Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạmTổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm
Mục đích nghiên cứu của đề tài
Từ cơ sở lí luận và thực tiễn về NLTN, về DHKP trong dạy học TNVLĐC, đề xuất được quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP và tiến trình DHKPTNVLĐC nhằm phát triển NLTN của SVSP.
Giả thuyết khoa học của đề tài
1 Lí do đưa phần này vào trong LA: để tránh sự nhầm lẫn giữa tên học phần và loại TN do đó chúng tôi đã mô tả thêm về các cách gọi tên khác nhau của TNVLĐC ở ba trường Đại học Ngoài ra, chúng tôi nhấn mạnh việc triển khai tổ chức DHKP được áp dụng cho TNVLĐC chứ không chỉ dừng lại ở mức độ 1 học phần.Trong nghiên cứu này với điều kiện cho phép, chúng tôi chỉ có thể thực nghiệm sư phạm cho học phầnTNVLĐC 1 ở trường Đại học Sư phạm Tp.HCM
Nếu đề xuất được quy trình cùng với tiến trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP dựa trên cấu trúc NLTN của SVSP và thực hiện tổ chức dạy học như tiến trình đã thiết kế thì sẽ phát triển được NLTN của SVSP.
Các nhiệm vụ nghiên cứu
Để đạt được mục đích nghiên cứu, LA có các nhiệm vụ chính như sau:
- Tổng quan nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn DHKP trong dạy học TNVLĐC nhằm phát triển NLTN của SVSP
- Khảo sát thực trạng dạy học TNVLĐC nhằm phát triển NLTN của SVSP.
- Đề xuất cấu trúc NLTN của SVSP với các chỉ số hành vi (CSHV) trong dạy học Vật lí và tiêu chí chất lượng hành vi phù hợp.
- Xây dựng chương trình TNVLĐC theo DHKP với các mức độ khám phá tăng dần nhằm phát triển NLTN của SVSP.
- Đề xuất quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP.
- Đề xuất tiến trình DHKP TNVLĐC.
- Xây dựng dụng cụ TN của các bài TN thực hành trong dạy học TNVLĐC.
- Xây dựng nhiệm vụ học tập (NVHT) với các mức độ khám phá tăng dần.
- Xây dựng rubric và bảng kiểm đánh giá NLTN của SVSP.
- Thực nghiệm sư phạm (TNSP) nhằm kiểm định giả thuyết khoa học của đề tài để từ đó rút ra kết luận và kiến nghị liên quan đến việc phát triển NLTN củaSVSP trong dạy học TNVLĐC.
Các phương pháp nghiên cứu
Để hoàn thành các nhiệm vụ trên, những phương pháp nghiên cứu sau đã được sử dụng trong đề tài:
6.1 Phương pháp nghiên cứu lí thuyết
Nghiên cứu các tài liệu về DHKP và các tài liệu về phát triển NLTN để phân tích, tổng hợp, khái quát hóa hệ thống lí luận nhằm:
- Đề xuất cấu trúc NLTN của SVSP.
- Xác định vai trò quan trọng của DHKP trong dạy học TNVLĐC để từ đó, đề xuất quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP nhằm phát triển NLTN của SVSP.
6.2 Phương pháp khảo sát thực tiễn
- Khảo sát thực trạng dạy học TNVLĐC cho SVSP qua hình thức bảng hỏi với 88 SVSP Vật lí năm thứ hai và 7 GV tổ Vật lí đại cương tại trường Đại học Sư phạm Tp.HCM.
- Khảo sát ý kiến của GV, SV về quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo
DHKP và tiến trình DHKP TNVLĐC thông qua hình thức bảng hỏi với 85 SVSP Vật lí năm thứ hai và 11 GV tổ Vật lí đại cương, tổ phương pháp dạy học Vật lí tại trường Đại học Sư phạm Tp.HCM.
Phương pháp chuyên gia được sử dụng để xin ý kiến tham vấn của các chuyên gia về cấu trúc NLTN của SVSP; quy trình cùng với tiến trình tổ chức DHKP trong dạy học TNVLĐC Ý kiến của các chuyên gia được tổng hợp từ phiếu hỏi, phiếu phỏng vấn và thảo luận trong các buổi seminar về các kết quả LA.
6.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm
TNSP kiểm định giả thuyết khoa học của đề tài với SVSP mới tiếp cận tiến trình tổ chức DHKP trong dạy học TNVLĐC.
- TNSP lần 1 ghi nhận tính khả thi của tiến trình tổ chức và bước đầu đánh giá độ tin cậy của cấu trúc NLTN của SVSP.
- TNSP lần 2 đánh giá tác động của quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP và tiến trình tổ chức đối với sự phát triển NLTN của SVSP.
6.5 Phương pháp thống kê toán học: xử lí các kết quả TNSP thu được bằng phần mềm SPSS 20.0.
Những đóng góp mới của luận án
+ Đề xuất được cấu trúc NLTN của SVSP bao gồm 5 thành tố, 22 CSHV với 3 mức độ chất lượng hành vi.
+ Đề xuất được 2 quy trình bao gồm:
(1) Quy trình tổ chức dạy học khóa học TNVLĐC theo DHKP: Quy trình này mô tả cách thức tổ chức dạy học cho toàn khóa học gồm 4 bước thực hiện và định hướng tổ chức dạy học cho từng bài TN
(2) Quy trình tổ chức dạy học từng bài TN theo DHKP: Quy trình này mô tả chi tiết, cụ thể hóa cách thức xây dựng và tổ chức dạy học cho từng bài TN trong dạy học TNVLĐC thể hiện thông qua 3 giai đoạn.
+ Đề xuất được tiến trình DHKP TNVLĐC gồm 6 hoạt động chính.
+ Xây dựng chương trình TNVLĐC theo DHKP trong đó: cấu trúc lại nội dung của các bài TN theo DHKP, xây dựng NVHT theo 3 mức độ khám phá, xây dựng thêm 6 PATN và các dụng cụ TN cho 4 bài TN (bài 02 xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng (2 PATN); bài 04 xác định tỷ số nhiệt dung phân tử của chất khí(1 PATN); bài 07 kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng (ĐLBTĐL) (2PATN); bài 08 kiểm chứng lại ba định luật thực nghiệm của chất khí (1PATN) Trong bài 07 có đề xuất hai PATN gắn ứng dụng thực tế đó là chế tạo mô hình ván trượt và phân tích băng hình Đồng thời, chúng tôi cũng đã cải tiến dụng cụ TN của 4 bài TN để đáp ứng mục tiêu phát triển NLTN, cụ thể ở các bài 01, bài 02, bài 03, bài 07), xây dựng công cụ đánh giá NLTN của SVSP gồm có các bảng rubric và bảng kiểm cho từng bài TN.
+ Xây dựng 9 tiến trình DHKP nhằm phát triển NLTN của SVSP.
Cấu trúc của luận án
Bên cạnh phần mở đầu, kết luận chung và đề xuất, tài liệu tham khảo, những công trình khoa học liên quan đến LA đã được công bố và phụ lục Cấu trúc của LA bao gồm tổng cộng 04 chương:
TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Các nghiên cứu về năng lực
Ngày nay, đa dạng quan điểm về NL có thể chia thành 3 xu hướng chính:
1.1.1.1 Năng lực là khả năng
Nhiều tài liệu nước ngoài định nghĩa NL dựa vào khả năng (ability, capacity, possibility) thể hiện qua bảng 1.1 như sau:
Bảng 1.1 Một số nghiên cứu định nghĩa năng lực dựa trên “khả năng” OECD 2 [54] P Quebec [55] T Denyse [56] F E Weinert [57]
NL là khả năng người học đáp ứng các nhu cầu phức tạp bằng cách sử dụng và huy động các nguồn lực xã hội (bao gồm kĩ năng và thái độ) trong các tình huống cụ thể.
NL là khả năng sử dụng các kiến thức, kĩ năng, thái độ, kinh nghiệm và sự đam mê để hoàn thành công việc một cách phù hợp và hiệu quả trong nhiều tình huống khác nhau trong cuộc sống.
NL là khả năng hành động, đạt được thành công và tiến bộ dựa trên việc tập hợp và sử dụng hiệu quả các nguồn lực tổng hợp để giải quyết các trường hợp đa dạng trong cuộc sống.
NL là sự kết hợp của các khả năng và kĩ năng có sẵn hoặc học được cùng với sự sẵn sàng của người học để giải quyết các vấn đề phát sinh và thực hiện một cách có trách nhiệm, có sự phê phán để đạt được câu trả lời. Qua bảng 1.1, kết quả nghiên cứu cho thấy phần lớn các định nghĩa về NL của các tài liệu nước ngoài đều cho rằng NL là khả năng thực hiện hoạt động tương ứng và luôn luôn đi kèm theo sau là các cụm từ “thực hiện thành công,” “phù hợp và hiệu quả,” “hành động, đạt được thành công và tiến bộ,” “đạt được câu trả lời.”
1.1.1.2 Năng lực là sự huy động tổng hợp kiến thức, kĩ năng, và thuộc tính cá nhân
Theo chương trình GDPT tổng thể 2018 của Bộ Giáo dục và Đào tạo đã định nghĩa NL như sau: “Năng lực là sự huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí để thực hiện một loại công việc trong một bối cảnh nhất định” [ 4 ].
1.1.1.3 Năng lực là đặc điểm, phẩm chất hoặc thuộc tính cá nhân
Bảng 1.2 Một số nghiên cứu định nghĩa năng lực dựa trên “đặc điểm, phẩm chất, thuộc tính cá nhân”
Từ điển Bách khoa Việt
Trần Trọng Thủy, Nguyễn Quang Uẩn [ 8 ]
NL là đặc điểm NL là phẩm NL là những NL là tổ hợp các NL là tổng
2 Tổ chức các nước kinh tế phát triển của cá nhân thể hiện mức độ thành thạo có nghĩa là người học có thể thực hiện một hoặc vài dạng hoạt động nào đó một cách thành thục và chắc chắn chất tâm lí và sinh lí mang lại khả năng cho con người thực hiện một hoạt động cụ thể với hiệu quả cao. đặc điểm tâm lí cá biệt ở mỗi con người, tạo thành điều kiện quy định tốc độ, chiều sâu, cường độ của việc tác động vào đối tượng lao động thuộc tính tâm lí độc đáo hay các phẩm chất tâm lí của người học, giúp tạo điều kiện thuận lợi cho việc hoàn thành tốt một loại hoạt động nhất định nào đó. hợp những thuộc tính tâm lí độc đáo của cá nhân đáp ứng đòi hỏi đặc trưng của hoạt động và bảo đảm cho hoạt động ấy thành công.
Qua các định nghĩa vừa trình bày ở bảng trên, chúng tôi nhận thấy việc giải thích NL là đặc điểm, phẩm chất hoặc thuộc tính của con người được nhiều nhà nghiên cứu đồng tình hơn xem nó là hoạt động Tuy nhiên, cụm từ “đặc điểm” trong các diễn đạt còn khá chung chung nên cần phải được mô tả cụ thể hơn, tùy vào mục đích cần đạt tới Chính vì vậy, để lí giải khái niệm NL phù hợp với tinh thần của Nghị quyết 29 của Trung ương đòi hỏi chúng tôi xem NL là sự kết hợp của những đặc điểm, không chỉ bao gồm các đặc tính bẩm sinh mà còn bao hàm những đặc tính được hình thành và phát triển qua quá trình học tập, rèn luyện của người học, để từ đó giúp người học thực hiện thành công nhiệm vụ trong hoàn cảnh cụ thể
Như vậy, thông qua việc khảo cứu các tài liệu nước ngoài cũng như các tài liệu trong nước, chúng tôi có thể quan niệm chung về NL như sau:
Năng lực là khả năng huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo với các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí để thực hiện nhiệm vụ thành công trong một bối cảnh cụ thể.
