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.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI NGUYỄN THANH LOAN TỔ CHỨC DẠY HỌC KHÁM PHÁ “THÍ NGHIỆM VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA SINH VIÊN SƯ PHẠM Chuyên ngành: LÍ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC BỘ MƠN VẬT LÍ Mã số: 9.14.01.11 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC HÀ NỘI - 2023 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI KHOA VẬT LÍ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Văn Biên (Trường Đại học Sư phạm Hà Nội) TS Trần Ngọc Chất (Trường Đại học Sư phạm Hà Nội) Phản biện 1: GS.TS Đỗ Hương Trà Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Phản biện 2: TS Cao Tiến Khoa Trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên Phản biện 3: PGS.TS Nguyễn Thị Nhị Trường Đại học Vinh Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường họp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội vào hồi … … ngày … tháng… năm… Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Thư viện Quốc Gia, Hà Nội Thư viện Trường Đại học Sư phạm Hà Nội DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ Nguyễn Thanh Loan, Nguyễn Văn Biên Trần Ngọc Chất (2021) Đề xuất điều chỉnh nội dung học phần thí nghiệm vật lí đại cương nhằm phát triển lực thực nghiệm sinh viên sư phạm Kỉ yếu Hội thảo khoa học giảng dạy Vật lí tồn quốc lần thứ 5, Nhà xuất Đại học Sư phạm Hà Nội Nguyen Thanh Loan, Nguyen Van Bien, and Tran Ngoc Chat (2021) Developing students’ experimental competency through inquiry-based learning of general physics laboratory Proceedings of the 2nd International Conference on Innovation in Learning Instruction and Teacher Education- ILITE 2, Hanoi National University of Education (HNUE), 215-227 Nguyễn Thanh Loan, Nguyễn Văn Biên Trần Ngọc Chất (2022) Sử dụng phương pháp Delphi xác định cách thức dạy học thí nghiệm khám phá Tạp chí Khoa học trường Đại học Sư Phạm Hà Nội, 67(4),176-186 https://doi.org/10.18173/2354-1075.2022-0083 Nguyễn Thanh Loan, Huỳnh Thị Ngọc Duyên (2022) Thực trạng phát triển lực thực nghiệm sinh viên sư phạm cho học phần thí nghiệm vật lí đại cương Tạp chí Khoa học trường Đại học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh, 19(5),745-759 https://doi.org/10.54607/hcmue.js.19.5.3202(2022) Thanh Loan Nguyen, Van Bien Nguyen, and Ngoc Chat Tran (2022) The impact of inquiry-based laboratories on improving pre-service teachers’experimental competency Proceedings of the IUPAP International Conference on Physics Education ICPE, 129 (Đã đăng abstract poster hội thảo ICPE) Thanh Loan Nguyen, Van Bien Nguyen, and Ngoc Chat Tran The impact of inquiry-based laboratories on improving pre-service teachers’experimental competency International Journal of Innovation in Science and Mathematics Education (Đã chấp nhận đăng) Thanh Loan Nguyen, Van Bien Nguyen, and Ngoc Chat Tran Investigating the trends of developing students’experimental competency through inquiry-based laboratory approach: A systematic literature review 3rd World Conference on Physics Education, Journal of Physics Conference Series, 2022 (Đã chấp nhận đăng) CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Nguyễn Thanh Loan (chủ nhiệm đề tài), Xây dựng chuyên đề thí nghiệm khám phá nhằm phát triển lực thực nghiệm sinh viên sư phạm thơng qua học phần thí nghiệm Vật lí đại cương, Đề tài Nghiên cứu khoa học cấp sở mã số CS.2020.19.49 (đã nghiệm thu năm 2022) MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Theo Beck (2014), dạy học khám phá (DHKP) áp dụng rộng rãi có vai trị đặc biệt quan trọng khóa học TN trường đại học khóa học mà SV áp dụng quy trình nghiên cứu khoa học [38] Theo