luận án tiến sĩ đề xuất biện pháp bồi dưỡng năng lực thực nghiệm của học sinh trong dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông

Nghiên cứu của Nugraha và cộng sự đã chỉ ra rằng: hoạt động thực nghiệm là hoạt động đặc trưng và bản chất khi học các môn Khoa học tự nhiên [96], hoạt động này được thực hiện có thể rèn

Giả thuyết nghiên cứu

Nếu xác định được cấu trúc NLTN của HS trong học tập vật lí ở trường THPT, xác định được thực trạng NLTN của HS thì dựa trên các lí luận về tâm lí học phát tiển, lí luận về dạy học vật lí và lí luận về phát triển kĩ năng /hành vi có thể đề xuất được biện pháp bồi dưỡng các chỉ số hành vi thuộc NLTN của HS trong học tập vật lí ở trường THPT.

Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu tài liệu tổng quan liên quan tới vấn đề sau:

+ Tổng quan về xây dựng cấu trúc của NLTN

+ Tổng quan về các biện pháp phát triển NLTN

+ Tổng quan về đánh giá NLTN của HS

- Xây dựng cấu trúc của NLTN trong học tập vật lí đối với HS Việt Nam:

+ Phân tích hoạt động thực nghiệm của các nhà nghiên cứu vật lí, từ đó xác định cấu trúc của NLTN

+ Xin ý kiến chuyên gia và thực hiện những điều chỉnh dựa trên ý kiến góp ý của các chuyên gia nhằm hoàn thiện cấu trúc NLTN đã đề xuất

- Khảo sát thực trạng dạy học phát triển NLTN của HS ở một số trường PT

- Xây dựng công cụ đánh giá NLTN trong học tập vật lí của HS lớp 10 THPT:

+ Từ cấu trúc đã xây dựng, cùng với nghiên cứu chương trình phần cơ học lớp 10, đề xuất công cụ đánh giá NLTN trong học tập vật lí đối với HS đã học xong phần cơ học lớp 10

+ Xin ý kiến các bên liên quan và thử nghiệm trên nhóm nhỏ để điều chỉnh công cụ đã đề xuất

+ Sử dụng công cụ để đánh giá NLTN của HS lớp 10 trong học tập vật lí ở trường PT Từ đó thấy được thực trạng và những khó khăn thiếu sót của HS trong khi thực hiện các hành vi của năng lực này

- Hệ thống hóa về các cơ sở lí luận về tâm lí học phát triển, dạy học vật lí và về phát triển kĩ năng/hành vi để đề xuất biện pháp bồi dưỡng hành vi của NLTN của HS trong học tập vật lí

- Thực nghiệm sư phạm đánh giá hiệu quả của các biện pháp đã đề xuất đối với một số hành vi.

Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện nghiên cứu, chúng tôi sử dụng phối hợp các phương pháp nghiên cứu sau:

Nghiên cứu tài liệu tổng hợp và đánh giá các nghiên cứu trước đó về Năng lực tự học tập chủ động (NLTN) trong học tập Vật lý, làm cơ sở để xây dựng cấu trúc NLTN trong học tập Vật lý đối với học sinh Phương pháp này cho phép đối chiếu những phát hiện về khó khăn, thiếu sót của học sinh Việt Nam trong thực hiện hành vi NLTN với kết quả nghiên cứu trước đó nhằm làm rõ nội hàm của các hành vi quan tâm phát triển.

Để đánh giá thực trạng dạy học phát triển Năng lực tự nhiên (NLTN) trong dạy học Vật lí, cá́c nhà nghiên cứu đã thực hiện phương pháp khảo sát thực tiễn Cụ thể, các nhà nghiên cứu sử dụng phiếu khảo sát và tham khảo giáo án của một số giáo viên (GiV) để nắm bắt thực trạng dạy học phát triển NLTN Bên cạnh đó, các nhà nghiên cứu cũng sử dụng bài kiểm tra và tiêu chí đánh giá để đánh giá hiện trạng về NLTN của học sinh (HS) lớp 10.

+ Phương pháp xin ý kiến chuyên gia: Nhằm đánh giá tính giá trị của cấu trúc NLTN đã đề xuất, đánh giá độ tin cậy và giá trị của công cụ đánh giá NLTN

+ Phương pháp thực nghiệm sư phạm: sử dụng nghiên cứu trường hợp nhằm đánh giá tính hiệu quả của các biện pháp phát triển một số hành vi của NLTN đã đề xuất

+ Phương pháp thống kê: phân tích kết quả đánh giá NLTN của HS trong học tập phần cơ học lớp 10

7 Đóng góp mới của luận án

+ Góp phần đề xuất cấu trúc NLTN trong học tập vật lí của HS Việt Nam dựa trên việc phân tích quy trình nghiên cứu khoa học và hoạt động của các nhà vật lí thực nghiệm

+ Xây dựng công cụ đánh giá NLTN của học sinh trong học tập phần Cơ học lớp 10

+ Đề xuất 03 nguyên tắc và 03 biện pháp phát triển NLTN của HS lớp 10

+ Đánh giá thực trạng NLTN của HS lớp 10 tại thành phố Phúc Yên sau khi học song các kiến thức về cơ học; phát hiện các khó khăn thiếu sót của HS khi thực hiện các hành vi của NLTN

+ Xây dựng các nhiệm vụ có thể hỗ trợ phát triển một số hành vi của NLTN:

“Dự kiến các bước tiến hành thí nghiệm” và “Xử lí dữ liệu và biểu diễn kết quả” dựa trên đặc trưng của từng hành vi và những khó khăn thiếu sót của học sinh khi thực hiện tương ứng hành vi đó

+ Bước đầu kiểm chứng tính khả thi và hiệu quả của các nguyên tắc và các biện pháp đã đề xuất qua thực nghiệm sư phạm

Luận án gồm các phần sau:

Mở đầu Chương 1 Tổng quan các vấn đề nghiên cứu

Chương 2 Xây dựng cấu trúc năng lực thực nghiệm của học sinh trong học tập vật lí ở trường trung học phổ thông

Chương 3 Thực trạng về năng lực thực nghiệm của học sinh và dạy học phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh trong dạy học vật lí

Chương 4 Đề xuất và thực nghiệm sư phạm các biện pháp bồi dưỡng năng lực thực nghiệm của học sinh

Kết luận và kiến nghị Tài liệu tham khảo Những công trình liên quan đến luận án đã được công bố Phụ lục

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Các nghiên cứu về cấu trúc của năng lực thực nghiệm

Trên thế giới việc nghiên cứu năng lực thực nghiệm được triển khai từ những năm 90 của thế kỉ trước Chính vì vậy cũng có khá nhiều mô hình năng lực thực nghiệm được đưa ra từ các nghiên cứu của TIMSS (1997), APU (1988), Mayer (2007), HarmoS (2008), NAEP (2008), Schreiber et al (2009) [44, 72, 73, 88, 109,

111] Nhìn chung các nghiên cứu trên thế giới thường không đưa ra định nghĩa cụ thể về năng lực thực nghiệm mà tập trung hơn vào việc đưa ra mô hình năng lực thực nghiệm Các mô hình năng lực thực nghiệm được xây dựng chủ yếu dựa trên hai hướng tiếp cận: tiếp cận “ dựa trên các thành phần cơ sở ” và tiếp cận “ dựa trên quá trình ”[67] Cấu trúc của các mô hình năng lực thực nghiệm khác nhau được xác định thông qua sự khác nhau của các năng lực thành phần (của năng lực thực nghiệm) và sự mô tả rõ ràng các tiêu chí đánh giá các năng lực thành phần này Ở loại mô hình năng lực thực nghiệm được xây dựng theo tiếp cận “dựa trên các thành phần cơ sở”, thì các năng lực thành phần được xác định khác nhau bởi loại kiến thức khác nhau Các kiến thức khác nhau đó có thể là: kiến thức về bản chất của khoa học tự nhiên, các kiến thức phương pháp trong lĩnh vực khoa học tự nhiên và các kiến thức về kĩ năng thực hành (mô hình của Mayer (2007) [88]), cũng như sự hiểu biết về kĩ thuật (mô hình của NAEP [45])

Bảng 1.1 Cấu trúc của năng lực thực nghiệm theo Mayer (2007)

Năng lực thành phần Các chỉ số

Kiến thức khoa học Nguyên tắc và phạm vi nghiên cứu Đánh giá ý nghĩa của các mô hình

Khoa học và đời sống (xã hội) Tư duy khoa học Xây dựng các câu hỏi và giả thuyết khoa học

Lập kế hoạch tiến hành kiểm tra giả thuyết Đánh giá dữ liệu: toán học hóa

Giải thích các kết quả thực nghiệm

Quan sát, kiểm tra, mô tả, so sánh, xác định, thí nghiệm

Sử dụng mô hình để đạt kiến thức Kĩ năng thực hành Thực hiện các quan sát

Thu thập các bằng chứng hóa học/số đo của các phép đo vật lí Đảm bảo an toàn trong phòng thí nghiệm

Bảng 1.2 Cấu trúc của năng lực thực nghiệm theo NAEP (2008)

Sử dụng nghiên cứu khoa học

Thiết kế hoặc xem xét các nghiên cứu khoa học Tiến hành sử dụng các công cụ và kĩ thuật thích hợp để nghiên cứu khoa học

Xác định các biến cần đo từ mô hình lý thuyết Sử dụng các dữ liệu thực nghiệm để kết luận hay loại bỏ lời giải thích hay dự đoán

Sử dụng thiết kế công nghệ Đề xuất và phản biện các giải pháp giải quyết vấn đề, đưa ra các tiêu chí và ràng buộc khoa học Đảm bảo được tính khoa học trong thiết kế và lựa chọn các giải pháp thay thế Áp dụng các nguyên tắc hay dữ liệu khoa học để dự đoán các tác động của các thiết kế công nghệ

Các cấu trúc năng lực kể trên có ưu điểm là chỉ ra được các lĩnh vực kiến thức liên quan có ảnh hưởng tới năng lực thực nghiệm, nhưng cần rõ ràng hơn nữa sự chi tiết hóa các chỉ số hành vi bên trong để thuận lợi hơn cho việc bồi dưỡng và đánh giá Với mô hình năng lực được xây dựng theo tiếp cận “dựa trên quá trình”, thì mỗi năng lực thành phần có sự khác biệt về quá trình thực nghiệm Ở đây có 3 nguyên tắc về sự khác biệt: Sự khác biệt về sự lựa chọn, sự khác biệt về trình tự (trật tự các bước) bên trong quá trình (mô hình HarmoS (2008) [73]) cũng như sự khác biệt của sự mở rộng quá trình (mô hình APU (1988a) [44])

Bảng 1.3 Cấu trúc của năng lực thực nghiệm theo HarmoS (2008)

Nhận thức đối tượng nghiên cứu là bước thiết yếu trong bất cứ cuộc khảo sát hay thí nghiệm nào Nhà nghiên cứu cần quan sát, mô tả và so sánh hiện tượng muốn tìm hiểu, đồng thời lựa chọn các dụng cụ, thiết bị phù hợp để thu thập dữ liệu Việc này giúp đảm bảo tính chính xác và hiệu quả của quá trình nghiên cứu.

… Xây dựng các thiết bị để khám phá, nghiên cứu, và thí nghiệm Đặt các câu hỏi và đề xuất giả thuyết

Tạo ra sự kiểm soát các quan sát, khám phá và các thiết bị

Tiến hành điều tra, nghiên cứu, thí nghiệm

Xác định các hệ quả từ những quan sát, những kiến thức đã có

Lập kế hoạch điều tra hoặc tiến hành thí nghiệm Thu thập và phân tích các dữ liệu, xác định giả thuyết hay bác bỏ, rút ra kết luận

Phản hồi về kết quả và phương pháp điều tra Đánh giá và kết luận từ những nghiên cứu, thí nghiệm, điều tra

Từ các câu hỏi, giả thuyết, phương án và các dụng cụ điều tra, thí nghiệm, khảo sát rút ra các cải tiến

Bảng 1.4 Cấu trúc của năng lực thực nghiệm trong APU (1988)

Sử dụng các thiết bị và các dụng cụ đo lường

Sử dụng các dụng cụ đo lường Ước tính các giá trị đo

Quan sát Tiến hành quan sát và giải thích Giải thích và ứng dụng Giải thích thông tin thu được (đánh giá phạm vi áp dụng của các kiến thức đã có) Áp dụng các khái niệm khoa học để tạo ra các thông tin mới có nghĩa (xây dựng giả thuyết)

Kế hoạch điều tra Lập kế hoạch cho từng bước điều tra

Lập kế hoạch cho toàn bộ điều tra

Hiệu quả điều tra Hiệu quả của toàn bộ điều tra

Mô hình năng lực thực nghiệm thuộc hai nghiên cứu trên mô tả một cách tuyến tính các thành phần con bên trong, tuy nhiên những thành phần con này dường như tập trung nhiều hơn vào thành tố thực hiện so với thành tố lập kế hoạch

Cấu trúc luận án

Luận án gồm các phần sau:

Mở đầu Chương 1 Tổng quan các vấn đề nghiên cứu

Chương 2 Xây dựng cấu trúc năng lực thực nghiệm của học sinh trong học tập vật lí ở trường trung học phổ thông

Chương 3 Thực trạng về năng lực thực nghiệm của học sinh và dạy học phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh trong dạy học vật lí

Chương 4 Đề xuất và thực nghiệm sư phạm các biện pháp bồi dưỡng năng lực thực nghiệm của học sinh

Kết luận và kiến nghị Tài liệu tham khảo Những công trình liên quan đến luận án đã được công bố Phụ lục

Tổng quan các vấn đề nghiên cứu

Các nghiên cứu về cấu trúc của năng lực thực nghiệm

Trên thế giới việc nghiên cứu năng lực thực nghiệm được triển khai từ những năm 90 của thế kỉ trước Chính vì vậy cũng có khá nhiều mô hình năng lực thực nghiệm được đưa ra từ các nghiên cứu của TIMSS (1997), APU (1988), Mayer (2007), HarmoS (2008), NAEP (2008), Schreiber et al (2009) [44, 72, 73, 88, 109,

Các nhà nghiên cứu thường không đưa ra định nghĩa cụ thể cho năng lực thực nghiệm, mà chú trọng vào xây dựng mô hình năng lực này Mô hình năng lực thực nghiệm được xây dựng dựa trên hai hướng tiếp cận: "dựa trên các thành phần cơ sở" và "dựa trên quá trình" Cấu trúc mô hình năng lực thực nghiệm phụ thuộc vào các năng lực thành phần và tiêu chí đánh giá rõ ràng cho từng năng lực Trong mô hình "dựa trên các thành phần cơ sở", năng lực thành phần được xác định bởi các loại kiến thức khác nhau như kiến thức về bản chất của khoa học tự nhiên, kiến thức phương pháp khoa học và kiến thức về kỹ năng thực hành.