Theo tác giả Nguyễn Văn Biên [ 10 ], Đỗ Hương Trà [ 11 ], xây dựng cấu trúc
NL bao gồm 4 bước như sau:
- Bước 1: Trình bày định nghĩa NL cần xây dựng, nghĩa là cần mô tả nội hàm của NL.
- Bước 2: Xác định các lĩnh vực, hợp phần và các thành tố hình thành nên
- Bước 3: Xác định các CSHV có trong mỗi thành tố Các CSHV cần được diễn đạt sao cho chúng có thể quan sát được và làm bằng chứng cho việc đạt được các thành tố NL Thông thường, các CSHV luôn bắt đầu bằng những động từ chỉ hành động như là: viết ra (để đọc được), nói ra (để nghe được), làm (để quan sát được), tạo ra (sản phẩm vật chất để đánh giá được).
- Bước 4: Xác định tiêu chí chất lượng của các CSHV: mô tả mức độ đạt được của các CSHV trong các công cụ đánh giá.
Các nghiên cứu về năng lực thực nghiệm
1.2.1 Định nghĩa năng lực thực nghiệm
Khi tìm hiểu các nghiên cứu về NLTN, chúng tôi đã tham khảo nhiều nguồn thông tin như lí thuyết, định nghĩa từ các luận văn và LA, cũng như từ tạp chí và các định nghĩa trong các tài liệu hướng dẫn để có cái nhìn toàn diện về nội hàm NLTN.
- Theo Josephy (1986) đã đánh giá các kĩ năng TN trong vật lí theo OCEA (Oxford Certificate of Educational Achievement) bao gồm các kĩ năng như sau: Thiết kế TN; Thực hiện TN (bao gồm quan sát, thao tác, và thu thập dữ liệu); Diễn giải (bao gồm xử lí dữ liệu, suy luận, dự đoán, và giải thích); Giao tiếp (bao gồm báo cáo và truyền đạt thông tin) [58].
- Theo Schreiber cùng với các cộng sự (2009), NLTN là năng lực đặc thù được hình thành và phát triển thông qua quá trình dạy học Vật lí Nhóm tác giả sử dụng các bài tập TN nhằm bồi dưỡng NLTN của SV Cụ thể như trong quá trình giải các bài tập TN, SV phải kết hợp các kiến thức, kĩ năng, hoạt động trí óc và thực hành dựa trên sự hiểu biết sẵn có về Vật lí, kĩ thuật và thực tế đời sống [59].
- Theo Eickhorst cùng các cộng sự đã định nghĩa NLTN như là một khả năng tiềm ẩn ít nhất là lập kế hoạch dựa trên quy tắc trực quan và thực hiện các TN nhằm làm rõ một câu hỏi vật lí, cũng như để đánh giá có ý thức về phương pháp luận đối với dữ liệu thu được [60].
- Theo Etkina, NLTN là khả năng để mô tả những tiến trình, quá trình, phương pháp quan trọng mà các nhà khoa học đã sử dụng tạo ra kiến thức và giải quyết các vấn đề thực nghiệm [61].
- Theo tài liệu tập huấn của Bộ Giáo dục và Đào tạo (2014), thực nghiệm là một trong những bước quan trọng trong phương pháp khoa học sử dụng nhằm giúp người học có thể phân biệt giữa mô hình khoa học hay giả thuyết [ 12 ].
- Theo tác giả Nguyễn Văn Biên (2013), NLTN đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành và phát triển kĩ năng của người học, đặc biệt là trong quá trình dạy học Vật lí [ 13 ].
- Theo tác giả Lý Thị Thu Phương: NLTN là năng lực thiết kế PATN phù hợp cho phép đề xuất hoặc kiểm tra những giả thuyết khoa học và tiến hành được
TN thành công nhằm đưa ra kết quả TN cần thiết Tuy nhiên, NLTN không chỉ là năng lực thực hiện các thao tác bằng tay, quan sát, đo đạc mà còn liên quan năng lực tư duy trí óc [ 14 ].
- Theo tác giả Xayparseut Vylaychit định nghĩa NLTN là khả năng huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo với các thuộc tính tâm lí như hứng thú, niềm tin, ý chí để thực hiện thành công các nhiệm vụ thực nghiệm Tác giả Xayparseut Vylaychit đưa ra NLTN bao gồm 4 thành tố năng lực: xác định mục đích TN, thiết kế PATN, tiến hành được TN và đánh giá được kết quả [ 15 ].
Sau khi chúng tôi đã tìm hiểu định nghĩa NLTN bằng các từ khóa
“experimental competence,” “practical skill,” “experimental skills,” “scientific abilities” ,…Chúng tôi nhận thấy có ít tài liệu định nghĩa cụ thể, tường minh NLTN mà chủ yếu các tác giả chỉ tập trung nhiều vào vai trò của NLTN [13], [59] và đưa ra các thành tố của NLTN [14], [15], [58], [60] Trong số các định nghĩa vừa nêu ở trên, chúng tôi đồng quan điểm với định nghĩa của tác giả Xayparseut Vylaychit và thống nhất ở cả 2 thành tố đầu tiên Tuy nhiên, cũng cần phải điều chỉnh lại ở hai thành tố còn lại cho đầy đủ với các bước của quá trình TN.
Điểm khác biệt của SVSP so với SV kĩ thuật trong khái niệm NLTN
Về mặt nội hàm, khái niệm NLTN của SVSP tương đồng với SV kĩ thuật. Tuy nhiên, do chuẩn đầu ra và chuẩn nghề nghiệp khác nhau nên NLTN của SVSP sẽ có những nét riêng biệt so với SV kĩ thuật ở các điểm như sau:
Bảng 1.3 Sự khác biệt của SVSP so với SV kĩ thuật trong khái niệm NLTN
+ Mục đích học để dạy: xây dựng kế hoạch bài dạy – thực hiện kế hoạch – kiểm tra đánh giá (theo tiêu chí 4 và tiêu chí 6 trong Thông tư số 20 năm
2018 quy định chuẩn nghề nghiệp GV [ 16 ]).
+ Mục đích học để làm: thiết kế và xây lắp sản phẩm.
+ SVSP học kiến thức, kĩ năng không chỉ cho chính bản thân mà còn hướng dẫn lại cho HS.
+ SV kĩ thuật học kiến thức, kĩ năng cho chính bản thân để giải quyết vấn đề kĩ thuật. + Chuẩn đầu ra học phần TNVLĐC 1: SVSP được trang bị các kĩ năng thực hành, có thể tiến hành các TN về cơ học và nhiệt học SV vận dụng
+ Chuẩn đầu ra học phần thực hành Vật lí: Khả năng thiết kế và tiến hành các TN, được các kiến thức và kĩ năng về hướng dẫn thực hành và xử lí dữ liệu thực nghiệm cho HS, xây dựng được các chủ đề thực hành trong giảng dạy thực hành Vật lí ở trường trung học phổ thông
(Đại học Sư phạm Tp.HCM và Hà Nội). cũng như khả năng hiểu và phân tích dữ liệu trong các chuyên ngành (Đại học Bách
Các nghiên cứu về dạy học phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm
Hiện nay, trên thế giới đã có một số công trình nghiên cứu để xác định các biện pháp phát triển NLTN cho SV nói chung và cho SVSP nói riêng Dưới đây là vài kết quả nghiên cứu được tìm thấy gắn với đối tượng SVSP:
Nhóm tác giả Muhamad Imaduddin đã đưa ra biện pháp phát triển NLTN cho SVSP hóa học bằng cách sử dụng chu trình PDSA (Plan-Do-Study-Act) để chuyển đổi các hoạt động TN truyền thống thành TNKP [67].
Hai tác giả Trna và Novak đã đưa ra một số cách phát triển NLTN thông qua
TN vật lí như là: phân tích video; TN đơn giản, TN giải trí, TN giáo dục, TN với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin và ứng dụng của TN vào cuộc sống hàng ngày [68].
Tác giả Etkina và đồng nghiệp [61] đã phát triển một bộ nhiệm vụ đánh giá quá trình và xây dựng các bảng rubric cho khóa học Vật lí cơ bản, tạo cơ hội cho
SV tự đánh giá NLTN của mình.
Các tác giả P Bitzenbauer và J-P Meyn đã tổng quan 3 giai đoạn đào tạo GV Vật lí ở Đức và trình bày phương pháp thực nghiệm cơ bản trong chương trình nghiên cứu SVSP Vật lí Đồng thời, các tác giả đã đưa ra công cụ đánh giá, đó chính là mô hình NLTN của SVSP Vật lí Trong mô hình NLTN gồm 3 thành tố lập kế hoạch, tiến hành TN và phân tích kết quả TN Các tác giả lại chú trọng vào thực hiện TN hơn là lập kế hoạch và phân tích dữ liệu Các CSHV trong các thành tố chưa được bóc tách nhỏ ra trong cấu trúc NLTN Điều này dẫn đến việc đo lường các CSHV rất khó khăn [63].
Ngoài ra, thêm nghiên cứu của tác giả Quinn cùng với cộng sự đã xây dựng bộ câu hỏi PLIC đánh giá tư duy phản biện trong giảng dạy TN vật lí Nhóm tác giả đã xây dựng bài tiền kiểm và hậu kiểm PLIC trực tuyến PLIC là công cụ đánh giá đã được chuẩn hóa và thẩm định để xác định mức độ mà SV phát triển các kĩ năng thông qua hướng dẫn TN PLIC là 1 bộ gồm 10 câu hỏi, đánh giá trả lời đóng thăm dò SV về kĩ năng tư duy phản biện trong ngữ cảnh TN vật lí Các tác giả đã sử dụng kết quả phỏng vấn và dữ liệu từ 5584 SV tại 29 viện, các tác giả chứng minh định tính và định lượng, giá trị và độ tin cậy của công cụ đánh giá kĩ năng tư duy phản biện Có thể nói PLIC là 1 công cụ đánh giá mới đang được phát triển và có thẩm định dành cho các khóa học TN vật lí [69], [70].
Kết luận: Trên thế giới, số lượng các công trình nghiên cứu phát triển
NLTN dành cho SVSP còn hạn chế Chủ yếu các nhà nghiên cứu đưa ra các biện pháp phát triển NLTN như: cấu trúc lại các hoạt động TN truyền thống thành TNKP, xây dựng các TN đơn giản, dùng phần mềm phân tích video, TN ứng dụng công nghệ thông tin, xây dựng cấu trúc NLTN, xây dựng bộ câu hỏi đánh giá tư duy phản biện. Tuy nhiên, vẫn còn thiếu các nghiên cứu về quy trình, phương pháp, hình thức tổ chức dạy học nhằm phát triển NLTN của SVSP dành cho các học phần TN.