Smallhorn (2015), DHKP phát triển tính tích cực SV học phần TN [53] Theo tác giả Biên (2013), thí nghiệm khám phá (TNKP) hiểu cách thức tổ chức người học sử dụng TN việc chiếm lĩnh tri thức hình thức NL theo nhiều mức độ yêu cầu khác [13] Nhóm tác giả Yakar Baykara chứng tỏ hiệu TNKP giúp SVSP tự nhiên nâng cao kĩ TN Do đó, việc tổ chức DHKP góp phần phát triển NLTN SVSP [89] Ở Việt Nam, tác giả Thư (2016) đưa hai biện pháp phát triển NLTN SVSP thông qua rèn luyện kĩ thực hành, kĩ tổng hợp vận dụng kiến thức cho học phần “Thực hành vật lí đại cương”[26] Theo Thiện (2019) tổ chức dạy học thí nghiệm vật lí đại cương (TNVLĐC) theo phương pháp thực nghiệm cho SV kĩ thuật Tuy nhiên, việc đánh giá tập trung kĩ đo đạc xử lí liệu [27] Hiện tại, cách thức tổ chức giảng dạy học phần TN trường đại học đa phần sử dụng phương pháp dạy học truyền thống Với phương pháp này, SV thực TN theo bước có sẵn tài liệu chưa phát huy tính tự lực SV đồng thời SV phát triển thành tố thiết kế phương án TN Như vậy, với cách thức tổ chức dạy học chưa đáp ứng mục tiêu phát triển NLTN SV Đề tài nhằm làm rõ sở lí luận NLTN, DHKP TNVLĐC đề xuất quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP nhằm phát triển NLTN SVSP Mục đích nghiên cứu Từ sở lí luận thực tiễn NLTN, DHKP dạy học TNVLĐC, đề xuất quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP tiến trình DHKP TNVLĐC nhằm phát triển NLTN SVSP Giả thuyết nghiên cứu Nếu đề xuất quy trình với tiến trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP dựa cấu trúc NLTN SVSP thực tổ chức dạy học tiến trình thiết kế phát triển NLTN SVSP Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt mục đích nghiên cứu, LA có nhiệm vụ sau: - Tổng quan nghiên cứu sở lí luận thực tiễn DHKP dạy học TNVLĐC nhằm phát triển NLTN SVSP - Khảo sát thực trạng dạy học TNVLĐC nhằm phát triển NLTN SVSP - Đề xuất cấu trúc NLTN SVSP với số hành vi (CSHV) dạy học Vật lí tiêu chí chất lượng hành vi phù hợp - Xây dựng chương trình TNVLĐC theo DHKP với mức độ khám phá tăng dần nhằm phát triển NLTN SVSP - Đề xuất quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP - Đề xuất tiến trình DHKP TNVLĐC - Xây dựng dụng cụ TN TN thực hành dạy học TNVLĐC - Xây dựng nhiệm vụ học tập (NVHT) với mức độ khám phá tăng dần - Xây dựng rubric bảng kiểm đánh giá NLTN SVSP - Thực nghiệm sư phạm (TNSP) nhằm kiểm định giả thuyết khoa học đề tài để từ rút kết luận kiến nghị liên quan đến việc phát triển NLTN SVSP dạy học TNVLĐC Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Sự phát triển NLTN SVSP học tập TNVLĐC theo DHKP TNVLĐC loại hình TN trường Đại học có cách gọi tên khác Đối với trường Đại học Sư phạm Hà Nội, TNVLĐC gọi tên Thực hành sở Vật lí Đối với trường Đại học Sư phạm Tp.HCM Đại học Sài Gòn, gọi tên TNVLĐC - Phạm vi nghiên cứu: Quá trình học tập học phần TNVLĐC (phần cơ-nhiệt) SV năm thứ hai khoa Vật lí, trường Đại học Sư phạm Tp.HCM Phương pháp nghiên cứu Luận án sử dụng phối hợp phương pháp nghiên cứu sau: nghiên cứu lí thuyết (phân tích, tổng hợp; phân loại hệ thống hóa lí thuyết); nghiên cứu thực tiễn dạy học (điều tra, vấn, quan sát); phương pháp chuyên gia, thực nghiệm sư phạm phương pháp thống kê toán học Đóng góp mới của luận án - Về mặt lí luận: +Đề xuất cấu trúc NLTN SVSP bao gồm thành tố, 22 CSHV với mức độ chất lượng hành vi +Đề xuất quy trình bao gồm quy trình tổ chức dạy học khóa học TNVLĐC theo DHKP quy trình tổ chức dạy học TN theo DHKP +Đề xuất tiến trình DHKP TNVLĐC - Về mặt thực tiễn: +Xây dựng chương trình TNVLĐC theo DHKP đó: cấu trúc lại nội dung TN theo DHKP, xây dựng NVHT theo mức độ khám phá, xây dựng thêm PATN dụng cụ TN cho TN (bài 02 xác định suất căng mặt chất lỏng (2 PATN); 04 xác định tỷ số nhiệt