoa học thực thụ Thông qua DHKP, sinh viên có thể tự tạo ra kiến thức bằng cách kết nối kiến thức đã có với trải nghiệm mới, từ đó tăng cường tính sáng tạo trong quá trình học tập.

Nghiên cứu của tác giả Beck chỉ ra rằng phương pháp DHKP được áp dụng rộng rãi và đóng vai trò quan trọng trong các khóa học.

TN ở các trường Đại học [38]

Chúng tôi đã nghiên cứu các nghiên cứu liên quan đến TNKP, khái niệm này được hiểu là cách tổ chức người học sử dụng TN để chiếm lĩnh tri thức và hình thức NL với nhiều mức độ yêu cầu khác nhau Nghiên cứu của Yakar và Baykara đã chứng minh rằng TNKP có thể giúp sinh viên ngành khoa học tự nhiên nâng cao kỹ năng TN.

Trong bài viết này, chúng tôi đã áp dụng TNKP như một phương pháp dạy học trong đó giáo viên tổ chức các hoạt động thực hành TNVLĐC, yêu cầu sinh viên thực hiện các nhiệm vụ học tập với mức độ khám phá tăng dần Sinh viên đã được trang bị kiến thức từ hai học phần lý thuyết trước đó là “Cơ học” và “Vật lý phân tử và nhiệt học”, do đó trong hoạt động này, họ không cần khám phá kiến thức mới mà tập trung vào quy trình thực nghiệm, dụng cụ thí nghiệm và các phương án thí nghiệm mới Điều này cho phép sinh viên phát triển các bước tiến hành thí nghiệm mới, tìm kiếm hoặc chế tạo dụng cụ thí nghiệm mới và sáng tạo các phương án thí nghiệm khác so với những gì đã có Để làm rõ hơn về TNKP, chúng tôi đã thực hiện phương pháp tổng quan hệ thống để tìm kiếm các bài báo liên quan bằng cách sử dụng các từ khóa như "Inquiry-oriented science labs" hoặc "Open guided inquiry laboratory".

Trong giai đoạn 10 năm qua (2011-2021), nghiên cứu về "phòng thí nghiệm dựa trên câu hỏi" đã được thực hiện với các tiêu chí liên quan đến Tổ chức Nghiên cứu Khoa học và đối tượng khoa học tự nhiên, bao gồm Vật lý, Hóa học và Sinh học Theo dữ liệu từ cơ sở dữ liệu Eric, đã có 99 bài báo được công bố, trong khi Scopus cũng ghi nhận một số lượng tương tự.

Theo dữ liệu từ Science Direct, trong số 100 bài báo, có 25 bài liên quan đến TNKP, trong đó chỉ có khoảng 10 bài về Vật lý (Eric), 8 bài (Scopus) và 2 bài (Science Direct) Đặc biệt, chưa có bài báo nào đề cập đến việc sử dụng TNKP cho TNVLĐC (phần cơ nhiệt) nhằm phát triển NLTN cho SVSP.

Bảng 1.5 Thống kê số lượng bài báo liên quan tới thí nghiệm khám phá

Cơ sở dữ liệu Khoa học tự nhiên

Nội dung liên quan TNKP Vật lí khá c

Kết quả từ bảng 1.5 cho thấy chỉ có 8,9% tài liệu liên quan đến TNKP trong lĩnh vực Vật lý, trong khi 24,6% nghiên cứu tập trung vào TNKP cho sinh viên sư phạm tự nhiên Điều này chỉ ra rằng vẫn còn rất ít nghiên cứu chú trọng đến TNKP nhằm phát triển năng lực tự nhiên của sinh viên sư phạm, đặc biệt là trong lĩnh vực Vật lý Dưới đây là các kết quả nghiên cứu liên quan đến TNKP đã được tìm thấy.

Khóa học TNKP mang lại hiệu quả học tập cao hơn cho sinh viên so với các khóa học TN truyền thống, với 48% sinh viên chọn TNKP so với 33% cho TN truyền thống Bài báo “Cách tiếp cận khám phá đối với các trải nghiệm thí nghiệm” cho thấy 79% sinh viên cảm thấy phải suy nghĩ và phân tích nhiều hơn khi thực hiện các báo cáo dựa trên TNKP, và 63% tin rằng họ đã học được nhiều hơn Đặc biệt, 69% sinh viên thích học TNKP và điểm số của họ cũng cải thiện đáng kể Thái độ tích cực của sinh viên đối với TNKP được nhấn mạnh, với tác giả Parappilly cho rằng TNKP thu hút sinh viên và khuyến khích họ tham gia vào thiết kế PATN, giúp họ hiểu sâu sắc hơn về lý thuyết Ngược lại, TN truyền thống có thể khiến sinh viên cảm thấy nhàm chán và mất hứng thú do thiếu cơ hội tham gia thiết kế PATN TNKP thực sự mang lại lợi ích cho quá trình học tập của sinh viên.

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, phương pháp học tập tích cực (TNKP) mang lại nhiều lợi ích vượt trội so với phương pháp truyền thống và có ảnh hưởng tích cực đến kết quả học tập của sinh viên Do đó, nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới đã tiếp tục khám phá các mức độ khác nhau của TNKP.

Tác giả Domin đã phân loại hướng dẫn thành 4 mức độ: TN truyền thống, TNKP mở, TNKP có hướng dẫn, và TN dựa trên vấn đề Mặc dù các kiểu hướng dẫn này có nhiều điểm tương đồng, nhưng chúng khác nhau ở kết quả đầu ra, cách tiếp cận và tiến trình Đối với TNKP mở và TNKP có hướng dẫn, cả hai đều sử dụng cách tiếp cận quy nạp; tuy nhiên, TNKP có hướng dẫn cung cấp cho sinh viên một tiến trình học tập rõ ràng hơn.

TN mở SV tự tìm tòi ra tiến trình TN [95].

Nhận định chung về thí nghiệm khám phá nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm

Các tài liệu nghiên cứu cho thấy rằng thực nghiệm truyền thống không thu hút sinh viên và thường gây nhàm chán Ngược lại, thực nghiệm khoa học tích cực khuyến khích sinh viên tham gia học tập và tạo sự hứng thú với nội dung vật lý Sinh viên học tập hiệu quả hơn so với phương pháp truyền thống, đặc biệt là khi họ tham gia vào quá trình thiết kế phương án thực nghiệm Quá trình này giúp sinh viên hiểu sâu hơn về lý thuyết Thực nghiệm khoa học đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển năng lực thực hành cho các học phần, đặc biệt trong lĩnh vực lý thuyết vật lý.

Các nhà nghiên cứu trên thế giới đã đề xuất nhiều biện pháp phát triển NLTN, bao gồm việc thiết kế lại các hoạt động TN truyền thống thành TNKP và áp dụng công cụ đánh giá chuẩn hóa PLIC để đánh giá tư duy phản biện của sinh viên Tuy nhiên, hiện tại chưa có nghiên cứu nào trình bày quy trình xây dựng chương trình TNVLĐC theo DHKP cũng như quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC nhằm phát triển NLTN cho sinh viên.

Nhiều nghiên cứu trong nước đã đề xuất các biện pháp nhằm phát triển năng lực tự học (NLTN) của học sinh trung học phổ thông thông qua việc xây dựng và sử dụng các thiết bị thực nghiệm (TN) cũng như tổ chức dạy học kết hợp thực hành (DHKP) Tuy nhiên, số lượng nghiên cứu tập trung vào việc phát triển NLTN của học sinh vẫn còn hạn chế.

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc phát triển năng lực thực hành của sinh viên có thể được cải thiện thông qua các biện pháp như tổ chức dạy học các học phần thực hành theo hướng khuyến khích tính tự lực và sáng tạo Bên cạnh đó, việc tăng cường các hoạt động cải tiến và chế tạo dụng cụ thực hành, cùng với việc chuyển đổi phương pháp kiểm tra và đánh giá nhằm phát triển năng lực thực hành cũng rất quan trọng Hơn nữa, việc củng cố rèn luyện kỹ năng thực hành và ưu tiên phát triển kỹ năng tổng hợp, áp dụng kiến thức là những yếu tố cần thiết để nâng cao chất lượng đào tạo.

Nghiên cứu cho thấy, hầu hết sinh viên chỉ phát triển kỹ năng đo lường và xử lý dữ liệu, trong khi các thành tố năng lực thực hành như thiết kế phương án thí nghiệm, cải tiến và chế tạo dụng cụ thí nghiệm còn yếu Kết quả khảo sát sinh viên năm 2 tại Đại học Sư phạm TP.HCM cho thấy họ tự đánh giá thấp về khả năng cải tiến và chế tạo dụng cụ thí nghiệm Do đó, cần tiếp tục rèn luyện và phát triển những thành tố này trong quá trình học tập Để giải quyết vấn đề, chúng tôi sẽ tổ chức dạy học thực nghiệm với các mức độ khám phá tăng dần nhằm phát triển năng lực thực hành cho sinh viên Chúng tôi tập trung vào ba mức độ thí nghiệm: thí nghiệm cấu trúc, thí nghiệm có hướng dẫn và thí nghiệm mở, phù hợp với mục tiêu nghiên cứu, đặc điểm thí nghiệm và điều kiện giảng dạy thực tế Đồng thời, cần xây dựng và sử dụng thêm các thí nghiệm để phát triển các khả năng còn thiếu trong năng lực thực hành của sinh viên.

Sau khi nghiên cứu tổng quan về phát triển NLTN của sinh viên trong dạy học TNVLĐC qua DHKP, chúng tôi đã thu được những kết quả cụ thể đáng chú ý.

- Đã có nhiều nghiên cứu đưa ra định nghĩa NL theo hai quan điểm như sau:

Năng lực (NL) là khả năng tích hợp kiến thức và kỹ năng để hoàn thành nhiệm vụ trong bối cảnh cụ thể Nhiều nghiên cứu hiểu NL như đặc điểm hoặc phẩm chất cá nhân giúp người học thực hiện tốt các hoạt động trong tình huống nhất định Tuy nhiên, có rất ít nghiên cứu định nghĩa rõ ràng về NLTN, chủ yếu tập trung vào vai trò và các thành tố của nó Đặc biệt, vẫn còn thiếu nghiên cứu về định nghĩa NLTN trong bối cảnh sinh viên sư phạm (SVSP).

Nghiên cứu về cấu trúc NLTN đã thu thập và phân tích nhiều tài liệu, chủ yếu tập trung vào các thành tố và CSHV dành cho HS, nhưng chưa chú trọng đến cấu trúc NLTN của SVSP Nhiều CSHV quan trọng như “đánh giá ưu và nhược điểm của PATN”, “trình bày quá trình TN và kết quả TN” còn thiếu, và vị trí sắp xếp của các CSHV chưa hợp lý Hơn nữa, các nghiên cứu chủ yếu chỉ phát triển thành tố tiến hành TN mà chưa đánh giá đầy đủ tất cả các thành tố của cấu trúc NLTN Do đối tượng nghiên cứu chủ yếu là HS, nên yêu cầu đạt được của các CSHV của người học vẫn chưa cao, và việc trình bày quá trình TN và kết quả TN chưa được chú trọng đúng mức.

Các nghiên cứu về dạy học phát triển năng lực thực hành nghề nghiệp (NLTN) của sinh viên (SV) đã được thu thập và phân tích, tập trung chủ yếu vào việc rèn luyện kỹ năng sử dụng, tiến hành thí nghiệm (TN) và xử lý dữ liệu Tuy nhiên, chưa có nhiều sự chú ý đến các biểu hiện hành vi thiết kế, lắp ráp, bố trí TN, cải tiến và chế tạo dụng cụ TN Hiện nay, vẫn còn thiếu hụt trong nghiên cứu về quy trình, phương pháp và hình thức tổ chức dạy học các học phần TN nhằm phát triển NLTN của sinh viên sư phạm (SVSP) Hơn nữa, các thiết bị và dụng cụ TN vẫn chưa được hệ thống hóa, thường đơn giản, cũ kỹ và dễ hư hỏng, dẫn đến sai số lớn trong quá trình thực hành.

Nội dung TNVLĐC đã được áp dụng trong dạy học và nghiên cứu, tuy nhiên hiện tại chưa có nghiên cứu nào tập trung vào việc phát triển và xây dựng chương trình TNVLĐC Hơn nữa, việc đánh giá hiệu quả của khóa học này theo DHKP nhằm phát triển NLTN của sinh viên sư phạm vẫn còn thiếu.

Đã thực hiện thu thập và phân tích các nghiên cứu về ĐHKP nhằm phát triển NLTN Kết quả cho thấy hầu hết các nghiên cứu tập trung vào hiệu quả của ĐHKP trong việc phát triển NLTN cho sinh viên, tuy nhiên vẫn còn thiếu các công trình nghiên cứu đề xuất quy trình tổ chức ĐHKP TNVLĐC (phần cơ - nhiệt) để nâng cao NLTN cho sinh viên Sư phạm.

Để phát triển năng lực tự nhiên (NLTN) của sinh viên sư phạm (SVSP) một cách hiệu quả, cần nghiên cứu các phương pháp giảng dạy hợp lý và đánh giá kết quả phát triển NLTN của SVSP thông qua đào tạo nghề nghiệp (DHKP).

- Từ đó, LA xác định các câu hỏi nghiên cứu như sau:

+ Câu hỏi 1 : NLTN của SVSP là như thế nào?

+ Câu hỏi 2 : Làm thế nào để xây dựng và tổ chức dạy học TNVLĐC nhằm phát triển NLTN của SVSP?

Hiệu quả tổ chức DHKP TNVLĐC mang lại kết quả tích cực, có khả năng nâng cao NLTN của SVSP Tác động của DHKP đã phát triển nhiều CSHV quan trọng trong NLTN của SVSP, trong đó một số CSHV được phát triển mạnh mẽ hơn cả, trong khi một số khác lại chưa được chú trọng Việc này cần được giải thích rõ ràng để hiểu nguyên nhân và hậu quả Để trả lời ba câu hỏi trên, nghiên cứu tiếp theo sẽ tiếp tục khám phá và lấp đầy những khoảng trống trong lĩnh vực này.

- Nghiên cứu bổ sung, hoàn thiện cấu trúc NLTN của SVSP.

Xây dựng chương trình thực hành nghề nghiệp theo định hướng của DHKP nhằm nâng cao năng lực thực tiễn cho sinh viên Sư phạm, bao gồm việc thiết kế các nội dung học tập cho từng bài thực hành, phát triển các phương pháp đánh giá và cải tiến dụng cụ thực hành cho các bài chưa đạt yêu cầu Đồng thời, cần xây dựng công cụ đánh giá mức độ đạt được của các chuẩn đầu ra trong cấu trúc năng lực thực tiễn của sinh viên Sư phạm.

- Nghiên cứu và đề xuất quy trình tổ chức dạy học khóa học TNVLĐC theo DHKP nhằm phát triển NLTN của SVSP.

- Nghiên cứu và đề xuất quy trình tổ chức dạy học từng bài TN theo DHKP nhằm phát triển NLTN của SVSP.

- Căn cứ quy trình tổ chức DHKP đã đề xuất, soạn thảo tiến trình DHKP cho từng bài TN.

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ TỔ CHỨC DẠY HỌC KHÁM PHÁ “THÍ NGHIỆM VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA SINH VIÊN SƯ PHẠM

Năng lực thực nghiệm

2.1.1 Định nghĩa năng lực thực nghiệm

NLTN bao gồm các kỹ năng thiết kế, thực hiện, xử lý dữ liệu và trình bày kết quả thí nghiệm Nó được hiểu là khả năng lập kế hoạch, thực hiện các thí nghiệm và đánh giá kết quả Ngoài ra, NLTN còn là khả năng kết nối giữa kiến thức, kỹ năng, kĩ xảo với các thuộc tính tâm lý để thực hiện thành công các nhiệm vụ thực nghiệm.

Các định nghĩa cho thấy đặc trưng của NLTN là việc học tập kết hợp chặt chẽ với hoạt động thực nghiệm và theo sát các giai đoạn của quá trình trải nghiệm.

Dựa trên khảo sát các định nghĩa NLTN trong phần Tổng quan và các phát biểu liên quan, chúng tôi cụ thể hóa định nghĩa NLTN theo Chương trình tổng thể của Bộ Giáo dục và Đào tạo năm 2018.

Năng lực thực nghiệm là khả năng kết hợp kiến thức, kỹ năng và kĩ xảo với các yếu tố tâm lý như hứng thú, niềm tin và ý chí, nhằm hoàn thành thành công các nhiệm vụ thực nghiệm trong một bối cảnh cụ thể.

Năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm (SVSP) được định nghĩa là khả năng kết hợp kiến thức vật lý và kiến thức về thực nghiệm vật lý, cùng với các kỹ năng và thuộc tính tâm lý như hứng thú, niềm tin và ý chí Điều này cho phép họ thực hiện thành công các nhiệm vụ thực nghiệm, bao gồm năm thành tố: xác định mục đích thực nghiệm, thiết kế phương án thực nghiệm, bố trí và tiến hành thực nghiệm, xử lý dữ liệu và phân tích kết quả, cũng như trình bày quá trình và kết quả thực nghiệm Nghiên cứu này tập trung vào 22 cơ sở hành vi trong một bối cảnh giáo dục và dạy học cụ thể.

Trong nghiên cứu của chúng tôi về NLTN của sinh viên sư phạm Vật lý (SVSP), chúng tôi tập trung vào việc phát triển NLTN trong quá trình thực nghiệm và lý thuyết Điều này bao gồm việc định nghĩa rõ ràng NLTN cho đối tượng SVSP trong lĩnh vực Vật lý.

2.1.2 Cơ sở đề xuất cấu trúc năng lực thực nghiệm

Dựa vào các giai đoạn của quá trình TN và tham khảo các thành tố, các CSHV trong mô hình NLTN của tác giả Nguyễn Văn Biên cùng cộng sự, chúng ta có thể hiểu rõ hơn về sự phát triển và ứng dụng của mô hình này trong thực tiễn.

3 Các chỉ số hành vi được mô tả trong bảng 2.1

Chúng tôi hoàn toàn đồng ý với bốn thành tố trong cấu trúc NLTN của nhóm tác giả Nguyễn Văn Biên và cộng sự, nhưng cần điều chỉnh thành tố 3 và 4 thành “Bố trí và tiến hành TN” và “Xử lí dữ liệu và phân tích đánh giá kết quả” Ngoài ra, cần bổ sung một số CSHV ở thành tố 4 như đề xuất giải pháp cải tiến dụng cụ TN, xác định nguyên nhân sai số, đề xuất biện pháp giảm sai số và đánh giá những ưu nhược điểm của PATN Đặc biệt, do đối tượng SVSP đang được xét đến trong LA này, nên cần thêm thành tố 5 “Trình bày quá trình TN và kết quả TN” để thể hiện đặc trưng của yếu tố SVSP.

Dựa trên cấu trúc năng lực (NL) và yêu cầu dạy học, cần đề xuất cấu trúc năng lực dạy học (NLTN) phù hợp Các tiêu chí của NL dạy học bao gồm xây dựng kế hoạch dạy học, đảm bảo kiến thức và chương trình môn học, vận dụng phương pháp dạy học, sử dụng phương tiện dạy học, xây dựng môi trường học tập, quản lý hồ sơ dạy học và kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của sinh viên Theo tiêu chuẩn nghề nghiệp của giáo viên trung học phổ thông, những yêu cầu về phẩm chất và năng lực của giáo viên được đặt ra nhằm đáp ứng mục tiêu giáo dục Chuẩn nghề nghiệp này là cơ sở quan trọng để phát triển chương trình đào tạo và bồi dưỡng giáo viên tại các trường đại học sư phạm Mặc dù các tiêu chuẩn này chung cho giáo viên các môn học, nhưng vẫn chưa đề cập cụ thể đến phát triển NLTN, điều này đặt ra nhiệm vụ quan trọng cho việc cải tiến và nâng cao chất lượng dạy học.

Giáo viên (GV) đóng vai trò quan trọng trong việc hướng dẫn học sinh (HS) thực hiện thí nghiệm (TN) nhằm giúp HS tự lực chiếm lĩnh kiến thức và kỹ năng Để thực hiện tốt nhiệm vụ này, GV cần có năng lực thực nghiệm (NLTN), bao gồm việc xác định mục đích TN, thiết kế phương án thí nghiệm (PATN), lắp ráp và bố trí TN, tiến hành TN, cũng như xử lý dữ liệu và diễn đạt thiết kế một cách logic và chặt chẽ Do đó, sinh viên sư phạm (SVSP) cần được trang bị đầy đủ kiến thức về nội dung này, không chỉ để phát triển NLTN cho bản thân mà còn có trách nhiệm truyền đạt lại cho HS.

Sinh viên, trong độ tuổi từ 18-25, được coi là những người trưởng thành trẻ, với đặc điểm nhận thức phát triển theo tâm lý học lứa tuổi Giai đoạn này đánh dấu sự chuyển mình quan trọng trong quá trình hình thành bản sắc và phát triển cá nhân của họ.

Sinh viên bắt đầu học cách tự lập và hoạch định tương lai, đồng thời suy nghĩ về cuộc sống như những người trưởng thành Trong giai đoạn này, hoạt động chính của sinh viên là tự học và nghiên cứu khoa học để chuẩn bị cho sự nghiệp sau này Do đó, sinh viên có nhiều cơ hội phát triển năng lực bản thân trong quá trình học tập Với đặc điểm là những người đã trưởng thành, sinh viên có trình độ và tính tự lực cao hơn học sinh, điều này đòi hỏi nhiệm vụ và chất lượng hành vi phải phức tạp và cao hơn.

Căn cứ vào chuẩn đầu ra của chương trình đào tạo cử nhân Sư phạm Vật lí tại Đại học Sư phạm Tp.HCM, cấu trúc NLTN cần được xác định để đảm bảo sinh viên thực hiện các thí nghiệm vật lí một cách chính xác và an toàn Để đáp ứng yêu cầu này, các CSHV trong cấu trúc NLTN phải hỗ trợ sinh viên thực hiện thí nghiệm đúng quy trình và đề xuất các phương án cải tiến thí nghiệm một cách khoa học và hợp lý.

2.1.3 Cấu trúc năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm

Dựa trên các giai đoạn của quá trình TN và các cơ sở lý luận đã đề cập, chúng tôi đã đề xuất bản dự thảo cấu trúc NLTN cho SVSP Chúng tôi tham khảo nhiều nghiên cứu từ cả trong và ngoài nước, sau đó áp dụng phương pháp chuyên gia để thảo luận và nhận ý kiến từ các chuyên gia về bản dự thảo này Quy trình xây dựng cấu trúc NLTN của SVSP được thực hiện qua 6 bước, như thể hiện trong hình 2.1.

Hình 2.1 Quy trình xây dựng cấu trúc năng lực thực nghiệm của SVSP

- Bước 1 Nghiên cứu tổng quan tài liệu và cơ sở lí luận về NL, NLTN, cấu trúc NLTN.

Dự thảo cấu trúc NLTN của SVSP được xây dựng dựa trên kết quả nghiên cứu tài liệu tổng quan, các giai đoạn của quá trình TN, yêu cầu dạy học và đặc điểm nhận thức của sinh viên Cấu trúc ban đầu gồm 4 thành tố và 21 CSHV, bao gồm: xác định mục đích TN, thiết kế phương án TN, bố trí và tiến hành TN, và xử lý dữ liệu cũng như phân tích, đánh giá kết quả Phiếu xin ý kiến chuyên gia về cấu trúc NLTN được trình bày trong Phụ lục 1 mục 1.

Dạy học khám phá

2.2.1 Khái niệm dạy học khám phá

Dựa trên các nghiên cứu về DHKP và dựa trên các quan điểm về DHKP của

[72], [73], [74], [75], chúng tôi đưa ra khái niệm về DHKP như sau:

DHKP là PPDH, nơi người dạy đóng vai trò tổ chức và định hướng để người học phát triển năng lực cá nhân Qua việc tự lực thực hiện các nhiệm vụ học tập có vấn đề, người học sử dụng tư duy riêng để tìm tòi và khám phá giải pháp Trong quá trình này, người dạy khuyến khích người học đặt câu hỏi và tự tìm ra câu trả lời, từ đó tạo ra tri thức và kỹ năng mới.

2.2.2 Đặc điểm của dạy học khám phá

DHKP mang những đặc điểm chung của phương pháp dạy học tích cực, bao gồm: (1) Hiểu biết hình thành từ sự tương tác với môi trường xung quanh, (2) Tạo ra xung đột trong nhận thức để kích thích tranh luận, và (3) Kiến thức phát triển thông qua sự hợp tác, trao đổi và đánh giá giữa người học với nhau cũng như giữa người học và người dạy Theo M.D Sviniki (1998), DHKP có ba đặc điểm chính.

Học tập tích cực đặt sinh viên (SV) vào vị trí trung tâm, trong khi giáo viên (GV) chỉ đóng vai trò hướng dẫn và định hướng Phương pháp dạy học này yêu cầu SV tham gia chủ động vào quá trình học tập, không chỉ tiếp nhận thông tin một cách thụ động từ GV SV cần tự lập kế hoạch, thực hiện và đánh giá quá trình học tập của mình, với sự hỗ trợ từ GV.

Học tập có ý nghĩa tại DHKP giúp sinh viên hiểu sâu và rộng về vấn đề thông qua việc tự tìm tòi và khám phá tri thức Qua các câu hỏi và hoạt động khám phá, sinh viên không chỉ rèn luyện khả năng suy luận và phương pháp tư duy, mà còn tìm ra cách đạt được tri thức và giải quyết vấn đề một cách độc lập.

DHKP khuyến khích sinh viên khám phá thế giới thông qua trải nghiệm, tương tự như hành trình mà các nhà khoa học đã trải qua, nhằm thay đổi niềm tin và thái độ của họ.

Sinh viên đã rút ra bài học từ trải nghiệm thực nghiệm, giúp họ tin tưởng hơn vào kiến thức và tăng cường niềm đam mê học Vật lý Kiến thức mà sinh viên khám phá không hoàn toàn mới mẻ, mà là những kiến thức đã được nhân loại phát hiện, và họ chỉ đơn giản là mô phỏng lại quá trình đó Nhờ vào trải nghiệm này, sinh viên cảm thấy hứng thú hơn và có thái độ học tập tích cực hơn khi tự mình tìm ra tri thức.

Với ba đặc điểm nổi bật, chúng tôi nhận thấy DHKP là phương pháp lý tưởng để tổ chức dạy học TNVLĐC cho SVSP Mục tiêu của TNVLĐC là phát triển NLTN cho sinh viên, vì vậy trong quá trình dạy học, chúng tôi áp dụng DHKP với ba mức độ khám phá khác nhau Mỗi mức độ khám phá được thiết kế phù hợp với mức độ của TNKP để đảm bảo hiệu quả giáo dục tối ưu.

2.2.3.1 Khái niệm thí nghiệm khám phá

Dựa trên những công trình nghiên cứu của các nhà khoa học về định nghĩa TNKP [13], [71] …, chúng tôi đã đưa ra định nghĩa TNKP như sau:

TNKP là phương pháp học tập yêu cầu người học chủ động và tích cực khám phá để giải quyết các nhiệm vụ thực nghiệm Dưới sự hướng dẫn của giáo viên, phương pháp này giúp người học phát triển năng lực với nhiều mức độ khác nhau, tùy thuộc vào thông tin mà giáo viên cung cấp.

2.2.3.2 Các mức độ của thí nghiệm khám phá

Dựa trên những nghiên cứu về các mức độ của TNKP [41], [95], [100], [103],

[105] …, chúng tôi chia TNKP thành 4 mức độ phổ biến như sau: (phân loại theo mức độ tự lực của SV)

- Thứ nhất, TNKP kiểm chứng là mức độ khám phá thấp nhất, trong đó

Sinh viên (SV) được cung cấp đầy đủ tiến trình thí nghiệm (TN) bao gồm mục đích TN, dụng cụ TN, phương pháp thí nghiệm (PATN) 5 và kết quả TN SV chỉ thực hiện thí nghiệm dưới sự hướng dẫn của giảng viên (GV) hoặc tài liệu Thí nghiệm kiểm chứng (TNKP) đóng vai trò quan trọng trong việc rèn luyện kỹ năng thực hành, vì SV đã được cung cấp tất cả thông tin cần thiết và chỉ cần thực thi thí nghiệm.

TNKP cấu trúc mang đến mức độ khám phá cao hơn so với TNKP kiểm chứng, khi sinh viên được hướng dẫn thực hiện thí nghiệm với đầy đủ các yếu tố như mục đích, dụng cụ, và phương pháp thực hiện, từ đó tìm ra kết quả thí nghiệm một cách hiệu quả hơn.

- Thứ ba, TNKP có hướng dẫn là mức độ khám phá với mức độ tự lực của

SV tăng lên so với TNKP cấu trúc, với mục đích TN và dụng cụ TN được cung cấp SV cần thiết kế PATN và tiến trình TN, nhưng có thể nhận sự hỗ trợ từ GV khi cần thiết TNKP có hướng dẫn giúp SV làm quen với thiết kế PATN, tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển tiếp lên TNKP mở Hướng dẫn trong TNKP có ưu thế trong việc phát triển hành vi lắp ráp và bố trí TN.

Thứ tư, TNKP mở đại diện cho mức độ khám phá cao nhất trong nghiên cứu khoa học, yêu cầu sinh viên độc lập xác định vấn đề và mục đích thí nghiệm Sinh viên cần tự thiết kế phương án thí nghiệm và thực hiện theo kế hoạch đã đề xuất, với sự xác nhận hoặc góp ý từ giáo viên Đặc điểm nổi bật của TNKP mở là ít có sự hướng dẫn từ giáo viên, tạo điều kiện cho sinh viên phát triển kỹ năng thiết kế phương án thí nghiệm và thực hiện nghiên cứu cá nhân.

Vị trí, vai trò và đặc điểm “Thí nghiệm Vật lí đại cương” trong chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí ở các trường Đại học Sư phạm

2.3.1 Vị trí “Thí nghiệm Vật lí đại cương” trong chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí ở các trường Đại học Sư phạm

Khi phân chia các mức độ của TNKP, chúng tôi đã tách dụng cụ TN ra riêng PATN để nhấn mạnh thông tin cụ thể mà SV cung cấp theo từng mức độ PATN được hiểu là cách thức thực hiện TN.

Chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí tại trường Đại học Sư phạm Tp.HCM được quy định trong quyết định số 2747/ĐHSP-ĐT, ban hành ngày 27 tháng 9 năm.

Năm 2022, TNVLĐC trở thành môn học bắt buộc trong khối kiến thức nền tảng, bao gồm 33 đơn vị tín chỉ về các lĩnh vực như cơ học, nhiệt học, điện học, quang học, vật lý nguyên tử và hạt nhân, vật lý thống kê, và thiên văn học đại cương Chương trình này cũng yêu cầu 4 đơn vị tín chỉ cho TNVLĐC, chia thành TNVLĐC 1 (cơ - nhiệt) và TNVLĐC 2 (điện - quang), mỗi phần có 2 đơn vị tín chỉ Ngoài ra, còn có 2 đơn vị tín chỉ cho phương pháp thực nghiệm vật lý và 11 tín chỉ liên quan đến các khối học vấn toán Tại Đại học Sư phạm Hà Nội, TNVLĐC được gọi là Thực hành cơ sở Vật lý, với hai học phần tương ứng cho cơ - nhiệt và điện - quang, mỗi học phần cũng có 2 đơn vị tín chỉ Thực hành cơ sở Vật lý 1 tương ứng với TNVLĐC 1 (cơ - nhiệt) và Thực hành cơ sở Vật lý 2 tương ứng với TNVLĐC 2 (điện - quang).

Trong chương trình đào tạo giáo viên đại học ngành sư phạm Vật lý, hai học phần TNVLĐC 1 và TNVLĐC 2 là bắt buộc, thường được thực hiện vào học kỳ 3 hoặc 4 Thời lượng học của hai học phần này có thể khác nhau giữa các trường, ví dụ như Đại học Sư phạm Kỹ thuật có mỗi học phần TNVLĐC chỉ 1 tín chỉ, ít hơn so với Đại học Sư phạm Hà Nội và TP.HCM Cụ thể, TNVLĐC 1 tại Đại học Sư phạm Kỹ thuật bao gồm các bài thực nghiệm về cơ, nhiệt, điện từ và quang học, trong khi TNVLĐC 2 tập trung vào điện từ học và quang học Hầu hết các ngành kỹ thuật đều học cả hai học phần này, ngoại trừ ngành Công nghệ may - thời trang và Công nghệ thông tin chỉ học TNVLĐC 1.

Trong phạm vi LA này, chúng tôi quan tâm đến chính là học phần TNVLĐC 1 (phần cơ - nhiệt).