Qua việc khảo cứu tài liệu, chúng tôi đã nhận thấy sự đóng góp đáng kể từ các nghiên cứu sinh, học viên cao học và SVSP Vật lí Các công trình nghiên cứu của họ tập trung vào việc khám phá và phân tích các biện pháp bồi dưỡng cũng như phát triển NLTN của học sinh (HS) ở phổ thông, cụ thể như sau:
Biện pháp bồi dưỡng và phát triển NLTN của HS phần lớn được các tác giả thường xuyên quan tâm và áp dụng là xây dựng các thiết bị TN hỗ trợ quá trình dạy học, chẳng hạn như: Tác giả Phạm Ngọc Mạnh (2020) đã xây dựng và sử dụng thiết bị TN để dạy học một số kiến thức “Trường Điện” – Vật lí 11 nhằm phát triển NLTN của HS Tác giả đã tổ chức quá trình dạy học theo các giai đoạn của tiến trình dạy học giải quyết vấn đề [ 17 ] Ngoài ra, tác giả Xaypaseuth Vylaychit cũng đã xây dựng và sử dụng thiết bị TN trong dạy học phần “Nhiệt học” – Vật lí lớp 8 và tổ chức dạy học giải quyết vấn đề nội dung này nhằm phát triển NLTN của HS nước Lào Tác giả đã tạo ra một bộ thiết bị TN với 18 TN, không chỉ để hỗ trợ quá trình dạy học Vật lí mà còn để giúp HS hình thành và ứng dụng kiến thức thông qua việc phát triển NVHT kết hợp chặt chẽ với các hoạt động thực nghiệm [15].
Một số tác giả khác đã soạn thảo và sử dụng các bài tập thực nghiệm nhằm bồi dưỡng NLTN cho HS được thể hiện qua các công trình nghiên cứu như sau: tác giả Nguyễn Thị Thanh Thủy [ 18 ] và Phạm Thúy Diễm [ 19 ] đã xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập thực nghiệm phần Quang hình lớp 11 nâng cao nhằm bồi dưỡng NLTN cho HS; tác giả Lê Thị Quý [ 20 ] cũng soạn thảo và sử dụng các bài tập chương “Dòng điện xoay chiều” – Vật lí 12 có sử dụng dao động kí điện tử nhằm bồi dưỡng NLTN của
HS Ngoài ra, một số các nhà nghiên cứu khác đã xây dựng bài tập và chuyên đề TN mở theo mức độ tăng dần từ dễ đến khó để bồi dưỡng NLTN cho HS, chẳng hạn như tác giả Nguyễn Văn Biên [13] đã xây dựng chuyên đề TN về chiết suất với 4 mức độ mở nhằm phát triển NLTN của HS THPT chuyên, các tác giả Thân Thị Thanh Bình [ 21 ], tác giả Vũ Thị Minh Hạnh [ 22 ] và tác giả Đặng Thị Quỳnh Mai [ 23 ] cũng đã xây dựng và sử dụng bài tập TN mở lần lượt về chủ đề “Điện trở”; “Ma sát” và“Dòng điện không đổi” nhằm phát triển NLTN cho HS.
Thời gian gần đây có nghiên cứu của tác giả Phùng Thị Thái Hà [ 24 ], nêu ra việc bồi dưỡng NLTN của HS thông qua xây dựng và sử dụng các TN về dao động cơ có kết nối với điện thoại thông minh Bên cạnh đó, còn có công trình nghiên cứu của tác giả Trần Nhật Linh [ 25 ] đã xây dựng công cụ đánh giá NLTN của HS trong dạy học phần cơ học Vật lí 10.
Kết luận: Đối với HS, các nhà nghiên cứu đã đưa ra nhiều biện pháp phát triển NLTN như: xây dựng và sử dụng thiết bị TN; xây dựng và sử dụng bài tập TN;xây dựng chuyên đề TN mở; sử dụng TN trong dạy học chủ đề; ứng dụng công nghệ thông tin vào dạy học Vật lí; tổ chức dạy học tăng tính tự lực và sáng tạo của
HS, xây dựng công cụ đánh giá NLTN và chế tạo các dụng cụ TN.
Về nghiên cứu phát triển NLTN của SVSP, đã có một số nghiên cứu như sau: Tác giả Trần Thị Thanh Thư [ 26 ] đã đưa ra 2 biện pháp hình thành NLTN cho SVSP thông qua học phần “Thực hành Vật lí đại cương” Biện pháp 1 tập trung vào việc rèn luyện kĩ năng thực hành bao gồm thiết kế PATN, lựa chọn dụng cụ, lắp ráp
TN và thực hiện TN cùng với xử lí kết quả thu được Biện pháp 2 tập trung vào việc rèn luyện kĩ năng tổng hợp và áp dụng kiến thức Tuy nhiên, trong nghiên cứu, chủ yếu tập trung vào việc rèn kĩ năng thực hành chưa đề cập đến khía cạnh cải tiến, chế tạo dụng cụ TN.
Các nghiên cứu về dạy học khám phá và thí nghiệm khám phá
Trong phần này, chúng tôi đã nghiên cứu, tìm hiểu 2 khái niệm là phương pháp DHKP và TNKP Phương pháp DHKP được gọi tắt là DHKP DHKP là một phương pháp dạy học tích cực, mà trong đó dưới sự hướng dẫn, hỗ trợ, định hướng của GV, SV sẽ tự giác, tích cực chủ động chiếm lĩnh tri thức, kĩ năng thông qua hoạt động tìm tòi khám phá nhằm giải quyết các nhiệm vụ do GV giao TNKP là TN đòi hỏi SV tìm tòi khám phá giải quyết các nhiệm vụ thực nghiệm dưới sự tổ chức các hoạt động học của
GV trong phòng TN và nhằm giúp SV hình thành và phát triển NL theo nhiều mức độ yêu cầu khác nhau tùy thuộc vào lượng thông tin mà GV cung cấp cho SV Bên cạnh đó, TNKP có nhiều mức độ tùy thuộc mức độ hướng dẫn của GV Các mức độ của
TNKP sẽ được trình bày chi tiết ở phần tổng quan bên dưới TNKP giúp SV có thể tham gia nhiều hơn việc học của bản thân khi bối cảnh ban đầu tập trung vào điều SV quan tâm và trải nghiệm của SV, thay vì khám phá các khái niệm khá trừu tượng như ở
TN truyền thống Trong TNKP, SV thực hành đưa ra các quyết định quan trọng về giả thuyết, dự đoán, thiết kế PATN, thực hiện TN, xử lí dữ liệu và phân tích, đánh giá kết quả Đặc biệt TNKP lấy người học làm trung tâm, chứ không phải các kiến thức là trọng tâm [71] Trước tiên, chúng tôi nghiên cứu tổng quan về DHKP, cụ thể như sau:
Tiến sĩ Jerome Bruner được xem là nhà khoa học đầu tiên đưa ra khái niệm “dạy học khám phá” trong công trình “The Process of Education” vào năm 1960 Bruner cho rằng, việc học tập phải là một quá trình tích cực, trong đó người học kiến tạo ý tưởng mới hay khái niệm mới trên cơ sở vốn kiến thức của họ [72] DHKP là một phương pháp dạy học khuyến khích SV đưa ra câu hỏi và tự tìm câu trả lời, hay rút ra những nguyên tắc từ những ví dụ hay trải nghiệm thực tế [73] Nhóm tác giả Ernst, Hodge và Yoshinobu [74] cũng đã định nghĩa DHKP là một phương pháp dạy học tích cực mà SV được giao một cách cẩn thận một chuỗi các nhiệm vụ được xây dựng một cách rõ ràng với sự hỗ trợ của GV Nhiệm vụ của SV là giải quyết và hiểu rõ các nhiệm vụ đã giao theo hình thức làm việc nhóm hoặc cá nhân.” Theo tác giả Keselman, DHKP là một hoạt động giáo dục mà SV sẽ được làm việc và thu thập kiến thức về thế giới như một nhà khoa học SV tự định hướng hoạt động nghiên cứu của mình, hoàn thành tất cả các giai đoạn nghiên cứu khoa học như: xây dựng giả thuyết, thiết kế TN để kiểm chứng giả thuyết, thu thập dữ liệu và rút ra kết luận [75].
Tác giả Samia Khan [76] đã đưa mô hình chu kì GEM (mô hình dạy học khám phá) cho SV hóa học, chu trình bao gồm: SV tạo ra, đánh giá, chỉnh sửa giả thuyết. Trong bài báo này, tác giả có đề cập, DHKP một lần nữa được tổ chức rộng rãi như một chìa khóa tiếp cận hướng dẫn khoa học [77], [78], [79] Nhiều GV khoa học thiết kế lớp học khám phá với nhiều mục tiêu chương trình giảng dạy DHKP được gắn kết với kết quả học tập tích cực của SV, như là phát triển sự hiểu biết khái niệm, tăng cường hiểu biết khoa học tự nhiên, và phát triển kĩ năng nghiên cứu [80], [81], [82].Nhiều nhà giáo dục khoa học ở trường đại học đưa ra nhiều dạng lớp học khám phá với nhiều cách khác nhau [83], và nhiều mục tiêu khác nhau [84], lớp học theoDHKP khuyến khích SV khám phá và trải qua quá trình tìm tòi thế giới của họ giống như một nhà khoa học đã làm [85], [86], [87] DHKP cũng có thể SV tự tạo cho họ kiến thức bằng thiết lập sự kết nối giữa kiến thức đã có sẵn và trải nghiệm mới Lớp học sử dụng mô hình DHKP tăng cường tính sáng tạo của SV [88].
Ngoài ra, trong công trình nghiên cứu của tác giả Beck đã cho rằng cách tiếp cận DHKP được áp dụng phổ biến và có vai trò đặc biệt quan trọng trong các khóa học
TN ở các trường Đại học [38]
Tiếp theo, chúng tôi đã tìm hiểu về các nghiên cứu liên quan tới TNKP Khái niệm TNKP có thể được hiểu như là cách thức tổ chức người học sử dụng TN trong việc chiếm lĩnh tri thức và hình thức NL theo nhiều mức độ yêu cầu khác nhau [13]. Nhóm tác giả Yakar và Baykara đã chứng tỏ hiệu quả của TNKP có thể giúp SVSP tự nhiên nâng cao kĩ năng TN [89].
Trong LA, chúng tôi đã sử dụng TNKP xem như là TN trong đó GV tổ chức dạy học TNVLĐC, đòi hỏi SV thực hiện các NVHT với các mức độ khám phá tăng dần từ thấp đến cao Vì TNVLĐC là TN thực hành nên SV đã học trước 2 học phần lí thuyết đó là học phần “Cơ học” và học phần “Vật lí phân tử và nhiệt học” Do vậy, trong LA này SV không phải khám phá kiến thức, mà SV khám phá tiến trình TN, dụng cụ TN và PATN Điều này có nghĩa là SV có thể tìm ra các bước tiến hành TN mới, tìm kiếm hoặc chế tạo dụng cụ TN mới và nghĩ ra các PATN mới khác so với PATN trong phòng TN. Để hiểu rõ hơn thuật ngữ TNKP, chúng tôi đã sử dụng phương pháp tổng quan hệ thống (systematic review) để tìm kiếm các bài báo liên quan tới TNKP bằng câu lệnh tìm kiếm như sau: "Inquiry-oriented science labs" OR "Open guided inquiry laboratory " OR
"Inquiry-based laboratory ", với giới hạn thời gian nghiên cứu trong 10 năm gần đây (từ năm 2011-2021), với các tiêu chí liên quan tới TNKP và đối tượng khoa học tự nhiên (gồm Vật lí, Hóa học, Sinh học) Theo cơ sở dữ liệu Eric đã có 99 bài báo, Scopus có
100 bài báo và theo Science direct có 25 bài liên quan tới TNKP, trong đó số bài báo liên quan Vật lí thì rất ít, chỉ khoảng 10 bài (Eric), 8 bài (Scopus) và 2 bài (Science direct). Tuy nhiên vẫn chưa có bài báo nào đề cập đến việc sử dụng TNKP cho TNVLĐC (phần cơ nhiệt) nhằm phát triển NLTN cho SVSP.