dung phân tử chất khí (1 PATN); 07 kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng (ĐLBTĐL) (2PATN); 08 kiểm chứng lại ba định luật thực nghiệm chất khí (1PATN) Trong 07 có đề xuất hai PATN gắn ứng dụng thực tế chế tạo mơ hình ván trượt phân tích băng hình Đồng thời, cải tiến dụng cụ TN TN để đáp ứng mục tiêu phát triển NLTN, cụ thể 01, 02, 03, 07), xây dựng công cụ đánh giá NLTN SVSP gồm có bảng rubric bảng kiểm cho TN +Xây dựng tiến trình DHKP nhằm phát triển NLTN SVSP CHƯƠNG TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Nghiên cứu phát triển lực lực thực nghiệm Theo chương trình GDPT tổng thể 2018 Bộ Giáo dục Đào tạo định nghĩa NL sau: “Năng lực huy động tổng hợp kiến thức, kĩ thuộc tính cá nhân khác hứng thú, niềm tin, ý chí để thực loại công việc bối cảnh định” [4] Theo Eickhorst cộng định nghĩa NLTN khả tiềm ẩn lập kế hoạch dựa quy tắc trực quan thực TN nhằm làm rõ câu hỏi vật lí, để đánh giá có ý thức phương pháp luận liệu thu [60] Theo tác giả Xayparseut Vylaychit định nghĩa NLTN khả huy động tổng hợp kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo với thuộc tính tâm lí hứng thú, niềm tin, ý chí để thực thành công nhiệm vụ thực nghiệm Tác giả Xayparseut Vylaychit đưa NLTN bao gồm thành tố lực: xác định mục đích TN, thiết kế PATN, tiến hành TN đánh giá kết [15] Tóm lại, chúng tơi nhận thấy cịn có tài liệu định nghĩa cụ thể, tường minh NLTN mà chủ yếu tác giả tập trung nhiều vào vai trò NLTN [13, 59] đưa thành tố NLTN [14, 15, 58, 60] Trong số định nghĩa vừa nêu trên, đồng quan điểm với định nghĩa tác giả Xayparseut Vylaychit thống thành tố Tuy nhiên, cần phải điều chỉnh lại hai thành tố lại cho đầy đủ với bước trình TN cần bổ sung thêm thành tố thể yếu tố SVSP 1.2 Nghiên cứu dạy học phát triển lực thực nghiệm sinh viên sư phạm Nhóm tác giả Muhamad Imaduddin đưa biện pháp phát triển NLTN cho SVSP hóa học cách sử dụng chu trình PDSA (Plan-Do-Study-Act) để thiết kế hoạt động TN truyền thống thành TNKP [67] Tác giả Etkina cộng [61] xây dựng nhiệm vụ đánh giá trình bảng rubric cho khóa học Vật lí giúp SV tự đánh giá NLTN Các tác giả P Bitzenbauer J-P Meyn tổng quan giai đoạn đào tạo GV Vật lí Đức trình bày phương pháp thực nghiệm chương trình nghiên cứu SVSP Vật lí Đồng thời tác giả đưa cơng cụ đánh giá mơ hình NLTN SVSP Vật lí Trong mơ hình NLTN gồm thành tố lập kế hoạch, tiến hành TN phân tích kết TN Các tác giả lại trọng vào thực TN lập kế hoạch phân tích liệu Các CSHV thành tố chưa bóc tách nhỏ cấu trúc NLTN Điều dẫn đến việc đo lường CSHV khó khăn [63] Tóm lại, nhà nghiên cứu đưa biện pháp phát triển NLTN như: cấu trúc lại hoạt động TN truyền thống thành TNKP, xây dựng TN đơn giản, dùng phần mềm phân tích video, TN ứng dụng cơng nghệ thơng tin, xây dựng khung NLTN, xây dựng câu hỏi đánh giá tư phản biện Tuy nhiên chưa thấy quy trình, phương pháp, hình thức tổ chức dạy học nhằm phát triển NLTN SVSP dành cho học phần TN 1.3 Nghiên cứu dạy học khám phá thí nghiệm khám phá TNKP hiểu cách thức tổ chức người học sử dụng TN việc chiếm lĩnh tri thức hình thức NL theo nhiều mức độ yêu cầu khác [13] Nhiều nghiên cứu cho thấy TNKP có tác động tích cực phát triển NLTN SV Parappilly với cộng cho TNKP thu hút SV, SV học tập tích cực hơn, SV tham gia thiết kế TN từ giúp SV hiểu sâu sắc lí thuyết, cịn TN truyền thống SV nhàm chán, không hấp dẫn SV SV không tham gia thiết kế TN TNKP thật có lợi cho việc học SV [94] Arslan có đưa mức độ TNKP: TNKP kiểm chứng, TNKP cấu trúc, TNKP có hướng dẫn TNKP mở Trong TNKP kiểm chứng cấu trúc mơ tả TN truyền thống tất tiến trình TN cung cấp cho SV SV làm theo bước hướng dẫn tài liệu Trái lại, TNKP có hướng dẫn TNKP mở trở nên phức tạp SV SV phải tự thiết kế PATN tiến