Bảng 1.1 Cấu trúc của năng lực thực nghiệm theo Mayer (2007)

Năng lực thành phần Các chỉ số

Kiến thức khoa học Nguyên tắc và phạm vi nghiên cứu Đánh giá ý nghĩa của các mô hình

Khoa học và đời sống (xã hội) Tư duy khoa học Xây dựng các câu hỏi và giả thuyết khoa học

Lập kế hoạch tiến hành kiểm tra giả thuyết Đánh giá dữ liệu: toán học hóa

Giải thích các kết quả thực nghiệm

Quan sát, kiểm tra, mô tả, so sánh, xác định, thí nghiệm

Sử dụng mô hình để đạt kiến thức Kĩ năng thực hành Thực hiện các quan sát

Thu thập các bằng chứng hóa học/số đo của các phép đo vật lí Đảm bảo an toàn trong phòng thí nghiệm

Bảng 1.2 Cấu trúc của năng lực thực nghiệm theo NAEP (2008)

Sử dụng nghiên cứu khoa học

Thiết kế hoặc xem xét các nghiên cứu khoa học Tiến hành sử dụng các công cụ và kĩ thuật thích hợp để nghiên cứu khoa học

Xác định các biến cần đo từ mô hình lý thuyết Sử dụng các dữ liệu thực nghiệm để kết luận hay loại bỏ lời giải thích hay dự đoán

Sử dụng thiết kế công nghệ Đề xuất và phản biện các giải pháp giải quyết vấn đề, đưa ra các tiêu chí và ràng buộc khoa học Đảm bảo được tính khoa học trong thiết kế và lựa chọn các giải pháp thay thế Áp dụng các nguyên tắc hay dữ liệu khoa học để dự đoán các tác động của các thiết kế công nghệ

Các cấu trúc năng lực kể trên có ưu điểm là chỉ ra được các lĩnh vực kiến thức liên quan có ảnh hưởng tới năng lực thực nghiệm, nhưng cần rõ ràng hơn nữa sự chi tiết hóa các chỉ số hành vi bên trong để thuận lợi hơn cho việc bồi dưỡng và đánh giá Với mô hình năng lực được xây dựng theo tiếp cận “dựa trên quá trình”, thì mỗi năng lực thành phần có sự khác biệt về quá trình thực nghiệm Ở đây có 3 nguyên tắc về sự khác biệt: Sự khác biệt về sự lựa chọn, sự khác biệt về trình tự (trật tự các bước) bên trong quá trình (mô hình HarmoS (2008) [73]) cũng như sự khác biệt của sự mở rộng quá trình (mô hình APU (1988a) [44])

Bảng 1.3 Cấu trúc của năng lực thực nghiệm theo HarmoS (2008)

Nhận thức về đối tượng Quan sát, mô tả, so sánh các hiện tượng cần nghiên cứu (sự vật, đồ vật, tình huống, quy trình) Lựa chọn và sử dụng các dụng cụ, thiết bị, …

… Xây dựng các thiết bị để khám phá, nghiên cứu, và thí nghiệm Đặt các câu hỏi và đề xuất giả thuyết

Tạo ra sự kiểm soát các quan sát, khám phá và các thiết bị

Tiến hành điều tra, nghiên cứu, thí nghiệm

Xác định các hệ quả từ những quan sát, những kiến thức đã có

Lập kế hoạch điều tra hoặc tiến hành thí nghiệm Thu thập và phân tích các dữ liệu, xác định giả thuyết hay bác bỏ, rút ra kết luận

Phản hồi về kết quả và phương pháp điều tra Đánh giá và kết luận từ những nghiên cứu, thí nghiệm, điều tra

Từ các câu hỏi, giả thuyết, phương án và các dụng cụ điều tra, thí nghiệm, khảo sát rút ra các cải tiến

Bảng 1.4 Cấu trúc của năng lực thực nghiệm trong APU (1988)

Sử dụng các thiết bị và các dụng cụ đo lường

Sử dụng các dụng cụ đo lường Ước tính các giá trị đo

Quan sát Tiến hành quan sát và giải thích Giải thích và ứng dụng Giải thích thông tin thu được (đánh giá phạm vi áp dụng của các kiến thức đã có) Áp dụng các khái niệm khoa học để tạo ra các thông tin mới có nghĩa (xây dựng giả thuyết)

Kế hoạch điều tra Lập kế hoạch cho từng bước điều tra

Lập kế hoạch cho toàn bộ điều tra

Hiệu quả điều tra Hiệu quả của toàn bộ điều tra

Mô hình năng lực thực nghiệm thuộc hai nghiên cứu trên mô tả một cách tuyến tính các thành phần con bên trong, tuy nhiên những thành phần con này dường như tập trung nhiều hơn vào thành tố thực hiện so với thành tố lập kế hoạch

Theo cách tiếp cận “dựa trên quá trình”, có lẽ một mô hình cấu trúc được chấp nhận rộng rãi hơn cả là mô hình cấu trúc của Schreiber et al (2009) [109] từ việc cải biến mô hình của Klahr [76] và Hammann [70] Theo nhóm tác giả này thì năng lực thực nghiệm gồm 3 thành tố và 11 chỉ số hành vi, được phân chia theo thao tác thực hiện (xem bảng 1.5)

Bảng 1.5 Cấu trúc của năng lực thực nghiệm theo Schreiber et al (2009)

Lập kế hoạch Thực hiện Đánh giá

Làm rõ câu hỏi nghiên cứu Lựa chọn thiết bị Trình bày dữ liệu Phát triển các câu hỏi Thiết lập bố trí thí nghiệm Diễn giải dữ liệu

Xây dựng kì vọng Thực hiện đo Kết luận, câu trả lời Đưa ra giả thuyết Thu thập dữ liệu

Thiết kế một kế hoạch thử nghiệm Xử lý các vấn đề và các sai sót

Theo quan điểm của nghiên cứu này thì các thao tác bên trong của lập kế hoạch, thực hiện và đánh giá không nhất thiết phải được thực hiện theo một trình tự tuyến tính cụ thể Ví dụ, việc thiết kế kế hoạch thí nghiệm và các bước dẫn đến thực hiện thí nghiệm có thể đi theo hình xoắn ốc (một phần), có thể qua lại sửa đổi lẫn nhau để tạo ra một thử nghiệm hoàn thiện; việc xử lí các sai sót có thể ở chính quá trình thực hiện các phép đo, hay ở những diễn giải dữ liệu Vì vậy mô hình cấu trúc này khá phù hợp với mô hình về quá trình thực nghiệm khoa học được đưa ra bởi Murphy mà Gott (1984) [92], cũng phù hợp với mô hình phân tích năng lực giải quyết vấn đề thực nghiệm (dẫn theo [115])

Hình 1.1 Mô hình phân tích kĩ năng giải quyết vấn đề bằng thực nghiệm

Hình 1.2 Mô hình mô tả quá trình thực nghiệm

Tuy nhiên, nhìn vào cấu trúc của Schreiber và cộng sự ta thấy, cấu trúc quan tâm nhiều hơn đến thành tố thực hiện thử nghiệm, thành tố thiết kế kế hoạch thử nghiệm có được đề cập nhưng còn đang thiếu sự cụ thể hóa bằng các hành vi cụ thể bên trong Ngoài ra nhóm nghiên cứu của Metzger và Gut cũng đề xuất mô hình năng lực thực nghiệm được cấu trúc theo các loại vấn đề thực nghiệm như nhiệm vụ quan sát, nhiệm vụ đo lường, nhiệm vụ điều tra, nhiệm vụ so sánh, nhiệm vụ kháo sát/nghiên cứu các mối quan hệ Tuy nhiên việc đánh giá tính hợp lệ của mô hình cho đến nay cũng chưa có công bố khẳng định một cách chắc chắn [68, 91] Nghiên cứu của Eickohorst và cộng sự là một trong những nghiên cứu hiếm hoi đưa ra định nghĩa về năng lực thực nghiệm: “Năng lực thực nghiệm là khả năng tiềm ẩn để lập kế hoạch bằng trực giác và thực hiện các thí nghiệm dựa trên quy tắc làm rõ ít nhất 1 câu hỏi vật lí, cũng như đánh giá dữ liệu thu được một cách có phương pháp

Năng lực thực nghiệm được hiện thực hóa trong hoạt động khi có sẵn kiến thức chuyên môn cần thiết cho lĩnh vực chủ đề” [56] Theo cách định nghĩa này cấu trúc năng lực thực nghiệm cũng được xây dựng “dựa trên quá trình” nhưng có tính đến vai trò của kiến thức chuyên môn, nghĩa là để phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh cần phải chắc chắn rằng kiến thức chuyên môn đã được trang bị hoặc sẽ cần được được trang bị song hành Đặc biệt so với tất cả các nghiên cứu khác trên thế giới, nghiên cứu này khẳng định việc tạo ra giả thuyết không được tính là “một phần của năng lực thực nghiệm cốt lõi” Qua tìm hiểu các tài liệu trên thế giới chúng tôi thấy rằng đại đa số các nghiên cứu gần đây đi theo cách tiếp cận “dựa trên quá trình”, có lẽ với cách tiếp cận này việc làm rõ các thành phần bên trong năng lực thực nghiệm trở nên rõ ràng hơn và cũng sẽ tạo điều kiện thuận lợi hơn cho việc tổ chức dạy học phát triển và đánh giá năng lực này Nhưng hầu hết các nghiên cứu có sự tập trung nhiều hơn vào thành phần thực hiện, chưa phân định một cách tường minh các hành vi bên trong của thành phần lập kế hoạch Ở trong nước việc nghiên cứu về năng lực thực nghiệm cũng được triển khai ở nhóm các nhà nghiên cứu giáo dục học khi dạy và học các môn khoa học tự nhiên như Vật lý, Sinh học, Hóa học Có công trình nghiên cứu chỉ ra rằng năng lực thực nghiệm được xác lập bởi ba thành phần kiến thức, kĩ năng, thái độ (tác giả Đinh Anh Tuấn [31]) Chúng tôi cho rằng việc tiếp cận này là cứng nhắc và chưa thực sự khoa học vì: mục tiêu của dạy học phát triển năng lực không chỉ dừng lại ở việc trang bị cho người học kiến thức mà còn hướng tới tập dượt cho người học vận dụng kiến thức vào trong các bối cảnh khác nhau Khi người học vận dụng kiến thức, kĩ năng, thái độ để hành động thì năng lực của người học được hình thành và phát triển Do đó ta nên coi kiến thức, kĩ năng, thái độ là phương tiện để đạt năng lực Tác giả Nguyễn Ngọc Anh sử dụng diễn đạt của khái niệm năng lực được trình bày trong chương trình phổ thông tổng thể (ban hành theo thông tư 32 của Bộ GD&ĐT năm 2018) để diễn đạt khái niệm năng lực thực nghiệm của học sinh khi giải quyết vấn đề bằng phương pháp thực nghiệm Tác giả cũng đề xuất cấu trúc năng lực thực nghiệm gồm 8 năng lực thành tố: phát hiện vấn đề, đề xuất giả thuyết/dự đoán, suy ra hệ quả logic, xây dựng phương án thí nghiệm kiểm tra, bố trí thí nghiệm, thực hiện thí nghiệm, thu thập xử lí số liệu, rút ra kết luận[1] Có thể thấy các thành tố và trình tự sắp xếp các thành tố năng lực mà tác giả đưa ra chính là phỏng theo các giai đoạn giải quyết vấn đề bằng con đường thực nghiệm Nhưng nghiên cứu này chưa xác định được cụ thể các chỉ số hành vi bên trong của từng năng lực thành tố mà đề xuất 4 mức chất lượng khi xem xét mỗi năng lực thành tố là một tiêu chí để đánh giá Một số tác giả khác như Trương Xuân Cảnh [7], Nguyễn Tiến Lộc [16] thì cho rằng năng lực thực nghiệm gồm: năng lực hình thành giả thuyết thực nghiệm; năng lực thiết kế phương án thực nghiệm; năng lực tiến hành thực nghiệm và thu thập kết quả thực nghiệm; năng lực phân tích kết quả thực nghiệm và rút ra kết luận Từ đó các tác giả cũng xác định các chỉ số hành vi bên trong và xác định các mức độ bồi dưỡng các năng lực thành phần của năng lực thực nghiệm Nghiên cứu khác của tác giả Lý Thị Thu Phương, của Xaypaseuth Vylaychit và Nguyễn Văn Biên xác định cấu trúc của năng lực thực nghiệm không những gồm bốn thành tố trên mà còn một thành tố nữa là thành tố “Chế tạo ứng dụng của thí nghiệm vào trong khoa học và đời sống”, các tác giả cũng xác định được 18 chỉ số hành vi tương ứng bên trong [4, 19, 32] Điểm hạn chế chung của các kết quả này là chưa chỉ ra được cơ sở của việc xác định các chỉ số hành vi , xác định các mức độ biểu hiện hay chưa có minh chứng về việc xin ý kiến chuyên gia về kết quả xác định đó Nhìn chung, dù có sự khác biệt lớn về chỉ số hành vi , song có thể nhận thấy là cấu trúc năng lực thực nghiệm mà các tác giả đã chỉ ra ở đây không phải là cấu trúc của năng lực thực hiện thí nghiệm Chính vì thế khi xây dựng cấu trúc của năng lực thực nghiệm nên quan tâm làm rõ cả các chỉ số hành vi thuộc các thành tố không phải là thành tố thực hiện thí nghiệm

Bên cạnh đó, trong nghiên cứu của nhóm tác giả thuộc ĐHSP Hà Nội, tuy vẫn diễn tả cấu trúc năng lực theo ba thành phần kiến thức, kĩ năng, thái độ và các chỉ số hành vi mới chỉ đang được liệt kê chưa được cấu trúc theo nhóm chặt chẽ nhưng có một điểm khác biệt đó là trong cấu trúc của năng lực thực nghiệm không bao hàm thành phần: đề xuất giả thuyết thực nghiệm [11] như bảng dưới đây:

Bảng 1.6 Cấu trúc năng lực thực nghiệm theo nhóm tác giả thuộc ĐHSP Hà Nội

Kiến thức Kĩ năng Thái độ

- Kiến thức vật lí liên - Thiết kế phương án thí nghiệm - Kiên nhẫn quan đến quá trình cần khảo sát

- Kiến thức về thiết bị, an toàn

- Kiến thức về xử lí số liệu, kiến thức về sai số

- Kiến thức về biểu diễn số liệu dưới dạng bảng biểu, đồ thị

- Lựa chọn dụng cụ - Lắp ráp dụng cụ thí nghiệm

- Thay đổi các đại lượng

- Sử dụng dụng cụ đo: hiệu chỉnh dụng cụ đo, đọc số liệu

- Sửa chữa các sai hỏng thông thường

- Quan sát diễn biến hiện tượng

- Biểu diễn kết quả bằng bảng biểu, đồ thị

- Biện luận, trình bày kết quả

- Tự đánh giá cải tiến phép đo

Với quan điểm “thực nghiệm là thực hiện thí nghiệm” và “năng lực thực nghiệm là năng lực thực hiện thí nghiệm”, tác giả Lê Anh Đức cũng đưa ra cấu trúc của năng lực thực nghiệm gồm có 4 thành tố và 11 chỉ số hành vi trong đó không bao gồm hành vi đề xuất giả thuyết [8] Đây có lẽ là điểm chúng tôi sẽ cần lưu tâm và xem xét kĩ hơn thành phần năng lực hình thành giả thuyết thực nghiệm có thuộc năng lực thực nghiệm vật lý hay không Theo chúng tôi khi xác định cấu trúc của năng lực thực nghiệm phải có sự thống nhất với nội hàm của năng lực thực nghiệm đồng thời phải đảm bảo sao cho việc phát triển và đánh giá năng lực này một cách khoa học và thuận lợi

Vậy khi xác định cấu trúc của năng lực thực nghiệm nên tiếp cận theo quá trình nào, năng lực thực nghiệm có cấu trúc thế nào? Đây là vấn đề chúng tôi sẽ phải xác định trong cơ sở lí luận của luận án.