Bảng 1.5 Thống kê số lượng bài báo liên quan tới thí nghiệm khám phá
Cơ sở dữ liệu Khoa học tự nhiên
Nội dung liên quan TNKP Vật lí khá c
Kết quả của bảng 1.5 cho thấy, chỉ có 8,9% các tài liệu liên quan tới TNKP thuộc lĩnh vực Vật lí Có 24,6% các nghiên cứu liên quan tới TNKP cho SVSP tự nhiên Điều này, chứng tỏ vẫn còn rất ít các nghiên cứu quan tâm tới TNKP nhằm phát triển NLTN của SVSP tự nhiên nói chung và SVSP vật lí nói riêng Dưới đây là các kết quả nghiên cứu đã tìm được liên quan tới TNKP, cụ thể như sau:
Hiệu quả của khóa học TNKP mang lại cho SV kết quả học tập cao hơn so với các khóa học TN truyền thống [90], [91], [92], [93] Điều này được rõ ràng thể hiện trong nội dung của bài báo “Cách tiếp cận khám phá đối với các trải nghiệm thí nghiệm: điều tra cách học tập tích cực của sinh viên,” Kết quả của bài báo đã cho thấy, tỉ lệ số SV chọn TNKP cao so với TN truyền thống (có 48% TNKP và 33% TN truyền thống); 79% SV cảm thấy họ phải suy nghĩ và phân tích rất nhiều cho các bài báo cáo dựa trên TNKP và 63% SV tin rằng đã học được nhiều hơn so với TN truyền thống Kết quả của bài báo cho thấy, có đến 69% SV thích học TNKP Điểm của SV cũng được cải thiện đáng kể dựa trên bài báo cáo Thái độ của SV tích cực hơn đối với TNKP Tác giả Parappilly cùng với các cộng sự cho rằng, TNKP thu hút SV, SV học tập tích cực hơn, SV có thể tham gia thiết kế PATN từ đó giúp SV hiểu sâu sắc hơn về lí thuyết, còn đối với TN truyền thống không chỉ khiến SV cảm thấy nhàm chán, mà còn làm cho SV mất đi sự hứng thú Điều này xuất phát từ việc SV không có cơ hội tham gia thiết kế PATN TNKP thật sự có lợi cho việc học của SV [94].
Các nghiên cứu vừa trình bày ở trên cho thấy, TNKP mang lại nhiều lợi ích hơn so TN truyền thống và ảnh hưởng rất tích cực đến kết quả học tập của SV. Chính vì vậy, trên thế giới đã có nhiều công trình tiếp tục nghiên cứu về các mức độ của TNKP, cụ thể như sau:
Tác giả Domin đã đưa ra 4 mức độ hướng dẫn TN: i TN truyền thống, ii. TNKP mở, iii TNKP có hướng dẫn, iv TN dựa trên vấn đề Các kiểu hướng dẫn này có nhiều điểm chung, chỉ duy nhất khác ở kết quả đầu ra, cách tiếp cận và tiến trình Đối với cả hai mức độ TNKP mở và TNKP có hướng dẫn thì cách tiếp cận quy nạp nhưng TNKP có hướng dẫn thì SV đã được cung cấp tiến trình TN, nhưng
TN mở SV tự tìm tòi ra tiến trình TN [95].
Nhận định chung về thí nghiệm khám phá nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm
Nhìn chung, các tài liệu nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan TNKP nhằm phát triển NLTN cho SV trong các học phần TN đã chỉ ra rằng: TN truyền thống không thu hút SV, thường nhàm chán, không hấp dẫn SV [98] Ngược lại TNKP giúp SV tích cực tham gia học tập; khơi dậy SV quan tâm và thu hút họ với nội dung vật lí SV học tập hiệu quả hơn so TN truyền thống Đặc biệt, SV có thể tham gia quá trình thiết kế PATN Chính trong quá trình thiết kế PATN sẽ giúp SV hiểu biết sâu sắc hơn về lí thuyết TNKP đóng vai trò quan trọng thúc đẩy sự phát triển NLTN cho các học phần TN nói chung, cụ thể trong LA này là TNVLĐC.
Trên thế giới, các nhà nghiên cứu đã đưa ra các biện pháp phát triển NLTN như là: thiết kế lại các hoạt động TN truyền thống thành TNKP; áp dụng công cụ đánh giá chuẩn hóa PLIC để đánh giá tư duy phản biện của SV Tuy nhiên, vẫn chưa có bất cứ nghiên cứu nào trình bày về quy trình xây dựng chương trình TNVLĐC theo DHKP cũng như quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC nhằm phát triển NLTN cho SV.
Trong nước đã có rất nhiều nghiên cứu đề xuất biện pháp phát triển NLTN của HS Trung học phổ thông thông qua việc xây dựng, sử dụng các thiết bị TN; và tổ chức DHKP Trái lại, còn có ít các nghiên cứu dành cho phát triển NLTN của
SV Hiện có một số nghiên cứu [26], [28], [29] đã sử dụng một số biện pháp phát triển NLTN của SV như là: tổ chức dạy học các học phần thực hành TN theo hướng nâng cao tính tự lực và tính sáng tạo của SV; tăng cường tổ chức các hoạt động cho SV cải tiến, chế tạo dụng cụ TN; chuyển đổi phương pháp kiểm tra và đánh giá, tập trung vào phát triển năng lực thực hành TN; củng cố rèn luyện kĩ năng thực hành; và ưu tiên vào việc rèn luyện kĩ năng tổng hợp và áp dụng kiến thức.
Các nghiên cứu đã chỉ rằng, đa phần các SV chỉ phát triển kĩ năng đo lường, xử lí dữ liệu trong khi các thành tố NLTN mà SV còn yếu: thiết kế PATN, cải tiến dụng cụ TN, chế tạo dụng cụ TN Thực tế, theo kết quả khảo sát trên đối tượng SVSP năm 2 tại trường Đại học Sư phạm Tp.HCM thì SV tự đánh giá các CSHV cải tiến dụng cụ TN, chế tạo dụng cụ TN của bản thân đều ở mức thấp nhất Do đó, những thành tố này SV cần được tiếp tục rèn luyện và phát triển trong quá trình học tập Để khắc phục vấn đề này, chúng tôi sẽ tổ chức DHKP TNVLĐC với các mức độ khám phá tăng dần từ thấp đến cao nhằm phát triển NLTN của SVSP Hiện tại, có nhiều cách phân chia các mức độ khám phá, trong LA này chúng tôi quan tâm nhiều đến 3 mức độ của TNKP như: TNKP cấu trúc, TNKP có hướng dẫn và TNKP mở, bởi vì theo chúng tôi, 3 mức độ này phù hợp mục tiêu nghiên cứu, đặc điểmTNVLĐC, thời gian học tập, trình độ của SVSP và điều kiện giảng dạy thực tế.Đồng thời, cần phải xây dựng thêm các TNKP và sử dụng TNKP nhằm phát triển các CSHV còn thiếu trong cấu trúc NLTN của SVSP.
Sau khi tìm hiểu tổng quan các nghiên cứu về việc phát triển NLTN của SV trong dạy học TNVLĐC thông qua DHKP, chúng tôi đã đạt được các kết quả cụ thể như sau:
- Đã có nhiều nghiên cứu đưa ra định nghĩa NL theo hai quan điểm như sau:
NL là khả năng tổng hợp những kiến thức, kĩ năng để thực hiện thành công nhiệm vụ trong bối cảnh cụ thể, nghiên cứu khác hiểu NL là đặc điểm, phẩm chất hoặc thuộc tính cá nhân tạo điều kiện giúp người học hoàn thành tốt hoạt động trong tình huống cụ thể Tuy nhiên, các nghiên cứu định nghĩa cụ thể, tường minh NLTN rất ít, các nghiên cứu chủ yếu chỉ tập trung nhấn mạnh vai trò của NLTN và giới thiệu các thành tố của NLTN Đặc biệt, hiện tại vẫn còn khoảng trống nghiên cứu đề cập định nghĩa NLTN của SVSP
- Đã thu thập, phân tích được các nghiên cứu về cấu trúc NLTN Đa phần các nghiên cứu đã trình bày các thành tố và các CSHV của cấu trúc NLTN cho HS, nhưng vẫn còn chưa quan tâm cấu trúc NLTN của SVSP Cấu trúc NLTN còn thiếu các CSHV như “đánh giá ưu và nhược điểm của PATN”, “trình bày quá trình TN và kết quả TN” và sắp xếp vị trí của các CSHV chưa phù hợp Các nghiên cứu chủ yếu lại tập trung nhiều vào phát triển thành tố tiến hành TN, chưa đánh giá được đầy đủ tất cả các thành tố của cấu trúc NLTN Ngoài ra, do đối tượng phát triển NLTN của các nghiên cứu trước đây chủ yếu là HS nên yêu cầu mức độ đạt được của các CSHV của người học vẫn chưa cao và chưa chú trọng đến khả năng trình bày quá trình TN và kết quả TN.
- Đã thu thập, phân tích được các nghiên cứu về dạy học phát triển NLTN của SV Các nghiên cứu chủ yếu tập trung nhiều vào rèn luyện kĩ năng sử dụng TN, kĩ năng tiến hành TN và xử lí dữ liệu nhưng vẫn chưa quan tâm nhiều vào các biểu hiện hành vi thiết kế PATN, lắp ráp, bố trí TN, cải tiến và chế tạo dụng cụ TN Hiện tại, vẫn còn khoảng trống các nghiên cứu về quy trình, phương pháp, hình thức tổ chức dạy học các học phần TN nhằm phát triển NLTN của SVSP Ngoài ra, các nghiên cứu vẫn chưa hệ thống hóa các thiết bị TN, các dụng cụ TN chưa đồng bộ và vẫn còn đơn giản, cũ kĩ và thường hay hư hỏng dẫn đến sai số lớn.
- Đã tìm hiểu nội dung TNVLĐC được áp dụng trong dạy học và nghiên cứu Đặc biệt, hiện nay vẫn chưa có nghiên cứu nào tập trung vào việc phát triển và xây dựng chương trình TNVLĐC cũng như đánh giá hiệu quả của khóa học này theo DHKP nhằm phát triển NLTN của SVSP.
- Đã thu thập, phân tích được các nghiên cứu về DHKP phát triển NLTN Kết quả thu được cho thấy, đa phần các nghiên cứu tập trung tính hiệu quả của DHKP phát triển NLTN của SV, nhưng vẫn còn thiếu công trình nghiên cứu đề xuất quy trình tổ chức DHKP TNVLĐC (phần cơ - nhiệt) nhằm phát triển NLTN của SVSP.
- Từ những nội dung nghiên cứu tổng quan đã đề cập ở trên, vấn đề cần nghiên cứu của LA: Làm thế nào có thể phát triển NLTN của SVSP một cách hiệu quả thông qua DHKP và đánh giá được kết quả phát triển NLTN của SVSP?
- Từ đó, LA xác định các câu hỏi nghiên cứu như sau:
+ Câu hỏi 1 : NLTN của SVSP là như thế nào?
+ Câu hỏi 2 : Làm thế nào để xây dựng và tổ chức dạy học TNVLĐC nhằm phát triển NLTN của SVSP?