trình TN [103] SV tham gia TNKP có hướng dẫn thực hành thiết kế PATN bước chuẩn bị để chuyển lên TNKP mở yêu cầu SV phải tự xây dựng tiến trình TN [105] Các kết nghiên cứu khẳng định tầm quan trọng, tính cần thiết cấp bách việc sử dụng TNKP học phần thí nghiệm TNKP mang lại hiệu cao so với TN truyền thống TNKP hấp dẫn, thu hút SV, SV tích cực học tập, SV tự tìm tịi khám phá PATN, cách tiến hành TN, phương tiện TN GV cần linh hoạt, sáng tạo việc sử dụng mức độ TNKP cho phù hợp mục tiêu hoạt động trình độ SV 1.4 Nghiên cứu dạy học nội dung thí nghiệm Vật lí đại cương Tác giả Nguyễn Thị Nhị [28] cho rằng: TNVLĐC đóng vai trị quan trọng q trình dạy học Vật lí trường Đại học Sư phạm Nó khơng giúp SV rèn luyện kĩ thực hành TN mà đóng góp lớn vào việc phát triển đức tính cần thiết cho SV tiếp cận nghiên cứu Vật lí với kết hợp hiểu biết lí thuyết thực tế Để bồi dưỡng kĩ thực hành TN cho khóa học TN có TNVLĐC GV cần đổi phương pháp tổ chức dạy học theo hướng tăng cường hoạt động tự lực SV Dựa tổng quan nghiên cứu DHKP, TNKP chúng tơi thấy (1) DHKP đóng vai trị quan trọng cần thiết thúc đẩy việc phát triển NLTN SV khóa học TN nói chung TNVLĐC nói riêng; (2) cần nghiên cứu bổ sung, hoàn thiện cấu trúc NLTN SVSP; (3) thiếu nghiên cứu xây dựng quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP nhằm phát triển NLTN SVSP CHƯƠNG 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 2.1 Năng lực thực nghiệm 2.1.1 Định nghĩa lực thực nghiệm NLTN khả huy động tổng hợp kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo với thuộc tính tâm lí hứng thú, niềm tin, ý chí để thực thành công nhiệm vụ thực nghiệm bối cảnh cụ thể Trong nghiên cứu này, lực thực nghiệm SVSP hiểu khả huy động tổng hợp kiến thức (kiến thức vật lí kiến thức TN vật lí), kĩ năng, kĩ xảo với thuộc tính tâm lí hứng thú, niềm tin, ý chí để thực thành cơng nhiệm vụ thực nghiệm bao gồm thành tố (xác định mục đích TN, thiết kế PATN, bố trí tiến hành TN, xử lí liệu phân tích, đánh giá kết quả, trình bày trình TN kết TN) với 22 CSHV1 bối cảnh giáo dục dạy học cụ thể Trong phạm vi nghiên cứu luận án, tập trung phát triển NLTN SVSP khoa Vật lí TNVLĐC nên định nghĩa NLTN SVSP xét cho đối tượng SVSP Vật lí 2.1.2 Cấu trúc lực thực nghiệm sinh viên sư phạm Dựa sở lí thuyết, ý kiến chuyên gia, sở thực tiễn từ TNSP lần 1, cấu trúc Các số hành vi mô tả bảng 2.1 lực hoàn thiện với thành tố 22 số hành vi (CSHV) (bảng 2.1) Các số hành vi xây dựng dựa giai đoạn trình TN Bảng 2.1 Cấu trúc lực thực nghiệm sinh viên sư phạm Thành tố Chỉ số hành vi 1.Xác định mục 1.1 Trình bày mục đích TN đích thí nghiệm 1.2 Thực suy luận logic để tìm hệ cần kiểm nghiệm (3 CSHV) 1.3 Xác định đại lượng cần đo Thiết kế 2.1 Xác định dụng cụ TN cần sử dụng phương án thí 2.2 Xác định cách lắp ráp, bố trí TN nghiệm 2.3 Dự kiến bước tiến hành TN (6 CSHV) 2.4 Dự kiến cách thu thập liệu 2.5 Dự kiến cách xử lí liệu 2.6 Lựa chọn phương án phù hợp 3.1 Xác định phận thiết bị thực tương ứng với phương án Bố trí tiến xây dựng hành thí nghiệm 3.2 Lắp ráp, bố trí TN với thiết bị thực (4 CSHV) 3.3 Tiến hành TN theo bước thiết kế với thiết bị thực 3.4 Thu thập liệu Xử lí liệu 4.1 Xử lí liệu phân tích, 4.2 Rút kết luận từ kết TN đánh giá kết 4.3 Xác định nguyên nhân sai số (7 CSHV) 4.4 Đề xuất biện pháp giảm sai số 4.5 Đánh giá ưu nhược điểm PATN 4.6 Đề xuất giải pháp cải tiến dụng cụ TN 4.7 Cải tiến dụng cụ TN Trình bày 5.1 Lựa chọn cách biểu diễn liệu phù hợp trình thí nghiệm 5.2 Trình bày tiến trình kết TN kết thí nghiệm (2 CSHV) Hình 2.1 trình bày mức độ chất lượng hành vi đề xuất hai sở: (1) tính tự lực SV, thể qua mức độ hướng dẫn GV (2) độ phức tạp nhiệm vụ, thể qua mức độ chi tiết kết thực M ứ c độ SV nêu lại, m