Các nghiên cứu về phát triển năng lực thực nghiệm

Phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh trong dạy học ở trường phổ thông như thế nào luôn là câu hỏi được đặt ra và được nghiên cứu trong nhiều năm ở Việt Nam và trên thế giới

Các tác giả Nguyễn Tiến Lộc và Đinh Anh Tuấn [16, 31] đã chỉ ra có thể phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh bằng cách tăng cường sử dụng thí nghiệm trong dạy học; tổ chức cho học sinh giải thích hiện tượng trong tự nhiên và chế tạo dụng cụ thí nghiệm dựa trên các nguyên tắc vật lí; tăng cường sử dụng dạy học nêu và giải quyết vấn đề, dạy học theo phương pháp thực nghiệm; đổi mới cách thức kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh

Các tác giả này cũng đã sử dụng thí nghiệm tự thiết kế trong tiến trình dạy học theo phương pháp giải quyết vấn đề hoặc phương pháp mô hình để phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh Tương tự như vậy tác giả Xaypaseuth Vylaychit cũng chế tạo các thiết bị thí nghiệm và đề xuất các nhiệm vụ phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh trung học cơ sở tại Lào trong dạy học phần nhiệt học [33] với dạy học nêu và giải quyết vấn đề; tác giả Lê Anh Đức chế tạo thiết bị và xây dựng các tiến trình dạy học phần phóng xạ theo kiểu dạy học nêu và giải quyết vấn đề với việc lựa chọn các kiểu hướng dẫn khác nhau khi hướng dẫn học sinh thiết kế, chế tạo thiết bị thí nghiệm và thực hiện thí nghiệm [8] Việc cố gắng đặt học sinh vào tình huống có vấn đề trước khi họ tiến hành các bài thực hành bằng cách đưa trước các câu hỏi, các vấn đề cần suy nghĩ cho học sinh chuẩn bị cũng được xem như một biện pháp bồi dưỡng năng lực thực nghiệm Tác giả Vũ Bảo (1986) [3] đã đề cập đến biện pháp này trong nghiên cứu của mình, khi tác giả đưa ra kinh nghiệm xây dựng quy trình dạy học hướng tới nâng cao chất lượng thực hành môn Vật lí nhằm phát huy tính tích cực, tư duy độc lập của học sinh trong các giờ thực hành thí nghiệm Ngoài ra các bài tập thực nghiệm cũng đã được đưa vào để phát triển năng lực thực nghiệm cho HS Ví dụ như nghiên cứu của tác giả Trương Xuân Cảnh [7] đã đề xuất sử dụng bài tập thực nghiệm trong dạy học môn sinh học ở trường phổ thông, trong nghiên cứu này quy trình xây dựng và sử dụng bài tập thực nghiệm để phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh được đề cập khá chi tiết Tác giả Nguyễn Văn Biên [4] đề xuất việc xây dựng chuyên đề thí nghiệm mở để bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh THPT chuyên Trong nghiên cứu này các nhiệm vụ thực nghiệm được đặt ra theo hướng nâng cao mức độ phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh, tăng dần khả năng làm việc độc lập của học sinh Tác giả Nguyễn Ngọc Anh cũng đề xuất kết hợp việc sử dụng bài tập thí nghiệm với dạy kiến thức mới theo phương pháp thực nghiệm và tổ chức các dự án, ngoại khóa và nghiên cứu khoa học có nội dung vật lí[1] Bên cạnh đó, trong luận án của mình, tác giả Vũ Tiến Tình đề xuất nguyên tắc, quy trình sử dụng phương tiện trực quan và quy trình sử dụng phối hợp phương tiện trực quan với một số phương pháp dạy học tích cực để bồi dưỡng năng lực thực nghiệm trong dạy học hóa học cho học sinh trung học cơ sở [26] Nghiên cứu về quy trình phát triển kĩ năng sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí, nhóm nghiên cứu của nhóm tác giả Phạm Xuân Quế [21] đã sử dụng thí nghiệm tương tác trên màn hình vào hỗ trợ phát triển kĩ năng sử dụng thí nghiệm để nghiên cứu kiến thức vật lí Việc làm này giúp bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho giáo viên tương lai mà lại tiết kiệm thời gian trên lớp, san sẻ các công việc cho giai đoạn tự học có hướng dẫn

Nhóm nghiên cứu của Susan S Mathew và Joshua Earnest (2004) [87] đã đưa ra các biện pháp nâng cao năng lực thực nghiệm của sinh viên bằng việc cải thiện cấu trúc phòng thí nghiệm cũng như cách thức triển khai các nhiệm vụ học tập của sinh viên trong phòng thí nghiệm theo hướng đưa họ tiến gần hơn với tiếp cận nghề nghiệp Nghiên cứu đã chỉ ra rằng cấu trúc phòng thí nghiệm nên được thiết kế theo hướng tăng dần khả năng làm việc độc lập của sinh viên Do đó họ đề xuất sinh viên nên được tham gia lần lượt các phòng thí nghiệm theo phân loại sau: loại thông thường, loại khám phá, loại nghiên cứu, loại giải quyết vấn đề, loại dự án Họ cũng đề xuất các biện pháp cải tiến các nhiệm vụ trong phòng thí nghiệm bao gồm: sinh viên được lựa chọn các dụng cụ thí nghiệm thay bằng bị định sẵn những gì cần dùng, sinh viên được yêu cầu tiến hành nhiều phương án thí nghiệm và đưa ra các so sánh, nên có những hình minh họa sắc nét về bộ phận và tác dụng của các dụng cụ thí nghiệm đặc biệt là các dụng cụ nhỏ để sinh viên dễ dàng tự học mà không cần trợ giúp của giáo viên, nên có những video tiến hành thí nghiệm được thực hiện bởi một người có kinh nghiệm để sinh viên có thể xem và tự đánh giá khả năng của mình Tương tự như vậy thì nhóm của Kamilah Radin Salim cũng đưa ra giải pháp xây dựng các nhiệm vụ thí nghiệm tiếp cận dần với thực tế [39]

Theo chúng tôi việc tạo ra các nhiệm vụ từ đơn giản đến phức tạp là hết sức cần thiết trong giai đoạn giáo dục cơ bản đối với HS phổ thông Và những bài tập thực nghiệm, thí nghiệm mở là một gợi ý tốt để phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh Trong giai đoạn hiện nay, cơ hội tiếp cận với máy tính và các phần mềm không còn là quá khó khăn nên chúng tôi xác định rằng việc tìm kiếm các công cụ hỗ trợ (như mô phỏng, thí nghiệm tương tác) để phát triển năng lực thực nghiệm nên được triển khai

Qua những phân tích trên, chúng tôi thấy tất cả các biện pháp mà các tác giả đề xuất chưa thực sự quan tâm đến đặc trưng riêng của từng chỉ số hành vi của năng lực thành phần thuộc NLTN, hơn nữa cũng chưa quan tâm đến hiện trạng năng lực của HS trong việc lựa chọn và thực hiện các biện pháp thích hợp Như ta biết, để phát triển năng lực nào đó thì cần thông qua việc phát triển từng hành vi của năng lực đó Do đó trong nghiên cứu, chúng tôi quan tâm và tập trung vào hướng đề xuất các biện pháp dựa trên hiện trạng năng lực của HS và đặc trưng riêng của mỗi chỉ số hành vi.

Các nghiên cứu về đánh giá năng lực thực nghiệm

* Liên quan đến các nghiên cứu về đánh giá năng lực:

Trong những năm gần đây, các công bố trong và ngoài nước về đánh giá năng lực người học ngày càng phong phú, cung cấp nhiều thông tin khác nhau Những công bố này thường tập trung vào các khía cạnh như:

- Quan niệm về đánh giá năng lực: Các nghiên cứu chỉ ra rằng đánh giá năng lực chính là đánh giá khả năng vận dụng kiến thức, kĩ năng,… của người học khi giải quyết các nhiệm vụ học tập [13, 20] Đánh giá năng lực có thể dựa trên chuẩn đầu ra về năng lực hay tiến trình học tập của người học [20] Để thực hiện đánh giá năng lực, cần thu thập các bằng chứng xác thực liên quan đến các năng lực cần đánh giá Các bằng chứng đó sẽ xuất hiện khi học sinh làm, viết, vẽ, nói, hoặc tạo ra [15]

- Các nguyên tắc khi tiến hành đánh giá năng lực: đảm bảo tính giá trị, đảm bảo độ tin cậy, đảm bảo tính linh hoạt, đảm bảo tính công bằng, đảm bảo tính hệ thống, đảm bảo tính toàn diện, đảm bảo tính phát triển, đánh giá trong bối cảnh thực tiễn [20, 25]

- Quy trình thiết kế và thực hiện đánh giá năng lực gồm các bước: xác định rõ mục đích đánh giá, xác định bằng chứng cần thiết, phát triển phương pháp, công cụ đánh giá thích hợp, thu thập bằng chứng và đưa ra nhận định, báo cáo kết quả cho các bên liên quan [65]

Có nhiều phương pháp đánh giá năng lực khác nhau, bao gồm kiểm tra viết, vấn đáp, thực hành và quan sát.

- Các công cụ đánh giá năng lực: có thể sử dụng rất nhiều công cụ đánh giá như hồ sơ học tập, các câu hỏi/bài tập, rubric, bảng kiểm, …

Như vậy để đánh giá được một năng lực nào đó, cần phải xác định được cấu trúc của năng lực đó, từ đó xác định được mục đích đánh giá, phải lựa chọn/xây dựng được các phương pháp, hình thức, công cụ đánh giá phù hợp Trong đó có thể lựa chọn phối kết hợp đa dạng các phương pháp, công cụ đánh giá, cũng như có thể tiến hành ở nhiều thời điểm đánh giá khác nhau

* Liên quan đến đánh giá năng lực thực nghiệm: có đánh giá định hướng quá trình, có đánh giá định hướng sản phẩm Ở quy mô lớn, các đánh giá năng lực thực nghiệm thường chỉ dựa trên các sản phẩm của hoạt động thực nghiệm, chủ yếu là ghi chép trong phòng thí nghiệm (ví dụ như Stebler, Reusser, & Ramseier 1998, Ramseier, Labudde & Adamina 2011, Gut 2012, Shavelson 1999) [67, 103, 112,

115] Theo phân tích của Shavelson thì những ghi chép của HS trong phòng thí nghiệm có thể giúp phản ánh năng lực thực nghiệm của các HS [112] Chúng tôi cho rằng chỉ đánh giá dựa trên sản phẩm sẽ không cho chúng ta thấy được người học đã nỗ lực thế nào trong các hoạt động thuộc quá trình họ thực hiện thí nghiệm như: lắp ráp các dụng cụ/thiết bị thí nghiệm, hiệu chỉnh những dụng cụ thí nghiệm, thậm chí sửa chữa các dụng cụ thí nghiệm và thực hiện thu thập các dữ liệu thực nghiệm Khi tiến hành so sánh giữa sử dụng đánh giá quá trình và sử dụng đánh giá kết quả với mỗi thành tố trong năng lực thực nghiệm thì nhóm tác giả Nico

Schreiber1, Heike Theyòen1 and Horst Schecker [109, 110] chứng minh được rằng đánh giá sản phẩm (tức là đánh giá chỉ dựa vào ghi chép) có thể giúp đánh giá kĩ năng chuẩn bị và kĩ năng đánh giá dữ liệu thực nghiệm chứ không giúp đánh giá khả năng thực hiện các thí nghiệm Như vậy để đánh giá năng lực thực nghiệm nên có những cân nhắc trong việc lựa chọn sử dụng đánh giá quá trình hay sử dụng đánh giá kết quả hay kết hợp cả hai để có những nhận định chính xác

Vậy lựa chọn hướng tiếp cận đánh giá như thế nào cũng là một vấn đề mà chúng tôi cần nghiên cứu để sao cho vừa đạt được chức năng đánh giá, nhưng cũng đồng thời chính là một hỗ trợ để những tác động đạt được hiệu quả cao hơn

Để đánh giá năng lực tư duy phản biện (NLTB) của học sinh, người ta thường sử dụng ba loại công cụ đánh giá phổ biến: bài kiểm tra viết, mô phỏng và thực hành thí nghiệm Nghiên cứu của Shavelson đã chỉ ra rằng bài kiểm tra viết không phản ánh chính xác năng lực NLTB của học sinh Ông đã so sánh ba loại điểm đánh giá (viết, mô phỏng và thí nghiệm) với điểm chuẩn là điểm thí nghiệm được đánh giá trực tiếp bởi các chuyên gia Kết quả cho thấy điểm đánh giá thí nghiệm tương quan cao với điểm chuẩn (r = 0,7), trong khi điểm đánh giá viết và mô phỏng có tương quan thấp hơn (r = 0,46 và r = 0,5).

Nico Schreiber [52, 110] cũng sử dụng ba công cụ trên, người học sẽ hoạt động cùng với hai trong ba công cụ đó nhưng bắt buộc một trong số đó sẽ là tiến hành thí nghiệm thực Giống như Shavelson điểm chuẩn được chọn cũng là điểm tiến hành thí nghiệm thực Tuy nhiên không giống Shavelson các tác giả này lại quan tâm đến quá trình tiến hành thí nghiệm Do đó các thao tác tiến hành thí nghiệm của sinh viên được quay video Còn với bài kiểm tra qua mô phỏng, những thao tác diễn ra trên màn hình cũng được ghi lại, họ thiết lập một thuật toán và thang điểm tương ứng để mã hóa các hành động của sinh viên Ban đầu họ kì vọng rằng bài kiểm tra viết sẽ có tương quan thấp với bài kiểm tra tiến hành thí nghiệm thực, ngược lại bài kiểm tra bằng mô phỏng sẽ có tương quan cao với bài kiểm tra tiến hành thí nghiệm thực Tuy nhiên kết quả phân tích lại cho thấy cả hai bài kiểm tra viết và mô phỏng đều có tương quan thấp với bài kiểm tra bằng thí nghiệm thực (r< 0.47; r< 0.55)

Dù bài kiểm tra viết và mô phỏng có mối tương quan nhất định với thí nghiệm thực, chúng vẫn không thể thay thế được thí nghiệm thực trong việc đánh giá năng lực thực nghiệm (NLTN) Bài kiểm tra viết đánh giá được kiến thức về lý thuyết sai số, tác dụng dụng cụ và thiết kế phương án thí nghiệm, nhưng không phản ánh khả năng thao tác thực tế Bài kiểm tra mô phỏng phù hợp để đánh giá thiết kế phương án thí nghiệm, xử lý sai số và giải thích kết quả, nhưng không thể đánh giá chính xác các yêu cầu về hiệu chỉnh dụng cụ, thao tác thí nghiệm, đọc số liệu hay sửa chữa dụng cụ Thí nghiệm thực vẫn là phương pháp đánh giá NLTN chính xác nhất, nhưng tốn kém và có thể gây mệt mỏi cho người đánh giá và thí sinh.

Khi giải thích kết quả của mình, nhóm nghiên cứu của Nico schreiber [110] vẫn tin tưởng rằng bài kiểm tra mô phỏng có thể thay thế thí nghiệm thực nếu nó được thiết kế một cách tinh xảo Họ hoài nghi rằng kết quả tương quan thấp giữa bài mô phỏng và thí nghiệm thực là do: năng lực thực nghiệm của học sinh không phải lúc nào cũng ổn định, nội dung kiến thức, nhiệm vụ đòi hỏi hoạt động thực nghiệm có sự chi phối, ảnh hưởng đến mức độ thể hiện năng lực thực nghiệm của học sinh

Xây dựng cấu trúc năng lực thực nghiệm của học sinh trong học tập vật lí ở trường trung học phổ thông

Quan niệm về năng lực

Nói về nội hàm của khái niệm năng lực với các góc độ tiếp cận khác nhau, các nhà nghiên cứu đã đưa đến các cách định nghĩa khác nhau về năng lực Tuy nhiên có hai phạm trù chính được sử dụng rộng rãi là xem xét năng lực như là tổ hợp của các thuộc tính tâm lí, phẩm chất và xem xét năng lực như là khả năng hoạt động Chẳng hạn theo Từ điển Tâm lý học (Vũ Dũng, 2008) [9] thì “năng lực là tập hợp các tính chất hay phẩm chất của tâm lý cá nhân, đóng vai trò là điều kiện bên trong, tạo thuận lợi cho việc thực hiện tốt một dạng hoạt động nhất định”; theo Từ điển Triết học (M.Rôdentan và P.IUĐin, 1976) [22] “Năng lực hiểu theo nghĩa rộng là những đặc điểm tâm lý của cá thể điều tiết hành vi của cá thể và là điều kiện cho hoạt động sống của cá thể” Đồng thời, quan điểm triết học cũng cho rằng năng lực của con người là sản phẩm của sự phát triển xã hội; trong chương trình GDPT tổng thể “năng lực là thuộc tính cá nhân được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con người huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí, thực hiện thành công một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể” [6]; theo Đại Từ điển Tiếng Việt (Nguyễn Như Ý, 1999) [34] thì “năng lực là khả năng đủ để thực hiện tốt một công việc”; theo Từ điển Giáo dục học (Bùi Hiền, 2013) [10] thì “năng lực là khả năng được hình thành hoặc phát triển cho phép một con người đạt thành công trong một hoạt động thể lực, trí lực hoặc nghề nghiệp” Theo Weinert (2001) [123], “năng lực là những khả năng nhận thức và kĩ năng vốn có hoặc học được của cá thể nhằm giải quyết các vấn đề xác định, cũng như sự sẵn sàng về động cơ, ý chí, ý thức xã hội và khả năng vận dụng các cách giải quyết vấn đề trong những tình huống thay đổi một cách thành công và có trách nhiệm”

Ta thấy rằng, mặc dù cách diễn đạt khác nhau nhưng các khái niệm này đều chỉ ra năng lực được biểu hiện rất rõ qua phương thức hoạt động, quá trình thực hiện hoạt động và kết quả thực hiện hoạt động; năng lực có thể được quan sát, đánh giá và phát triển; đồng thời năng lực sẽ bị chi phối rất nhiều bởi bối cảnh, tình huống thực hiện hoạt động Ở trường phổ thông học sinh cũng thực hiện các hoạt động nhưng hoạt động ở đây là hoạt động học tập Các hoạt động học tập đó sẽ diễn ra trong các tình huống gắn liền với hoạt động dạy của người thầy Cũng cần phải hiểu tình huống, bối cảnh thực hiện hoạt động ở đây được tạo ra bởi các nhiệm vụ học tập, những tình huống này có thể không mới đối với nhân loại nhưng đòi hỏi phải là mới mẻ và gần gũi với học sinh để họ có thể vận dụng kiến thức, kĩ năng, thái độ và các thuộc tính cá nhân giải quyết các nhiệm vụ học tập Khi giải quyết được các nhiệm vụ học tập tức là học sinh đã giải quyết được vấn đề trong học tập và học sinh chỉ có được năng lực khi họ thực hiện hoạt động học tập Với nhận định trên, chúng tôi nhất trí với quan điểm của Griffin (2015) khi ông cho rằng: “Năng lực là một thuộc tính cá nhân tiềm ẩn chỉ có thể được suy luận từ việc quan sát về số lượng và mức độ mà một người thể hiện một tập hợp các kỹ năng liên quan đến thuộc tính cá nhân của họ trong một loạt các bối cảnh” và năng lực có thể được phát triển thông qua học tập hoặc đào tạo trong các bối cảnh liên quan [66] Do đó luận án quan niệm rằng: năng lực của học sinh có thể được hiểu một cách khái quát như là khả năng xác định mục đích, lập kế hoạch và thực hiện thành công một hoạt động học tập, cũng như đánh giá hoạt động học tập đó trong giải quyết nhiệm vụ học tập nhất định mà nhờ áp dụng các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác của họ Năng lực của học sinh được đánh giá thông qua phương thức, quá trình và kết quả hoạt động học tập và việc đánh giá hoạt động đó của cá nhân học sinh khi giải quyết các vấn đề cần giải quyết trong học tập

Quan niệm về năng lực thực nghiệm

Năng lực thực nghiệm của học sinh là khả năng xác định mục đích, lập kế hoạch, thực hiện và đánh giá một hoạt động thực nghiệm thành công Năng lực này dựa trên quá trình áp dụng kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính cá nhân của học sinh để giải quyết nhiệm vụ học tập cụ thể.