+ Câu hỏi 3 : Hiệu quả tổ chức DHKP TNVLĐC đem lại kết quả như thế nào? Liệu có nâng cao NLTN của SVSP hay không? Tác động DHKP phát triển được các CSHV nào của NLTN của SVSP? Những CSHV nào được phát triển nhiều nhất? Những CSHV nào không được phát triển? Lí giải tại sao? Để giải quyết ba câu hỏi trên, chúng tôi cần tiếp tục nghiên cứu, giải quyết trong các chương tiếp theo nhằm lấp vào những khoảng trống trong nghiên cứu, đó là:
- Nghiên cứu bổ sung, hoàn thiện cấu trúc NLTN của SVSP.
- Xây dựng chương trình TNVLĐC theo DHKP nhằm phát triển NLTN của SVSP cụ thể như: xây dựng các NVHT cho từng bài TN, xây dựng các PATN, dụng cụ TN và cải tiến dụng cụ TN cho các bài TN chưa đáp ứng mục tiêu phát triển NLTN của SV, xây dựng công cụ đánh giá mức độ đạt được của CSHV trong cấu trúc NLTN của SVSP.
- Nghiên cứu và đề xuất quy trình tổ chức dạy học khóa học TNVLĐC theo DHKP nhằm phát triển NLTN của SVSP.
- Nghiên cứu và đề xuất quy trình tổ chức dạy học từng bài TN theo DHKP nhằm phát triển NLTN của SVSP.
- Căn cứ quy trình tổ chức DHKP đã đề xuất, soạn thảo tiến trình DHKP cho từng bài TN.
CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ TỔ CHỨC DẠY HỌC KHÁM PHÁ “THÍ NGHIỆM VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA SINH VIÊN SƯ PHẠM
Năng lực thực nghiệm
2.1.1 Định nghĩa năng lực thực nghiệm
Theo Josephy, NLTN bao gồm các kĩ năng như thiết kế TN, thực hiện TN, xử lí dữ liệu và trình bày kết quả TN [58] Theo Eickhorst, NLTN được hiểu là khả năng lập kế hoạch, thực hiện các TN và đánh giá kết quả TN [60] Theo tác giả Xayparseut Vylaychit cho rằng, NLTN là khả năng kết nối giữa kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo với các thuộc tính tâm lí để thực hiện thành công các nhiệm vụ thực nghiệm [15] Các định nghĩa cho thấy đặc trưng của NLTN là học tập gắn liền với hoạt động thực nghiệm và hoạt động bám sát theo các giai đoạn của quá trình TN
Dựa trên việc khảo sát các định nghĩa NLTN ở phần Tổng quan cùng các phát biểu bên trên với định nghĩa năng lực trong Chương trình tổng thể của Bộ Giáo dục và Đào tạo năm 2018 [4] chúng tôi cụ thể hóa định nghĩa NLTN như sau:
Năng lực thực nghiệm là khả năng huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo với các thuộc tính tâm lí như hứng thú, niềm tin, ý chí để thực hiện thành công các nhiệm vụ thực nghiệm trong một bối cảnh cụ thể.
Trong nghiên cứu này, năng lực thực nghiệm của SVSP được hiểu là khả năng huy động tổng hợp các kiến thức (kiến thức vật lí và kiến thức về TN vật lí), kĩ năng, kĩ xảo với các thuộc tính tâm lí như hứng thú, niềm tin, ý chí để thực hiện thành công các nhiệm vụ thực nghiệm bao gồm 5 thành tố (xác định mục đích TN; thiết kế PATN; bố trí và tiến hành TN; xử lí dữ liệu và phân tích, đánh giá kết quả; trình bày quá trình TN và kết quả TN) với 22 CSHV 3 trong một bối cảnh giáo dục và dạy học cụ thể.
Trong phạm vi nghiên cứu của LA, chúng tôi quan tâm đến việc phát triển NLTN của SVSP khoa Vật lí trong TNVLĐC nên định nghĩa NLTN của SVSP đang xét cho đối tượng SVSP Vật lí
2.1.2 Cơ sở đề xuất cấu trúc năng lực thực nghiệm
Thứ nhất, dựa vào chính các giai đoạn của quá trình TN và tham khảo các thành tố, các CSHV trong mô hình NLTN của các tác giả Nguyễn Văn Biên cùng cộng sự [65] và
3 Các chỉ số hành vi được mô tả trong bảng 2.1
P Bitzenbauer & J-P Meyn [63] Chúng tôi hoàn toàn đồng quan điểm với 4 thành tố trong cấu trúc NLTN của nhóm tác giả Nguyễn Văn Biên và cộng sự Tuy nhiên, cần được điều chỉnh lại thành tố 3 và thành tố 4 thành “Bố trí và tiến hành TN” và “Xử lí dữ liệu và phân tích đánh giá kết quả” Đồng thời cần bổ sung thêm một số CSHV ở thành tố 4 như: đề xuất giải pháp cải tiến dụng cụ TN; xác định nguyên nhân sai số; đề xuất biện pháp giảm sai số; đánh giá những ưu và nhược điểm của PATN Vì trong LA này, chúng tôi đang xét đối tượng SVSP nên cần phải bổ sung thêmthành tố 5 “Trình bày quá trình TN và kết quả TN” nhằm thể hiện đặc trưng của yếu tố SVSP
Thứ hai, dựa trên cấu trúc của NL và các yêu cầu về dạy học để đề xuất cấu trúc NLTN Các tiêu chí của NL dạy học bao gồm xây dựng kế hoạch dạy học, đảm bảo kiến thức môn học, đảm bảo chương trình môn học, vận dụng các phương pháp dạy học, sử dụng các phương tiện dạy học, xây dựng môi trường học tập, quản lí hồ sơ dạy học và kiểm tra đánh giá kết quả học tập của SV Theo tiêu chuẩn nghề nghiệp của GV THPT [16], quy định những yêu cầu cơ bản về phẩm chất, năng lực đối với người GV nhằm đáp ứng mục tiêu của giáo dục THPT Chuẩn nghề nghiệp này là căn cứ quan trọng để xây dựng, phát triển chương trình đào tạo, bồi dưỡng giáo viên Trung học ở các trường Đại học Sư phạm Theo chuẩn nghề nghiệp trên, GV cần có năng lực xây dựng kế hoạch dạy học và thực hiện theo kế hoạch dạy học Tuy nhiên, các tiêu chuẩn theo chuẩn nghề nghiệp trên là chung cho GV các môn học và hoạt động dạy học nói chung, nhưng vẫn chưa đề cập cụ thể đến phát triển NLTN Nhiệm vụ quan trọng của
GV là tổ chức, hướng dẫn cho HS thực hiện TN để HS tự lực hoạt động chiếm lĩnh kiến thức, kĩ năng Để có thể hướng dẫn HS thực hiện tốt nhiệm vụ thực nghiệm thì đòi hỏi GV phải có NLTN gồm xác định mục đích TN; thiết kế PATN; lắp ráp, bố trí TN và tiến hành TN; xử lí dữ liệu và diễn đạt được thiết kế một cách logic và chặt chẽ thì đòi hòi SVSP cần phải được trang bị trước nội dung này Bởi vì SVSP không chỉ được bồi dưỡng để có NLTN mà còn có trách nhiệm phát triển lại cho HS
Thứ ba, dựa vào đặc điểm nhận thức của SV, theo tâm lí học lứa tuổi, SV được xem là người trưởng thành trẻ có độ tuổi từ 18-25 tuổi, đây cũng là giai đoạn
SV bắt đầu học cách tự lập, hoạch định cho bản thân, mơ ước về tương lai và suy nghĩ về cuộc sống với tư cách như người lớn Hoạt động chủ yếu của SV trong thời kì này là hoạt động tự học và nghiên cứu khoa học nhằm chuẩn bị cho nghề nghiệp trong tương lai [ 33 ] Do vậy, SV sẽ được tạo nhiều cơ hội để phát triển NL bản thân trong quá trình học tập Đặc điểm của SV là người đã trưởng thành nên trình độ và tính tự lực rất cao so với HS nên đòi hỏi độ phức tạp của nhiệm vụ và mức độ chất lượng hành vi cũng phải cao hơn.
Thứ tư, căn cứ xác định cấu trúc NLTN dựa trên chuẩn đầu ra của chương trình đào tạo cử nhân Sư phạm Vật lí (cụ thể của trường Đại học Sư phạm Tp.HCM theo chuẩn PLO 6 thực hiện các TN vật lí một cách chính xác và an toàn) Do đó, để đáp ứng chuẩn đầu ra của chương trình đào tạo thì các CSHV trong cấu trúc NLTN cần phải đảm bảo cho SV thực hiện các TN đúng quy trình và đề xuất được PATN, phương án cải tiến TN một cách khoa học và phù hợp.
2.1.3 Cấu trúc năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm
Dựa vào các giai đoạn của quá trình TN kết hợp với các cơ sở lí luận đã đề cập bên trên, chúng tôi đã đề xuất bản dự thảo cấu trúc NLTN của SVSP Chúng tôi đã tham khảo một loạt các nghiên cứu từ cả tài liệu trong nước và ngoài nước, và sau đó chúng tôi vận dụng phương pháp chuyên gia để trao đổi và tham vấn ý kiến của các chuyên gia về bản dự thảo cấu trúc NLTN Quy trình xây dựng cấu trúc NLTN của SVSP bao gồm 6 bước được thể hiện qua hình 2.1 sau đây:
Hình 2.1 Quy trình xây dựng cấu trúc năng lực thực nghiệm của SVSP
- Bước 1 Nghiên cứu tổng quan tài liệu và cơ sở lí luận về NL, NLTN, cấu trúc NLTN.
- Bước 2 Dự thảo cấu trúc NLTN của SVSP: dựa trên kết quả tổng quan nghiên cứu tài liệu, các giai đoạn của quá trình TN, các yêu cầu dạy học và đặc điểm nhận thức của SV nên LA đã đưa ra cấu trúc NLTN của SVSP dự thảo ban đầu gồm 4 thành tố và 21 CSHV ( Phiếu xin ý kiến chuyên gia về cấu trúc NLTN được trình bày ở Phụ lục 1 mục 1 ) Các thành tố trong cấu trúc NLTN ban đầu bao gồm: xác định mục đích TN; thiết kế phương án TN; bố trí và tiến hành TN; xử lí dữ liệu và phân tích, đánh giá kết quả.
- Bước 3 Tham vấn ý kiến chuyên gia về cấu trúc NLTN của SVSP đã dự thảo Trong bước này chúng tôi sử dụng phương pháp chuyên gia để kiểm định độ giá trị của cấu trúc NLTN của SVSP.
Dạy học khám phá
2.2.1 Khái niệm dạy học khám phá
Dựa trên các nghiên cứu về DHKP và dựa trên các quan điểm về DHKP của [72], [73], [74], [75], chúng tôi đưa ra khái niệm về DHKP như sau:
DHKP là PPDH, trong đó dưới sự tổ chức, định hướng của người dạy, người học hình thành và phát triển NL cá nhân thông qua việc tự lực thực hiện các NVHT có vấn đề sử dụng tư duy của riêng mình, trong quá trình tìm tòi, khám phá giải quyết vấn đề thì người dạy khuyến khích người học đưa ra câu hỏi và tự tìm câu trả lời nhằm tạo ra tri thức và kĩ năng mới
2.2.2 Đặc điểm của dạy học khám phá
DHKP có những đặc điểm chung của phương pháp dạy học tích cực: (1) Hiểu biết có nguồn gốc từ sự tương tác với môi trường xung quanh, (2) Tạo ra xung đột trong nhận thức để kích thích sự tranh luận; (3) Kiến thức được phát triển nhờ làm việc hợp tác, trao đổi và đánh giá giữa người học với người học và giữa người học với người dạy [ 34 ] Theo tác giả M.D Sviniki (1998), DHKP có 3 đặc điểm chính:
- Học tập tích cực: SV đóng vai trò trung tâm, GV chỉ đóng vai trò chỉ đạo, định hướng SV thực hiện các NVHT DHKP đòi hỏi SV tham gia tích cực trong quá trình học tập, không phải là sự tiếp nhận thụ động từ một phía GV SV phải tự chủ động lập kế hoạch, tiến hành và đánh giá quá trình học tập của bản thân với hỗ trợ từ GV [ 35 ].