ô tả lại lặp lạ i đư ợc hành v i đ ơn lẻ, rời rạc th eo m ẫu M ứ c độ SV thự c đượ c hành vi tìn h huốn g tư ơng tự , k ết nố i đư ợc m ột số kiến thứ c với cách tiến h àn h T N M ức độ SV tự th ự c hà nh vi tình huố ng m ới, tổn g h ợp đư ợc kiế n th ứ c kết nối v ới cách tiến hành T N Hình 2.1 Các mức độ hành vi lực thực nghiệm Bảng tiêu chí chất lượng hành vi NLTN hỗ trợ GV thiết kế nhiệm vụ học tập phù hợp đánh giá mức độ lực SV 2.2 Dạy học khám phá 2.2.1 Khái niệm dạy học khám phá Dựa nghiên cứu DHKP dựa quan điểm DHKP [70], [71], [72], [73], đưa khái niệm DHKP sau: DHKP PPDH, tổ chức, định hướng người dạy, người học hình thành phát triển NL cá nhân thông qua việc tự lực thực NVHT có vấn đề sử dụng tư riêng mình, trình tìm tịi, khám phá giải vấn đề người dạy khuyến khích người học đưa câu hỏi tự tìm câu trả lời nhằm tạo tri thức kĩ 2.2.2 Đặc điểm dạy học khám phá Theo tác giả M.D Sviniki (1998), DHKP có đặc điểm chính: học tập tích cực, học tập có ý nghĩa thay đổi niềm tin thái độ 2.2.3 Thí nghiệm khám phá 2.2.3.1 Khái niệm thí nghiệm khám phá TNKP TN đòi hỏi người học cố gắng tích cực chủ động tìm tịi giải nhiệm vụ thực nghiệm tổ chức, định hướng hoạt động học người dạy nhằm giúp người học hình thành phát triển NL theo nhiều mức độ yêu cầu khác tùy thuộc vào lượng thông tin mà người dạy cung cấp cho người học 2.2.3.2 Các mức độ thí nghiệm khám phá Dựa kết Tổng quan chương 1, chia TNKP thành mức độ phổ biến sau: (phân loại theo mức độ tự lực SV): TNKP kiểm chứng, TNKP cấu trúc, TNKP có hướng dẫn TNKP mở 2.3 Vị trí, vai trị đặc điểm “Thí nghiệm Vật lí đại cương” chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí trường Đại học Sư phạm 2.3.1 Vị trí “Thí nghiệm Vật lí đại cương” chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí trường Đại học Sư phạm Theo chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí trường Đại học Sư phạm Tp.HCM ban hành kèm theo định số 2747/ĐHSP-ĐT ngày 27 tháng năm 2022, TNVLĐC TN bắt buộc nhóm khối kiến thức tảng Kiến thức vật lí đại cương kiến thức cốt lõi, làm sở quan trọng để SV nghiên cứu cho học phần giảng dạy nội dung trường phổ thông tương lai TNVLĐC phận Vật lí đại cương nhằm giúp kiểm chứng, khắc sâu lại kiến thức mà SV học Cịn Thí nghiệm Vật lí phổ thơng kế thừa từ TNVLĐC giúp SV vận dụng lí thuyết thực TN vật lí chương trình phổ thơng Vì vậy, TNVLĐC xem cầu nối trung gian phần Vật lí đại cương, Thí nghiệm Vật lí phổ thơng thực tiễn dạy học Vật lí trường phổ thơng 2.3.2 Vai trị “Thí nghiệm Vật lí đại cương” chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí trường Đại học Sư phạm TNVLĐC TN thực hành mà SV học sau học lí thuyết học 11 Mức độ khám phá (Khám phá có hướng dẫn): SV cung cấp mục đích TN, SV thiết kế phương án tiến hành TN với hướng dẫn phần GV GV cung cấp dụng cụ TN cần thiết theo phương án đề xuất SV Trên sở PATN SV đề xuất thảo luận thống nhất, SV tiến hành TN tình tương tự Mức độ khám phá (Khám phá mở): SV hoàn toàn độc lập việc phát vấn đề cần khám phá gần không cần hỗ trợ GV GV đóng vai trị tư vấn xác nhận góp ý cho SV +Biện pháp 1: Xây dựng phiếu học tập có lồng ghép NVHT theo trình tự ba mức độ khám phá từ thấp đến cao +Biện pháp 2: Khuyến khích SV tự lực thực NVHT theo mức độ khám phá tăng dần thơng qua việc SV tự tìm tòi khám phá nguồn tư liệu khác GV cung cấp - Nguyên tắc 2: Tăng dần mức độ tự lực SV giảm dần hướng dẫn GV +Biện pháp 1: Sử dụng dạy học khám phá nhằm tạo hội SV thể thân thơng qua tìm tịi khám phá phương án TN, kể dụng cụ TN cách thức tiến hành TN +Biện pháp 2: Mở rộng mức độ khám phá cách giảm bớt loại thông tin cung cấp cho SV - Nguyên tắc 3: Xây dựng tổ chức hoạt động học SV phải bám sát theo tiến trình DHKP TNVLĐC + Biện