Năng lực thực nghiệm là năng lực được đánh giá thông qua quá trình và kết quả thực nghiệm của học sinh khi giải quyết các vấn đề nécess thực nghiệm Hoạt động thực nghiệm là hoạt động giải quyết vấn đề đặc trưng hình thành và phát triển năng lực thực nghiệm Mỗi loại năng lực tương ứng với một loại hoạt động giải quyết vấn đề, như năng lực thể chất liên quan đến hoạt động vận động, năng lực ngôn ngữ liên quan đến hoạt động sử dụng ngôn ngữ.

Vật lí là môn khoa học gắn liền với thực nghiệm Các quá trình hình thành các kiến thức vật lí như khái niệm, định luật, thuyết cũng như ứng dụng kĩ thuật của vật lí luôn gắn bó mật thiết với quá trình khảo sát thực nghiệm (dưới dạng thí nghiệm khảo sát hay thí nghiệm kiểm chứng) Vì vậy, trong dạy học vật lí, năng lực thực nghiệm là một năng lực đặc thù và việc phát triển năng lực này trong dạy học là hết sức quan trọng [118] [56]

Như vậy để xác định được cấu trúc của năng lực thực nghiệm của học sinh trong học tập vật lí ta cần xác định được hoạt động thực nghiệm bao gồm những thành phần nào, đặc biệt là cần quan tâm trong bối cảnh nghiên cứu vật lí và học tập vật lí ở trường phổ thông.

Quan niệm về hoạt động thực nghiệm

Để phát triển hay đánh giá NLTN thì cần phải xác định được các thành tố và các chỉ số hành vi bên trong [127] Do đó để xác định cấu trúc của NLTN bao gồm những thành phần gì chúng ta cần phải xem xét hoạt động thực nghiệm là gì

Trước tiên cần phải tìm hiểu khái niệm “thực nghiệm” Theo Từ điển Tiếng

Việt (GS Hoàng Phê làm chủ biên): “thực nghiệm là tạo ra những biến đổi nào đó ở sự vật để quan sát nhằm nghiên cứu những hiện tượng nhất định, kiểm tra một ý kiến hoặc gợi ra những ý kiến mới (nói khái quát)” [17] Bell cho rằng: “Nghiên cứu thực nghiệm là một nghiên cứu khách quan, có kiểm soát để đạt được độ chính xác tối đa và có thể rút ra kết luận cụ thể liên quan đến một tuyên bố giả thuyết”

[75] Điểm chung của hai định nghĩa này đều khẳng định thực nghiệm sẽ giúp kiểm chứng một giả thuyết, nhưng trong định nghĩa của Hoàng Phê ta còn thấy một ý nghĩa nữa của thực nghiệm đó là có thể gợi ra những phát hiện mới Vậy thực nghiệm sẽ là một hoạt động mang lại hai ý nghĩa hay chỉ một? Ta cũng biết rằng, năng lực thực nghiệm là một trong những năng lực điển hình cần có của các nhà khoa học trong nghiên cứu khoa học tự nhiên nói chung và trong nghiên cứu vật lí nói riêng [81], bởi lẽ thực nghiệm là một trong những phương pháp nhận thức quan trọng trong nghiên cứu vật lí và khoa học tự nhiên [113] [128] Vì thế chúng tôi sẽ phân tích từ chu trình nhận thức khoa học đến hoạt động nghiên cứu khoa học thực tiễn của các nhà vật lí để có thêm cơ sở xác định phạm vi diễn ra hoạt động thực nghiệm

• Phân tích từ chu trình nhận thức khoa học [46]:

Hình 2.1 Quy trình thực hiện dự án khoa học

Có thể thấy khả năng xuất hiện hoạt động thực nghiệm ở các bước như sau:

- Bước đặt câu hỏi: Bước đặt câu hỏi là bước khởi đầu cho hoạt động nghiên cứu khoa học [23] Nếu câu hỏi được đặt ra dựa trên sự khái quát hóa các quan sát thì hoạt động thực nghiệm đã được diễn ra Ví dụ: quan sát thấy khi nén nhẹ lò xo biến dạng, ngay sau khi ngừng tác dụng, lò xo có thể tự trở lại trạng thái ban đầu; khi ấn quả bóng, quả bóng bị biến dạng, ngay sau khi ngừng ấn thì quả bóng tự lấy lại hình dạng ban đầu Câu hỏi có thể đặt ra là: Tại sao các vật kể trên lại có thể tự lấy lại hình dạng ban đầu khi chúng bị biến dạng? Nếu câu hỏi được rút ra từ việc phân tích, thu thập các dữ kiện thí nghiệm thì hoạt động thực nghiệm đã diễn ra

Trong giai đoạn xây dựng các câu hỏi nghiên cứu, các nhà nghiên cứu dựa trên quá trình tổng hợp các kiến thức lý thuyết đã có Tùy thuộc vào bản chất của câu hỏi nghiên cứu mà hoạt động thực nghiệm có diễn ra hay không.

- Bước nghiên cứu tổng quan: Việc nghiên cứu tổng quan chủ yếu được thực hiện dựa trên phương pháp nghiên cứu tài liệu, sẽ giúp hạn chế được các sai lầm khi nghiên cứu [23] Khi này người nghiên cứu sẽ tổng hợp, phân tích các công trình liên quan để xem vấn đề đã được giải quyết đến đâu làm cơ sở cho việc xác định phạm vi nghiên cứu Hoạt động thực nghiệm không diễn ra ở đây

- Bước xây dựng giả thuyết nghiên cứu: Giả thuyết chính là câu trả lời dự kiến cho câu hỏi nghiên cứu được đặt ra từ bước đầu tiên [23] Nếu giả thuyết này được xây dựng dựa trên sự suy luận logic các mô hình lý thuyết đã có thì hoàn toàn hoạt động thực nghiệm không diễn ra Nếu giả thuyết/dự đoán được xây dựng dựa trên sự hỗ trợ của các thí nghiệm thì hoạt động thực nghiệm đã diễn ra: Ví dụ đưa đoạn dây dẫn mang dòng điện vào trong lòng một nam châm hình chữ U sao cho dòng điện vuông góc với các đường cảm ứng từ, thì đoạn dây dẫn mang dòng điện bị kéo xuống, nếu đổi chiều dòng điện thì dòng điện bị đẩy lên, nếu dây dẫn dẫn đặt song song với đường sức từ thì đoạn dây dẫn không bị lực từ tác dụng Vậy có thể lực từ do nam châm tác dụng lên đoạn dây dẫn đặt trong từ trường phụ thuộc vào góc hợp bởi chiều dòng điện và chiều đường sức từ Cũng như bước đặt câu hỏi, bước đề xuất giả thuyết cũng có thể có hoặc không diễn ra hoạt động thực nghiệm

- Bước kiểm chứng bằng thực nghiệm: Trong bước này ta phải tiến hành thiết kế, lựa chọn và thực hiện các phương án thực nghiệm để kiểm chứng giả thuyết Như vậy rõ ràng hoạt động thực nghiệm diễn ra ở bước này

Bước phân tích kết quả và kết luận: Hoạt động này diễn ra sau khi dữ liệu thực được thu thập và xử lý Dữ liệu sẽ được phân tích để đưa ra những kết luận cần thiết.

- Bước báo cáo: Các kết quả thực nghiệm được biểu diễn, bảo vệ và công bố đi kèm với các kết luận Vậy trong bước này hoạt động thực nghiệm cũng diễn ra

Hoạt động thực nghiệm trong quy trình nhận thức khoa học bao gồm thiết kế và thực hiện phương án thực nghiệm, thu thập và xử lý kết quả thực nghiệm để đi đến kết luận Hoạt động này có thể mang tính kiểm chứng một giả thuyết đã đặt ra trước đó hoặc cũng có thể gợi mở những phát hiện mới Điều này có nghĩa là hoạt động thực nghiệm đóng vai trò kép, vừa xác nhận các kiến thức đã biết, vừa mở ra những hướng nghiên cứu mới.

• Phân tích từ thực tiễn nghiên cứu khoa học của những nhà vật lí:

- Nếu các nhà khoa học khái quát các sự kiện từ những thí nghiệm, từ các quan sát, khảo sát thực tế đặt ra vấn đề nghiên cứu, từ vấn đề nghiên cứu lại đề xuất các dự đoán và tiến hành các kiểm tra thực nghiệm, từ các thực nghiệm các thông tin được thu thập, xử lí và phân tích rút ra các kết luận, thì hoàn toàn hoạt động thực nghiệm diễn ra từ khi bắt đầu đến khi kết thúc Con đường nghiên cứu này là con đường thực nghiệm Những nhà khoa học có công trình điển hình theo con đường nghiên cứu này là Bôi-lơ, Ga-li-lê, Niu-tơn, [50]

- Khi các nhà khoa học phân thành nhóm các nhà vật lí lí thuyết và nhóm các nhà vật lí thực nghiệm thì: Các nhà vật lí lý thuyết thường làm nhiệm vụ xây dựng mô hình lý thuyết/giả thuyết, còn nhà vật lí thực nghiệm sẽ là người tiến hành kiểm chứng sự đúng đắn của các mô hình này (hoặc kiểm chứng sự đúng đắn của các hệ quả của mô hình) bằng các thí nghiệm [18] Có thể hiểu con đường này khác với con đường thực nghiệm ở chỗ hoạt động thực nghiệm diễn ra sau khi các giả thuyết được đưa ra nhờ các suy luận lý thuyết Vậy có hai câu hỏi đặt ra: Câu hỏi một, nếu nhà thực nghiệm tiến hành suy luận trên một mô hình được nhà lý thuyết xây dựng ra các hệ quả có thể kiểm tra được bằng thực nghiệm thì nhà thực nghiệm có phải đang đề xuất giả thuyết không? Ví dụ về trường hợp này như sau: Khi nhà vật lí lý thuyết đã sử dụng định luật I và định luật II Niu-tơn để tìm ra được biểu thức:

𝑖=1 (động lượng của hệ chỉ gồm các vật tương tác với nhau luôn được bảo toàn), thì nhà vật lí thực nghiệm cần phải tiến hành các suy luận để rút ra các hệ quả có thể kiểm tra bằng thực nghiệm Chẳng hạn tiến hành các suy luận, xét va chạm đàn hồi giữa 2 xe cùng khối lượng trên đệm không khí kết hợp với cổng quang điện để rút ra hệ quả cần kiểm nghiệm là 1

𝑡 2 ′ (trong đó: 𝑡 1 ; 𝑡 1 ; 𝑡 1 ′ ; 𝑡 2 ′ lần lượt là thời gian để mỗi xe trượt qua cổng quang điện trước và sau va chạm) Hoặc để thực hiện thí nghiệm giao thoa kế của Mai-ken-sơn, cần phải thực hiện việc suy luận từ giả thuyết bao quanh vũ trụ là ete ra hệ quả là tác dụng của gió ete đến vận tốc của ánh sáng theo các phương khác nhau phải là khác nhau

Đề xất tiêu chí chất lượng của các chỉ số hành vi thuộc năng lực thực nghiệm của học sinh trong học tập vật lí

Theo Gut (2014) [68] có thể sử dụng các dấu hiệu khác nhau để xác định tiêu chí chất lượng các chỉ số hành vi như: chất lượng/tính hoàn thiện, tính tự lực, tính chuyển đổi, tính bền vững, mức độ phức tạp Nghiên cứu này chỉ ra tính tự lực thường được quan tâm nhiều nhất đối với học sinh phổ thông, còn tính chuyển đổi hoặc mức độ phức tạp hay bị lờ đi và nên quan tâm đến chất lượng/tính hoàn thiện các chỉ số hành vi Chúng tôi cho rằng, khi đánh giá hay phát triển các hành vi thì dấu hiệu hàng đầu cần quan tâm tới là dấu hiệu về chất lượng/tính hoàn thiện hành vi, nhưng mục tiêu giáo dục không chỉ dừng lại ở việc tìm hiểu các kiến thức hàn lâm mà còn hướng tới việc vận dụng các kiến thức ấy giải quyết các vấn đề liên quan trong cuộc sống nên việc quan tâm tới mức độ phức tạp của nhiệm vụ cũng cần được quan tâm Hai dấu hiệu về tính hoàn thiện của hành vi và bối cảnh thực hiện hành vi cũng được OCR (Oxford Cambridge and RSA) sử dụng khi thiết kế các nhiệm vụ và thang đánh giá NLTN trong bài thi Alevel [99] Do vậy, để phân chia tiêu chí chất lượng cho các chỉ số hành vi chúng tôi dựa chủ yếu trên sự khác biệt về tính hoàn thiện của hành vi và độ phức tạp của nhiệm vụ (liên quan đến bối cảnh quen thuộc hay mới của nhiệm vụ) Từ việc dựa trên hai dấu hiệu đó, chúng tôi xây dựng các mức hành vi như sau:

Mức A: HS thực hiện được một phần chất lượng hành vi trong bối cảnh nhiệm vụ là quen thuộc (giống với các ví dụ được học trên lớp)

Mức B: HS thực hiện được trọn vẹn chất lượng hành vi trong bối cảnh nhiệm vụ là quen thuộc

Mức C: HS thực hiện được trọn vẹn chất lượng hành vi trong bối cảnh nhiệm vụ là quen thuộc và một phần chất lượng hành vi trong bối cảnh nhiệm vụ là mới (không quen thuộc hoặc nhiệm vụ phức tạp hoặc nhiệm vụ có liên hệ với thực tế)

Mức D: HS thực hiện được trọn vẹn chất lượng hành vi trong bối cảnh nhiệm vụ là mới

Từ đó xây dựng được các tiêu chí chất lượng cho các chỉ số hành vi của năng lực thực nghiệm đã đề xuất (xem phụ lục 2).