- Học tập có ý nghĩa: DHKP giúp SV có thể hiểu sâu, hiểu rộng vấn đề thông qua con đường tự tìm tòi, khám phá tri thức qua các câu hỏi và hoạt động khám phá Trong quá trình học, SV không chỉ học được cách suy luận và phương pháp tư duy, mà còn khám phá con đường để đạt được tri thức và giải quyết vấn đề một cách độc lập.
- Thay đổi niềm tin và thái độ: DHKP khuyến khích SV trải nghiệm quá trình tìm hiểu thế giới giống như con đường mà các nhà khoa học đã trải qua [85], [86], [87] SV đã tự đúc kết được từ trải nghiệm của bản thân thông qua con đường thực nghiệm để tìm ra tri thức điều này giúp SV tin tưởng hơn vào kiến thức và tăng sự hứng thú, yêu thích học Vật lí của SV Kiến thức mà SV sẽ khám phá không phải là kiến thức mới hoàn toàn, mà là các kiến thức đã được nhân loại tìm ra, SV chỉ mô phỏng lại quá trình tìm ra kiến thức Nhờ vậy, SV cảm thấy thú vị và thái độ học tập tích cực hơn khi bản thân được trải nghiệm tìm ra tri thức.
Với ba đặc điểm riêng vừa phân tích ở trên, chúng tôi nhận thấy DHKP hoàn toàn phù hợp vận dụng tổ chức dạy học TNVLĐC cho SVSP Tuy nhiên, mục tiêu dạy học của TNVLĐC nhằm phát triển NLTN của SVSP, do đó trong LA chúng tôi tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP với 3 mức độ khám phá khác nhau Mỗi mức độ khám phá chúng tôi sử dụng mức độ của TNKP phù hợp
2.2.3.1 Khái niệm thí nghiệm khám phá
Dựa trên những công trình nghiên cứu của các nhà khoa học về định nghĩa TNKP [13], [71] …, chúng tôi đã đưa ra định nghĩa TNKP như sau:
TNKP là TN đòi hỏi người học cố gắng tích cực chủ động tìm tòi giải quyết các nhiệm vụ thực nghiệm dưới sự tổ chức, định hướng các hoạt động học của người dạy và nhằm giúp người học hình thành và phát triển NL theo nhiều mức độ yêu cầu khác nhau tùy thuộc vào lượng thông tin mà người dạy cung cấp cho người học.
2.2.3.2 Các mức độ của thí nghiệm khám phá
Dựa trên những nghiên cứu về các mức độ của TNKP [41], [95], [100], [103], [105] …, chúng tôi chia TNKP thành 4 mức độ phổ biến như sau: (phân loại theo mức độ tự lực của SV)
- Thứ nhất, TNKP kiểm chứng là mức độ khám phá thấp nhất, trong đó
SV được cung cấp đầy đủ tiến trình TN bao gồm mục đích TN, dụng cụ TN, PATN 5 , kết quả TN và SV chỉ thực hiện TN dưới sự hướng dẫn của GV hoặc tài liệu TNKP kiểm chứng có vai trò chủ yếu rèn luyện kĩ năng thực hành bởi vì SV đã được cung cấp tất cả thông tin và SV chỉ việc thực thi TN
- Thứ hai, TNKP cấu trúc là mức độ khám phá cao hơn so với TNKP kiểm chứng, trong đó SV được cung cấp tiến trình TN bao gồm mục đích TN, dụng cụ TN, PATN và SV thực hiện TN dưới sự hướng dẫn của GV hoặc tài liệu để tìm ra kết quả TN
- Thứ ba, TNKP có hướng dẫn là mức độ khám phá với mức độ tự lực của
SV tăng lên so với TNKP cấu trúc, trong đó SV được cung cấp mục đích TN, dụng cụ TN và đòi hỏi SV có thể thiết kế PATN và tiến trình TN nhưng cần đến sự hỗ trợ của GV khi cần thiết về khâu thiết kế TN TNKP có hướng dẫn là bước đệm để chuẩn bị cho SV bắt đầu làm quen dần với thiết kế PATN và từ đó giúp SV có thể chuyển lên TNKP mở một cách dễ dàng TNKP có hướng dẫn có ưu thế cho phát triển hành vi lắp ráp, bố trí TN.
- Thứ tư, TNKP mở là mức độ khám phá cao nhất, trong đó đòi hỏi SV độc lập xác định vấn đề (vấn đề ở đây là làm thế nào xác định đại lượng vật lí cần đo hoặc hệ quả cần kiểm nghiệm), tự xác định mục đích TN, tự thiết kế PATN và tiến hành TN theo phương án đề xuất với sự xác nhận hoặc góp ý của GV TNKP mở gần như không có sự hướng dẫn của GV TNKP mở có ưu thế cho phát triển các hành vi trong thành tố tiến hành TN và thiết kế PATN của dự án cá nhân SV.
Vị trí, vai trò và đặc điểm “Thí nghiệm Vật lí đại cương” trong chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí ở các trường Đại học Sư phạm
2.3.1 Vị trí “Thí nghiệm Vật lí đại cương” trong chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí ở các trường Đại học Sư phạm
5 Khi phân chia các mức độ của TNKP thì chúng tôi đã tách dụng cụ TN ra riêng PATN nhằm nhấn mạnh thông tin cụ thể đã cung cấp SV theo từng mức độ và ở đây PATN được hiểu là cách thức thực hiện TN
Theo chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí ở trường Đại học Sư phạm Tp.HCM ban hành kèm theo quyết định số 2747/ĐHSP-ĐT ngày 27 tháng 9 năm
2022, TNVLĐC là TN bắt buộc trong nhóm khối kiến thức nền tảng Khối kiến thức này bao gồm 33 đơn vị tín chỉ về cơ học, nhiệt học, điện học, quang học, vật lí nguyên tử và hạt nhân, vật lí thống kê, thiên văn học đại cương; 4 đơn vị tín chỉ về TNVLĐC gồm học phần TNVLĐC 1 (cơ - nhiệt) 2 đơn vị tín chỉ và học phần TNVLĐC 2 (điện - quang) có 2 đơn vị tín chỉ; 2 đơn vị tín chỉ phương pháp thực nghiệm Vật lí và 11 tín chỉ liên quan các khối học vấn toán Đối với chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí ở trường Đại học Sư phạm Hà Nội thì TNVLĐC được đặt tên là Thực hành cơ sở Vật lí Thực hành cơ sở Vật lí cũng có 2 học phần tương ứng cho phần cơ - nhiệt và điện - quang và mỗi học phần có 2 đơn vị tín chỉ Trong đó Thực hành cơ sở Vật lí 1 chính là TNVLĐC 1 (phần cơ - nhiệt) và Thực hành cơ sở Vật lí 2 chính là TNVLĐC 2 (phần điện - quang).
Trong tất cả các chương trình đào tạo GV trình độ đại học ngành sư phạm Vật lí bắt buộc phải có 2 học phần là TNVLĐC 1, TNVLĐC 2 và thường được thực hiện vào học kì 3 hoặc học kì 4 Tùy theo các trường, có thể thay đổi thời lượng học của hai học phần này, chẳng hạn như ở chương trình đào tạo của trường Đại học Sư phạm kĩ thuật thì mỗi học phần TNVLĐC thì số đơn vị tín chỉ là 1, ít hơn so với trường Đại học Sư phạm Hà Nội và Tp.HCM Đối với trường Đại học Sư phạm kĩ thuật, TNVLĐC 1 gồm các bài TN cơ, nhiệt, điện từ và quang Còn TNVLĐC 2 gồm các bài TN điện từ học và quang học Hầu như tất cả các ngành kĩ thuật đều học hai học phần TNVLĐC, trừ Công nghệ may - thời trang và ngành Công nghệ thông tin thì chỉ học học phần TNVLĐC 1.
Trong phạm vi LA này, chúng tôi quan tâm đến chính là học phần TNVLĐC 1 (phần cơ - nhiệt).
Kiến thức vật lí đại cương là kiến thức cốt lõi, cơ bản làm cơ sở quan trọng để SV nghiên cứu các học phần tiếp theo và dạy học các nội dung ở trường phổ thông trong tương lai TNVLĐC là một bộ phận của Vật lí đại cương nhằm giúp kiểm chứng, khắc sâu những kiến thức mà SV đã được học Còn Thí nghiệm Vật lí phổ thông được kế thừa từ TNVLĐC và giúp SV vận dụng lí thuyết và thực hiện các TN vật lí cơ bản trong chương trình phổ thông Vì vậy, TNVLĐC được xem như là chiếc cầu nối trung gian giữa phần Vật lí đại cương, Thí nghiệm Vật lí phổ thông và thực tiễn dạy học Vật lí ở trường phổ thông
Hình 2.4 Sơ đồ vị trí TNVLĐC
2.3.2 Vai trò “Thí nghiệm Vật lí đại cương” trong chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí ở các trường Đại học Sư phạm
TNVLĐC là TN thực hành đầu tiên mà SV được học sau khi đã học lí thuyết của học phần cơ và nhiệt Đồng thời, TNVLĐC là một học phần bắt buộc và cũng là học phần quan trọng của môn học Vật lí trong chương trình học tập của SV ở các trường đại học, cao đẳng, trung học phổ thông.
TNVLĐC bao gồm các bài TN về cơ và nhiệt, sẽ giúp cho SV củng cố và vận dụng một số kiến thức đã học trong các học phần lí thuyết vào việc thực hiện các bài TN Thông qua các hoạt động thực hành TN, học phần góp phần rèn luyện cho SV các kĩ năng thực hành như kĩ năng sử dụng thành thạo một số dụng cụ TN, phương pháp đo đạc và xử lí dữ liệu thực nghiệm phục vụ cho công tác dạy học và công việc liên quan sau này; đồng thời học phần góp phần phát triển một số phẩm chất và năng lực chung đáp ứng chuẩn đầu ra theo Quyết định số 2735/QĐ-ĐHSP về việc ban hành Chuẩn đầu ra chương trình đào tạo chính quy trình độ đại học các ngành đào tạo tại trường Đại học Sư phạm Tp.HCM.
Chúng tôi xác định rằng, TNVLĐC không chỉ giúp SV phát triển các kĩ năng TN liên quan hoạt động tay chân (sử dụng dụng cụ TN, lắp rắp, bố trí, tiến hành TN…), mà còn có thể phát triển các kĩ năng liên quan hoạt động trí óc (xác định mục đích TN, thiết kế PATN) Theo chúng tôi, vai trò của TNVLĐC đối với SVSP Vật lí là:
- Giúp SV củng cố, đào sâu hơn những kiến thức về các hiện tượng, định luật, định lí trong phần lí thuyết cơ - nhiệt, kết hợp lí thuyết với thực hành.
- Giúp SV phát triển NLTN thông qua TNVLĐC: xác định mục đích TN, thiết kế PATN, bố trí và tiến hành TN, xử lí dữ liệu và phân tích, đánh giá kết quả.