Kiến thức vật lý đại cương là nền tảng quan trọng cho sinh viên trong việc nghiên cứu các học phần tiếp theo và giảng dạy ở trường phổ thông Thí nghiệm Vật lý đại cương (TNVLĐC) đóng vai trò kiểm chứng và củng cố kiến thức đã học Thí nghiệm Vật lý phổ thông kế thừa từ TNVLĐC, giúp sinh viên áp dụng lý thuyết vào thực hành các thí nghiệm vật lý cơ bản trong chương trình phổ thông Do đó, TNVLĐC được coi là cầu nối giữa vật lý đại cương, thí nghiệm vật lý phổ thông và thực tiễn giảng dạy vật lý ở trường phổ thông.

Hình 2.4 Sơ đồ vị trí TNVLĐC

2.3.2 Vai trò “Thí nghiệm Vật lí đại cương” trong chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí ở các trường Đại học Sư phạm

TNVLĐC là thực hành đầu tiên mà sinh viên thực hiện sau khi tiếp thu lý thuyết về cơ và nhiệt Đây là một học phần bắt buộc và đóng vai trò quan trọng trong môn Vật lý, góp phần vào chương trình học của sinh viên tại các trường đại học, cao đẳng và trung học phổ thông.

Học phần TNVLĐC bao gồm các bài thí nghiệm về cơ và nhiệt, giúp sinh viên củng cố và áp dụng kiến thức lý thuyết vào thực tiễn Qua các hoạt động thực hành, học phần này rèn luyện kỹ năng sử dụng dụng cụ thí nghiệm, phương pháp đo đạc và xử lý dữ liệu, phục vụ cho công tác dạy học và công việc tương lai Đồng thời, học phần cũng phát triển các phẩm chất và năng lực chung, đáp ứng chuẩn đầu ra theo Quyết định số 2735/QĐ-ĐHSP tại trường Đại học Sư phạm Tp.HCM.

TNVLĐC không chỉ giúp sinh viên phát triển kỹ năng thực hành liên quan đến các hoạt động tay chân như sử dụng dụng cụ thí nghiệm, lắp ráp, và bố trí thí nghiệm, mà còn nâng cao kỹ năng trí óc như xác định mục đích thí nghiệm và thiết kế phương án thí nghiệm Vai trò của TNVLĐC đối với sinh viên sư phạm Vật lý là rất quan trọng.

Giúp sinh viên củng cố và nâng cao kiến thức về các hiện tượng, định luật, định lí trong lý thuyết cơ - nhiệt, đồng thời kết hợp lý thuyết với thực hành để tạo ra sự hiểu biết sâu sắc hơn.

Giúp sinh viên phát triển năng lực thực hành nghề thông qua thực nghiệm việc làm định hướng cụ thể, bao gồm việc xác định mục đích thực nghiệm, thiết kế phương án thực nghiệm, bố trí và tiến hành thực nghiệm, xử lý dữ liệu và phân tích, cũng như đánh giá kết quả đạt được.

Bài viết giúp sinh viên hiểu rõ các phương pháp đo lường và các dụng cụ đo cơ bản, bao gồm cả máy tính điện tử Ngoài ra, nó còn hướng dẫn cách thực hiện các phép đo cho các đại lượng vật lý và cung cấp kiến thức về cách đánh giá độ chính xác của kết quả đo.

2.3.3 Đặc điểm nội dung “Thí nghiệm Vật lí đại cương”

Nội dung kiến thức vật lý đại cương về cơ và nhiệt bao gồm động học, động lực học chất điểm, cùng với các hiện tượng nhiệt như nguyên lý 1 và 2 của nhiệt động lực học, cũng như thuyết động học phân tử của chất khí Các bài thực nghiệm trong chương trình đào tạo vật lý đại cương tại các trường Đại học Sư phạm được phân chia thành nhiều bài học cụ thể.

Thí nghiệm vật lý tại trường Đại học Sư phạm Tp.HCM được thiết kế để kiểm tra các phần động học, động lực học, hiện tượng nhiệt và các định luật bảo toàn thông qua các phương án như sử dụng băng đệm khí và đồng hồ đo thời gian hiện số Bộ thí nghiệm bao gồm con lắc vật lý và đồng hồ MC 963A nhằm xác định gia tốc trọng trường Trước năm 2020, nội dung thí nghiệm vật lý đại cương đã được biên soạn thành tài liệu tham khảo cho sinh viên, bao gồm 9 bài học.

Bài viết này giới thiệu về lý thuyết sai số và các thí nghiệm thực hành (TN) trong lĩnh vực cơ học và nhiệt, bao gồm 7 bài thí nghiệm cơ và 2 bài thí nghiệm nhiệt Các thí nghiệm này bao gồm khảo sát chuyển động của con quay chữ thập, xác định momen quán tính theo định lý Steiner-Huygens, và xác định tỉ trọng của chất lỏng bằng cân thủy tĩnh Ngoài ra, còn có các thí nghiệm về dao động cưỡng bức, căng mặt ngoài của chất lỏng, nội ma sát, và xác định các thông số nhiệt dung và sóng âm Mục tiêu chính của các thí nghiệm là rèn luyện kỹ năng thực hành cho sinh viên, với mỗi bài thí nghiệm được mô tả rõ ràng về mục đích, dụng cụ, nguyên tắc đo, và quy trình thực hiện Tuy nhiên, tài liệu hướng dẫn thực hành đã cung cấp quá nhiều thông tin, dẫn đến việc sinh viên chỉ thường xuyên thực hiện một số các công việc cụ thể, trong khi các công việc khác chưa được phát triển nhiều Mỗi bài thí nghiệm chỉ có một phương án thực hiện duy nhất.

Khi thực hiện các bài thực nghiệm theo tài liệu hướng dẫn TNVLĐC, sinh viên gặp khó khăn trong việc phát triển đầy đủ các cơ sở khoa học của NLTN Điều này đặc biệt ảnh hưởng đến khả năng thiết kế PATN và sử dụng thực nghiệm trong giảng dạy ở trường phổ thông sau này.

Thực trạng dạy học “Thí nghiệm Vật lí đại cương” ở trường Đại học Sư phạm

Khảo sát này nhằm mục đích phân tích mục tiêu giảng dạy, nội dung, tài liệu hướng dẫn, phương pháp dạy học và hình thức kiểm tra-đánh giá trong chương trình dạy học TNVLĐC tại trường Đại học Sư phạm Tp.HCM Qua đó, nghiên cứu sẽ chỉ ra những ưu điểm, nhược điểm và hạn chế trong việc giảng dạy TNVLĐC, từ đó đề xuất các biện pháp nhằm nâng cao năng lực thực hành cho sinh viên Sư phạm Vật lí.

- SVSP Vật lí năm thứ 2 của trường Đại học Sư phạm Tp.HCM (88 SV).

- GV tổ Vật lí đại cương tại trường Đại học Sư phạm Tp.HCM (7GV).

Nghiên cứu phối hợp các phương pháp khảo sát định tính và định lượng sau:

- Phương pháp khảo sát thông qua việc lập bảng hỏi để thu thập ý kiến.

- Phương pháp xử lí dữ liệu thông qua sử dụng phần mềm Excel.

Bảng hỏi khảo sát dành cho sinh viên chuyên ngành Vật lý bao gồm hai phần chính: thông tin cá nhân và nội dung khảo sát Phần nội dung khảo sát tập trung vào việc đánh giá thực trạng nhận thức của sinh viên về các vấn đề liên quan đến lĩnh vực Vật lý.

Nội dung bài viết tập trung vào việc đánh giá nội hàm NLTN của sinh viên, mức độ chất lượng hành vi NLTN, và các thành tố NLTN được phát triển nhiều nhất cũng như ít nhất Bài viết cũng đề cập đến nội dung và tài liệu hướng dẫn học tập, phương pháp dạy học, hình thức kiểm tra – đánh giá trong học phần TNVLĐC, cùng với thái độ của sinh viên đối với việc học TNVLĐC theo DHKP, với bảng khảo sát được trình bày trong Phụ lục 3 phần A.

Phiếu phỏng vấn giáo viên bao gồm các phần chính như thông tin cá nhân, bao gồm chuyên ngành giảng dạy, số năm kinh nghiệm và trình độ chuyên môn Nội dung phỏng vấn tập trung vào mục tiêu dạy học, nội dung giảng dạy, phương pháp dạy học, hình thức kiểm tra - đánh giá, cùng với những khó khăn mà giáo viên gặp phải trong quá trình dạy học môn TNVLĐC Phiếu phỏng vấn được trình bày chi tiết trong Phụ lục 3 phần B.

SV có thể gửi phản hồi trực tiếp qua file Word hoặc thông qua liên kết khảo sát Google Form Giáo viên được phỏng vấn trực tiếp tại phòng Thí nghiệm cơ nhiệt của trường Đại học Sư phạm TP.HCM.

2.4.5 Kết quả khảo sát và thảo luận

2.4.5.1 Kết quả khảo sát SV và thảo luận

Sau khi xử lí dữ liệu khảo sát, chúng tôi đã thu nhận được một số kết quả cơ bản như sau:

(1) Về mục tiêu dạy học

-Có 79,83% SV chưa thấu hiểu đầy đủ về nội hàm NLTN, bởi vì SV còn nhầm lẫn giữa NLTN và năng lực thực hành TN.

Có 75,83% sinh viên không thể nêu đầy đủ các thành tố của nghiên cứu thực nghiệm Phần lớn sinh viên chỉ có thể liệt kê tên các thành tố như xác định mục đích, tiến hành nghiên cứu và xử lý dữ liệu Hầu hết sinh viên không chú ý đến thành tố thiết kế phương án thực nghiệm.

Khoảng 90% sinh viên đạt mức độ chất lượng hành vi của NLTN ở mức 1, trong khi chỉ khoảng 10% đạt mức 2 Phần lớn sinh viên chỉ thực hiện hành vi theo mẫu có sẵn trong tài liệu, với rất ít sinh viên thực hiện thí nghiệm trong tình huống tương tự Đặc biệt, không có sinh viên nào có khả năng tự thiết kế PATN trong thí nghiệm mới, do họ quen với cách tiếp cận của giáo viên, người đã cung cấp đầy đủ tiến trình thí nghiệm Điều này khiến sinh viên gặp khó khăn trong việc thoát khỏi khuôn mẫu của giáo viên để nghĩ ra PATN mới.

Trong khảo sát về thành tố phát triển sau khi học TNVLĐC, phần lớn sinh viên (51,43%) chọn thành tố 3 “Tiến hành thí nghiệm” là thành tố phát triển nhất Tiếp theo, 36,23% sinh viên lựa chọn thành tố 4 “Xử lý dữ liệu, phân tích đánh giá kết quả” là thành tố phát triển thứ hai Kết quả này hoàn toàn phù hợp với ý kiến phản hồi từ giáo viên.

Hình 2.5 Kết quả thống kê số % SV chọn thành tố được phát triển nhất

Trong khảo sát về các thành tố chưa được phát triển tốt nhất sau khi học, 71,53% sinh viên lựa chọn thành tố “Cải tiến, chế tạo thay thế dụng cụ hư hỏng, sáng tạo dụng cụ thí nghiệm”, trong khi chỉ có 8,4% sinh viên chọn thành phần “Thiết kế phương án thí nghiệm”.

Kết quả khảo sát sinh viên dựa trên cấu trúc NLTN phiên bản đầu tiên cho thấy có 5 thành tố chính: xác định mục đích TN, thiết kế phương án TN, tiến hành TN, thu thập và xử lý dữ liệu, và cải tiến, chế tạo thay thế dụng cụ hư hỏng, sáng tạo dụng cụ TN Bốn thành tố đầu tiên trong phiên bản này hoàn toàn giống với cấu trúc NLTN trong bảng 2.1, chỉ khác ở chỗ các CSHV thể hiện yếu tố SVSP đã được gom lại vào thành tố 5, trình bày quá trình TN và kết quả TN trong bảng 2.1.

(2) Nội dung các bài TN và tài liệu hướng dẫn học tập

Theo khảo sát, 89,8% sinh viên cho rằng nội dung các bài thực nghiệm chưa phù hợp và không đáp ứng được mục tiêu phát triển năng lực thực hành Nguyên nhân là do nội dung đã cung cấp đầy đủ tiến trình thực nghiệm, không tạo cơ hội cho sinh viên phát triển thiết kế phương án thực nghiệm Hơn nữa, số lượng bài thực nghiệm liên quan đến cơ học nhiều hơn nhiệt học, với 7 bài cơ học và 2 bài nhiệt học, mỗi bài chỉ có một phương án thực nghiệm đã được lắp ráp sẵn.

Tài liệu hướng dẫn học tập TNVLĐC được xây dựng theo kiểu đóng, với cách hướng dẫn cụ thể và có cấu trúc rõ ràng Điều này giúp người học dễ dàng tiếp cận và nắm bắt thông tin một cách hiệu quả.

GV cung cấp thông tin đầy đủ và chi tiết cho sinh viên về mục đích thí nghiệm, phương pháp thí nghiệm, tên dụng cụ, cách bố trí, trình tự tiến hành và các công thức, bảng biểu Sinh viên chỉ cần thực hiện thí nghiệm theo các bước hướng dẫn trong tài liệu Tuy nhiên, cách hướng dẫn này có hạn chế, kìm hãm sự tự lực và sáng tạo của sinh viên, đồng thời hạn chế sự phát triển kỹ năng thiết kế phương án thí nghiệm của họ.

Hình 2.6 Kết quả thống kê số % SV chọn kiểu hướng dẫn tài liệu

- Đối với câu hỏi khảo sát về phương pháp dạy học mà GV sử dụng hiện nay trong

Theo khảo sát, 91% sinh viên (SV) ưu tiên các phương pháp dạy học truyền thống trong quá trình học tập tại TNVLĐC, trong khi chỉ có 9% SV lựa chọn phương pháp dạy học hợp tác (DHKP) Điều này cho thấy rằng số lượng SV áp dụng DHKP còn rất hạn chế.

GV sử dụng DHKP trong TNVLĐC mà đa phần GV tổ chức dạy học thường thực hiện theo 3 bước như sau:

Hình 2.7 Kết quả thống kê số %

SV chọn phương pháp dạy học được sử dụng trong TNVLĐC

+ Bước 1: SV chuẩn bị các câu hỏi lí thuyết ở nhà.

GV khuyến khích sinh viên nghiên cứu tài liệu hướng dẫn thực hành và trả lời các câu hỏi liên quan trong từng bài thực nghiệm được giao Các câu hỏi thường là dạng tự luận về lý thuyết.

+ Bước 2: SV thực hành trong phòng TN.

GV hướng dẫn thực hành có thể kiểm tra phần chuẩn bị ở nhà của SV, sau đó

Các biện pháp phát triển năng lực thực nghiệm khi tổ chức dạy học “Thí nghiệm Vật lí đại cương” theo dạy học khám phá

Dựa trên ba nguyên tắc sư phạm đã nêu, chúng tôi đề xuất bảy biện pháp cụ thể để phát triển NLTN trong việc tổ chức dạy học TNVLĐC Những biện pháp này nhằm nâng cao hiệu quả giảng dạy và tạo ra môi trường học tập tích cực cho học sinh.

DHKP nội dung cụ thể được trình bày như sau:

- Biện pháp 1: Xây dựng các phiếu học tập có lồng ghép các NVHT theo trình tự ba mức độ khám phá từ thấp nhất đến cao nhất.

Ba mức độ khám phá được thể hiện qua việc giáo viên giao các nhiệm vụ học tập cho sinh viên Các nhiệm vụ này cần tuân thủ trình tự từ thấp đến cao, với mỗi mức độ khám phá, giáo viên xây dựng nhiệm vụ phù hợp nhằm phát triển các cấu trúc năng lực học tập Việc thiết kế và thực hiện chuyển giao nhiệm vụ học tập phải đảm bảo ba mức độ khám phá tăng dần, đồng thời cung cấp đầy đủ và rõ ràng thông tin cần thiết cho sinh viên Để xây dựng phương pháp học tập có lồng ghép các nhiệm vụ theo trình tự ba mức độ khám phá này, cần thực hiện theo các bước cụ thể.