Hoàn thiện khung năng lực thực nghiệm của học sinh trong học tập vật lí dựa trên ý kiến chuyên gia

2.6.1 Xin ý kiến chuyên gia về khung năng lực thực nghiệm đã đề xuất

- Mục tiêu xin ý kiến chuyên gia được mô tả trong bảng sau:

Bảng 2.2 Mục tiêu xin ý kiến chuyên gia

Mục tiêu Mục tiêu cụ thể

Xin ý kiến chuyên gia về mô hình cấu trúc NLTN của học sinh trong học tập Vật lí ở trường PT VN đã xây dựng

- Khái niệm năng lực thực nghiệm đã đề xuất đã phù hợp chưa (MT1)

- Cách tiếp cận xây dựng cấu trúc đã phù hợp chưa

Cấu trúc hành vi được đề xuất cần xem xét đầy đủ các thành tố và chỉ số hành vi Ngoài ra, cơ sở phân chia các mức độ biểu hiện của các chỉ số hành vi cần đảm bảo tính phù hợp và hợp lý để phản ánh chính xác đặc điểm hành vi và cung cấp thông tin hữu ích cho quá trình đánh giá và can thiệp sớm.

- Các mức độ biểu hiện của các chỉ số hành vi đã được diễn đạt hợp lí chưa Có cần đề xuất chỉnh sửa thay đổi gì không (MT5)

- Tiêu chí lựa chọn chuyên gia như sau:

+ Nhóm 01: Các chuyên gia là các giảng viên (GV) giảng dạy phương pháp đến từ các Khoa có đào tạo giáo viên Vật lý thuộc các Trường Đại học Sư phạm, có học vị thạc sĩ trở lên và có kinh nghiệm ít nhất 10 năm công tác

+ Nhóm 02: Các chuyên gia là các GV có học vị tiến sĩ trở lên, có thâm niên giảng dạy các môn thực hành ít nhất 5 năm cho sinh viên ngành Sư phạm Vật lý tại các Trường Đại học Sư phạm

- Nội dung xin ý kiến chuyên gia: Để xin ý kiến chuyên gia chúng tôi thiết kế phiếu hỏi gồm 5 câu hỏi (cụ thể xem Phụ lục 3), tương ứng mỗi câu hỏi sẽ hướng tới đạt từng mục tiêu xin ý kiến chuyên gia đã được mô tả trong bảng 2.2

- Hình thức xin ý kiến chuyên gia:

+ Xin ý kiến chuyên gia trực tuyến lần 1 Kết quả thống kê sự đồng thuận với cấu trúc năng lực đã đề xuất chủ yếu dựa trên lần 1 Kết hợp với sửa chữa điều chỉnh dựa trên các nội dung được các chuyên gia góp ý

+ Xin ý kiến chuyên gia lần 2: trình bày 02 seminar với hai nhóm chuyên gia

Chủ yếu trình bày những phản hồi về các ý kiến chuyên gia và tiếp tục nhận góp ý chỉnh sửa

- Kết quả xin ý kiến chuyên gia: phiếu hỏi được gửi tới 48 chuyên gia, sau đó nhận lại được 18 phản hồi Trong đó 13 chuyên gia gửi phản hồi thuộc nhóm 01 (1 GS, 1 PGS, 7 TS và 4 Ths); 5 chuyên gia gửi phản hồi thuộc nhóm 02 (2 PGS và 3 TS) Về cơ bản với cấu trúc đã đề xuất nhận được sự đồng thuận từ phía các chuyên gia Điều đó có thể nhìn thấy qua thống kê định lượng sau:

+ Kết quả thống kê định lượng cho thấy đại đa số các chuyên gia đồng thuận với quan niệm về năng lực thực nghiệm, cách tiếp cận xây dựng cấu trúc, hệ thống các thành tố và các chỉ số hành vi , cơ sở đề xuất các mức độ chất lượng cho các chỉ số hành vi

Bảng 2.3 Bảng thống kê kết quả định lượng cho 4 câu hỏi đầu của phiếu xin ý kiến chuyên gia

Hợp lí/ Đầy đủ hợp lí

Khá hợp lí/khá đầy đủ hợp lí

Mức độ hợp lí của quan niệm về năng lực thực nghiệm đã đưa ra 45% 44% 11%

Mức độ hợp lí về cách tiếp cận xây dựng cấu

Mức độ đầy đủ và hợp lí của các thành tố và các chỉ số hành vi 56% 44% 0%

Mức độ hợp lí về cơ sở đề xuất các mức độ chất lượng cho các chỉ số hành vi 56% 39% 5%

+ Kết quả thống kê định lượng cho mức độ hợp lí của các diễn đạt bên trong các chỉ số hành vi theo những biểu đồ dưới đây cũng cho thấy đại đa số các diễn đạt được đánh giá là hợp lí và khá hợp lí được thể hiện ở hình 2.2

- Bên cạnh đó chúng tôi cũng nhận được rất nhiều đóng góp quý báu để có những điều chỉnh về khái niệm NLTN, sự sắp xếp các chỉ số hành vi vào các thành tố thuộc NLTN, các diễn đạt của các tiêu chí chất lượng tương ứng với từng hành vi Dựa trên những đóng góp nhận được qua phiếu hỏi, chúng tôi tiến hành seminar các nội dung điều chỉnh với 2 nhóm chuyên gia để tiếp tục chỉnh sửa Cụ thể những điều chỉnh, phản hồi được trình bày chi tiết trong phụ lục 4, dưới đây chúng tôi xin trình bày tóm tắt những kết quả định lượng và những nội dung điều chỉnh khung cấu trúc NLTN trong mục 2.6.2

Hình 2.2 thống kê số lượng chuyên gia đánh giá mức độ hợp lý của các diễn đạt trên các tiêu chuẩn chất lượng của chỉ số hành vi.

2.6.2 Điều chỉnh khung năng lực thực nghiệm sau khi xin thực hiện ý kiến chuyên gia

- Nhìn vào bảng 2.3 cùng với góp ý cụ thể nhận được (6 chuyên gia cho đóng góp ý kiến), chúng tôi thấy rằng vẫn còn 11% chuyên gia cho rằng phải có cách diễn đạt lại khái niệm năng lực thực nghiệm sao cho tinh giản và loại đi yếu tố đánh giá trong khái niệm ấy Vì vậy chúng tôi có điều chỉnh diễn đạt về khái niệm năng lực thực nghiệm như sau: Năng lực thực nghiệm của học sinh là khả năng xác định mục đích thực nghiệm, lập kế hoạch, thực hiện và đánh giá hoạt động thực nghiệm

Biểu đồ thống kê quan điểm chuyên gia về mức độ hợp lý của các diễn đạt các mức độ trong từng biểu hiện hành vi thuộc thành tố 1

Hợp lí Khá hợp lí Chưa hợp lí

Biểu đồ là minh họa cho đánh giá của các chuyên gia về mức độ hợp lý trong mô tả các hành vi thuộc thành tố 3 Các chuyên gia đều thống nhất đánh giá rằng diễn đạt các mức độ cần phải cụ thể, dễ hiểu và phù hợp với bối cảnh hành vi.

Biểu đồ thống kê ý kiến chuyên gia đánh giá về mức độ hợp lí của các diễn đạt các mức độ trong từng biểu hiện hành vi thuộc thành tố 2

Biểu đồ thống kê ý kiến chuyên gia đánh giá về mức độ hợp lí của các diễn đạt các mức độ trong từng biểu hiện hành vi thuộc thành tố 4

Thực trạng về năng lực thực nghiệm của học sinh và dạy học phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh trong dạy học vật lí

Khảo sát thực trạng dạy học phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh

- Mục tiêu tìm hiểu thực trạng dạy học phát triển năng lực cho HS khi học tập vật lí được trình bày ở nội dung dưới đây:

Bảng 3.1 Bảng mô tả mục tiêu khảo sát tình trạng dạy học phát triển NLTN

Mục tiêu Mục tiêu cụ thể

Khảo sát thực trạng dạy học liên quan phát triển năng lực thực nghiệm cho HS THPT

- Tần suất giáo viên (GiV) sử dụng thí nghiệm trong dạy học

- Tần suất GiV giao cho HS thực hiện các hành vi của năng lực thực nghiệm

- GiV phát triển NLTN của HS qua những loại bài học nào

- Đánh giá của GiV về mức độ khó khăn khi HS thực hiện các hành vi của năng lực thực nghiệm và nguyên nhân tương ứng

- Để tìm hiểu thực tiễn dạy học phát triển năng lực thực nghiệm của HS chúng tôi tiến hành khảo sát trên bảng hỏi với 72 GiV THPT có kinh nghiệm giảng dạy từ 3 năm trở lên (nội dung bảng hỏi xem trong phụ lục 5a) và khảo sát trên giáo án phần cơ học của 10 GiV THPT miền Bắc nước ta

- Qua khảo sát với bảng hỏi cho thấy hiện nay GiV THPT đã quan tâm đến việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí (25% thường xuyên dùng và 61,1% là thỉnh thoảng dùng) Các dụng cụ/thiết bị thí nghiệm cũng được GiV lựa chọn từ nhiều nguồn khác nhau Hình 3.1 cho thấy, chủ yếu GiV sử dụng thí nghiệm từ nguồn cung cấp sẵn có, nhưng ta thấy có 40,3% GiV đã tự tạo ra thí nghiệm để sử dụng Điều này chứng tỏ, GiV đã tích cực trong việc lựa chọn thí nghiệm phù hợp với nội dung và đối tượng HS, khắc phục sự thiếu hụt của những dụng cụ thiết bị khi dạy học

Hình 3.1 Biểu đồ mô tả phân bố nguồn sử dụng thí nghiệm

Tuy nhiên GiV lại ít khi (trên 50%) đưa ra các nhiệm vụ yêu cầu HS đề xuất hiện tượng/quá trình cần nghiên cứu liên quan đến xác định mục đích thực nghiệm (1.1), xác định các dữ liệu định tính và định lượng cần thu thập (2.1), dự kiến cách thu thập dữ liệu (2.5), dự kiến các bước xử lí dữ liệu (2.6), đánh giá và đề xuất cải tiến (4.2) Như vậy, có thể HS sẽ chưa có nhiều kinh nghiệm trong việc thực hiện các yêu cầu này

Hình 3 2 Biểu đồ mô tả tần suất GiV yêu cầu HS thực hiện các hành vi thuộc NLTN trong các giờ dạy Vật lý

Tổng số ý kiến của GiV yêu cầu HS thực hiện các hành vi của NLTN (xem biểu đồ hình 3.3) chủ yếu trong các giờ thực hành (58%), sau đó là giờ dạy kiến thức mới (27%) và 9% là giờ bài tập/luyện tập và chỉ 6% trong các loại giờ học khác (hoạt động trải nghiệm, ngoại khóa,…)

Theo GiV, hành vi khó nhất với HS là 4.2 sau đó là các hành vi 2.6; 2.4; 3.5;

2.3 và 1.1 (xem biểu đồ hình 3.4) Như vậy, mặc dù có sử dụng thí nghiệm vào trong các loại giờ học khác nhau nhưng HS vẫn còn gặp khó khăn khi thực hiện các hành vi của NLTN Về nguyên nhân dẫn đến khó khăn khi HS thực hiện các hành vi thì GiV phổ thông tập trung đưa ra các lí do sau: do nhận thức của HS hạn chế (HS lười suy nghĩ, HS quan tâm đến kết luận không quan tâm quá trình, HS chưa nhận thấy sự cần thiết của thí nghiệm, HS chưa chủ động, HS chưa chuẩn bị trước bài mới, HS ít được thực hành), do dụng cụ thí nghiệm ít và dễ hỏng hóc (cũ hỏng, sai số lớn), do định hướng

Giờ dạy kiến thức mới Giờ bài tập/luyện tập Giờ thực hành Khác

Mức độ khó khăn mà HS gặp phải khi thực hiện các chỉ số hành vi thuộc NLTN

Rất khó khăn Khó khăn Bình thường Dễ Rất dễ

Hình 3.3 Biểu đồ thống kê các loại giờ dạy vật lí GiV có yêu cầu HS thực hiện các hành vi của NLTN

Theo khảo sát của Giáo viên (GV), đa số học sinh (HS) gặp khó khăn khi thực hiện các hành vi của năng lực tự nhiên (NLTN) do chủ yếu ghi nhớ lý thuyết để làm bài tập mà ít thực hành Tuy nhiên, cũng có một số ít HS cho rằng nguyên nhân khó khăn là do năng lực của GV.

- Dựa trên rà soát giáo án của 10 GiV phổ thông miền Bắc (dạy các kiến thức phần cơ) thấy rằng GiV có cũng lưu tâm đến việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học, tuy nhiên chủ yếu là GiV biểu diễn hoặc thí nghiệm ảo, HS thực hiện quan sát là chính Lượng bài tập chủ yếu là xoay quanh việc vận dụng công thức tính toán, rất hiếm xuất hiện những bài tập liên quan đến phát triển năng lực thực nghiệm Cụ thể những thống kê được trình bày trong bảng sau:

Bảng 3.2 Bảng thống kê nhiệm vụ dạy học của GiV liên quan đến phát triển NLTN

Nhiệm vụ của HS có cơ hội cho các hành vi của NLTN được biểu hiện Tần suất

1 bài tập đồ thị khi dạy kiến thức về chuyển động

3 bài tập yêu cầu HS quan sát hình và xác định trạng thái cân bằng của vật trong hình 1

Xây dựng phương án nghiên cứu chuyển động của viên bi trên máng nghiêng có phải chuyển động nhanh dần đều hay không chỉ với thước và đồng hồ

Quan sát GiV làm thí nghiệm thả rơi các vật như trong sách để trả lời câu hỏi 4

Thực hiện TN đo chiều dài quyển sách 1

Thực hiện TN đo gia tốc trọng trường với cổng quang điện 10 Quan sát GiV biểu diễn TN hình 9.5 (SGK) để trả lời câu hỏi 5 Làm thí nghiệm để tìm mối liên hệ giữa lực đàn hồi của lò xo và độ biến dạng của lò xo 8

Thực hành đo hệ số ma sát 10

Để thiết kế đồ chơi vật rắn cân bằng, các học sinh cần xác định được trọng tâm của vật phẳng mỏng Điều này có thể thực hiện bằng cách làm thí nghiệm quy tắc hợp lực của 2 lực song song trong sách giáo khoa.

Nghiên cứu làm TN lịch sử của Ga-li-lê ở nhà 1

Qua thống kê, có thể thấy các yêu cầu phát triển năng lực tư duy phản biện (NLTN) mà giáo viên giao cho học sinh khá ít, chủ yếu gắn với tiết học thực hành hoặc bài học có sử dụng công cụ thí nghiệm như trong sách giáo khoa Việc giáo viên đưa ra các bài tập, nhiệm vụ mở rộng ngoài sách để phát triển NLTN cho học sinh là rất hiếm.