pháp 1: Xây dựng hoạt động học phải bám sát chặt chẽ theo bước tiến trình dạy học khám phá TNVLĐC + Biện pháp 2: Tổ chức dạy học TNVLĐC bám theo bước tiến trình DHKP + Biện pháp 3: Xây dựng công cụ đánh giá (rubric, bảng kiểm) phải đảm bảo đánh giá đầy đủ, xác q trình thực NVHT SV tương ứng với mức độ khám phá tiến trình DHKP 2.6 Quy trình xây dựng chương trình “Thí nghiệm Vật lí đại cương” theo dạy học khám phá Dưới sơ đồ tóm tắt minh họa giai đoạn xây dựng chương trình TNVLĐC theo mơ hình ADDIE Hình 2.2 Sơ đồ hóa giai đoạn xây dựng nội dung TNVLĐ C Chúng xây dựng quy trình tổ chức dạy học: (1) Quy trình tổ chức dạy học khóa học TNVLĐC theo DHKP: Quy trình mơ tả cách thức tổ chức dạy học cho tồn khóa học TNVLĐC bao gồm bước thực 12 (2) Quy trình tổ chức dạy học TN theo DHKP: Quy trình xây dựng dựa quy trình tổ chức dạy học tồn khóa học mơ tả chi tiết, cụ thể hóa cách thức xây dựng tổ chức dạy học cho TN dạy học TNVLĐC thể thông qua giai đoạn “Chuẩn bị thiết kế dạy”, “Tổ chức thực NVHT” “Tổ chức báo cáo kết TN, đánh giá tổng kết” 2.7 Quy trình tổ chức dạy học “Thí nghiệm Vật lí đại cương” theo dạy học khám phá Căn sở hoạt động dạy học giải vấn đề SV học tập thực hành thí nghiệm TNVLĐC tham khảo bước tổ chức DHKP tác giả Sokolowska [113] kết hợp với số nghiên cứu tài liệu nước, chúng tơi đề xuất quy trình tổ chức dạy học khóa học TNVLĐC theo DHKP Quy trình tổ chức dạy học khám phá TNVLĐC bao gồm bước: +Bước 1: Tổ chức tình nảy sinh vấn đề cần khám phá +Bước 2: Phát biểu vấn đề cần khám phá +Bước 3: Giải vấn đề với mức khám phá khác +Bước 4: Báo cáo kết thí nghiệm, đánh giá tổng kết Hình 2.3 Quy trình tổ chức dạy học khám phá khóa học TNVLĐC 2.8 Tiến trình dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển lực thực nghiệm Chúng tơi đề xuất tiến trình tổ chức gồm hoạt động bám sát quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP, phù hợp với hướng dẫn theo công văn 5512 +Hoạt động 1: Tổ chức tình nảy sinh vấn đề cần khám phá +Hoạt động 2: Phát biểu vấn đề cần khám phá +Hoạt động 3: Bố trí tiến hành TN làm theo mẫu (Nhiệm vụ học tập 1) +Hoạt động 4: Xử lí liệu & phân tích, đánh giá trình bày kết TN +Hoạt động 3’: Bố trí tiến hành TN làm tương tự (Nhiệm vụ học tập 2) +Hoạt động 4’: Xử lí liệu & phân tích, đánh giá trình bày kết TN +Hoạt động 5: Thiết kế PATN tình (Nhiệm vụ học tập 3) 13 +Hoạt động 3’’: Bố trí tiến hành TN theo phương án đề xuất +Hoạt động 4’’: Xử lí liệu & phân tích, đánh giá trình bày kết TN +Hoạt động 6: Báo cáo kết TN, đánh giá tổng kết Tiến trình dạy học khám phá TNVLĐC thể qua sơ đồ sau đây: Hình 2.4 Tiến trình dạy học khám phá TNVLĐC CHƯƠNG 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 3.1 Xây dựng nội dung thí nghiệm nhằm phát triển lực thực nghiệm theo dạy học khám phá 3.1.1 Xây dựng phương án dụng cụ thí nghiệm Căn nguyên tắc 1, GV chuyển giao NVHT trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP phải đảm bảo SV thực NVHT theo mức độ khác Để SV hồn thành NVHT địi hỏi phải có đầy đủ dụng cụ TN đáp ứng mục tiêu phát triển NLTN SV Đối với mức độ khám phá 1, SV thực TN làm theo mẫu giống PATN có sẵn PTN nhiệt Tuy nhiên, mức độ khám phá SV thực TN tình tương tự có thay đổi bổ sung thêm dụng cụ TN địi hỏi cần phải xây dựng thêm dụng cụ TN để đáp ứng yêu cầu đặt NVHT mức Đối với mức độ khám phá mức cao SV phải tự xác định vấn đề, tự xác định mục đích TN, tự thiết kế PATN tự tiến hành TN theo phương án 14 đề xuất Nhưng hạn chế trình độ SV cộng với điều kiện sở vật chất SV khơng cho phép cần phải xây dựng thêm PATN dự phòng trước nhằm hỗ trợ, hướng dẫn SV thực thi NVHT mức Do vậy, TN chúng tơi phải xây dựng tối thiểu PATN đáp ứng đủ trang thiết bị TN đáp ứng mục tiêu phát triển