Để thực hiện bài thực nghiệm (TN), trước tiên cần xác định mục tiêu dạy học dựa trên cấu trúc NLTN Tiếp theo, kiểm tra tình trạng của các dụng cụ TN để đảm bảo đáp ứng được mục tiêu dạy học Sau đó, soạn thảo các câu hỏi lý thuyết liên quan nhằm kiểm tra và củng cố kiến thức cho sinh viên (SV) Đối với các nhiệm vụ học tập (NVHT), cần phân loại theo mức độ bám sát mục tiêu dạy học: Mức độ khám phá 1 yêu cầu cung cấp thông tin hỗ trợ cho SV; Mức độ khám phá 2 chỉ đưa ra yêu cầu thực hiện và thay đổi dữ liệu, dụng cụ TN tương tự; Mức độ khám phá 3 yêu cầu SV thiết kế PATN mà không cung cấp thông tin hỗ trợ.

* GV đảm bảo đủ thời gian học và dụng cụ TN

* Các yêu cầu giao cho SV phải rõ ràng và cụ thể

* GV đảm bảo các thông tin cung cấp cho SV phải phù hợp theo mức độ.

* GV bổ sung thêm các CSHV vào sau cuối mỗi yêu cầu nhằm thông báo cho SV biết mục tiêu cần đạt được

Để khuyến khích sinh viên tự lực thực hiện các nhiệm vụ học tập (NVHT) với mức độ khám phá tăng dần, cần khuyến khích họ tự tìm tòi và khám phá các nguồn tư liệu khác nhau, có thể là do giáo viên cung cấp Quy trình khuyến khích này cần được thực hiện theo các bước cụ thể để đạt hiệu quả cao.

+ Cách thức thực hiện: Thứ nhất, GV cung cấp trước PHT và chuyển giao

NVHT cho SV Thứ hai, trước khi lên lớp, SV nghiên cứu, chuẩn bị trước các

Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá các nhiệm vụ học tập (NVHT) liên quan đến câu hỏi lý thuyết và hoạt động tìm hiểu dụng cụ thực nghiệm (TN) trong tài liệu TNVLĐC Thứ ba, trong lớp học, sinh viên (SV) sẽ thực hiện các thí nghiệm theo NVHT do giáo viên (GV) giao Ở mức độ khám phá 1, GV sẽ giới thiệu thông tin về dụng cụ TN, bao gồm tên, công dụng và hướng dẫn sử dụng Sau đó, GV sẽ làm mẫu và SV sẽ thực hiện lại theo hướng dẫn.

Ở mức độ khám phá 2, giáo viên sẽ cung cấp tài liệu hoặc video hỗ trợ để sinh viên thực hiện thí nghiệm tương tự Trong khi đó, ở mức độ khám phá 3, sinh viên sẽ tự thực hiện thí nghiệm một cách độc lập, tự tìm kiếm ý tưởng thiết kế sản phẩm thông qua việc nghiên cứu các nguồn tài liệu trên mạng hoặc sách, bài báo mà gần như không cần sự can thiệp của giáo viên.

GV cung cấp nguồn tư liệu học tập đa dạng cho sinh viên, bao gồm trang web, video, phiếu hỗ trợ và tài liệu TNVLĐC, nhằm đáp ứng nhu cầu khám phá của từng cá nhân.

* GV giao các NVHT cho SV phải rõ ràng và tường minh

Biện pháp 3 là sử dụng dạy học khám phá, giúp sinh viên có cơ hội thể hiện bản thân thông qua việc tìm tòi và khám phá các phương pháp, dụng cụ thực nghiệm, cũng như cách thức tiến hành thí nghiệm.

Mức độ tự lực của sinh viên gắn liền với khả năng tự học, tự rèn luyện và tự nghiên cứu, đặc biệt phù hợp với đối tượng sinh viên trưởng thành Để phát triển năng lực tự học của sinh viên, giáo viên cần yêu cầu sinh viên ngày càng tự lực trong việc thực hiện nhiệm vụ học tập, đồng thời giảm dần sự hướng dẫn Để đảm bảo sinh viên phát huy tính tự lực ở mức cao nhất, giáo viên cần giảm bớt hỗ trợ và thông tin cung cấp Đây cũng là một phương pháp “rèn nghề” cho sinh viên sư phạm Việc áp dụng dạy học kết hợp với phương pháp này sẽ tạo nhiều cơ hội cho sinh viên thể hiện hành vi cần thiết.

Để thực hiện hiệu quả, giáo viên cần tạo ra các tình huống học tập kích thích sự khám phá của sinh viên Việc thường xuyên đặt câu hỏi trong quá trình thực hiện thí nghiệm sẽ giúp sinh viên tìm tòi về phương pháp, dụng cụ và kiến thức đã học Sinh viên nên thực hiện các nhiệm vụ học tập gợi mở với mức độ khám phá tăng dần Ở mức độ khám phá đầu tiên, giáo viên cung cấp đầy đủ thông tin về mục đích và dụng cụ thí nghiệm, trong khi ở mức độ thứ hai, giáo viên sẽ giảm bớt thông tin để khuyến khích sinh viên tự tìm hiểu.

Trong quá trình học tập, sinh viên (SV) sẽ sử dụng dụng cụ TN để tìm tòi và suy nghĩ về PATN Mặc dù ở giai đoạn này, giáo viên (GV) vẫn tiếp tục hỗ trợ và hướng dẫn thêm cho SV khi họ gặp khó khăn trong việc khám phá PATN Ở mức độ khám phá 3, sự hỗ trợ này trở nên cần thiết để giúp SV vượt qua những thách thức trong quá trình học.

GV không cung cấp thông tin mà SV tự thực hiện TN

* GV đảm bảo đủ thời gian học và dụng cụ TN

* GV cần tạo nhiều cơ hội để SV có thể phát triển các CSHV

- Biện pháp 4: Mở rộng mức độ khám phá bằng cách giảm bớt các loại thông tin cung cấp cho SV.

Để mở rộng mức độ khám phá, giáo viên sẽ từ từ thu hẹp số lượng hướng dẫn bằng cách giảm bớt thông tin cung cấp cho sinh viên trong quá trình học tập Điều này giúp sinh viên tự khám phá và phát triển kỹ năng tư duy độc lập.

Sinh viên thực hiện thí nghiệm (TN) với sự hướng dẫn từ giáo viên (GV) ở mức độ đầu tiên, nơi họ nhận được nhiều thông tin nhất, bao gồm mục đích và dụng cụ TN Ở mức độ khám phá thứ hai, thông tin cung cấp cho sinh viên giảm bớt, chỉ còn lại mục đích và dụng cụ TN, trong khi mức độ tự lực của sinh viên tăng lên Trong trường hợp gặp khó khăn, sinh viên vẫn thực hiện TN với sự hỗ trợ từ GV Mức độ khám phá thứ ba tiếp tục nâng cao khả năng tự chủ của sinh viên trong quá trình học tập.

SV thực hiện TN gần như không cần sự hướng dẫn của GV.

* GV đảm bảo lượng thông tin cung cấp cho SV vừa đủ và kịp thời.

* GV đảm bảo đủ thời gian học.

- Biện pháp 5: Xây dựng các hoạt động học phải bám sát chặt chẽ theo các bước của tiến trình DHKP TNVLĐC

Việc phát triển năng lực tự học (NLTN) của sinh viên thông qua các hoạt động học là rất quan trọng Các hoạt động học cần tuân thủ các bước của tiến trình dạy học, nhằm đáp ứng mục tiêu giáo dục Trong từng hoạt động học, giáo viên có thể đánh giá các công cụ hỗ trợ học viên dựa trên các tiêu chí đã được xây dựng Để xây dựng các hoạt động học hiệu quả, cần thực hiện theo các bước cụ thể trong tiến trình dạy học.

Để thực hiện hiệu quả, trước tiên cần xác định mục tiêu của các hoạt động dựa trên mục tiêu dạy học, đặc biệt là theo cấu trúc NLTN Tiếp theo, thiết kế chuỗi hoạt động học phải tuân theo 6 bước trong tiến trình DHKP TNVLĐC.

Quy trình xây dựng chương trình “Thí nghiệm Vật lí đại cương” theo dạy học khám phá nhằm phát triển năng lực thực nghiệm

Kết quả khảo sát về thực trạng dạy học TNVLĐC của sinh viên Sư phạm Vật lý tại Đại học Sư phạm Tp.HCM cho thấy chương trình hiện tại chưa đáp ứng được mục tiêu phát triển năng lực thực hành của người học Để cải thiện điều này, chúng tôi đề xuất điều chỉnh chương trình TNVLĐC theo định hướng DHKP, áp dụng mô hình ADDIE để xây dựng khung đề cương Mô hình ADDIE được chọn vì những ưu điểm cụ thể trong việc phát triển chương trình TNVLĐC, giúp đảm bảo tính khả thi và hiệu quả trong quá trình giảng dạy.

+ ADDIE là mô hình được sử dụng phổ biến nhất cho thiết kế giảng dạy.

Mô hình ADDIE là nền tảng cho nhiều mô hình thiết kế đào tạo khác và được sử dụng làm cơ sở cho hơn 100 mô hình thiết kế hướng dẫn hiện nay.

+ ADDIE được áp dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia trên thế giới.

+ ADDIE là mô hình đã được chứng minh tính hiệu quả cho hoạt động học tập.

Mô hình ADDIE là một quy trình hệ thống và lặp đi lặp lại, giúp xác định nhu cầu đào tạo, thiết kế chương trình khóa học, thực hiện các khóa học và đánh giá hiệu quả của chúng.

2.7.1 Giới thiệu sơ lược về mô hình ADDIE

Mô hình ADDIE là một phương pháp xây dựng chương trình khóa học hiệu quả, bao gồm năm giai đoạn chính: Phân tích (Analyze), Thiết kế (Design), Phát triển (Development), Thực hiện (Implementation) và Đánh giá (Evaluation) Mỗi giai đoạn trong mô hình này đều đóng vai trò quan trọng, giúp đảm bảo nội dung bài giảng được thiết kế một cách logic và thống nhất Quá trình đánh giá diễn ra liên tục trong từng giai đoạn, nhằm cải thiện và tối ưu hóa chất lượng khóa học.

Phân tích là giai đoạn đầu tiên và vô cùng quan trọng trong việc xác định mục tiêu của khóa học Quá trình này giúp làm rõ những kiến thức mà sinh viên đã tiếp thu và những gì họ sẽ đạt được sau khi hoàn thành khóa học.

Giai đoạn thiết kế là bước quan trọng trong việc lập kế hoạch xây dựng học liệu cho khóa học, bao gồm việc xác định mục tiêu học tập, phát triển nội dung bài học, lựa chọn công cụ đánh giá và thiết kế bài tập cho sinh viên.

Phát triển học liệu bao gồm việc soạn thảo và rà soát nội dung dạy học, phương pháp giảng dạy, cũng như công cụ đánh giá Sau khi hoàn thiện, tiến hành thử nghiệm từng phần và yếu tố của bài giảng để đảm bảo hiệu quả trong quá trình giảng dạy.

+ Thực hiện: tiến hành thực nghiệm khóa học đã xây dựng và cung cấp tài liệu học tập cho SV.

Giai đoạn đánh giá trong mô hình ADDIE là bước cuối cùng nhằm xác định mức độ đạt được của mục tiêu khóa học và những điều cần điều chỉnh Quá trình này bao gồm hai loại đánh giá: đánh giá quá trình diễn ra trong suốt khóa học và đánh giá tổng kết, giúp thu thập phản hồi từ người tham gia về tính khả thi và hiệu quả của chương trình.

Hình 2.11 Mô hình thiết kế giảng dạy ADDIE – [116]

2.7.2 Quy trình xây dựng chương trình “Thí nghiệm Vật lí đại cương” theo mô hình ADDIE

Chúng tôi áp dụng quy trình thiết kế theo mô hình ADDIE để phát triển chương trình TNVLĐC, bao gồm 5 giai đoạn Các giai đoạn này được thực hiện một cách nhất quán và tuân thủ nghiêm ngặt ba nguyên tắc đã đề xuất ở mục 2.5 Dưới đây là chi tiết về 5 giai đoạn cụ thể trong quy trình.

Giai đoạn 1: Phân tích chương trình “Thí nghiệm Vật lí đại cương” hiện tại

Xây dựng phiếu điều tra nhằm khảo sát thực trạng dạy học TNVLĐC cho sinh viên Sư phạm tại trường Đại học Sư phạm Tp.HCM, giúp hiểu rõ tình hình hiện tại của TNVLĐC, nhu cầu của sinh viên, phương pháp giảng dạy đang được áp dụng, và phát hiện những lỗ hổng kiến thức của sinh viên Qua đó, đánh giá quá trình đào tạo trước đây, những thành tựu mà sinh viên đã đạt được cũng như những lĩnh vực cần cải thiện.

- Tiến hành điều tra SV bằng phiếu hỏi Phiếu hỏi xoay quanh các vấn đề sau đây:

+ Mục tiêu, đối tượng, nội dung, phương pháp dạy học, phương tiện dạy học và cách thức kiểm tra đánh giá TNVLĐC.

+ Những khó khăn của SV khi học TNVLĐC.

+ Khảo sát sự hứng thú của SV khi học TNVLĐC theo DHKP.

+ Đề xuất các biện pháp để phát triển NLTN cho SV khi học TNVLĐC.

Phân tích tình hình hiện tại giúp chúng tôi hiểu rõ nhu cầu của sinh viên và nhận diện những hạn chế mà họ gặp phải, có thể do bản thân người học hoặc chương trình đào tạo Từ đó, chúng tôi sẽ đề xuất các biện pháp hợp lý nhằm phát triển năng lực thực tiễn cho sinh viên thông qua thực tập và việc làm.

Theo khảo sát thử nghiệm ban đầu, đa số sinh viên thích phương pháp dạy học kiểu mới DHKP, đặc biệt phát triển mạnh trong các kỹ năng "Tiến hành thí nghiệm" và "Xử lý dữ liệu, phân tích đánh giá kết quả" Tuy nhiên, sinh viên còn hạn chế trong việc thiết kế phương án thí nghiệm, đặc biệt là ở khía cạnh cải tiến và chế tạo dụng cụ thí nghiệm Phương pháp DHKP thu hút sinh viên, khuyến khích họ tự tìm tòi khám phá và thiết kế phương án riêng, trong khi dạy học truyền thống lại thiếu tính tương tác, gây nhàm chán Kết quả cho thấy khoảng 90% sinh viên đạt năng lực thí nghiệm ở mức 1 và 10% ở mức 2.

Giai đoạn 2: Thiết kế chương trình “Thí nghiệm Vật lí đại cương”

Sau khi phân tích dữ liệu khảo sát và ý kiến chuyên gia, chúng tôi đã điều chỉnh khung đề cương TNVLĐC theo DHKP với các phần chính: mục tiêu, nội dung, phương tiện, phương pháp dạy học và kiểm tra đánh giá Dưới đây là bảng đề xuất điều chỉnh chương trình TNVLĐC theo DHKP.

Bảng 2.5 Đề xuất điều chỉnh chương trình “Thí nghiệm Vật lí đại cương” Đề cương TNVLĐC hiện tại Đề cương TNVLĐC theo dạy học khám phá

1.Mục tiêu Rèn luyện kĩ năng thực hành.

Phát triển năng lực thực nghiệm.

(các CSHV trong cấu trúc NLTN)

2.Nội dung 9 bài TN đã lắp ráp và bố trí sẵn.

1 bài mở đầu và 9 bài TN, trong đó có

1 số TN mới xây dựng và thay thế, bổ sung 1 số bài TN cũ, đơn giản, chưa đáp ứng mục tiêu phát triển NLTN của SV.

Các dụng cụ đo lường cũ và đơn giản thường gây ra sai số lớn trong quá trình thực hiện Hầu hết các thiết bị đo đã được lắp ráp và bố trí một cách cố định, ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả.

Tăng cường cổng quang điện và bổ sung cảm biến vị trí, cảm biến lực Thêm các thiết bị TN có thể lắp ráp và bố trí linh hoạt, cùng với các thiết bị TN tự chế Mỗi bài TN cần có tối thiểu 2 phương án thực nghiệm.

4 Phương pháp dạy học Phương pháp dạy học truyền thống.

Dạy học khám phá (khám phá tiến trình

TN, phương án TN, phương tiện TN).

5 Kiểm tra đánh giá Bài báo cáo TN, thi thực hành - vấn đáp (thi cuối kì).

Rubric, video, nhật kí học tập sway/trình bày trên sổ ghi chép, bài báo cáo TN; sơ đồ mạng nhện; thi thực hành - vấn đáp

Quy trình tổ chức dạy học “Thí nghiệm Vật lí đại cương” theo dạy học khám phá nhằm phát triển năng lực thực nghiệm

Dựa trên hoạt động dạy học giải quyết vấn đề của sinh viên trong thực hành TN của TNVLĐC và tham khảo các bước tổ chức DHKP của Sokolowska, cùng với các nghiên cứu trong và ngoài nước, chúng tôi đã đề xuất quy trình và tiến trình tổ chức DHKP TNVLĐC Để đánh giá hiệu quả và sự phù hợp của quy trình và tiến trình này, chúng tôi đã sử dụng phương pháp Delphi để thu thập ý kiến từ 16 chuyên gia trong lĩnh vực lí luận và phương pháp dạy học Vật lí.