Xây dựng bài đánh giá năng lực thực nghiệm của học sinh

Từ thực tiễn nghiên cứu đánh giá năng lực thực nghiệm của HS trong học tập vật lí và các môn khoa học tự nhiên cho thấy có 3 công cụ có thể tiến hành kiểm tra đánh giá là bài thi viết, bài thí nghiệm thực và bài thi mô phỏng trên máy vi tính

[52, 110, 112] Tuy nhiên các nghiên cứu đó cũng chỉ ra rằng, kết quả đánh giá năng lực thực nghiệm chỉ qua bài kiểm tra viết không có độ tin cậy cao, kết quả đánh giá qua bài thi mô phỏng đòi hỏi kĩ thuật thiết kế bài thi cao, còn với bài thi thực hành với thí nghiệm thật sẽ tiêu tốn trang thiết bị và không phù hợp cho đánh giá trên diện rộng Với điều kiện ở Việt Nam, việc tiếp cận các bài thi mô phỏng tại thời điểm hiện tại là chưa khả thi Vì thế để có hiệu quả trong việc đánh giá nên cân nhắc lựa chọn công cụ đánh giá là bài thi viết hay là thí nghiệm thật để đánh giá từng hành vi Chúng tôi đề xuất công cụ đánh giá các hành vi của năng lực thực nghiệm đối với học sinh như sau:

Bảng 3.3 Đề xuất công cụ đánh giá các chỉ số hành vi của NLTN vật lí đối với HSPT

Thành tố Chỉ số hành vi Bài thi viết

1 Xác định mục đích thực nghiệm

1.1 Đề xuất hiện tượng/ quá trình cần nghiên cứu liên quan đến xác định mục đích thực nghiệm x

1.2 Lập luận để xác định mục đích thực nghiệm x

1.3 Phát biểu mục đích thực nghiệm x 2 Lập kế hoạch thực nghiệm

2.1 Xác định các dữ liệu định tính và định lượng cần thu thập x

2.2 Dự kiến các dụng cụ/thiết bị thí nghiệm x

2.3 Dự kiến phương án bố trí, lắp ráp thiết bị thí nghiệm x

2.4 Dự kiến các bước tiến hành thí nghiệm x

2.5 Dự kiến cách thức thu thập dữ liệu x 2.6 Dự kiến các bước xử lý dữ liệu x 3 Thực hiện kế hoạch thực nghiệm

3.1 Lựa chọn, xây dựng (nếu cần) các dụng cụ/ thiết bị thí nghiệm x

3.2 Bố trí lắp ráp các dụng cụ/thiết bị thí nghiệm x

3.4 Thu thập dữ liệu thí nghiệm x

3.5 Xử lí dữ liệu và biểu diễn kết quả x

4 Rút ra kết luận, đánh giá và đề xuất cải tiến

4.1 Rút ra các kết luận vật lí x 4.2 Đánh giá và đề xuất cải tiến x

Nhìn vào bảng trên, các thành tố 3.1 đến 3.4 sẽ được đánh giá thông qua bài thi thí nghiệm thật còn các hành vi khác có thể đánh giá bằng bài thi viết Tuy nhiên, chúng tôi cho rằng khi đánh giá hành vi 4.2 thì học sinh cần tiến hành thí nghiệm thật thì sẽ có nhiều cơ sở cho việc đưa ra những đánh giá và đề xuất cải tiến phù hợp

Tham khảo quy trình xây dựng các nhiệm vụ đánh giá năng lực thực nghiệm của dự án MeK-LSA [51] chúng tôi đề xuất quy trình xây dựng bài đánh giá như sơ đồ hình 3.2

Hình 3.5 Quy trình xây dựng bài đánh giá NLTN của HS

3.2.1 Nội dung bài đánh giá năng lực thực nghiệm

Với các mô tả trong quy trình xây dựng bài đánh giá trên chúng tôi tiến hành xác định kiến thức và các dụng cụ thí nghiệm được sử dụng trong bài kiểm tra cũng như mục đích, phương pháp kiểm tra như sau:

Mục đích đánh giá là xác định thực trạng năng lực thực nghiệm của học sinh lớp 10 THPT sau khi hoàn thành chương trình cơ học lớp 10 Quá trình đánh giá tập trung vào mức độ đạt được của từng hành vi trong năng lực thực nghiệm, nhằm phân tích mối quan hệ giữa các hành vi và vai trò của từng hành vi trong năng lực thực nghiệm tổng thể Từ đó, có thể điều chỉnh khung năng lực thực nghiệm nếu cần thiết.

- Về phương pháp đánh giá: với đề xuất về công cụ đánh giá các hành vi của NLTN như bảng 3.2.1 chúng tôi sẽ đánh giá NLTN qua bài kiểm tra viết và thực hành thí nghiệm thật

- Dựa trên danh mục các thiết bị cung cấp cho các trường phổ thông chúng tôi xác định được sẽ sử dụng các thiết bị thí nghiệm liên quan đến đo độ cứng lò xo và đo gia tốc trọng trường bằng đồng hồ rung để thiết kế nội dung đề kiểm tra Lí do lựa chọn 2 bộ dụng cụ thí nghiệm này là vì: bộ đo độ cứng lò xo là bộ thí nghiệm đơn giản dễ sử dụng, tất cả HS học sách giáo khoa cơ bản hay nâng cao đều được tiếp xúc, do đó phù hợp để đánh giá năng lực trong bối cảnh nhiệm vụ là quen thuộc Bộ thí nghiệm sử dụng cần rung là bộ thí nghiệm được giới thiệu trong bài 12 thực hành đo gia tốc tơi tự do trong sách nâng cao [14] không giới thiệu trong sách cơ bản vậy là bộ thí nghiệm có thể dùng cho HS nhưng lại không quen thuộc với đại đa số các em

- Rà soát chương trình phần cơ học lớp 10, sách giáo khoa vật lí 10 [5] chúng tôi lựa chọn các kiến thức về sự rơi tự do, lực đàn hồi, lực ma sát trượt Đây đều là những kiến thức học sinh được dạy trên lớp, kiến thức không quá trừu tượng mà khá gần gũi quen thuộc với các em Việc viết câu hỏi ngoài dựa trên lựa chọn về dụng cụ và kiến thức chúng tôi cũng cố gắng đưa vào đề thi các yêu cầu liên quan đến các vai trò khác nhau của thí nghiệm trong nghiên cứu vật lí (thí nghiệm kiểm chứng, thí nghiệm khảo sát), quan tâm đến việc xây dựng bối cảnh sao cho các lập luận của HS xuất phát từ một thí nghiệm đơn giản hoặc từ một giả thuyết ban đầu, phần xử lí số liệu cũng quan tâm đến cả việc xử lí số liệu với các phép đo trực tiếp và gián tiếp, phần biểu diễn thí nghiệm cũng đưa vào cả biểu diễn theo sai số tuyệt đối hoặc biểu diễn bằng đồ thị Dưới đây là bảng mô tả tóm tắt nội dung kiến thức với số câu hỏi trong từng hình thức thi viết hay tiến hành thí nghiệm thật đi kèm các dụng cụ:

Bảng 3.4 Bảng mô tả tóm tắt, dụng cụ và các hình thức kiểm tra

Kiến thức Câu hỏi Hình thức đánh giá Dụng cụ thí nghiệm Lực đàn hồi Câu 1, câu 2, câu 5 Viết

Câu 3 Thực hành Bảng từ, lò xo, quả nặng

Lực ma sát Câu 4 Viết

Sự rơi tự do Câu 6 Thực hành Cần rung, quả nặng

- Với các mức độ phân chia năng lực thực nghiệm như đã mô tả ở mục 2.5, chúng tôi xây dựng 2 đề kiểm tra Đề 1 đánh giá các hành vi ở mức A và B; đề 2 đánh giá các hành vi ở mức C’ và D Với C’ được định nghĩa là học sinh sẽ thực hiện được một phần hành vi trong bối cảnh nhiệm vụ mới Như vậy HS đồng thời đạt mức B và C’ ở một hành vi thì sẽ đạt mức C trong cấu trúc đã mô tả Để có căn cứ đánh giá chúng tôi xây dựng đề và đáp án, sau đó xây dựng rubric để đánh giá các hành vi khi HS làm bài (nội dung đề, đáp án và rubric xem phụ lục 5b)

3.2.2 Điều chỉnh nội dung bài đánh giá sau khi xin ý kiến các bên liên quan và thử nghiệm nhóm nhỏ

- Việc thử nghiệm công cụ đánh giá được xem xét trên 4 mặt:

+ Xin ý kiến 02 nhà Khoa học có nghiên cứu và giảng dạy vật lí (có ít nhất 10 năm công tác ở Trường ĐHSP), về độ chính xác của nội dung đã trình bày trong các câu hỏi và đáp án Phiếu xin ý kiến cụ thể trong phục lục 6

+ Xin ý kiến 05 chuyên gia giáo dục (thuộc lĩnh vực lí luận và phương pháp dạy học, có học hàm tiến sĩ trở lên) về mục tiêu đánh giá của các câu hỏi (các câu hỏi đã đánh giá đúng mức độ của các hành vi hay chưa) Phiếu xin ý kiến chuyên gia giáo dục (xem phụ lục 6) sẽ được gửi đi sau khi đã có những điều chỉnh dựa trên góp ý của các nhà Khoa học

Để đánh giá tính bám sát chương trình vật lý phổ thông trong đề thi, nhóm nghiên cứu đã thu thập ý kiến từ 10 Giáo viên Vật lý (GiV) phổ thông giàu kinh nghiệm Các GiV này được yêu cầu đánh giá mức độ phù hợp của các nội dung đề thi với chương trình học, cũng như mức độ quen thuộc và phù hợp của các bối cảnh nhiệm vụ được sử dụng trong đề thi.

Các diễn đạt được sử dụng trong đề và đáp án có gây khó khăn hay hiểu lầm cho HS hay không Độ quen thuộc của từng câu hỏi đối với các HS Phiếu xin ý kiến GiV (xem phụ lục 6) cũng được gửi đi sau khi đã có điều chỉnh dựa trên góp ý của chuyên gia giáo dục

+ Thử nghiệm trên 10 HS và có phỏng vấn sau thi, để đánh giá về tính khả thi trong khâu tổ chức, những yêu cầu trong đề kiểm tra đã rõ ràng hay chưa, những đề thi nào là quen thuộc, đề thi nào là mới đối với các em

- Kết quả phản hồi từ phiếu xin ý kiến như sau:

Triển khai đánh giá

- Đối tượng đánh giá: 90 HS (40 nữ, 50 nam) của 3 trường phổ thông thuộc địa bàn thành phố Phúc Yên (Trung học phổ thông Xuân Hòa, Trung học phổ thông Bến Tre, Trung học phổ thông Hai Bà Trưng) Tất cả các bạn HS được chọn đều theo ban Khoa học tự nhiên, và đã học kiến thức phần cơ học lớp 10 Mẫu được lựa chọn là mẫu có mục đích, kích thước mẫu lựa chọn đạt điều kiện lớn hơn kích thước mẫu tối thiểu [69]

- Xây dựng kế hoạch đánh giá:

Để tiến hành thí nghiệm xác định mối quan hệ giữa độ cứng của lò xo với khối lượng vật treo, cần chuẩn bị hai loại dụng cụ: bốn bộ cần rung (bao gồm cần rung, băng giấy, kẹp giấy, thước, mực, quả nặng) và bốn bộ đo độ cứng lò xo (bao gồm thước, bảng đo, các lò xo khác nhau, hộp quả cân 50g và các quả cân 100g, 20g).

Để xây dựng bài viết, chúng tôi đã phân chia các đề thi thành các phiếu có tên theo quy ước.

Bảng 3.8 Bảng mô tả mối liên hệ giữa phiếu viết và câu hỏi trong các đề

P22 Câu 5 đề 2 Để có đáp án hỗ trợ cho HS theo từng câu trả lời chúng tôi in các đáp án và cắt từng đáp án của từng yêu cầu riêng lẻ

+ Chuẩn bị cho bài thực hành: Để cung cấp đáp án sau mỗi lần sinh viên thực hiện yêu cầu chúng tôi cũng xây dựng 2 bộ video cho 2 bài thực hành, mỗi bài gồm: 01 video về dụng cụ, 01 video về bố trí lắp ráp thí nghiệm, 01 video các bước tiến hành thí nghiệm Riêng đối với bài thực hành được yêu cầu trong câu 6 của đề 2, chúng tôi làm một hướng dẫn đo băng giấy và phát cho HS sau khi đã có minh chứng về cách đo băng giấy của HS Mỗi bài thực hành là một phiếu phát cho HS đọc yêu cầu trước khi vào phòng thực hành, quy ước liên hệ với câu hỏi của từng đề như sau:

Bảng 3.9 Bảng mô tả mối liên hệ giữa phiếu thực hành và câu hỏi trong các đề

+ Chuẩn bị về nhân lực: Rút kinh nghiệm cho thử nghiệm trên nhóm 10 HS, chúng tôi không đặt máy quay cố định mà thay vào đó chúng tôi lựa chọn hỗ trợ viên để quay, cho xem đáp án hoặc tự cung cấp đáp án cho HS (tại mỗi bàn thí nghiệm tương ứng với 1 hỗ trợ viên) Các SV được lựa chọn là các SV học chuyên ngành sư phạm vật lí Như vậy chúng tôi phải tập huấn trước cho SV hiểu về đề và đáp án của các bài thí nghiệm trong đề, tập huấn cho SV kĩ năng cung cấp đáp án sau mỗi khi HS hoàn thành một yêu cầu (cho cả bài viết và bài thực hành), tập huấn kĩ năng quay để thu thập dữ liệu

Thực hiện kế hoạch đánh giá theo lộ trình cụ thể: 90 học sinh được đánh giá trong 5 buổi sáng khác nhau Trình tự đánh giá bao gồm: học sinh làm bài viết trước, sau đó làm bài thực hành Sơ đồ mô tả trình tự và các công việc của các bên liên quan giúp đảm bảo quá trình đánh giá diễn ra hiệu quả và chính xác.

Hình 3.6 Sơ đồ mô tả trình tự và công việc triển khai đánh giá

+ Trong sơ đồ trên HS sẽ lần lượt làm bài thi viết sau đó làm bài thực hành, thứ tự hoàn thiện các phiếu viết là từ P1.1 đến P2.2, bài thực hành có thể làm bài nào trước cũng được Cứ sau mỗi lần thực hiện xong một yêu cầu trong bài viết thì HS sẽ báo lại, hỗ trợ viên cung cấp đáp án để HS tham khảo HS thực hiện xong phiếu này thì hỗ trợ viên lại phát phiếu khác HS được bố trí ngồi riêng rẽ để không thảo luận, trao đổi hay tham khảo bài của nhau Với bài thực hành, hỗ trợ viên sẽ phát phiếu đề cho HS đọc trước sau đó HS sẽ sang phòng thí nghiệm và thực hiện các yêu cầu đề đã đưa ra Các dụng cụ thí nghiệm được đặt riêng như một kho để HS lựa chọn rồi đi tới bàn thí nghiệm để làm Có thể xem thêm hình minh họa trong phụ lục 7

+ Trong quá trình làm bài nếu có diễn đạt trong đề hay đáp án khiến HS chưa hiểu rõ có thể trao đổi với GV để giảng viên giải thích thêm.

Phân tích kết quả đánh giá

Để có kết quả phân tích, chúng tôi tiến hành chấm bài theo 2 vòng Vòng 1 chấm mức độ đạt của bài làm học sinh là A, B, C' hoặc D Qua kết quả chấm vòng 1, chúng tôi thấy có nhiều học sinh đạt mức C' hơn mức B Điều này cho thấy mức C' thấp hơn mức B Do đó, chúng tôi đã bổ sung thêm mức C' vào cấu trúc, xác định có 5 mức để đánh giá, sắp xếp theo thứ tự từ thấp đến cao gồm A, C', B, C, D.