NLTN SV lên mức cao Tóm lại, để SV hồn thành NVHT mức độ khám phá đòi hỏi cần thiết phải xây dựng thêm PATN mức độ bổ sung phương tiện TN mức độ Theo đề cương TNVLĐC theo DHKP gồm có mở đầu TN Hiện phịng TN nhiệt có TN có sẵn phương án thí nghiệm Đó 01, 04, 05 06 Tuy nhiên 04 PATN thứ thao tác q phức tạp, khó so với trình độ SV kết đo không ổn định gây sai số lớn Ngồi ra, cịn vài TN với dụng cụ đơn giản, cũ, dụng cụ TN lắp ráp, bố trí sẵn chưa đáp ứng mục tiêu phát triển NLTN SV Chính vậy, xây dựng thêm PATN trang bị thêm dụng cụ TN cho TN để chuyển thành dụng cụ TN có tính mở Dưới bảng tóm tắt TN cần xây dựng thêm PATN bổ sung, cải tiến dụng cụ TN cụ thể sau: Bảng 3.1 Bảng tóm tắt TN cần mở phương án dụng cụ thí nghiệm B ài Bà i2 Dụng cụ TN ài M PATN B X ây dựng th êm PATN B ài B ài B ài M B ài M ở X ây dựng thêm PATN B ài B ài M M ở X ây dựng thêm PATN X ây dựng thêm PATN Dưới sơ đồ hóa cấu trúc TN TNVLĐC trường Đại học Sư phạm Tp.HCM: Hình 3.1 Sơ đồ cấu trúc thí nghiệm TNVLĐC phần Cơ Nhiệt trường Đại học Sư phạm Tp.HCM Các phương án thí nghiệm tơ màu xanh hình 3.1 phương án mà chúng 15 tơi xây dựng thêm Mỗi phương án thí nghiệm xây dựng bao gồm nội dung sau: mục đích thí nghiệm, nguyên tắc, sở lí thuyết, bố trí thí nghiệm, dụng cụ thí nghiệm trình tự thí nghiệm 3.1.2 Xây dựng nhiệm vụ học tập Xuất phát từ mục đích nghiên cứu sử dụng tác động DHKP với ba mức độ khám phá tăng dần nhằm phát triển CSHV lên mức cao Để đạt mục đích địi hỏi TN phải có độ khó gần Tuy nhiên, thực tiễn, độ khó TN khác thường khác rõ rệt Chính vậy, để đảm bảo độ khó TN tương đương cần tăng thêm hỗ trợ xây dựng số lượng NVHT phù hợp cho cân độ khó TN Đối với TN độ khó thao tác tiến hành TN dễ đơn giản nên cần mở dụng cụ TN Đối với TN độ khó thao tác tiến hành khó phức tạp cần thêm NVHT có lồng ghép video hỗ trợ cơng thức kiến thức khó nhằm gợi ý cho SV Chính vậy, với số lượng NVHT thí nghiệm mà xây dựng khác tùy thuộc vào độ khó Chúng tơi vào cấu trúc NLTN để xây dựng NVHT TN Trong 01 08 có NVHT; 02 07 có 10 NVHT; 03 05 có NVHT; 04 có 11 NVHT; 06 có NVHT; 09 có NVHT 3.2 Xây dựng tiến trình dạy học thí nghiệm theo dạy học khám phá Dựa tiến trình dạy học khám phá TNVLĐC đề xuất mục 2.8 khung kế hoạch dạy theo công văn số 5512 Bộ Giáo dục Đào tạo, soạn thảo tiến trình dạy học ứng với thí nghiệm - nhiệt gồm: Xác định momen quán tính bánh xe Maxwell; Xác định suất căng mặt chất lỏng; Xác định hệ số nhớt chất lỏng theo phương pháp Stokes; Xác định tỷ số nhiệt dung phân tử chất khí; Xác định bước sóng vận tốc truyền sóng âm phương pháp sóng dừng; Xác định gia tốc trọng trường lắc thuận nghịch; Khảo sát trình va chạm đệm khơng khí - Nghiệm lại định luật bảo tồn động lượng; Kiểm chứng lại ba định luật thực nghiệm chất khí Xác định tần số góc cộng hưởng biên độ dao động cực đại dao động cưỡng Trong tiến trình dạy học chúng tơi trình bày thống với nội dung gồm có: (i) mục tiêu dạy học; (ii) sơ đồ tiến trình dạy học khám phá; (iii) chuẩn bị GV SV; (iv) tiến trình dạy học cụ thể, (v) hồ sơ học tập (gồm phiếu học tập, Rubric (bảng tiêu chí) đánh giá số hành vi) CHƯƠNG THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 4.