Chúng tôi đã thu thập ý kiến từ các chuyên gia thông qua phiếu khảo sát, cho phép họ chọn cách phản hồi trực tiếp trên file Word hoặc qua link khảo sát Google Form trong cả hai vòng thu thập ý kiến.

 Thời gian xin ý kiến chuyên gia : diễn ra trong 2 vòng với thời gian cụ thể như sau:

Vòng 1 của quá trình thu thập ý kiến diễn ra từ ngày 04/05/2022 đến 04/06/2022, nhằm mục đích thu thập và tổng hợp ý kiến của các chuyên gia về quy trình tổ chức dạy học được đề xuất Qua vòng 1, chúng tôi không chỉ hiểu rõ hơn quan điểm của các chuyên gia mà còn chuẩn bị cho vòng 2 Kết quả từ vòng 1 sẽ được sử dụng để phát triển bảng hỏi cho vòng 2 trong quá trình thu thập ý kiến.

Vòng 2 của quá trình diễn ra từ ngày 20/06/2022 đến 14/07/2022, nhằm cung cấp phản hồi dựa trên ý kiến thu thập từ vòng 1 Mục tiêu chính của vòng này là đạt được sự đồng thuận cuối cùng từ các chuyên gia về những thay đổi được đề xuất trong quy trình tổ chức dạy học từ vòng trước.

 Nội dung của phiếu xin ý kiến chuyên gia gồm các phần như sau:

+ Một là, thông tin của chuyên gia.

Bài viết này xin ý kiến góp ý từ các chuyên gia về quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP, bao gồm ba phần chính: (i) Cơ sở đề xuất quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP; (ii) Các mức độ khám phá trong quá trình dạy học; và (iii) Quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP.

+ Ba là, bộ câu hỏi xin ý kiến của chuyên gia.

Bảng hỏi Delphi vòng 1 đã được gửi đến các chuyên gia với 3 phần nhằm thu thập ý kiến Dựa trên kết quả của vòng 1, bảng hỏi Delphi vòng 2 được xây dựng, chỉ chọn các đáp án có điểm trung bình trên 3.5 để đảm bảo độ chính xác Chúng tôi đã gửi email bảng hỏi và tóm tắt kết quả đến các chuyên gia tham gia vòng 1 Mục tiêu của vòng 2 là thu thập điểm số cho từng khẳng định, từ đó tính toán điểm trung bình, độ lệch chuẩn và hệ số đồng thuận Kendall’s, đánh giá độ tin cậy và tính khách quan của khảo sát.

Dữ liệu thu thập từ vòng 2 sẽ được phân tích và xử lí bằng phần mềm thống kê SPSS.

Sau khi thu thập ý kiến từ hai vòng Delphi và ý kiến của các bên liên quan như giáo viên và sinh viên, chúng tôi đã tiến hành tổng hợp, rà soát và điều chỉnh quy trình dạy học theo DHKP TNVLĐC Các ý kiến chuyên gia về quy trình tổ chức dạy học đã được trình bày chi tiết trong các phụ lục 4, 5 và 6 Sơ đồ minh họa quy trình Delphi hai vòng cũng được đính kèm để làm rõ hơn về quá trình này.

Hình 2.13 Quy trình Delphi 2 vòng

+ Kết quả Delphi của vòng 1: với giá trị hệ số Cronbach’s Alpha lớn hơn

Các hệ số tương quan đều vượt ngưỡng 0,4, cho thấy không có biến quan sát nào cần loại bỏ khỏi nghiên cứu Tuy nhiên, tính tin cậy của bảng hỏi vẫn chưa đạt mức cao mong muốn, và sự đồng thuận giữa các chuyên gia về quy trình tổ chức DHKP cần được cải thiện Do đó, cần điều chỉnh và nâng cao bảng hỏi cho vòng 2 nhằm phản ánh chính xác các khía cạnh quan trọng của quy trình tổ chức DHKP.

Kết quả từ vòng 2 của nghiên cứu Delphi cho thấy giá trị Kendall’s W đạt 0,633, vượt qua ngưỡng 0,5, điều này chứng tỏ sự đồng thuận mạnh mẽ và mức độ tin cậy cao trong ý kiến của các chuyên gia Dữ liệu này cho phép chúng tôi dừng xin ý kiến mà không cần thực hiện vòng 3 Qua hai vòng Delphi, chúng tôi đã rà soát và điều chỉnh quy trình tổ chức dạy học khám phá TNVLĐC, đảm bảo độ tin cậy và giá trị nội dung cao cho quy trình đề xuất.

Có thể nói, chúng tôi đã xây dựng được 2 quy trình tổ chức dạy học:

Quy trình tổ chức dạy học khóa học TNVLĐC theo DHKP bao gồm bốn bước thực hiện chính, nhằm đảm bảo việc giảng dạy được tổ chức một cách hiệu quả Mỗi bước trong quy trình này định hướng rõ ràng cho việc tổ chức dạy học cho từng bài TN, giúp nâng cao chất lượng giáo dục và đáp ứng nhu cầu học tập của học viên.

Quy trình tổ chức dạy học từng bài TN theo DHKP được xây dựng dựa trên quy trình dạy học toàn khóa và chi tiết hóa cách thức tổ chức dạy học cho từng bài TN trong dạy học TNVLĐC Quy trình này bao gồm ba giai đoạn chính: “Chuẩn bị thiết kế bài dạy”, “Tổ chức thực hiện NVHT” và “Tổ chức báo cáo kết quả TN, đánh giá và tổng kết”.

Dưới đây là quy trình tổ chức dạy học khóa học TNVLĐC theo DHKP hoàn thiện sau 2 vòng Delphi.

2.8.1 Quy trình tổ chức dạy học khóa học “Thí nghiệm Vật lí đại cương” theo dạy học khám phá nhằm phát triển năng lực thực nghiệm

Quy trình tổ chức dạy học khám phá khóa học TNVLĐC bao gồm 4 bước:

+ Bước 1: Tổ chức tình huống nảy sinh vấn đề cần khám phá.

+ Bước 2: Phát biểu vấn đề cần khám phá.

Bước 3 trong quá trình giải quyết vấn đề bao gồm ba mức độ khám phá khác nhau, mỗi mức tương ứng với một giai đoạn học tập Giai đoạn đầu tiên, giáo viên hướng dẫn sinh viên thực hiện thí nghiệm theo cấu trúc có sẵn, bắt đầu với nhiệm vụ học tập 1 dựa trên mẫu Sau khi hoàn thành các câu hỏi ở mức 1, sinh viên tiếp tục với nhiệm vụ học tập 2, tương tự như nhiệm vụ trước nhưng sử dụng dụng cụ thí nghiệm mới do giáo viên cung cấp, thực hiện theo hình thức khám phá có hướng dẫn Sau khi hoàn thành mức 2, sinh viên chuyển sang khám phá mở, tự xác định mục đích thí nghiệm, thiết kế phương án thí nghiệm, lựa chọn dụng cụ và xử lý dữ liệu Ở giai đoạn 3, giáo viên giao nhiệm vụ cho các nhóm sinh viên thực hiện các dự án học tập kết hợp giữa việc học tại nhà và trong phòng thí nghiệm.

+ Bước 4 : Báo cáo kết quả thí nghiệm, đánh giá và tổng kết.

Chúng tôi đã phát triển các NVHT với mức độ khám phá tăng dần, như thể hiện trong hình 2.14 Sơ đồ Quy trình tổ chức dạy học khóa học TNVLĐC theo DHKP được mô tả qua 5 đề mục chính.

Giáo viên và sinh viên cùng tham gia vào quá trình dạy học, trong đó giáo viên tổ chức lớp học, phân chia nhóm và theo dõi sự tiến bộ của sinh viên Họ phát hiện những khó khăn và sai lầm của sinh viên, đưa ra câu hỏi hướng dẫn và định hướng để đánh giá và tổng kết kết quả học tập Sinh viên tiếp nhận và thực hiện các nhiệm vụ học tập một cách tích cực.

Mức độ khám phá trong dạy học bao gồm ba cấp độ: khám phá theo cấu trúc có sẵn, khám phá có hướng dẫn và khám phá mở Khám phá theo cấu trúc có sẵn được giáo viên sử dụng để hướng dẫn sinh viên thực hiện thí nghiệm theo mẫu đã định Khám phá có hướng dẫn là khi giáo viên hỗ trợ sinh viên thực hiện thí nghiệm trong những tình huống tương tự Cuối cùng, khám phá mở cho phép sinh viên thực hiện thí nghiệm trong những tình huống mới, giúp phát triển khả năng tư duy sáng tạo Ba mức độ khám phá này được thể hiện rõ ràng ở bước 3 trong quy trình tổ chức dạy học của khóa học TNVLĐC theo DHKP.

THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC KHÁM PHÁ “THÍ NGHIỆM VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA SINH VIÊN SƯ PHẠM

Xây dựng nội dung các bài thí nghiệm nhằm phát triển năng lực thực nghiệm theo dạy học khám phá

3.1.1 Xây dựng các phương án và dụng cụ thí nghiệm

3.1.1.1 Sự cần thiết xây dựng các phương án và dụng cụ thí nghiệm

Để đảm bảo sinh viên (SV) thực hiện nhiệm vụ học tập (NVHT) theo ba mức độ khác nhau trong quá trình dạy học thực nghiệm, giáo viên (GV) cần trang bị đầy đủ dụng cụ thực nghiệm (TN) nhằm phát triển năng lực tự nhiên (NLTN) cho SV Ở mức độ khám phá 1, SV thực hiện TN theo mẫu có sẵn, trong khi ở mức độ 2, SV cần xây dựng thêm dụng cụ TN để đáp ứng yêu cầu nhiệm vụ Mức độ khám phá 3 yêu cầu SV tự xác định vấn đề, mục đích TN, thiết kế và thực hiện phương án của mình Tuy nhiên, do hạn chế về trình độ và cơ sở vật chất, GV cần xây dựng các phương án thí nghiệm (PATN) dự phòng để hỗ trợ SV Mỗi bài TN nên có ít nhất hai PATN để tạo cơ hội cho SV đánh giá ưu nhược điểm, từ đó đáp ứng tốt hơn yêu cầu phát triển NLTN Tóm lại, việc xây dựng thêm PATN ở mức độ 3 và bổ sung dụng cụ TN ở mức độ 2 là cần thiết để SV hoàn thành NVHT ở cả ba mức độ khám phá.

3.1.1.2 Phân tích tình trạng các dụng cụ thí nghiệm hiện có

Theo đề cương TNVLĐC theo DHKP, trong TNVLĐC có 1 bài mở đầu và 9 bài thực nghiệm Hiện tại, phòng TN cơ nhiệt đã có 4 bài thực nghiệm với 2 PATN sẵn có, bao gồm bài 01, bài 04, bài 05 và bài 06 Tuy nhiên, bài 04 có PATN thứ 2 với thao tác phức tạp, khó khăn cho sinh viên, dẫn đến kết quả đo không ổn định và sai số lớn Ngoài ra, một số bài thực nghiệm còn sử dụng dụng cụ cũ và đơn giản, trong khi các dụng cụ đã lắp ráp chưa đáp ứng được mục tiêu phát triển năng lực thực hành của sinh viên Bảng 3.1 cung cấp thông tin chi tiết về tình trạng các dụng cụ thực nghiệm trong 9 bài thực nghiệm.

Bảng 3.1 Bảng mô tả tình trạng các dụng cụ thí nghiệm hiện có

Bài TN Tình trạng hiện tại Đề xuất

1 Xác định momen quán tính bánh xe

Có 2 PATN: đều hoạt động tốt nhưng ở PATN 1 thì bánh xe Maxwell chuyển động bị lắc và đồng hồ đo thời gian chưa ổn định.

- Điều chỉnh 2 sợi dây treo của bánh xe và ốc vít.

- Sửa đồng hồ đo thời gian.

2 Xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng

Có 1 PATN: hoạt động chưa ổn định do cân kĩ thuật bị hỏng và vòng kim loại không đều do bị mòn nên gây sai số lớn

- Cải tiến cân kĩ thuật.

- Chế tạo thêm các vòng kim loại.

3 Xác định hệ số nhớt của chất lỏng theo phương pháp Stokes

Có 1 PATN: hoạt động tốt, thao tác TN đơn giản Thêm các viên bi có đường kính, khối lượng khác nhau và thay các chất lỏng khác nhau.

4 Xác định tỷ số nhiệt dung phân tử của chất khí

Có 2 PATN: PATN 1 hoạt động tốt nhưng các dụng cụ

TN đã lắp ráp, bố trí sẵn, PATN 2 hoạt động không ổn định do piston không khít gây sai số lớn.

Xây dựng thêm 1 PATN: với dụng cụ TN rời rạc

5 Xác định bước sóng và vận tốc truyền sóng âm bằng phương pháp sóng dừng

Có 2 PATN: đều hoạt động tốt.

6 Xác định gia tốc trọng trường bằng con lắc thuận nghịch

Có 2 PATN: đều hoạt động tốt.

7 Khảo sát các quá trình va chạm trên đệm không khí – Nghiệm lại định luật bảo toàn động lượng

Có 1 PATN: hoạt động chưa ổn định ở trường hợp va chạm đàn hồi với sai số lớn, hai xe trượt không dính nhau vì hai miếng vải dán gai không dính; hai xe trượt rất rít không chuyển động được trên máng trượt và PATN này chỉ kiểm

- Thay miếng vải gai bằng miếng nhựa.

- Chế tạo thêm các xe trượt

+ PATN 1 kiểm chứng ĐLBTĐL trong trường chứng ĐLBTĐL của hai xe chuyển động cùng phương hợp va chạm đàn hồi của hai vật chuyển động cùng phương.

+ PATN 2 kiểm chứng ĐLBTĐL trong trường hợp va chạm đàn hồi của hai vật chuyển động theo phương bất kì.

8 Kiểm chứng lại ba định luật thực nghiệm của chất khí

Có 1 PATN: hoạt động tốt, thao tác tiến hành TN khá phức tạp ở điều chỉnh các van

Xây dựng thêm 1 PATN: có kết nối với máy tính hoặc điện thoại.

9 Xác định tần số góc cộng hưởng của dao động cưỡng bức

Có 1 PATN: hoạt động tốt.

Dựa trên tình trạng hiện tại của dụng cụ thực nghiệm (TN), chúng tôi đã đề xuất cải tiến và chế tạo thêm dụng cụ TN, đồng thời xây dựng 6 phòng thực hành TN (PATN) mới để đáp ứng nhu cầu trang thiết bị cho sinh viên Các dụng cụ TN sẽ được nâng cấp để trở nên linh hoạt hơn Dưới đây là bảng tóm tắt các bài thực nghiệm cần xây dựng thêm PATN và cải tiến dụng cụ TN.

Bảng 3.2 Bảng tóm tắt các bài TN cần mở về phương án và dụng cụ TN

Bài 1 Bài 2 Bài 3 Bài 4 Bài 5 Bài 6 Bài 7 Bài 8 Bài 9

Dụng cụ TN Mở Mở Mở Mở Mở

Bài TN 02 "Xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng" đã giới thiệu hai phương pháp thí nghiệm mới: phương pháp sử dụng vòng kim loại kết hợp với lực kế xoắn và phương pháp sử dụng ống pipet cùng thước cặp.

Trong bài TN 04 “Xác định tỷ số nhiệt dung phân tử của chất khí”, chúng tôi đã bổ sung thêm một phương án thí nghiệm (PATN) mới sử dụng bình thủy tinh, lò sưởi điện và áp kế chính xác của Phywe Phương án này nhằm xác định nhiệt dung phân tử đẳng tích và nhiệt dung phân tử đẳng áp, từ đó suy ra tỷ số giữa nhiệt dung phân tử của chất khí (hình 3.1 PA3) Ngoài ra, chúng tôi cũng mở rộng mục tiêu cho sinh viên (SV) để xác định hằng số chung của khí (R).