C và D Vòng 2 chúng tôi sẽ chấm điểm cụ thể cho bài làm của HS, trước khi chấm tất cả các bài chúng tôi nhờ hai giáo viên chấm độc lập 10 bài bất kì, sau đó thảo luận và sửa đổi thang điểm đánh giá để đạt được kết quả chấm đồng nhất là 94% thì dừng (kết quả chấm điểm xem ở phụ lục 8) Với số mẫu là 90 đủ điều kiện chạy thống kê [29], nên chúng tôi sử dụng phần mềm SPSS để hỗ trợ phân tích dữ liệu đã có (kết quả xem phụ lục 8)

- Hệ số Cronbach's Alpha thu được là 0.829 (lớn hơn 0.7) tức là kết quả khảo sát là đáng tin cậy [49] Hệ số tương quan biến tổng ở tất cả các hành vi đều lớn hơn 0,3 là đạt yêu cầu Như vậy thang đo có độ tin cậy trong đánh giá NLTN của mẫu HS đã chọn

- Để xác định mối liên hệ giữa các hành vi chúng tôi sử dụng hệ số tương quan pearson (R) để đánh giá (xem phụ lục 8) Nhìn vào bảng tương quan chạy cho tất cả các chỉ số hành vi trong cấu trúc NLTN ta thấy có khá nhiều các chỉ số hành vi tương quan với nhau ở mức độ trung bình (sig nhỏ hơn 0,05) [29], tức là các chỉ số hành vi này tuy có mối liên hệ tuyến tính với nhau nhưng vẫn có tính độc lập tương đối Tất cả các hệ số tương quan đều nhỏ hơn 0,7 nghĩa là không xảy ra hiện tượng đa cộng tuyến tức là thiết kế và dữ liệu khảo sát được chấp nhận, không xảy ra tình trạng biến này làm yếu đi hay mạnh lên của biến kia [53] Tất cả các hệ số tương quan đều dương nghĩa là các hành vi có tương quan nếu tăng mức độ thì đều tăng mức độ cùng chiều, không có tương quan ngược chiều Dưới đây là bảng tóm tắt những chỉ số hành vi không tương quan (đánh dấu x là không tương quan) với nhau:

Bảng 3.9 Bảng mô tả các chỉ số hành vi không tương quan

- Để xác định độ khó của các chỉ số hành vi, chúng tôi dựa trên thống kê về điểm trung bình (được làm tròn tới 1 chữ số sau dấu phẩy) của các chỉ số hành vi (hình 3.4)

- Biểu đồ hình 3.4 là sự sắp xếp giảm dần của điểm trung bình của các chỉ số hành vi Có thể thấy trên hình 3.4.1 chỉ có 6 chỉ số hành vi là HS đạt trên điểm trung bình, 10 chỉ số hành vi còn lại có điểm trung bình dưới 5 Chỉ số hành vi có điểm trung bình thấp nhất là 2.6 (dự kiến cách thức xử lí số liệu), sau đó đến 4.2

Theo khảo sát với GiV đã phân tích ở trên thì có ba chỉ số hành vi (2.1, 2.6 và 4.2) là GiV ít yêu cầu HS thực hiện, điều đó có thể lí giải kết quả đạt điểm trung bình thấp đối với các hành vi này Các chỉ số hành vi còn lại tuy có được GiV yêu cầu những vẫn ở mức dưới trung bình thì có thể do cách tác động của GiV chưa đạt hiệu quả Cũng cần lưu ý rằng đây là kết quả đánh giá thực trạng về điểm trung bình của các chỉ số hành vi của năng lực thực nghiệm trong điều kiện tổ chức dạy và học đối với 90 học sinh trên địa bàn thành phố Phúc Yên (trong nghiên cứu của chúng tôi)

Kết quả nghiên cứu này trước hết liên quan đến học sinh Việt Nam trong điều kiện tổ chức dạy học hiện nay Nếu thực hiện triển khai nghiên cứu đánh giá trên học sinh của các nước khác, trong điều kiện tổ chức dạy học ở các nền giáo dục khác thì kết quả có thể khác

Hình 3.7 Biểu đồ so sánh điểm trung bình của các chỉ số hành vi

- Xem xét hai chỉ số hành vi có kết quả thấp nhất là 2.6 và 4.2: Kết quả này có sự tương thích với nhận định của GiV về độ khó của các chỉ số hành vi khi HS thực hiện, và cũng dễ dàng được giải thích khi GiV ít yêu cầu HS thực hiện các nhiệm vụ liên quan đến các chỉ số hành vi ấy Thực tế bài làm của HS, đối với chỉ số hành vi 2.6 chủ yếu HS chỉ xác định được sẽ trình bày dữ liệu thô thu được như thế nào, và có liệt kê đến việc cần xử lí sai số nhưng không đề cập đến chuyện xử lí sai số ra sao và có những loại sai số nào cần được xử lí Có lẽ HS chưa có đủ kiến thức về sai số nên khó có thể đưa ra các dự kiến xử lí sai số, và đương nhiên ở chỉ số hành vi 3.5 điểm trung bình cũng không cao Với 3.5 mặc dù đã có kế hoạch xử lí dữ liệu nhưng trong bài làm rất nhiều HS không hoàn thiện được câu trả lời, hoặc viết câu trả lời sai, về cơ bản HS chỉ tính được giá trị trung bình, biến đổi các đại lượng dựa trên công thức tính toán (đã dự kiến) còn việc xử lí dữ liệu thô hay tính chính xác các sai số liên quan rất ít HS làm được, có khá nhiều HS chấp nhận kết quả bất thường của phép đo mà không có bất kì sự xem xét lại hay giải thích nào

Theo nghiên cứu của Lubben & Millar [86] và Roberts & Gott [106] đã chỉ ra những học sinh không chỉ ra được các dữ liệu và kết quả bất thường Do đó, để phát triển chỉ số hành vi 2.6 và 3.5 thì học sinh cần phải bổ sung kiến thức về xử lý dữ liệu.

Tiếp tục xét đến chỉ số hành vi 4.2, khi xét câu trả lời của HS chủ yếu nhận được câu trả lời thí nghiệm có dễ tiến hành hay không, dễ gặp sai số hay không, còn nguyên nhân sai số là gì, cần lưu ý những gì trong quá trình thực hiện thí nghiệm, cũng như có đề xuất cải tiến gì (về phương án thí nghiệm, dụng cụ thí nghiệm) thì hầu như không có HS làm được Điều này chứng tỏ HS chưa có thói quen nhìn nhận và đánh giá lại quá trình thử nghiệm, có thể trong quan niệm của HS ra được kết quả đo là đã xong một thử nghiệm Chính vì vậy mà HS dễ hài lòng với bất kì kết quả thí nghiệm nào mà mình có được Khi yêu cầu phân tích để rút ra kết quả đo (chỉ số hành vi 4.1), HS không đưa ra những phân tích từ kết quả đã có để đi đến kết luận mà họ thường đưa ra những kết luận không rõ căn cứ, có cả kết luận hoàn toàn không quan tâm đến kết quả của phép đo Điều này cũng xảy ra với đối tượng lớn tuổi hơn độ tuổi của các đối tượng chúng tôi đang khảo sát như trong nghiên cứu của Tamir [116]

- Xét tới thành tố thứ 1 (xác định mục đích thực nghiệm) thì chỉ số hành vi

1.2 là chỉ số hành vi có tương quan có ý nghĩa với cả hai chỉ số hành vi 1.1 và 1.3, chỉ số hành vi 1.3 là chỉ số hành vi có điểm trung bình thấp nhất trong ba chỉ số hành vi này Khi xem xét bài làm của HS chúng tôi phát hiện rằng HS rất khó khăn trong việc diễn đạt mục đích dưới dạng 1 câu hỏi Một số HS cố gắng viết dưới dạng câu hỏi thì không ở dạng nguyên nhân kết quả mà ở dạng giải thích tại sao Ví dụ thay bằng nói: “Nếu ma sát giữa mặt đường và lốp xe trong điều kiện mặt đường trơn ướt giảm đi so với điều kiện mặt đường khô ráo thì phải chăng khi dùng lực kế kéo đều một khối gỗ trên sàn thì số chỉ của lực kế trong trường hợp sàn ướt sẽ nhỏ hơn trong trường hợp sàn khô?” thì HS lại đặt câu hỏi: “Tại sao ma sát ma sát giữa mặt đường và lốp xe trong điều kiện mặt đường trơn ướt giảm đi so với điều kiện mặt đường khô ráo?” Một hiện tượng phổ biến nữa xảy ra ở cả HS đã lập luận tốt và không tốt là HS nhắc lại yêu cầu nhiệm cụ của đề bài “Kiểm tra ma sát giữa mặt đường và lốp xe trong điều kiện mặt đường trơn ướt giảm đi so với điều kiện mặt đường khô ráo” Một số HS khác viết được mục đích thí nghiệm dưới dạng một câu hỏi tuy nhiên các biến cố định chưa được nhắc tới đầy đủ Ví dụ HS chỉ nói: “Nếu treo các vật nặng khác nhau vào lò xo thì độ biến dạng của lò xo có tỉ lệ thuận với trọng lượng của các vật treo hay không?”, tức là rất ít HS nhắc tới trạng thái của vật treo là phải nằm cân bằng Có một số đông HS viết mục đích thí nghiệm không liên quan đến hiện tượng và lập luận đã đưa ra Nhóm nghiên cứu của Mayer đã chỉ ra hầu hết HS (cho đến lớp 10) không đặt được câu hỏi cho mối quan hệ định lượng giữa các biến [89] Chung quan điểm Hofstein và cộng sự đã chỉ ra HS thiếu kinh nghiệm trong việc đặt ra các câu hỏi Khoa học [36] Chỉ số hành vi 1.1 cũng có vẻ rất khó khăn với HS, khi các em không đưa ra được hiện tượng cần nghiên cứu hoặc các hiện tượng còn rất nhiều lỗi về bản chất vật lí Ví dụ đang cần kiểm tra ma sát trượt giữa bánh xe và mặt đường trong điều kiện mặt đường trơn ướt có giảm đi so với điều kiện mặt đường khô ráo hay không thì HS lại đưa ra hiện tượng bánh xe lăn trên các điều kiện mặt đường khác nhau, tức là không có sự phân định giữa ma sát trượt và ma sát lăn Có thể do HS không có hình dung rõ ràng hiện tượng vật lí là gì Và trên thực tế khi triển khai khảo sát chúng tôi phải giải thích thuật ngữ này cho HS Chỉ số hành vi 1.2 diễn ra lập luận khá tốt ở một số nhỏ HS khi các em đưa ra được lập luận khác với đáp án chúng tôi xây dựng Ví dụ trong đề 1 thay bằng thu thập các thông tin từ hình vẽ để tiến hành các lập luận thì các em dựa trên định luật Hooke và định luật I Niu-tơn để đưa ra điều cần kiểm nghiệm Điều đó cho thấy rằng nếu HS có kiến thức vật lí tốt sẽ có khả năng đưa ra được các lập luận tốt Tuy nhiên thì đại đa số HS cũng bỏ sót các biến trong quá trình lập luận, chẳng hạn cũng đề 1 nhưng HS không đưa vào lập luận điều kiện cần xét ở đây là vật treo phải nằm cân bằng Như vậy cả khi thực hiện các yêu cầu liên quan đến các chỉ số hành vi 1.1, 1.2, 1.3 thì HS đều không chú ý nhắc tới điều kiện cân bằng của vật Chúng tôi cho rằng vấn đề này vẫn nằm trong hệ thống khó khăn của HS về kiểm soát các biến trong nghiên cứu thử nghiệm [55, 116]

- Với thành tố lập kế hoạch thí nghiệm: Khi được yêu cầu xác định các đặc điểm tính chất hay các đại lượng nào cần đo, HS tập trung xác định các dữ kiện định lượng cần thu thập là gì, hầu hết không nhắc tới các dữ liệu định tính cần thu thập Số đông diễn đạt của HS là chưa chính xác và chưa gắn với mục đích thí nghiệm đã được xác định Ví dụ thay bằng nói “Cần kéo đều khối gỗ trên sàn, tức là số chỉ lực kế khi đó sẽ giữ ổn định không thay đổi về giá trị Đọc số chỉ lực kế khi ấy trong trường hợp sàn khô và sàn ướt” thì HS lại trả lời: “Đo hệ số ma sát khi sàn khô và sàn ướt”, Đối với dự kiến các dụng cụ thí nghiệm (chỉ số hành vi 2.2) của

2 đề thì số lượng HS trả lời đúng tên các dụng cụ tăng lên, tuy nhiên các câu trả lời thường không liệt kê được đầy đủ các dụng cụ cần có Tương tự như vậy thì khi dự kiến bố trí lắp ráp thí nghiệm (chỉ số hành vi 2.3) HS thường vẽ không đầy đủ các dụng cụ thí nghiệm và rất ít HS có chú thích đầy đủ cho các hình vẽ Với các dự kiến về các bước tiến hành thí nghiệm (chỉ số hành vi 2.4) HS thường mô tả các bước một cách vắn tắt, không mô tả cụ thể chi tiết những thao tác thí nghiệm Thậm chí có cả HS chỉ mô tả các bước thí nghiệm như các bước bố trí lắp ráp thí nghiệm bằng lời Ví dụ HS viết “Treo các vật vào lò xo, rồi xem xét độ dãn của lò xo trong các trường hợp” Như vậy, trong đó không rõ ràng thao tác nào trước thao tác nào sau, số lần lặp lại thí ghiệm ra sao, việc treo các quả nặng khác nhau là bất kì hay có một thứ tự nào đó nên ưu tiên, không mô tả việc đo độ dài lò xo hay độ dãn của lò xo khi vật ở trạng thái cân bằng Cũng vì vậy mà khi yêu cầu HS dự kiến cách thu thập các dữ liệu (chỉ số hành vi 2.5) thì HS gần như cũng không mô tả chi tiết thu cái gì bằng cách nào Hầu hết các câu trả lời cũng chỉ đề cập đến thu thập dữ liệu định lượng chứ không nhắc tới dữ liệu định tính

- Khi thực hiện các yêu cầu tiến hành thí nghiệm: Hầu hết HS lấy dụng cụ thí nghiệm nhanh và thiên hướng chọn dụng cụ mới, đẹp tuy nhiên ít HS quan tâm kiểm tra thật kĩ chất lượng của các dụng cụ ví dụ ngòi cần rung có còn mực hay không Hay khi bố trí thí nghiệm, HS làm khá thành thạo trong đề 1 nhưng đề 2 với thiết bị mới HS khá lúng túng HS không có thói quen vận hành thử để kiểm tra hoạt động của các thiết bị trước khi tiến hành thí nghiệm Trong quá trình giảng dạy, GiV cần nhấn mạnh các lưu ý khi HS tiến hành các thí nghiệm hoặc sử dụng các dụng cụ đo Trong quá trình khảo sát chúng tôi nhận được rất nhiều câu hỏi từ HS khi làm thí nghiệm “có phải treo và đo lại không”, “có phải làm thêm băng giấy không?” nghĩa là HS chưa ý thức được vai trò của việc lặp lại các phép đo Hiện tượng này cũng nhìn thấy trong các nghiên cứu của Millar và Gott [54, 86] Từ vấn đề này nảy sinh câu chuyện là HS không tập trung tốt cho các phép đo lặp lại tiếp theo Vì vậy mặc dù, có HS đã thao tác chuẩn các bước thí nghiệm ở lần đầu vẫn có thể gặp lỗi trong thao tác thí nghiệm ở lần sau Ví dụ trong nghiên cứu của chúng tôi, HS đã chú ý trạng thái cân bằng quả quả nặng khi thả rơi quả nặng đó để đo gia tốc trọng trường, nhưng lần hai thì điều đó lại không được chú ý ở một số HS Hơn nữa khi tiến hành thí nghiệm mặc dù các thao tác cơ bản HS thực hiện được, nhưng việc đảm bảo điều kiện thí nghiệm lại không được quan tâm Chẳng hạn, HS không quan tâm việc đảm bảo vận tốc đầu của quả nặng khi thả rơi tự do phải bằng 0

Đề xuất và thực nghiệm sư phạm các biện pháp bồi dưỡng năng lực thực nghiệm của học sinh

Nguyên tắc đề xuất biện pháp bồi dưỡng năng lực thực nghiệm

Dựa trên đặc điểm của cấu trúc năng lực thực nghiệm đã được đề xuất, dựa trên lí thuyết về tâm lí học phát triển, lí thuyết về phát triển hành vi/ kĩ năng, lí luận dạy và học vật lí ở trường phổ thông, đặc điểm về tâm lí học nhận thức chúng tôi xác định các biện pháp bồi dưỡng năng lực thực nghiệm của HS trong học tập vật lí dựa trên các nguyên tắc sau:

- Nguyên tắc 1: Đảm bảo người học tham gia trực tiếp vào giải quyết các vấn đề thực nghiệm Để bồi dưỡng một năng lực có thể phân chia cấu trúc năng lực theo trình tự hành động [30] [123] Trong chương 2, luận án đã xác định cấu trúc của NLTN dựa trên việc phân tích hoạt động thực nghiệm của nhà vật lí thực nghiệm Các hoạt động thực nghiệm do nhà vật lí thực nghiệm tiến hành nhằm giải quyết các vấn đề thực nghiệm mà họ gặp phải trên con đường khám phá tri thức vật lí Vì vậy để phát triển NLTN của HS, tốt nhất là tạo cơ hội cho HS thực hiện việc tập dượt thực hiện giải quyết các vấn đề thực nghiệm tương tự như các nhà vật lí thực nghiệm Ở đây, các vấn đề thực nghiệm của HS được nói đến là những vấn đề được gia công bởi GiV, đôi khi được đơn giản hóa sao cho phù hợp với trình độ nhận thức và điều kiện cơ sở vật chất của trường phổ thông Tuy nhiên khi giải quyết các vấn đề thực nghiệm đó, đòi hỏi người học phải nỗ lực thực hiện các hoạt động thực nghiệm

Các vấn đề thực nghiệm đóng vai trò quan trọng trong việc bồi dưỡng các chỉ số hành vi liên quan đến năng lực thực nghiệm Giáo viên cần lựa chọn và thiết kế các vấn đề thực nghiệm, hướng dẫn học sinh giải quyết, giải thích và chia sẻ phương pháp giải quyết của mình Qua quá trình này, học sinh sẽ phát triển các kỹ năng quan sát, tư duy logic, phân tích dữ liệu và trình bày kết quả, giúp nâng cao năng lực thực nghiệm của mình.