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm Nghiên cứu kiểm tra tác động quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP 16 tiến trình đề xuất nhằm kiểm tra tính đắn giả thuyết khoa học đề tài 4.2 Thiết kế thực nghiệm sư phạm 4.2.1 Đối tượng thực nghiệm TNSP tiến hành với SV năm thứ hai, ngành sư phạm Vật lí - khoa Vật lí, trường Đại học Sư phạm Tp.HCM SV tham gia TNSP đa dạng trình độ, lực, khoảng 24% SV có lực học tập tốt, có tinh thần tích cực tự giác tham gia hoạt động học tập Tất SV trang bị đầy đủ kiến thức học nhiệt học học kì 4.2.2 Tiến trình thực nghiệm TNSP lần triển khai vào HK2 năm học 2020-2021, từ 22/02/2021 đến 28/05/2022 TNSP bị gián đoạn dịch Covid nên gây khó khăn trình triển khai kế hoạch theo dự kiến ban đầu Mục đích TNSP lần nhằm đánh giá tính khả thi kế hoạch dạy thiết kế theo quy trình tổ chức DHKP bước đầu đánh giá độ tin cậy công cụ đánh giá NTLN, từ hiệu chỉnh TNSP lần TNSP lần triển khai vào HK2 năm học 2021-2022, từ 01/03/2022 đến 07/06/2022 nhằm đánh giá giả thuyết khoa học đề tài 4.2.3 Công cụ đánh giá phương pháp xử lí dữ liệu Chúng tơi phân tích định tính cách diễn giải băng ghi hình, sử dụng thơng tin ngơn ngữ nói (phát biểu, trao đổi) ngôn ngữ viết (phiếu học tập, báo cáo TN) để đánh giá biểu dựa vào rubric đánh giá NLTN SV thông qua TN Dữ liệu thu từ công cụ thu thập liệu xử lí phần mềm SPSS 20.0 Hình thức kiểm tra - đánh giá trình dạy học lớp ĐC lớp ThN khác quy trình tổ chức DHKP Trong q trình TNSP, chúng tơi đánh giá NLTN SV trước, trong, sau tác động Bảng 4.1 Kế hoạch đánh giá 4.3 Kết thực nghiệm sư phạm lần Kết phân tích diễn biến đánh giá NLTN cho thấy phát triển CSHV 17 SV chưa phát triển mức độ cao, đa phần SV đạt CSHV mức tối đa mức do: (1) nhiệm vụ học tập chưa phù hợp với lực SV; (2) SV lần đầu tiếp cận với DHKP chưa kịp quen với cách thức tổ chức; (3) thời gian thực nghiệm hạn chế (4) thiếu dụng cụ TN; (5) Độ khó TN khơng tương đương SV thường gặp khó khăn việc lắp ráp, bố trí TN; khả tiến hành TN SV cịn thấp TN độ khó SV tham khảo PATN internet chưa thể tự thiết kế PATN SV có đưa ý tưởng đề xuất cải tiến dụng cụ chưa thực ý tưởng đề xuất Ghi nhận tính khả thi kế hoạch dạy - Về thời lượng: 85,7% SV cho số tiết dạy hợp lí 14,3% SV nhận thấy số tiết buổi chưa thật khả thi chưa phù hợp số tiết chưa đủ TN độ khó độ khó Điều chúng tơi khắc phục TNSP lần cách dành thêm thời gian tăng cường hỗ trợ cho SV TN độ khó độ khó - Về độ khó: 91% SV cho cần phải điều chỉnh độ khó TN TN có độ khó khơng tương đương Chẳng hạn có vài TN (cụ thể 01, 02 04) SV phải đo nhiều đại lượng khoảng thời gian ngắn, thao tác phức tạp, tính tốn khó, dài rườm rà Tuy nhiên, số TN thao tác tiến hành đơn giản đo đại lượng dẫn đến SV có dư nhiều thời gian Điều khắc phục TNSP lần cách tăng thêm hỗ trợ điều chỉnh NVHT TN nhằm đảm bảo độ khó gần - Về dụng cụ thí nghiệm: đa phần SV nhận định dụng cụ TN phù hợp TN cho kết với sai số 10% trừ 02, 04 07 Cụ thể 04 SV thực TN xác định tỷ số nhiệt dung phân tử chất khí theo phương pháp với sai số lớn trượt nhôm N chưa khít với ống thủy tinh dẫn đến trượt tuột xuống khóa K chưa đảm bảo khối khí kín Ngồi ra, hầu hết SV cho dụng cụ TN cần thiết cho phương án TN thứ chưa có đầy đủ Chính vậy, khắc phục TNSP lần xây dựng TN cho phương án thứ 2, tăng cường dụng cụ TN TN mức độ khám phá 2, mức độ khám phá cải tiến dụng cụ TN cho 01, 02, 04 07 - Về cách thức giao nhiệm vụ: 61,4% SV nhận thấy cách giao nhiệm vụ với mức độ khám phá từ thấp đến cao phù hợp với trình độ SV Tuy nhiên, số SV lại gặp nhiều khó khăn mức độ khám phá cụ thể SV thường gặp vấn đề việc suy nghĩ phương án TN tìm kiếm dụng cụ TN cần thiết, bố trí tiến hành TN cho phương án đề xuất Cách giao nhiệm vụ mức độ khám phá khó vượt xa so với thực tiễn dạy học mức độ nhận thức cá nhân SV mặt thời gian Chúng khắc phục TNSP lần cách tăng thêm định hướng, tư vấn, góp ý cho SV ý tưởng thiết kế phương án hỗ trợ cho SV dụng cụ TN SV cần - Về mức độ công việc SV: khoảng 70% SV cho mức độ công việc mà GV giao cho vừa sức Tuy nhiên, số SV lại nhận thấy công việc nhiều đặc biệt khối lượng cơng việc khó phức tạp rơi mức độ khám phá thời gian thực TN buổi không đủ nhiều mà SV thực nhiều nhiệm vụ lúc với mức độ khác nên SV cảm thấy công việc sức SV