Trong bài TN 07 "Nghiệm lại ĐLBTĐL", chúng tôi đã phát triển hai phương án thí nghiệm (PATN) nhằm kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng (ĐLBTĐL) trong hai loại va chạm: va chạm đàn hồi và va chạm mềm Phương án đầu tiên áp dụng mô hình ván trượt để kiểm chứng ĐLBTĐL của hệ hai vật chuyển động cùng phương, trong khi phương án thứ hai sử dụng phần mềm Tracker để kiểm tra ĐLBTĐL khi hai vật chuyển động theo phương bất kỳ (Hình 3.1: PA2 và PA3).

Trong bài TN 08 “Kiểm chứng lại ba định luật thực nghiệm của chất khí”, chúng tôi đã phát triển một PATN sử dụng thiết bị khí lý tưởng, bao gồm một xilanh và piston kết hợp với nút dừng cơ học Thiết bị này được kết nối với cảm biến nhiệt độ và cảm biến áp suất, nhằm kiểm chứng ba định luật thực nghiệm của chất khí, từ đó xác định điều kiện áp dụng phương trình trạng thái của khí lý tưởng.

Dưới đây là sơ đồ hóa cấu trúc các bài TN trong TNVLĐC tại trường Đại học Sư phạm Tp.HCM:

Hình 3.1 Sơ đồ cấu trúc các bài thí nghiệm trong TNVLĐC phần Cơ

Nhiệt tại trường Đại học Sư phạm Tp.HCM

Các PATN được tô màu xanh lá cây trong hình 3.1 đại diện cho những phương án bổ sung mà chúng tôi đã phát triển Mỗi PATN sẽ bao gồm các nội dung chính như mục đích.

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ trình bày các nội dung quan trọng liên quan đến thí nghiệm (TN), bao gồm nguyên tắc, cơ sở lý thuyết, cách bố trí TN, dụng cụ TN và trình tự thực hiện TN Các thông tin cụ thể về các phương pháp thí nghiệm (PATN) sẽ được đề cập chi tiết ở phần dưới.

3.1.1.3 Mô tả các phương án thí nghiệm đã xây dựng

(1) Bài thí nghiệm 02: Xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng

Trong bài thực nghiệm này, ngoài việc sử dụng một phương pháp đã có sẵn trong tài liệu thực hành cơ nhiệt để xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng thông qua lực căng tác dụng lên một vòng kim loại treo trên cân kỹ thuật, chúng tôi sẽ bổ sung thêm hai phương pháp khác.

NVHT 2 và 3 tùy vào trình độ thực tiễn của SV dự kiến như sau:

- Xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng bằng vòng kim loại.

- Xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng bằng ống nhỏ giọt.

Phương án 1: Xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng bằng vòng kim loại a Mục đích thí nghiệm

- Xác định suất căng mặt ngoài của nước (hoặc dầu olive) theo nhiệt độ.

Để xác định suất căng mặt ngoài của nước có pha trộn rượu, một vòng được gắn vào lực kế xoắn bằng sợi chỉ sẽ được nhúng vào chất lỏng Suất căng mặt ngoài được tính dựa trên đường kính của vòng và lực kéo cần thiết để kéo vòng ra khỏi màng chất lỏng Nguyên tắc này dựa trên cơ sở lý thuyết về tương tác giữa chất lỏng và bề mặt, cho phép đánh giá chính xác suất căng mặt ngoài của các dung dịch.

Một phân tử trong chất lỏng chịu tác động từ tất cả các phân tử xung quanh, dẫn đến lực tổng hợp tác dụng lên nó bằng không Ngược lại, lực tổng hợp tác dụng lên phân tử ở bề mặt chất lỏng không bằng 0 và hướng vào bên trong, được gọi là lực hút tổng hợp Lực hút tổng hợp này có vai trò quan trọng trong việc giữ các phân tử chất lỏng gắn kết với nhau.

Dưới tác động của lực tổng hợp, các phân tử trong chất lỏng bị hút vào trong, và để tăng diện tích bề mặt của chất lỏng theo một đơn vị diện tích, cần thực hiện công ΔEE để kéo các phân tử từ sâu trong chất lỏng ra bề mặt.

 : suất căng mặt ngoài của chất lỏng (N/m) ΔEE : năng lượng mặt ngoài (J) ΔES : diện tích mặt ngoài (m 2 )

  l trong đó lực F tác dụng dọc theo cạnh có chiều dài l, tiếp tuyến với bề mặt để duy trì màng chất lỏng Chu vi của vòng kim loại:

Công thức tính suất căng mặt ngoài của chất lỏng: ( )

     là đường kính ngoài của vòng kim loại là đường kính trong của vòng kim loại

Sai số tuyệt đối của : d Bố trí thí nghiệm

Hình 3.2 Bố trí thí nghiệm xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng bằng vòng kim loại e Dụng cụ thí nghiệm

Bảng 3.3 Dụng cụ thí nghiệm trong phương án thí nghiệm xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng bằng vòng kim loại

STT Tên dụng cụ thí nghiệm Số lượng

4 Sợi dây chỉ, chiều dài 200m 1

5 Ống thủy tinh thẳng 150mm 1

20 Xy lanh hình trụ 100ml 1

21 Rượu etylic, thể tích rượu 500ml 1

22 Dầu olive nguyên chất 100ml 5

23 Nước cất 5 lít 1 f Trình tự thí nghiệm

- Thiết lập thí nghiệm giống như hình 3.2.

Để chuẩn bị vòng đo, trước tiên hãy tẩy sạch vòng bằng cồn, sau đó rửa bằng nước cất và lau khô Tiếp theo, sử dụng một sợi dây chỉ để gắn vòng vào cánh tay trái của lực kế xoắn Đặt kim chỉ của lực kế xoắn về "0" và điều chỉnh trọng lượng của vòng bằng núm điều chỉnh phía sau, đảm bảo tay đòn nằm trong vùng trắng giữa hai dấu màu đen.

Trường hợp 1: Xác định suất căng mặt ngoài của nước hoặc (dầu olive) theo nhiệt độ mà GV yêu cầu

Xây dựng tiến trình dạy học các bài thí nghiệm theo dạy học khám phá

Dựa trên tiến trình DHKP TNVLĐC và khung kế hoạch bài dạy theo công văn số 5512 của Bộ Giáo dục và Đào tạo, chúng tôi đã xây dựng 9 tiến trình dạy học cho 9 bài thí nghiệm cơ - nhiệt, bao gồm: xác định momen quán tính bánh xe Maxwell, suất căng mặt ngoài của chất lỏng, hệ số nhớt của chất lỏng theo phương pháp Stokes, tỷ số nhiệt dung phân tử của chất khí, bước sóng và vận tốc truyền sóng âm bằng phương pháp sóng dừng, gia tốc trọng trường bằng con lắc thuận nghịch, khảo sát các quá trình va chạm trên đệm không khí và nghiệm lại định luật bảo toàn động lượng, kiểm chứng ba định luật thực nghiệm của chất khí, và xác định tần số góc cộng hưởng cùng biên độ dao động cực đại của dao động cưỡng bức.

Trong bài 07, chúng tôi giới thiệu một tiến trình dạy học cụ thể về khảo sát các quá trình va chạm trên đệm không khí, nhằm nghiệm lại định luật bảo toàn động lượng Phần phụ lục 9 đã trình bày các tiến trình dạy học khác, và trong mỗi tiến trình, chúng tôi thống nhất các nội dung bao gồm: (i) mục tiêu dạy học; (ii) sơ đồ tiến trình dạy học khám phá; (iii) chuẩn bị của giáo viên và học sinh.

GV và SV; (iv) tiến trình dạy học cụ thể, (v) hồ sơ học tập (gồm phiếu học tập,Rubric (bảng tiêu chí) đánh giá các chỉ số hành vi)

Kế hoạch bài dạy “Bài 07 Khảo sát các quá trình va chạm trên đệm không khí

- Nghiệm lại định luật bảo toàn động lượng”

I Mục tiêu dạy học: Sau khi học xong bài thí nghiệm này, SV có thể:

Mô tả mục tiêu Mã hóa

Trình bày mục đích TN: kiểm chứng ĐLBTĐL cho một hệ vật chuyển động trong thực tế 1.1

Thực hiện các suy luận logic để tìm hệ quả cần kiểm nghiệm bằng

Xác định đại lượng cần đo: thời gian, khối lượng mỗi xe 1.3

Xác định các dụng cụ thí nghiệm cần sử dụng 2.1

Xác định cách lắp ráp, bố trí thí nghiệm 2.2

Dự kiến các bước tiến hành thí nghiệm 2.3

Dự kiến cách thu thập dữ liệu 2.4

Dự kiến cách xử lí dữ liệu 2.5

Lựa chọn phương án phù hợp 2.6

Nêu tên và công dụng các dụng cụ TN của bộ TN kiểm chứng ĐLBTĐL 3.1

Lắp ống dẫn khí nén nối thông băng đệm khí với bơm nén khí và bật điện cho máy bơm nén khí hoạt động 3.2 (1)

Lắp ráp hai cổng quang điện E và F trên đệm khí với khoảng cách đã định và kết nối chúng với hai đồng hồ đo thời gian Điều chỉnh băng đệm khí nằm ngang bằng cách vặn hai chân vít Sử dụng cân để đo khối lượng của hai xe trượt Đặt xe X2 ở giữa hai cổng quang điện và xe X1 gần cổng E Tác dụng lực đủ mạnh để đẩy xe X1 va chạm vào xe X2 Đo thời gian mỗi xe đi qua hai cổng quang điện trước và sau va chạm Cuối cùng, đo khoảng cách giữa hai mép bên trái của các cạnh chữ U trên mỗi tấm chắn tia hồng ngoại bằng thước cặp.

Thu thập dữ liệu của TN bao gồm thời gian chắn cổng quang điện cho mỗi xe, khối lượng của từng xe, độ dài tấm chắn chữ U, cũng như độ chính xác của thước cặp và đồng hồ đo thời gian.

Xử lí kết quả TN: tính giá trị động lượng của hệ trước và sau va chạm và độ lệch tỉ đối 4.1

So sánh động lượng của hệ trước và sau va chạm và từ đó rút ra kết luận 4.2

Xác định các loại sai số và nguyên nhân gây ra sai số là bước quan trọng trong quá trình nghiên cứu Để giảm thiểu sai số, cần đề xuất các biện pháp hiệu quả Ngoài ra, việc cải tiến dụng cụ thí nghiệm cũng đóng vai trò then chốt trong việc nâng cao độ chính xác và tin cậy của kết quả.

Trình bày tiến trình và kết quả TN 5.2

II Sơ đồ tiến trình dạy học khám phá

Hình 3.20 Sơ đồ tiến trình dạy học khám phá bài 07 III Chuẩn bị của GV và SV

- Bộ dụng cụ thí nghiệm gồm:

+ Băng đệm khí và xe trượt

+ Hộp phụ tùng và bơm nén khí.

+ Máy đo thời gian và cổng quang điện.

+ Hai lò xo và hai miếng vải

- Các rubric, bảng kiểm đánh giá NLTN của SV.

- Phần câu hỏi chuẩn bị.

- Dụng cụ học tập (bút viết, máy tính).

- Thiết bị quay phim và ghi hình.

IV Tiến trình dạy học cụ thể

Hoạt động 1: Tìm hiểu tình huống nảy sinh vấn đề cần khám phá (10 phút)

1 Mục tiêu hoạt động: 1.1 Trình bày mục đích TN: kiểm chứng ĐLBTĐL cho một hệ vật chuyển động trong thực tế; 1.2 Thực hiện các suy luận logic để tìm hệ quả cần kiểm nghiệm bằng TN.

2 Nội dung: GV gợi lại lí thuyết ĐLBTĐL đã học, dẫn dắt cho SV xác định mục đích TN SV thực hiện suy luận logic từ mục đích TN suy ra các trường hợp riêng (va chạm đàn hồi và va chạm mềm).

GV đặt câu hỏi và SV trả lời theo ý kiến cá nhân.

3 Sản phẩm: Câu trả lời của SV về phát biểu nội dung ĐLBTĐL, mục đích

TN và suy luận toán học để tìm ra hệ quả cần kiểm nghiệm.

HĐ cụ thể Hoạt động của GV Hoạt động của SV Cơ hội phát triển HĐ1 Tìm hiểu tình huống nảy sinh vấn đề cần khám phá

(Làm việc theo cặp và tại PTN)

Định luật bảo toàn động lượng (ĐLBTĐL) phát biểu rằng trong một hệ kín, tổng động lượng của hệ sẽ được bảo toàn nếu không có lực bên ngoài tác động Động lượng của một hệ được coi là bảo toàn khi tổng các lực bên ngoài bằng không, nghĩa là các va chạm giữa các vật trong hệ không làm thay đổi tổng động lượng.

Vậy làm thế nào để kiểm chứng ĐLBTĐL?

- GV chuyển giao nhiệm vụ: Liệu có thể kiểm chứng trực tiếp ĐLBTĐL hay không?

Kiểm chứng ĐLBTĐL là kiểm chứng cái gì?

Sinh viên lắng nghe và suy nghĩ về vấn đề, sau đó phát biểu về định luật bảo toàn động lượng (ĐLBTĐL) và điều kiện bảo toàn động lượng trong hệ kín Động lượng được bảo toàn trong hệ kín, và sinh viên cũng xác định rõ mục đích của thí nghiệm.

- SV thực hiện nhiệm vụ: SV thảo luận, trao đổi với nhau tìm tòi trả lời câu hỏi Trình bày câu trả lời trong phiếu học tập số 07.

Để kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng (ĐLBTĐL), cần xác định động lượng của hệ vật, được tính dựa trên vận tốc và khối lượng của từng vật Việc kiểm chứng trong trường hợp tổng quát có thể gặp khó khăn và phức tạp do cần đo nhiều biến Do đó, việc kiểm chứng thường được thực hiện trong hai trường hợp đơn giản: va chạm đàn hồi và va chạm mềm, trong đó xét vật 1 đang chuyển động.

- GV đưa ra câu hỏi:

Làm thế nào để xác định vận tốc của hệ vật trong 2 trường hợp va chạm đàn hồi và va chạm mềm?

- GV nhận xét, đánh giá câu trả lời của SV.

GV nhấn mạnh rằng để kiểm nghiệm hệ quả va chạm, cần xem xét hai yếu tố quan trọng: độ lớn và phương, chiều của vận tốc Trong trường hợp va chạm, vận tốc v1 của vật 1 cần được phân tích khi va chạm với vật 2 đang đứng yên, với v2 = 0.

- SV dựa trên lí thuyết đã học kết hợp suy luận toán học suy ra biểu thức vận tốc: Trường hợp va chạm đàn hồi

⃗v ' 2 = 2m 1 m 1 +m 2 ⃗v 1 (2) Trường hợp va chạm mềm

- Các biểu thức vận tốc trên là hệ quả cần kiểm nghiệm.

5 Dự kiến tiêu chí đánh giá mức độ đạt được của mục tiêu:

GV đánh giá quá trình thông qua rubric liên quan đến hoạt động 1 và thông tin từ phiếu học tập số 07 (phụ lục 10).

Phương thức đánh giá ở mục 5

Trong quá trình học, việc đánh giá là rất quan trọng để theo dõi năng lực thực hành nghề nghiệp (NLTN) của sinh viên Chúng tôi áp dụng bảng rubric dựa trên tiêu chí chất lượng của từng chương trình học (CSHV) để thực hiện đánh giá này Bên cạnh đó, bảng kiểm quan sát hành vi của sinh viên cũng được sử dụng để ghi nhận các biểu hiện trong quá trình học tập.

SV thực hiện TN (phụ lục 13C)

Sinh viên thực hiện tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng sau khi hoàn thành các hoạt động học tập, ghi lại mức độ đạt được của các CSHV trong bảng rubric Dữ liệu này sẽ là cơ sở quan trọng để giáo viên đối chiếu và phân tích cách thức đánh giá của sinh viên.

GV nhằm đảm bảo độ tin cậy trong đánh giá.

Hoạt động 2: Phát biểu vấn đề cần khám phá (10 phút)

1 Mục tiêu hoạt động: 1.3 Xác định đại lượng cần đo: thời gian xe chắn CQĐ trước và sau va chạm, khối lượng mỗi xe và quãng đường (độ dài tấm chắn chữ U)

2 Nội dung: SV lắng nghe, suy nghĩ và trả lời câu hỏi của GV.

3 Sản phẩm: Câu trả lời của SV về xác định đại lượng cần đo.

HĐ cụ Hoạt động của GV Hoạt động của SV Cơ thể hội phát triể n

Phát biểu vấn đề cần khám phá

(Làm việc theo cặpvà tại

- GV đưa ra câu hỏi:

Trong thực tế, động lượng không được bảo toàn Làm cách nào để đảm bảo hệ kín? Vậy để kiểm chứng hệ quả trên

(1), (2), (3) trong trường hợp va chạm đàn hồi và va chạm mềm của hệ hai xe trượt thì chúng ta cần đo những đại lượng nào?