- Nguyên tắc 2: Quan tâm đến đặc trưng riêng của từng chỉ số hành vi

NLTN là một chỉnh thể thống nhất, nhưng chất lượng của năng lực này phụ thuộc chất lượng của các chỉ số hành vi (trong cấu trúc của nó) Do vậy, để bồi dưỡng NLTN cần bồi dưỡng thông qua các chỉ số hành vi Mà theo Weinert [123,

124] để có năng lực thực hiện các thử nghiệm thì người học phải có kiến thức về quy trình/ phương pháp, có kiến thức về nội dung và áp dụng chúng trong bối cảnh hoặc tình huống khác nhau để thu thập dữ liệu thông qua điều tra và đánh giá nó

Trong quá trình dạy môn Vật lý, nhằm trang bị kỹ năng cho học sinh, giáo viên cần hình thành cho các em cơ sở định hướng hành động, tức là cung cấp những kiến thức cần thiết để học sinh định hướng hành vi của mình một cách hiệu quả Theo đó, mỗi chỉ số hành vi có thể yêu cầu một số yếu tố đầu vào riêng biệt, không giống với các chỉ số hành vi khác.

Ví dụ để thực hiện xử lí dữ liệu, HS sẽ cần xác định được phép đo thuộc loại nào, phải có hiểu biết về các loại sai số, biết được các bước xử lí sai số phù hợp với từng loại phép đo, Trong khi đó để thực hiện được các thí nghiệm HS cần có hiểu biết về chức năng và hoạt động của các thiết bị thí nghiệm, có hiểu biết và tạo ra được các hiện tượng thí nghiệm, hiểu biết về cách biến đổi và kiểm soát các biến cũng như thu thập các dữ liệu thực nghiệm,…

Để phát triển các chỉ số hành vi khác nhau một cách hiệu quả, cần sử dụng các công cụ chuyên biệt phù hợp Ví dụ, để phát triển chỉ số hành vi liên quan đến thực hiện phương án thực nghiệm, học sinh cần thực hành với các nhiệm vụ sử dụng thiết bị/dụng cụ thí nghiệm Tuy nhiên, đối với chỉ số hành vi liên quan đến xử lý và biểu diễn thí nghiệm, không nhất thiết phải dùng đến các công cụ này.

Tuân thủ nguyên tắc này ta cần xác định được các yếu tố đầu vào nào là cốt lõi với mỗi hành vi, lựa chọn được những nhiệm vụ sao cho có thể bồi dưỡng, quan sát đánh giá được các đặc trưng riêng của mỗi chỉ số hành vi

- Nguyên tắc 3: Đảm bảo tạo ra các tác động nằm trong vùng phát triển gần của người học

Trong học thuyết của Vygosky (thuộc lĩnh vực tâm lí học phát triển), trẻ sẽ học được những điều chưa biết dựa trên điều đã biết và nhờ sự tương tác, hỗ trợ từ những người có hiểu biết cao hơn Vùng kết nối giữa điều đã biết (đã làm được) với điều chưa biết (chưa làm được) cần tồn tại sự tương tác xã hội Quá trình dạy học tạo nên quá trình học và các quá trình này đưa tới sự phát triển cả về nhận thức và hành vi của trẻ, sự phát triển ấy chính là kết quả tất yếu trong “vùng phát triển gần”

[82, 122] Như vậy trong dạy học cần phải tạo ra các nhiệm vụ phù hợp với hiện trạng năng lực của người học, để sao cho có thể ban đầu họ không thể giải quyết được nhiệm vụ nhưng với sự nỗ lực của bản thân cộng gộp với các tương tác xã hội họ có thể giải quyết được nhiệm vụ ấy Cũng theo lý thuyết học tập xã hội (Social Learning Theory) của Bandura (1977) thì con người học từ môi trường xã hội và những người xung quanh [42] Có nghĩa là các tương tác xã hội có thể là tương tác giữa bản thân HS với GiV, hoặc giữa HS với bạn học hoặc giữa HS với phương tiện học tập Do vậy, khi bồi dưỡng NLTN cho HS cần phải xác định được mức độ năng lực hiện tại của các em đang ở đâu, mức độ năng lực hướng tới gần nhất là gì để đặt mục tiêu bồi dưỡng Từ đó GiV sẽ cân nhắc xem HS cần được bổ trợ, trang bị gì, cần được luyện tập như thế nào (cách thức tạo ra tương tác xã hội) để đạt được mức tiếp theo.

Các biện pháp bồi dưỡng chỉ số hành vi của năng lực thực nghiệm

triển gần và dựa trên đặc trưng của từng chỉ số hành vi

Mục đích của biện pháp:

Quá trình dạy và học là quá trình vận động không ngừng, HS liên tiếp giải quyết các nhiệm vụ học tập dưới sự hỗ trợ, hướng dẫn của GiV Nhờ quá trình giải quyết các nhiệm vụ học tập, trong HS diễn ra sự thay đổi về chất (tăng cường hiểu biết các tri thức khoa học, bồi dưỡng các kĩ năng, …) Như vậy các nhiệm vụ học tập đóng góp phần quan trọng trong quá trình dạy học Tùy vào từng mục tiêu thì các nhiệm vụ học tập cũng rất đa dạng, từ việc thực hiện một yêu cầu, trả lời một câu hỏi, làm một bài tập, cho đến thực hiện một dự án, …Vậy để phát triển năng lực thực nghiệm cho HS, cần phải sử dụng các nhiệm vụ thực nghiệm phù hợp

Nội dung của biện pháp: được trình bày trong các mục dưới đây

4.2.1.1 Khái niệm nhiệm vụ thực nghiệm Ở đây chúng tôi quan niệm rằng: Nhiệm vụ thực nghiệm là những nhiệm vụ GiV đặt ra cho HS bao gồm các thông tin đã biết và các yêu cầu cần thực hiện, mà khi giải quyết các yêu cầu đó đòi hỏi HS phải thực hiện các hoạt động thực nghiệm

Ví dụ GiV yêu cầu HS thiết kế phương án thí nghiệm đo độ cứng của lò xo với các dụng cụ đã cho như lò xo, thước thẳng và một số quả nặng; hay tiến hành lắp ráp, bố trí thí nghiệm để kiểm nghiệm nội dung định luật bảo toàn động lượng đối với va chạm đàn hồi của 2 xe trên đệm không khí; đánh giá ưu nhược điểm của một phương án thí nghiệm,…Về mặt cấu trúc nhiệm vụ thực nghiệm sẽ gồm hai phần chính: các thông tin đã biết sẽ có thể là bối cảnh, phạm vi, các kiến thức vật lí liên quan, ; các yêu cầu HS cần thực hiện, các yêu cầu này tất nhiên được thực hiện dựa trên căn cứ là những thông tin đã biết cùng với các đặc trưng cần có khi thực hiện các hành vi thuộc năng lực thực nghiệm Cũng như trên thì nhiệm vụ thực nghiệm có thể xuất hiện dưới dạng một câu hỏi, một bài tập hoặc một loạt các mệnh lệnh,… miễn sao khi giải quyết nhiệm vụ đó thì ít nhất một chỉ số hành vi của năng lực thực nghiệm có cơ hội được hiện hữu mà ta có thể quan sát và đánh giá được Như vậy, việc bồi dưỡng năng lực thực nghiệm có hiệu quả hay không phụ thuộc rất nhiều vào nhiệm vụ thực nghiệm được xây dựng

4.2.1.2 Phân loại nhiệm vụ thực nghiệm Để phân loại các nhiệm vụ thực nghiệm có thể có rất nhiều cách khác nhau dựa trên các dấu hiệu khác nhau Ở đây chúng tôi căn cứ vào 3 dấu hiệu sau:

* Dấu hiệu 1: Phân loại theo cách phân chia mức độ các chỉ số hành vi của NLTN

- Nhiệm vụ thực nghiệm quen thuộc: Là những nhiệm vụ thực nghiệm quen thuộc có tính tương tự với các ví dụ đã được học trên lớp

- Nhiệm vụ thực nghiệm mới: Là những nhiệm vụ thực nghiệm hoặc không quen thuộc hoặc phức tạp hoặc có liên hệ với thực tiễn Để bồi dưỡng hoặc đánh giá các chỉ số hành vi ở mức A, B thì phải sử dụng các nhiệm vụ thực nghiệm quen thuộc Để bồi dưỡng hoặc đánh giá các chỉ số hành vi ở mức C’, D thì phải sử dụng các nhiệm vụ thực nghiệm mới Còn để bồi dưỡng hoặc đánh giá các chỉ số hành vi ở mức C thì cần cả hai loại nhiệm vụ thực nghiệm kể trên

* Dấu hiệu 2: Phân loại theo chỉ số hành vi

- Nhiệm vụ thực nghiệm bồi dưỡng chỉ số hành vi 1.1: Là những nhiệm vụ thực nghiệm yêu cầu HS chỉ ra các hiện tượng vật lí cần nghiên cứu để hướng tới xác định được mục đích thực nghiệm

Nhiệm vụ thực nghiệm bồi dưỡng chỉ số hành vi 1.2 yêu cầu học sinh đưa ra các lập luận để xác định mục đích của thí nghiệm Các nhiệm vụ này giúp học sinh phát triển khả năng lập luận khoa học, hiểu biết về thiết kế và tiến hành thí nghiệm, cũng như đánh giá và phân tích dữ liệu thí nghiệm Qua đó, học sinh sẽ bồi dưỡng được chỉ số hành vi 1.2 theo chuẩn đánh giá năng lực học sinh môn Khoa học tự nhiên.

- Nhiệm vụ thực nghiệm bồi dưỡng chỉ số hành vi 1.3: Là những nhiệm vụ thực nghiệm yêu cầu HS phát biểu mục đích thực nghiệm

- Nhiệm vụ thực nghiệm bồi dưỡng chỉ số hành vi 2.1: Là những nhiệm vụ thực nghiệm yêu cầu HS xác định các dữ liệu thực nghiệm cần thu thập

- Nhiệm vụ thực nghiệm bồi dưỡng chỉ số hành vi 2.2: Là những nhiệm vụ thực nghiệm yêu cầu HS đề xuất các dụng cụ/thiết bị thí nghiệm

- Nhiệm vụ thực nghiệm bồi dưỡng chỉ số hành vi 2.3: Là những nhiệm vụ thực nghiệm yêu cầu HS đề xuất phương án bố trí, lắp ráp thiết bị thí nghiệm

- Nhiệm vụ thực nghiệm bồi dưỡng chỉ số hành vi 2.4: Là những nhiệm vụ thực nghiệm yêu cầu HS đề xuất các bước tiến hành thí nghiệm

- Nhiệm vụ thực nghiệm bồi dưỡng chỉ số hành vi 2.5: Là những nhiệm vụ thực nghiệm yêu cầu HS đề xuất phương án thu thập dữ liệu thực nghiệm

- Nhiệm vụ thực nghiệm bồi dưỡng chỉ số hành vi 2.6: Là những nhiệm vụ thực nghiệm yêu cầu HS đề xuất các bước xử lí dữ liệu thực nghiệm

- Nhiệm vụ thực nghiệm bồi dưỡng chỉ số hành vi 3.1: Là những nhiệm vụ thực nghiệm yêu cầu HS lựa chọn hoặc xây dựng các thiết bị thí nghiệm

- Nhiệm vụ thực nghiệm bồi dưỡng chỉ số hành vi 3.2: Là những nhiệm vụ thực nghiệm yêu cầu HS thực hiện bố trí, lắp ráp các thiết bị thí nghiệm

- Nhiệm vụ thực nghiệm bồi dưỡng chỉ số hành vi 3.3: Là những nhiệm vụ thực nghiệm yêu cầu HS tiến hành các thao tác thí nghiệm

- Nhiệm vụ thực nghiệm bồi dưỡng chỉ số hành vi 3.4: Là những nhiệm vụ thực nghiệm yêu cầu HS thực hiện thu thập dữ liệu thực nghiệm

- Nhiệm vụ thực nghiệm bồi dưỡng chỉ số hành vi 3.5: Là những nhiệm vụ thực nghiệm yêu cầu HS thực hiện xử lí dữ liệu và biểu diễn kết quả thực nghiệm

- Nhiệm vụ thực nghiệm bồi dưỡng chỉ số hành vi 4.1: Là những nhiệm vụ thực nghiệm yêu cầu HS biện luận giải thích kết quả đo hoặc rút ra các kết luận vật lí hoặc đề xuất các câu hỏi thực nghiệm mới

Nhiệm vụ thực nghiệm bồi dưỡng chỉ số hành vi 4.2 giúp học sinh phát triển khả năng đánh giá ưu, nhược điểm của các phương án thực nghiệm, nhận định những lưu ý trong quá trình tiến hành thí nghiệm và chủ động đưa ra các đề xuất cải tiến.

* Dấu hiệu 3: Phân loại theo mục đích bồi dưỡng

- Nhiệm vụ thực nghiệm trang bị nền tảng: Là những nhiệm vụ thực nghiệm được xây dựng dựa trên việc xác định các yếu tố nền tảng cần có để thực hiện một hành vi nào đó thuộc năng lực thực nghiệm Thông qua xử lí các nhiệm vụ thực nghiệm này thì HS hiểu được để thực hiện một hành vi tương ứng cần làm gì và làm như thế nào

Nhiệm vụ thực nghiệm chữa lỗi được thiết kế để khắc phục những lỗi mà học sinh mắc phải khi thực hiện một chỉ số hành vi Để xây dựng loại nhiệm vụ này, Giáo viên cần tiến hành khảo sát hiện trạng năng lực của học sinh tại từng thời điểm.

Nhiệm vụ thực nghiệm luyện tập đóng vai trò thiết yếu trong việc giúp học sinh rèn luyện hành vi theo hướng mục tiêu Các nhiệm vụ này được thiết kế để tạo cơ hội cho học sinh thực hành hành vi mong muốn một cách toàn diện về chất lượng, đảm bảo rằng hành vi được thực hiện đúng và hiệu quả.

Xác định các chỉ số hành vi cần bồi dưỡng

- Với kết quả khảo sát ở chương 3, có 10/16 chỉ số hành vi mà năng lực của học sinh đạt ở mức dưới trung bình Điều đó cho thấy NLTN của HS về cơ bản vẫn ở mức thấp Cần phải có biện pháp phù hợp để giúp HS phát triển các chỉ số hành vi này

- Với quan niệm: NLTN sẽ được phát triển thông qua phát triển các chỉ số hành vi [30], chúng tôi đặt mục tiêu đề xuất các biện pháp phát triển cho các chỉ số hành vi, nếu các chỉ số hành vi thỏa mãn các điều kiện/tiêu chí sau:

+ Có điểm trung bình dưới 5 (nghĩa là đạt mức thấp)

+ GiV cho rằng đó là chỉ số hành vi khó mặc dù trong quá trình dạy học có yêu cầu HS thực hiện ở mức thi thoảng trở lên Nghĩa là GiV có tác động nhưng các tác động có thể chưa hiệu quả

+ Có hệ số tải > 0.7 (mức độ ảnh hưởng của các chỉ số hành vi lên NLTN)

- Rà soát các mục tiêu đó chúng tôi lập được bảng sau:

Bảng 4.1 Bảng rà soát các mục tiêu để xác định các hành vi cần bồi dưỡng

Chỉ số Điểm TB GiV ít dạy

GiV cho là Khó Hệ số tải

3.4 Thu thập dữ liệu thí nghiệm 4.1 851

1.2 Lập luận để xác định mục đích thực nghiệm 4.056 61

2.4 Dự kiến các bước tiến hành thí nghiệm 4.022 x 734

3.5 Xử lí dữ liệu và biểu diễn kết quả 4 x 776

4.1 Rút ra các kết luận vật lí 3.922 769

2.1 Xác định các dữ liệu định tính và định lượng cần thu thập 3.667 x

Tiêu đề	Đề xuất biện pháp bồi dưỡng năng lực thực nghiệm của học sinh trong dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông
Tác giả	Lê Thị Xuyến
Người hướng dẫn	PGS.TS Phạm Xuân Quế
Trường học	Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
Chuyên ngành	Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lý
Thể loại	Luận án tiến sĩ khoa học giáo dục
Năm xuất bản	2024
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	297
Dung lượng	4,39 MB