- Giúp SV nắm được một số phương pháp đo, các dụng cụ đo cơ bản (kể cả máy tính điện tử), cách thực hiện các phép đo cho các đại lượng vật lí Ngoài ra, cung cấp kiến thức về cách đánh giá độ chính xác của kết quả đo.
2.3.3 Đặc điểm nội dung “Thí nghiệm Vật lí đại cương”
Nội dung kiến thức vật lí đại cương trong phần cơ và nhiệt liên quan đến những kiến thức về động học, động lực học chất điểm, các hiện tượng nhiệt như nguyên lí 1, 2 nhiệt động lực học và thuyết động học phân tử của chất khí Về cơ bản, các bài TN trong TNVLĐC ở các trường Đại học Sư phạm chia thành các bài
TN theo các phần động học, động lực học, các hiện tượng nhiệt, các định luật bảo toàn trong quá trình va chạm với các phương án giống nhau như: sử dụng băng đệm khí và đồng hồ đo thời gian hiện số để kiểm chứng ĐLBTĐL, bộ thí nghiệm sử dụng con lắc vật lí và đồng hồ đo thời gian hiện số MC 963A để xác định gia tốc trọng trường Trước năm 2020, nội dung TNVLĐC của trường Đại học Sư phạm Tp.HCM được biên soạn dưới dạng tài liệu tham khảo cho SVSP Vật lí gồm 9 bài
TN và 1 bài mở đầu về lí thuyết sai số, trong đó có 7 bài TN liên quan phần cơ và 2 bài TN về nhiệt như: Khảo sát chuyển động của con quay chữ thập Xác định momen quán tính và nghiệm định lí Steiner-Huygens, Xác định tỉ trọng của chất lỏng bằng cân thủy tĩnh, Khảo sát các tính chất của dao động cưỡng bức, Khảo sát hiện tượng căng mặt ngoài của chất lỏng Xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng, Khảo sát hiện tượng nội ma sát Xác định hệ số nhớt của chất lỏng bằng phương pháp Stokes,Xác định tỉ số nhiệt dung phân tử của chất khí, Xác định bước sóng và vận tốc âm theo phương pháp sóng dừng, Xác định gia tốc trọng trường bằng con lắc thuận nghịch, Khảo sát các quá trình va chạm trên đệm không khí. Nghiệm lại định luật bảo toàn động lượng Mục tiêu của các bài TN hướng đến rèn kĩ năng thực hành cho SV Tất cả các bài TN đều mô tả mục đích TN, dụng cụ TN đã lắp ráp, bố trí sẵn, nguyên tắc đo, các bước tiến hành TN, các bảng biểu và công thức Chính vì tài liệu hướng dẫn TNVLĐC đã cung cấp quá đầy đủ các thông tin nên dẫn đến chỉ có một số các CSHV được biểu hiện thường xuyên, lặp lại đó là:1.1 Trình bày mục đích TN, 3.1 Xác định các bộ phận của thiết bị thực tương ứng với phương án đã xây dựng, 3.3 Tiến hành TN theo các bước trong thiết kế với thiết bị thực, 3.4 Thu thập dữ liệu, 4.1 Xử lí dữ liệu Còn các CSHV còn lại, thì SV chưa có cơ hội nhiều phát triển Mỗi bài TN chỉ có duy nhất 1 PATN.
Như vậy, khi thực hiện các bài TN theo tài liệu hướng dẫn TNVLĐC như mô tả, SV ít có cơ hội để phát triển đầy đủ các CSHV của NLTN, đặc biệt ít có cơ hội để phát triển thành tố thiết kế PATN cũng như khả năng sử dụng TN trong dạy học ở trường phổ thông sau này.
Thực trạng dạy học “Thí nghiệm Vật lí đại cương” ở trường Đại học Sư phạm
Mục đích khảo sát tìm hiểu về mục tiêu dạy học, nội dung, tài liệu hướng dẫn, phương pháp dạy học, hình thức kiểm tra-đánh giá trong dạy học TNVLĐC để tìm ra ưu, nhược điểm và hạn chế của việc dạy học TNVLĐC ở trường Đại học Sư phạm Tp.HCM, từ đó đề xuất các biện pháp nhằm phát triển NLTN của SVSP Vật lí
- SVSP Vật lí năm thứ 2 của trường Đại học Sư phạm Tp.HCM (88 SV).
- GV tổ Vật lí đại cương tại trường Đại học Sư phạm Tp.HCM (7GV).
Nghiên cứu phối hợp các phương pháp khảo sát định tính và định lượng sau:
- Phương pháp khảo sát thông qua việc lập bảng hỏi để thu thập ý kiến.
- Phương pháp xử lí dữ liệu thông qua sử dụng phần mềm Excel.
Bảng hỏi khảo sát dành cho SVSP Vật lí có các phần chính như sau: thông tin cá nhân và nội dung khảo sát bao gồm: (1) Khảo sát thực trạng nhận thức của
SV về nội hàm NLTN,về mức độ chất lượng hành vi NLTN của SV, các thành tố của NLTN được phát triển nhiều nhất và không được phát triển nhất; (2) Nội dung và tài liệu hướng dẫn học tập; (3) Phương pháp dạy học; (4) Hình thức kiểm tra – đánh giá trong học phần TNVLĐC; (5) Thái độ của SV đối với việc học TNVLĐC theo DHKP ( Bảng khảo sát được trình bày trong Phụ lục 3 phần A ).
Phiếu phỏng vấn GV có các phần chính như sau: thông tin cá nhân (chuyên ngành giảng dạy, số năm kinh nghiệm giảng dạy, trình độ chuyên môn) và nội dung phỏng vấn bao gồm: mục tiêu dạy học, nội dung, phương pháp dạy học, hình thức kiểm tra- đánh giá, những khó khăn của GV trong dạy học TNVLĐC ( Phiếu phỏng vấn được trình bày trong Phụ lục 3 phần B ).
SV có thể cung cấp phản hồi trực tiếp trên file word hoặc trên link khảo sát Google Form GV được phỏng vấn trực tiếp tại phòng TN cơ nhiệt của trường Đại học Sư phạm Tp.HCM.
2.4.5 Kết quả khảo sát và thảo luận
2.4.5.1 Kết quả khảo sát SV và thảo luận
Sau khi xử lí dữ liệu khảo sát, chúng tôi đã thu nhận được một số kết quả cơ bản như sau:
(1) Về mục tiêu dạy học
-Có 79,83% SV chưa thấu hiểu đầy đủ về nội hàm NLTN, bởi vì SV còn nhầm lẫn giữa NLTN và năng lực thực hành TN.
-Có 75,83% SV không phát biểu được đầy đủ các thành tố của NLTN Đa phần các SV chỉ gọi được tên các thành tố xác định mục đích của TN, tiến hành TN và xử lí dữ liệu Đa số SV không đề cập và quan tâm đến thành tố thiết kế PATN
-Tỉ lệ SV đạt được mức độ chất lượng hành vi của NLTN ở mức 1 chiếm khoảng 90% và khoảng 10% SV đạt mức 2 Đa phần SV chỉ thực hiện được hành vi theo mẫu có sẵn trong tài liệu và có rất ít SV thực hiện TN trong TN tương tự. Đặc biệt, không có SV nào có thể tự thiết kế PATN trong TN mới, bởi vì SV quen với cách tiếp cận của GV cung cấp sẵn đầy đủ tiến trình TN, SV thực hiện TN theo các bước có sẵn trong tài liệu do đó SV khó thoát khỏi rập khuôn của GV để nghĩ PATN mới.
-Trong phần khảo sát về thành tố được phát triển nhất sau khi học TNVLĐC: đa phần các SV lựa chọn thành tố 3 “Tiến hành thí nghiệm” (chiếm 51,43%) và tiếp đến SV chọn thành tố 4 “Xử lí dữ liệu, phân tích đánh giá kết quả” (chiếm 36,23%) là thành tố phát triển nhiều thứ hai sau thành tố “Tiến hành thí nghiệm” Kết quả này hoàn toàn khớp với ý kiến phản hồi của GV.
Hình 2.5 Kết quả thống kê số % SV chọn thành tố được phát triển nhất
- Trong phần khảo sát về thành tố không được phát triển nhất sau khi họcTNVLĐC: 71,53% SV chọn thành tố “Cải tiến, chế tạo thay thế dụng cụ hư hỏng,sáng tạo dụng cụ thí nghiệm”, trong khi 8,4% SV lựa chọn thành phần “Thiết kế phương án thí nghiệm”.
Do đây là kết quả của lần khảo sát SV được thực hiện dựa trên cấu trúc NLTN phiên bản đầu tiên nên có 5 thành tố (thành tố 1: xác định mục đích TN; thành tố 2: thiết kế phương án TN; thành tố 3: tiến hành TN; thành tố 4: thu thập và xử lí dữ liệu; thành tố 5: Cải tiến, chế tạo thay thế dụng cụ hư hỏng, sáng tạo dụng cụ TN) Ở phiên bản đầu tiên của cấu trúc NLTN thì bốn thành tố đầu tiên hoàn toàn giống với cấu trúc NLTN trong bảng 2.1, nhưng chỉ khác 1 chỗ đã đưa các CSHV thể hiện yếu tố SVSP gom lại vào trong thành tố 5 Trình bày quá trình TN và kết quả TN trong bảng 2.1.
(2) Nội dung các bài TN và tài liệu hướng dẫn học tập
- Có 89,8% SV cho rằng nội dung các bài TN chưa phù hợp và chưa đáp ứng được mục tiêu phát triển NLTN, bởi vì hai lí do: i Nội dung các bài TN đã cung cấp đầy đủ tiến trình TN bao gồm mục đích TN, dụng cụ TN, phương án TN, các bước tiến hành TN, cách xử lí dữ liệu, do đó không thể tạo cơ hội cho SV phát triển được thành tố thiết kế PATN; ii Số lượng các bài TN liên quan cơ học nhiều hơn nhiệt học (7 bài cơ học và 2 bài nhiệt học) và mỗi bài TN chỉ có 1 PATN và phương án này đã được lắp ráp và bố trí sẵn
- 100% SV cho rằng, tài liệu hướng dẫn học tập TNVLĐC được xây dựng theo kiểu đóng Cách hướng dẫn của tài liệu được xây dựng theo kiểu đóng, tức là
GV cung cấp đầy đủ, chi tiết, tường minh thông tin cho SV như mục đích TN,PATN, tên các dụng cụ TN, cách bố trí TN, trình tự tiến hành TN, các công thức,bảng biểu và SV chỉ có nhiệm vụ tiến hành TN theo như các bước hướng dẫn trong tài liệu Hạn chế của cách hướng dẫn trong tài liệu theo kiểu đóng đã kìm hãm sự tự lực, sáng tạo của SV cũng như hạn chế sự phát triển thành tố thiết kế PATN của SV.
Hình 2.6 Kết quả thống kê số % SV chọn kiểu hướng dẫn tài liệu
- Đối với câu hỏi khảo sát về phương pháp dạy học mà GV sử dụng hiện nay trong
TNVLĐC: 91% SV đều lựa chọn các phương pháp dạy học truyền thống là phương pháp dạy học GV vận dụng trong quá trình tổ chức dạy học TNVLĐC Tuy nhiên, có 9% SV thực hiện chọn DHKP SV cho rằng có rất ít
GV sử dụng DHKP trong TNVLĐC mà đa phần GV tổ chức dạy học thường thực hiện theo 3 bước như sau:
Hình 2.7 Kết quả thống kê số %
SV chọn phương pháp dạy học được sử dụng trong TNVLĐC
+ Bước 1: SV chuẩn bị các câu hỏi lí thuyết ở nhà.