- GV nhận xét, đánh giá câu trả lời của SV.

- GV tổng kết lại hoạt động 2.

Để đảm bảo điều kiện hệ kín, hai xe sẽ trượt trên băng đệm khí nhằm loại bỏ ma sát giữa xe và máng trượt Do không thể đo trực tiếp vận tốc, quãng đường đi được của mỗi xe được xác định bằng nhau Thời gian xe chắn CQĐ trước và sau va chạm cùng với khối lượng của mỗi xe sẽ được ghi nhận Thời gian được đo bằng đồng hồ, trong khi quãng đường được xác định thông qua độ rộng tấm chắn bằng thước cặp.

THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

Mục đích thực nghiệm sư phạm

Nghiên cứu này nhằm kiểm tra tác động của quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP và đánh giá tính đúng đắn của giả thuyết khoa học Để đạt được mục tiêu này, TNSP cần giải đáp hai câu hỏi nghiên cứu quan trọng.

Câu hỏi 1 Hiệu quả tổ chức DHKP TNVLĐC đem lại kết quả như thế nào?

Liệu có nâng cao NLTN cho SVSP hay không? (CH1)

Câu hỏi 2 Tác động DHKP phát triển được các CSHV nào của NLTN của

SVSP? Những CSHV nào được phát triển nhiều nhất? Những CSHV nào không được phát triển? Lí giải tại sao? (CH2)

Câu hỏi nghiên cứu thứ ba được đặt ra ở chương 1 được thể hiện qua hai câu hỏi trên là CH1 và CH2.

Quá trình TNSP diễn ra 2 lần:

Mục đích của TNSP lần 1 là để đánh giá tính khả thi của kế hoạch bài dạy được thiết kế theo quy trình tổ chức dạy học và bước đầu kiểm tra độ tin cậy của công cụ đánh giá năng lực Qua đó, sẽ tiến hành hiệu chỉnh cho TNSP lần 2.

Mục đích TNSP lần 2: Đánh giá giả thuyết khoa học của đề tài.

Thiết kế thực nghiệm sư phạm

4.2.1 Đối tượng thực nghiệm và thời gian thực nghiệm sư phạm

4.2.1.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm Đối tượng TNSP lần 1 và lần 2 chúng tôi lựa chọn là SV năm thứ hai, ngành sư phạm Vật lí - khoa Vật lí, trường Đại học Sư phạm Tp.HCM và SV đã hoàn thành xong hai học phần gồm cơ học và nhiệt học.

4.2.1.2 Thời gian thực nghiệm sư phạm

Bảng 4.1 Thống kê đầu vào của các lớp ThN và lớp ĐC

Lần Thời gian ThN Số lượng SV lớp ThN

Số lượng SV lớp ĐC

K45 PTN cơ nhiệt, khu K- ĐHSP Tp.HCM

Dự án TNSP đã gặp gián đoạn do dịch Covid trong khoảng 12 tháng, gây khó khăn trong việc triển khai kế hoạch theo dự kiến ban đầu Dự án đã chính thức kết thúc vào tháng 05/2022.

Lần 2: ThN 2 ** có 5 SV đột nhiên nghỉ học ở 4 tuần cuối cùng do thi lại Đại học.

Thời gian TNSP cho mỗi đợt được diễn ra trong vòng 12 tuần.

Trong quá trình tham gia TNSP, sinh viên (SV) thể hiện sự đa dạng về trình độ và năng lực, với khoảng 24% SV có khả năng học tập tốt và tích cực tham gia các hoạt động học tập Tất cả SV đã được trang bị kiến thức nền về cơ học và nhiệt học trong học kỳ 1 Kết quả khảo sát cho thấy SV phát triển mạnh nhất ở khả năng tiến hành thí nghiệm và xử lý dữ liệu, trong khi cơ hội phát triển ở thiết kế PATN và cải tiến, chế tạo dụng cụ thí nghiệm còn hạn chế Khoảng 90% SV đạt mức độ NLTN 1, chỉ có 10% đạt mức 2 Do ảnh hưởng của dịch Covid-19, trong TNSP lần 1, chỉ 7 bài thí nghiệm được đánh giá trong tổng số 9 bài đã dạy Ở TNSP lần 2, 9 bài thí nghiệm đã được thực hiện và 16 SV lớp ThN 3 được chọn để đánh giá chất lượng hành vi cá nhân, nhờ vào sự phát triển ổn định và tốt hơn so với hai lớp ThN còn lại Để đảm bảo tính bảo mật trong quá trình phân tích kết quả TNSP, tên của các SV đã được thay đổi.

SV và mã hóa SV của lớp ThN và ĐC được trình bày ở Phụ lục 12 phần A

TNSP lần 1: có 1 lớp ThN và 1 lớp ĐC Mỗi lớp chia thành 9 tổ.

TNSP lần 2: có 3 lớp ThN và 1 lớp ĐC.

Trong nghiên cứu tại Los Angeles, chúng tôi đã áp dụng thiết kế thực nghiệm với hai nhóm: nhóm đối chứng (ĐC) và nhóm thử nghiệm (ThN) Hai nhóm này được chọn với trình độ tương đương và phân bổ ngẫu nhiên Nhóm ThN thực hiện phương pháp dạy học hiện đại, trong khi nhóm ĐC sử dụng phương pháp dạy học truyền thống.

Bảng 4.2 Thiết kế nghiên cứu thực nghiệm

Lớp Kiểm tra trước tác động Pre-test Tác động Kiểm tra sau tác động Post-test Thực nghiệm

Phép kiểm chứng T-test phụ thuộc, Mức độ ảnh hưởng, hệ số tương quan, rubric và sơ đồ mạng nhện, phiếu điều tra SV, phỏng Đối chứng

T-test độc lập, Mức độ ảnh hưởng

Phép kiểm chứng T-test độc lập, Mức độ ảnh hưởng vấn

Tác động X: Dạy học khám phá

O1: bài Pre-test PLIC O1’: bài Post-test PLIC

O2: bài Pre-test NLTN (Lần 2) O2’: bài Post-test NLTN (Lần 2) O3: bài thi kết thúc học phần O4: Survey

Thiết kế nghiên cứu thực nghiệm trải qua 3 giai đoạn chính như sau:

Giai đoạn 1 của quá trình nghiên cứu bao gồm việc tìm hiểu bài Pre-test và bài Post-test PLIC, là những bài kiểm tra đã được chuẩn hóa và đảm bảo độ tin cậy cao Việc thực hiện các bài test này giúp đánh giá hiệu quả tác động trước và sau can thiệp.

- Giai đoạn 2: Thực nghiệm trên đối tượng SV.

- Giai đoạn 3: Ghi nhận dữ liệu và phân tích.

+ Mô tả dữ liệu: Mốt (Mode), Trung vị (Median), Giá trị trung bình (Mean) và Độ lệch chuẩn (SD).

+ So sánh dữ liệu: Phép kiểm chứng T-test, Phép kiểm chứng chi bình phương  2 (chi square) và Mức độ ảnh hưởng (ES).

+ Liên hệ dữ liệu: Hệ số tương quan Pearson (r).

Dùng phép kiểm chứng T-test để so sánh điểm trung bình bài Pre-test (Post- test) của hai nhóm ĐC và ThN.

+ Nếu p≤ 0.05 Chênh lệch CÓ ý nghĩa.

+ Nếu p > 0.05 Chênh lệch không CÓ ý nghĩa.

Dựa vào điểm TB của 2 nhóm ThN, ĐC và p có thể giúp trả lời câu hỏi CH1

Dựa vào sơ đồ mạng nhện và phiếu điều tra, chúng ta có thể xác định tác động của khóa học đối với sự phát triển các CSHV của NLTN của SVSP Qua đó, có thể nhận diện những CSHV nào được phát triển mạnh mẽ nhất và những CSHV nào chưa được chú trọng Những thông tin này sẽ hỗ trợ trong việc trả lời ba câu hỏi đầu tiên của nghiên cứu trong CH2.

Dựa trên phản hồi của sinh viên qua phiếu khảo sát trên Google Form và thông qua các cuộc phỏng vấn, chúng tôi đã phân tích lý do tại sao một số yếu tố phát triển mạnh mẽ hơn trong khi những yếu tố khác lại phát triển hạn chế Kết quả này sẽ hỗ trợ trong việc trả lời câu hỏi cuối cùng của chương 2.

4.2.2 Tiến trình thực nghiệm sư phạm

Trong quá trình thực hiện TNSP, chúng tôi đã tổ chức dạy học TNVLĐC cho lớp ThN và lớp ĐC, theo kế hoạch được trình bày trong phụ lục 12 phần B Tại lớp ThN, giáo viên đã áp dụng tiến trình dạy học theo DHKP đã được xây dựng trong chương.

3 GV tổ chức DHKP thông qua việc giao các NVHT với các mức độ khám phá tăng dần SV tự tìm tòi khám phá giải quyết các nhiệm vụ thực nghiệm do GV giao. Ở lớp ĐC, GV tổ chức dạy học theo phương pháp truyền thống.

TNVLĐC bao gồm 9 bài kiểm tra, trong đó kết quả thử nghiệm tổ chức DHKP cho thấy sự không đồng đều về điểm số và mức độ phát triển NLTN của sinh viên Cụ thể, nhóm bài 3, 6, và 9 đạt điểm số cao nhất, trong khi các bài 2, 4, và 8 có điểm số rất thấp Điều này chỉ ra rằng độ khó của các bài kiểm tra không giống nhau Theo phản hồi từ giáo viên và sinh viên, nguyên nhân chính dẫn đến sự khác biệt về độ khó này là do số lượng thao tác cần thực hiện, số lượng biến số cần xác định trong thời gian quy định, và độ phức tạp của các bước thực hiện.

Độ khó của 9 bài thí nghiệm (TN) được xác định dựa trên một số yếu tố như số lượng thao tác TN, số biến số cần đo trong thời gian nhất định, và độ phức tạp của các bước tiến hành Để dễ dàng quản lý, chúng tôi đã phân chia 9 bài TN thành 3 nhóm, mỗi nhóm có mức độ khó tương đương Chi tiết về sự phân chia này được trình bày trong bảng 4.3.

Bảng 4.3 Phân chia độ khó của 9 bài thí nghiệm

CSHV cần phát triển lần 1

CSHV cần phát triển lần 2 Độ khó 1

Trong quá trình TNSP, chúng tôi đánh giá ở cả lớp ĐC và lớp ThN một số các CSHV trong cấu trúc NLTN được trình bày trong bảng 4.3.

Mặc dù tất cả các bài thí nghiệm trong chương trình TNVLĐC đều tạo cơ hội cho sinh viên phát triển đầy đủ các thành tố của NLTN, nhưng do thời gian dạy hạn chế và sự khác biệt trong NLTN của từng sinh viên, giáo viên chỉ có thể tập trung vào một số CSHV có tần suất xuất hiện cao để đảm bảo hiệu quả phát triển NLTN Ngoài ra, giáo viên sẽ tổ chức dạy học theo ba mức độ khám phá khác nhau, phù hợp với NLTN của từng sinh viên, tuy nhiên mỗi bài thí nghiệm sẽ chủ yếu tập trung vào việc phát triển một vài thành tố tương ứng với trình độ của sinh viên.

+ Đối với nhóm các SV ở mức độ thấp : GV hỗ trợ thông qua phiếu học tập và hướng dẫn cụ thể, chi tiết.

Đối với nhóm sinh viên có trình độ cao, giáo viên chỉ cần đưa ra vấn đề, và sinh viên sẽ tự thiết kế cũng như thực hiện thí nghiệm mà không cần sự hỗ trợ từ phiếu học tập.

4.2.3 Công cụ đánh giá và phương pháp xử lí dữ liệu Để đánh giá mức độ đạt được của các CSHV của NLTN của SV chúng tôi sử dụng 5 công cụ đánh giá: bài kiểm tra PLIC, bài kiểm tra NLTN, rubric, bảng kiểm và đề thi kết thúc học phần Bài kiểm tra PLIC được xây dựng bởi nhóm nghiên cứu của tác giả Walsh và các cộng sự nhằm đánh giá NLTN của SV [69], [70] Đây là công cụ đã được chuẩn hóa và bao gồm 10 câu hỏi nhằm đánh giá NLTN của SV trong bối cảnh TN vật lí Bài PLIC được xây dựng theo 2 trường hợp để tiến hành kiểm tra mối quan hệ giữa chu kì và khối lượng của con lắc lò xo theo mô hình Bài kiểm tra PLIC tập trung đánh giá: giải thích và đánh giá dữ liệu, mô hình, phương pháp, các bước tiến hành TN

Bài kiểm tra NLTN được phát triển để đánh giá toàn diện các CSHV trong cấu trúc NLTN của SVSP, bổ sung cho bài kiểm tra PLIC chỉ đánh giá một phần Bài kiểm tra này bao gồm 12 câu hỏi, bao gồm trắc nghiệm khách quan và tự luận, với 1 câu về xác định mục đích TN, 3 câu về thiết kế PATN, 5 câu về bố trí và tiến hành TN, cùng 3 câu về xử lý dữ liệu và phân tích, đánh giá kết quả Nội dung chi tiết của đề kiểm tra NLTN có thể được tìm thấy trong Phụ lục 13A.

Chúng tôi đã ghi nhận dữ liệu thực nghiệm thông qua ghi hình (MS Teams), quan sát, sản phẩm học tập và khảo sát.

Kết quả thực nghiệm sư phạm lần 1

4.3.1.1 Phân tích định tính diễn biến biểu hiện hành vi NLTN của SV

Để đánh giá tính khả thi của tiến trình tổ chức DHKP, TNSP đã thực hiện lần 1, tập trung vào việc phân tích định tính diễn biến của quá trình này.

Trong buổi đầu tiên của lớp thực nghiệm ThN, chúng tôi đã trực tiếp gặp gỡ sinh viên (SV) để giới thiệu mục đích của TNSP, đề cương chi tiết, cấu trúc NLTN, quy trình tổ chức dạy học khám phá TNVLĐC và hướng dẫn đánh giá cho học phần này Chúng tôi đã chia lớp thành 9 tổ, mỗi tổ gồm 1-2 SV, và hàng tuần, mỗi tổ sẽ thực hành một bài TN vào chiều thứ 5 từ 12h30’ đến 17h30’ Giáo viên cũng cung cấp phiếu học tập cho từng bài TN để hỗ trợ SV trong quá trình thực hành.

Trong tuần đầu tiên, giáo viên sẽ giới thiệu bài mở đầu về “Đo lường và phân tích kết quả đo” và hướng dẫn sinh viên cách học tập hiệu quả cũng như sử dụng phiếu học tập cho học phần TNVLĐC Sinh viên sẽ thực hiện bài kiểm tra đầu vào PLIC trực tuyến.

Tuần 2- Tuần 8: mỗi tuần SV sẽ làm 1 bài TN.

Trước khi lên lớp, sinh viên cần thực hiện "phần chuẩn bị" tại nhà bằng cách trả lời các câu hỏi liên quan đến bài thi và tải file "phần chuẩn bị" lên hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu.

Trong lớp học, sinh viên thực hiện thí nghiệm theo các nhiệm vụ học tập do giáo viên giao Cuối buổi, sinh viên sẽ nộp sổ nhật ký thí nghiệm để giáo viên kiểm tra dữ liệu và ký xác nhận Sau đó, sinh viên cần nộp file nhật ký thí nghiệm đã có xác nhận của giáo viên lên hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu.

- Sau khi thực hành xong, SV sẽ nộp báo cáo TN lên hệ thống quản lí cơ sở dữ liệu trong vòng 48 tiếng sau khi kết thúc buổi TN.

Sinh viên tự đánh giá mức độ đạt được của các câu hỏi học viên (CSHV) theo bảng rubric do giáo viên phát vào cuối buổi học dưới sự giám sát của giáo viên Sau đó, sinh viên sẽ về nhà và tự vẽ sơ đồ mạng nhện cho mỗi bài học, tương ứng với độ khó của từng bài.

Trong mỗi buổi học, sinh viên thực hiện các hoạt động theo quy trình tổ chức dạy học khám phá (DHKP) với ba mức độ khám phá Ở bài thực nghiệm đầu tiên, do sinh viên chưa quen với DHKP, giáo viên chủ yếu hướng dẫn sinh viên thực hiện thí nghiệm theo cấu trúc có sẵn Sinh viên nhận được sự hỗ trợ từ PHT, video và hướng dẫn chi tiết của giáo viên từ khâu bố trí, tiến hành thí nghiệm đến xử lý dữ liệu và phân tích kết quả Hầu hết sinh viên chỉ hoàn thành mức độ khám phá 1 với sự hỗ trợ đáng kể từ giáo viên, đặc biệt trong việc bố trí và xử lý dữ liệu Nhiều sinh viên chỉ có thể nêu tên các dụng cụ thí nghiệm mà gặp khó khăn trong việc trình bày công dụng của chúng.

Trong các bài thực nghiệm TN (CSHV 3.1) như bài 04, 07, 08 và 09, giáo viên cần mô tả và giải thích rõ công dụng của từng dụng cụ TN cho sinh viên Một số sinh viên gặp khó khăn trong việc sử dụng dụng cụ TN, chẳng hạn như chưa biết cách đọc giá trị trên thước cặp (bài 02, 06) và thước Panme (bài 03) Ngoài ra, sinh viên cũng gặp khó khăn trong việc lắp ráp các thiết bị trong bài 07 và 09 Khoảng 27% sinh viên không thực hiện được thí nghiệm hoặc thực hiện sai, cần sự hướng dẫn chi tiết từ giáo viên để thực hiện lại, đặc biệt trong các bài như bài 01, 02, 04 và 05.

07, bài 08) Chính vì vậy, ở bài TN thứ nhất SV tiến hành TN với sự hướng dẫn hoàn toàn của GV nên các CSHV chỉ đạt ở mức 1.

Từ bài TN thứ 2 đến bài TN thứ 4, sinh viên đã dần làm quen với tổ chức DHKP và chuẩn bị kỹ lưỡng tại nhà, dẫn đến việc tất cả sinh viên hoàn thành mức độ khám phá 1 Tiếp theo, giáo viên đã giao tiếp với các nhiệm vụ học tập ở mức độ khám phá 2.

Sinh viên thực hiện thí nghiệm theo phương pháp “khám phá có hướng dẫn” với sự hỗ trợ của giáo viên khi cần thiết Khoảng 90% sinh viên tham gia thí nghiệm ở độ khó 1 và 2 đạt mức CSHV 2, trong khi chỉ khoảng 30% sinh viên ở độ khó 3 đạt mức này Điều này do các thí nghiệm độ khó 3 yêu cầu nhiều thao tác, đo lường biến số trong thời gian ngắn, và có quy trình phức tạp cùng với việc xử lý dữ liệu khó khăn Mức độ CSHV cao nhất mà sinh viên đạt được là 2, bao gồm quan sát hiện tượng, thực hiện suy luận logic, xác định mục đích thí nghiệm và tìm hiểu các bộ phận thiết bị tương ứng với phương án đã xây dựng.

3.3 Thực hiện TN theo kế hoạch với thiết bị thực; 3.5 Thu thập dữ liệu; 4.1 Xử lí dữ liệu; 4.2 Rút ra kết luận; 5.1 Xác định nguồn sai số; 5.6 Trình bày tóm tắt TN) Ở thành tố 1 và thành tố 3 thì SV đều đạt được mức 2 bởi vì các CSHV được lặp đi lặp nhiều lần trong mỗi bài TN SV đã xác định được tên và công dụng của dụng cụ

Trong quá trình thực hiện thí nghiệm (TN), sinh viên (SV) cần tuân thủ các bước tiến hành, thu thập và xử lý dữ liệu, cũng như rút ra kết luận dưới sự hướng dẫn của giáo viên (GV) khi cần thiết Tuy nhiên, một số khả năng thực hành của SV vẫn còn hạn chế, đặc biệt là trong việc lắp ráp và bố trí TN với thiết bị thực tế, dẫn đến việc thực hiện sai các bước trong các bài TN có độ khó cao Đặc biệt, trong phần cải tiến dụng cụ, tất cả SV chỉ đạt mức cơ bản, cho thấy khả năng thực hành chưa được phát triển Nguyên nhân chủ yếu là do thời gian hạn chế và TNVLĐC là thí nghiệm đầu tiên mà SV tiếp xúc.

SV gặp nhiều khó khăn trong việc đề xuất ý tưởng cải tiến dụng cụ TN.

Từ bài TN thứ 5 đến bài TN thứ 7, các CSHV cần đảm bảo rằng từng bài TN của SV đạt mức 2 SV đã đề xuất nhiều ý tưởng cải tiến dụng cụ TN, bao gồm việc thay hai dây treo trong bài 01 để bánh xe Maxwell rơi thẳng đứng, thay dây treo vòng kim loại và cải tiến cân kỹ thuật ở bài 02, thay các van trong bài 04 để đảm bảo khối khí kín, và cải tiến hai lò xo cùng hai miếng vải dán trong bài 07 Sau khi hoàn thành ở mức độ khám phá 2, SV đã có những cải tiến đáng kể cho các bài TN.

GV tiếp tục chuyển giao NVHT ở mức độ khám phá 3 SV thực hiện TN theo

Dưới sự hướng dẫn và phản hồi từ giảng viên, sinh viên đã tự lập kế hoạch thiết kế phương án thí nghiệm Khoảng 36% sinh viên đề xuất phương án xác định hệ số nhớt của chất lỏng bằng nhớt kế Ostwald, kiểm chứng định tính định luật bảo toàn động lượng sử dụng con lắc Newton, xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng bằng lực kế và vòng nhôm, cũng như xác định bước sóng và vận tốc âm trong không khí, tuy nhiên, họ chủ yếu tham khảo các phương án có sẵn trên internet Điều này cho thấy các phương án thí nghiệm sinh viên đề xuất chỉ mang tính chất tham khảo và chưa được thiết kế cho tình huống mới, dẫn đến việc các cơ sở hạ tầng vẫn chưa đạt yêu cầu mức 3.

Hình 4.1 Thiết kế PATN xác định hệ số nhớt của chất lỏng của SV6 lớp ThN Hình 4.2 Thiết kế PATN kiểm chứng ĐLBTĐL của SV 8 lớp ThN

4.3.1.2 Đánh giá định lượng chất lượng hành vi năng lực thực nghiệm của SV

Chúng tôi đã đánh giá tính khả thi của kế hoạch bài dạy bằng cách dựa trên kết quả học tập của sinh viên qua báo cáo tốt nghiệp, điểm thi kết thúc học phần và ý kiến phản hồi từ sinh viên trên Google Forms.

Kết quả thực nghiệm sư phạm lần 2

4.4.1.1 Phân tích định tính diễn biến biểu hiện hành vi NLTN của SV a Ở lớp đối chứng

Trong tuần đầu tiên, giáo viên giới thiệu bài mở đầu giống như lần trước Sau đó, sinh viên thực hiện bài kiểm tra trước (pre-test) PLIC, tuy nhiên có hai sinh viên đã bỏ lỡ bài kiểm tra này do vắng mặt trong buổi học đầu tiên.

Trong khoảng thời gian từ tuần 2 đến tuần 10, trước khi sinh viên thực hiện bài kiểm tra đầu tiên, giảng viên yêu cầu sinh viên thực hiện bài kiểm tra đầu vào (pre-test) NLTN Sau khi hoàn thành bài kiểm tra, sinh viên sẽ tiến hành thu thập và xử lý dữ liệu cho từng bài kiểm tra.

Trong ba bài thực nghiệm đầu tiên, giáo viên hướng dẫn sinh viên thực hiện thí nghiệm theo mẫu có sẵn Sinh viên cần tuân thủ đúng các bước được mô tả trong tài liệu hướng dẫn thực hành.

Sinh viên thực hiện thí nghiệm dưới sự hướng dẫn rõ ràng của giáo viên, từ việc bố trí, tiến hành thí nghiệm đến xử lý dữ liệu và phân tích kết quả Nhiều sinh viên chưa xác định được tên và công dụng của dụng cụ thí nghiệm, như van an toàn và van ba chiều, cũng như chưa biết cách lắp ráp và bố trí thí nghiệm Họ còn gặp khó khăn trong việc nắm bắt các bước tiến hành thí nghiệm và trình tự thực hiện, dẫn đến việc không xác định được tần số cộng hưởng Bên cạnh đó, sinh viên cũng gặp khó khăn trong việc xử lý dữ liệu trong quá trình thí nghiệm.

Công thức tính momen quán tính của bánh xe thường phức tạp và có thể gây khó khăn trong việc đo lường chính xác Do đó, sinh viên cần thực hiện thí nghiệm dưới sự hướng dẫn đầy đủ để đảm bảo kết quả chính xác và giảm thiểu sai số trong quá trình đo.

GV ở các bài TN như bài 01, bài 02, bài 04, bài 08 Chính vì vậy, đa phần các SV chỉ dừng ở mức 1.

Từ bài TN thứ 4 đến bài TN thứ 9, phần lớn sinh viên thực hiện thí nghiệm với sự hướng dẫn một phần của giáo viên, trong khi một số sinh viên cần sự hỗ trợ nhiều hơn, đặc biệt là với các bài TN độ khó 3 Khoảng 78,57% sinh viên đạt mức 2 khi thực hiện các bài TN có độ khó 1 và 2, trong khi chỉ khoảng 25% đạt mức 2 với bài TN độ khó 3 Nhiều sinh viên gặp khó khăn trong việc lắp ráp và bố trí thí nghiệm, như bài 07 và bài 09, cũng như chưa nắm vững các bước tiến hành và cách thu thập dữ liệu Một số sinh viên (khoảng 7,14%) đã đề xuất phương án thí nghiệm mới nhưng chủ yếu dựa vào các phương án có sẵn mà chưa thực hiện Kết quả là, sau 9 bài TN, chỉ có rất ít sinh viên đạt được mức hành vi 3, chỉ khoảng 7,14%.

Tuần 11: SV ôn tập và thực hiện bài post-test PLIC và bài post-test NLTN.

Tuần 12: thi kết thúc học phần: thi thực hành và vấn đáp. b Ở lớp thực nghiệm

Trong tuần đầu tiên, giáo viên giới thiệu bài mở đầu “Đo lường và phân tích kết quả đo” và hướng dẫn sinh viên cách học tập cũng như sử dụng PHT cho học phần TNVLĐC Đồng thời, sinh viên thực hiện bài kiểm tra đầu vào PLIC, trong đó có 10 sinh viên không tham gia do đến muộn.

Từ tuần 2 đến tuần 10, sinh viên cần hoàn thành bài kiểm tra trước NLTN do giáo viên biên soạn theo cấu trúc NLTN Mỗi tuần, sinh viên sẽ thực hiện một bài thực hành theo quy trình tổ chức đào tạo đã được thiết lập.

Trong bài thực nghiệm đầu tiên, sinh viên (SV) chủ yếu được giáo viên (GV) hướng dẫn thực hiện theo cấu trúc có sẵn, với sự hỗ trợ từ PHT, video và hướng dẫn chi tiết Hầu hết SV chỉ đạt mức độ khám phá 1, phụ thuộc nhiều vào GV trong việc bố trí, thực hiện và xử lý dữ liệu Các SV thường gặp khó khăn trong việc tính toán các đại lượng trung bình và sai số của phép đo Mặc dù nhiều SV có thể nêu tên các dụng cụ thực nghiệm, nhưng họ gặp khó khăn trong việc trình bày công dụng của chúng, như van ba chiều và cuộn cảm trong phương pháp 2 của bài 04, cũng như các dụng cụ như bơm khí nén và van an toàn trong bài 08.

Hình 4.4 Nhật kí thí nghiệm của SV 32_2 khi tính toán sai ∆ v của bài 5 Hình 4.5 Nhật kí thí nghiệm của

SV40_2 khi tính sai tần số góc bài 9

Từ bài thực hành thứ 2 đến bài thực hành thứ 4, sinh viên đã dần quen với cách tổ chức dạy học và chuẩn bị kỹ lưỡng tại nhà, dẫn đến việc tất cả sinh viên hoàn thành mức độ khám phá 1 Sau đó, giáo viên tương tác với nhóm nghiên cứu ở mức độ khám phá 2, và sinh viên thực hiện thí nghiệm theo hình thức "khám phá có hướng dẫn" dưới sự hỗ trợ của giáo viên khi cần thiết.

Hầu hết sinh viên đạt mức 2 trong các bài thực nghiệm có độ khó 1 và 2, trong khi khoảng 85% sinh viên đạt mức 2 ở bài thực nghiệm độ khó 3 Sinh viên có khả năng nêu tên và công dụng của các dụng cụ thí nghiệm, cũng như lắp ráp và bố trí thí nghiệm Tuy nhiên, giáo viên thường phải hỗ trợ sinh viên trong quá trình thực hiện thí nghiệm, đặc biệt là với các bài khó hơn, do yêu cầu về đo lường và thao tác phức tạp Một số sinh viên gặp khó khăn trong việc sử dụng và đọc giá trị của dụng cụ, dẫn đến sai sót trong kết quả Mặc dù một số sinh viên đã hoàn thành mức độ khám phá 2, giáo viên tiếp tục hướng dẫn họ sang mức độ khám phá 3, nơi sinh viên thực hiện thí nghiệm theo hình thức "khám phá mở" Tuy nhiên, các phương án thí nghiệm mà sinh viên thiết kế thường chỉ tham khảo từ internet, khiến họ vẫn chỉ đạt mức 2 sau 4 bài thí nghiệm.

Hình 4.6 Thao tác sai đo đường kính vòng kim loại của SV 14_2

Hình 4.7 Thao tác đo khối lượng xe của SV 35_2 khi để con mã chưa đúng

-Từ bài TN thứ 5 đến bài TN thứ 9, các CSHV cần phát triển cho từng bài

TN của SV đều đạt mức 2 Một số SV có đưa ra ý tưởng đề xuất cải tiến dụng cụ

Trong bài 09, sinh viên 40_2 đề xuất sử dụng mô tơ kết hợp với nam châm để khảo sát các tính chất của dao động cưỡng bức, nhằm giảm sai số đo lường bằng cách điều chỉnh tần số quay của mô tơ Hình 4.8 minh họa cho phương pháp này Tương tự, trong bài 07, sinh viên 38_2 đã đưa ra ý tưởng thay thế xe trượt cũ bằng xe mới, sử dụng miếng vải dán mới và gắn thêm lò xo vào một đầu máng trượt, kết nối đầu còn lại với xe trượt để tạo ra lực đẩy đồng đều cho xe.

Hình 4.8 Đề xuất cải tiến dụng cụ thí nghiệm của SV40_2

Từ bài TN thứ 5 đến bài TN thứ 9, sinh viên tiếp tục thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu ở mức độ khám phá 3 theo phương pháp “khám phá mở” dưới sự giám sát của giáo viên Sinh viên tự lập kế hoạch thiết kế phương án thí nghiệm (PATN), tuy nhiên do điều kiện hạn chế, giáo viên hỗ trợ thêm về dụng cụ thí nghiệm Kết quả cho thấy khoảng 14,63% nhóm sinh viên đề xuất PATN ở mức 3, trong đó có khảo sát chu kỳ của con lắc đơn và xác định gia tốc trọng trường bằng con lắc đơn.

SV 19_2 đã nghiên cứu ảnh hưởng của biên độ, khối lượng và độ dài đến chu kỳ dao động của con lắc đơn, đồng thời xác định gia tốc trọng trường tại phòng thí nghiệm bằng các dụng cụ đơn giản Trong khi đó, SV 26_2 đã đề xuất phương án thí nghiệm để kiểm chứng ba định luật của chất khí thông qua việc sử dụng ống nước, áp kế và ống tiêm.

SV 37_2 và SV 38_2 xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng bằng ba phương pháp: (i) sử dụng hiện tượng mao dẫn để đo suất căng mặt ngoài qua hai ống có đường kính khác nhau; (ii) áp dụng ống nhỏ giọt pipet; và (iii) dựa vào lực căng mặt ngoài tác động lên vòng kim loại treo trên lực kế, với vòng kim loại và giá đỡ do sinh viên tự chế tạo.

Hình 4.9 Tiến hành thiết kế phương án 1 xác định gia tốc trọng trường của SV 19_2

Hình 4.10 Tiến hành thiết kế phương án 1 xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng của SV 37,38_2

Hình 4.11 Tiến hành thiết kế phương án 1, kiểm chứng định luật Boyle-

Hình 4.12 Tiến hành thiết kế phương án 2, kiểm chứng định luật Boyle- Mariotte của SV 26_2