GV đề nghị SV nghiên cứu tài liệu hướng dẫn thực hành và trả lời cho các câu hỏi liên quan trong mỗi bài TN được giao Thông thường các câu hỏi là câu hỏi tự luận về lí thuyết.
+ Bước 2: SV thực hành trong phòng TN.
GV hướng dẫn thực hành có thể kiểm tra phần chuẩn bị ở nhà của SV, sau đó
Các biện pháp phát triển năng lực thực nghiệm khi tổ chức dạy học “Thí nghiệm Vật lí đại cương” theo dạy học khám phá
Dựa trên 3 nguyên tắc sư phạm đã được trình bày ở phần trên, chúng tôi đề xuất 7 biện pháp cụ thể nhằm phát triển NLTN khi tổ chức dạy học TNVLĐC theo
DHKP nội dung cụ thể được trình bày như sau:
- Biện pháp 1: Xây dựng các phiếu học tập có lồng ghép các NVHT theo trình tự ba mức độ khám phá từ thấp nhất đến cao nhất.
Ba mức độ khám phá được biểu hiện thông qua việc GV giao các NVHT. Các mức độ khám phá mà GV giao cho SV phải tuân thủ theo trình tự từ thấp đến cao Ứng với mỗi mức độ khám phá, GV xây dựng các NVHT phù hợp, đáp ứng việc phát triển các CSHV trong cấu trúc NLTN và đảm bảo cung cấp đầy đủ, rõ ràng thông tin cần thiết cho SV Khi xây dựng và thực hiện chuyển giao các NVHT của mỗi bài TN đều phải đảm bảo ba mức độ khám phá tăng dần Để xây dựng PHT có lồng ghép các NVHT theo trình tự ba mức độ khám phá tăng dần cần thực hiện theo các bước như sau:
+ Cách thức thực hiện: Thứ nhất, xác định mục tiêu dạy học của bài TN dựa trên cấu trúc NLTN Thứ hai, xác định tình trạng các dụng cụ TN cần sử dụng đáp ứng mục tiêu dạy học Thứ ba, soạn thảo các câu hỏi lí thuyết liên quan bài TN nhằm kiểm tra và củng cố kiến thức đã học của SV Thứ tư, soạn thảo các NVHT theo từng mức độ bám sát theo mục tiêu dạy học Đối với mức độ khám phá 1, khi soạn thảo các NVHT thì bắt buộc các yêu cầu cần phải cung cấp thêm nhiều thông tin cho SV nhằm hỗ trợ và định hướng cho SV thực hiện được các NVHT Đối với mức độ khám phá 2, soạn thảo các NVHT thì chỉ đưa ra các yêu cầu SV thực hiện và thay dữ liệu và dụng cụ TN tương tự với mức độ khám phá 1 Đối với mức độ khám phá 3, soạn thảo các yêu cầu SV sẽ phải thực hiện trong việc thiết kế PATN. Ở mức độ này, các NVHT sẽ không cung cấp thêm thông tin hỗ trợ cho SV.
* GV đảm bảo đủ thời gian học và dụng cụ TN
* Các yêu cầu giao cho SV phải rõ ràng và cụ thể
* GV đảm bảo các thông tin cung cấp cho SV phải phù hợp theo mức độ.
* GV bổ sung thêm các CSHV vào sau cuối mỗi yêu cầu nhằm thông báo cho SV biết mục tiêu cần đạt được
- Biện pháp 2: Khuyến khích SV tự lực thực hiện các NVHT theo các mức độ khám phá tăng dần thông qua việc SV tự tìm tòi, khám phá các nguồn tư liệu khác nhau hoặc do GV cung cấp. Để khuyến khích SV tự lực thực hiện các NVHT cần thực hiện theo các bước như sau:
+ Cách thức thực hiện: Thứ nhất, GV cung cấp trước PHT và chuyển giao
NVHT cho SV Thứ hai, trước khi lên lớp, SV nghiên cứu, chuẩn bị trước các
NVHT liên quan câu hỏi lí thuyết và các hoạt động tìm hiểu dụng cụ TN trong tài liệu TNVLĐC Thứ ba, trong lớp, SV tiến hành TN theo các NVHT do GV giao Ở mức độ khám phá 1, GV sẽ giới thiệu thông tin của dụng cụ TN bao gồm tên, công dụng và hướng dẫn cách thức sử dụng GV tiến hành làm mẫu rồi SV thực hiện lại
TN Ở mức độ khám phá 2, GV sẽ hỗ trợ tài liệu hoặc video để SV thực hiện TN tương tự Ở mức độ khám phá 3, SV thực hiện TN một cách độc lập, tự tìm kiếm ý tưởng thiết kế PATN thông qua việc nghiên cứu các nguồn tư liệu trên mạng hoặc sách, bài báo gần như không cần sự can thiệp của GV
*GV đảm bảo hỗ trợ nguồn tư liệu học tập cho SV đa dạng (cụ thể như trang web, video, phiếu hỗ trợ, tài liệu TNVLĐC) và phù hợp theo mức độ khám phá.
* GV giao các NVHT cho SV phải rõ ràng và tường minh
- Biện pháp 3: Sử dụng dạy học khám phá nhằm tạo cơ hội SV thể hiện bản thân thông qua tìm tòi, khám phá các PATN, dụng cụ TN và cách thức tiến hành TN.
Mức độ tự lực rất gắn tự học, tự rèn luyện, tự nghiên cứu của SV, phù hợp đối tượng người trưởng thành SV Để phát triển NLTN của SV tất yếu đòi hỏi trong quá trình tổ chức dạy học, GV phải yêu cầu SV càng ngày càng tự lực thực hiện các NVHT với việc hướng dẫn của GV giảm đi Để đảm bảo SV có thể phát huy tính tự lực ở mức cao nhất, đòi hỏi GV cần phải giảm bớt dần số hỗ trợ và các loại thông tin cung cấp cho SV Đây cũng là một cách “rèn nghề” cho SVSP Để việc sử dụng DHKP có thể tạo nhiều cơ hội cho SV biểu hiện hành vi cần thực hiện theo các bước như sau:
+ Cách thức thực hiện: Thứ nhất, trong các hoạt động học, GV đưa thêm các tình huống giúp SV nảy vấn đề cần khám phá và thường xuyên đặt ra các câu hỏi trong quá trình SV thực hiện TN Khi đó kích thích sự tìm tòi, khám phá của SV về PATN, dụng cụ TN và cách thức tiến hành TN Đồng thời giúp SV kiểm chứng và khắc sâu kiến thức đã học Thứ hai, SV thực hiện các NVHT mang tính chất gợi mở theo mức độ khám phá tăng dần Ở mức độ khám phá 1, GV sẽ cung cấp thông tin bao gồm mục đích TN, dụng cụ TN, PATN khi đó SV chỉ thực thi TN Ở mức độ khám phá 2, GV sẽ giảm bớt lượng thông tin cung cấp cho SV, bao gồm mục đích
TN, dụng cụ TN, khi đó SV tìm tòi suy nghĩ PATN Tuy nhiên, ở mức độ này GV vẫn hỗ trợ, hướng dẫn thêm PATN khi SV gặp khó khăn Ở mức độ khám phá 3,
GV không cung cấp thông tin mà SV tự thực hiện TN
* GV đảm bảo đủ thời gian học và dụng cụ TN
* GV cần tạo nhiều cơ hội để SV có thể phát triển các CSHV
- Biện pháp 4: Mở rộng mức độ khám phá bằng cách giảm bớt các loại thông tin cung cấp cho SV.
+ Cách thức thực hiện Để mở rộng mức độ khám phá thì GV sẽ thu hẹp số hướng dẫn dần thông qua việc giảm bớt lượng thông tin cung cấp cho SV trong PHT Mức độ khám phá
1, SV thực hiện TN với sự hướng dẫn rất nhiều của GV Ở mức này, SV được cung cấp số lượng thông tin nhiều nhất (bao gồm mục đích TN, dụng cụ TN, PATN). Mức độ khám phá 2, số lượng thông tin cung cấp cho SV giảm bớt (chỉ còn mục đích TN và dụng cụ TN) và mức độ tự lực của SV tăng lên so với mức 1 SV thực hiện TN tương tự với sự hướng dẫn của GV khi gặp khó khăn Mức độ khám phá 3,
SV thực hiện TN gần như không cần sự hướng dẫn của GV.
* GV đảm bảo lượng thông tin cung cấp cho SV vừa đủ và kịp thời.
* GV đảm bảo đủ thời gian học.
- Biện pháp 5: Xây dựng các hoạt động học phải bám sát chặt chẽ theo các bước của tiến trình DHKP TNVLĐC
Việc phát triển NLTN của SV thông qua các hoạt động học Do đó, các hoạt động học được xây dựng bắt buộc phải tuân thủ theo các bước của tiến trình DHKP Tổ chức các hoạt động học cho SV đáp ứng mục tiêu dạy học và bám theo các bước của tiến trình DHKP Song trong mỗi hoạt động học, GV có thể đánh giá các CSHV cần phát triển cho SV dựa trên các công cụ đánh giá đã xây dựng Để xây dựng được các hoạt động học bám sát chặt chẽ theo các bước của tiến trình DHKP TNVLĐC cần thực hiện theo các bước như sau:
+ Cách thức thực hiện: Thứ nhất, xác định mục tiêu của các hoạt động dựa trên mục tiêu dạy học (trong đó mục tiêu dạy học bám theo cấu trúc NLTN) Thứ hai, thiết kế chuỗi hoạt động học bám theo 6 bước của tiến trình DHKP TNVLĐC.
Quy trình xây dựng chương trình “Thí nghiệm Vật lí đại cương” theo dạy học khám phá nhằm phát triển năng lực thực nghiệm
Qua tìm hiểu thực trạng dạy học TNVLĐC của SVSP Vật lí tại trường Đại học Sư phạm Tp.HCM đã được trình bày trong mục 2.4, kết quả khảo sát cho thấy chương trình của TNVLĐC hiện tại chưa phù hợp, chưa đáp ứng được mục tiêu phát triển NLTN và chưa thể đánh giá bao quát tất cả các thành tố của NLTN. Chính vì vậy, để đáp ứng mục tiêu phát triển năng lực của người học, chúng tôi đã đề xuất điều chỉnh lại chương trình TNVLĐC theo DHKP Chúng tôi đã vận dụng mô hình ADDIE để điều chỉnh khung đề cương TNVLĐC Ngoài mô hình ADDIE, cũng còn có các quy trình khác xây dựng chương trình khóa học Trong LA, chúng tôi chọn mô hình ADDIE là một mô hình xây dựng chương trình TNVLĐC bởi các lí do cụ thể như sau:
+ ADDIE là mô hình được sử dụng phổ biến nhất cho thiết kế giảng dạy.
Mô hình ADDIE đóng vai trò là cơ sở cho nhiều mô hình thiết kế đào tạo khác Mô hình này là cơ sở cho hơn 100 mô hình thiết kế hướng dẫn ngày nay [114].
+ ADDIE được áp dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia trên thế giới.
+ ADDIE là mô hình đã được chứng minh tính hiệu quả cho hoạt động học tập.
+ Mô hình ADDIE cung cấp quy trình lặp đi lặp lại có tính hệ thống và bài bản để nhằm xác định nhu cầu đào tạo, thiết kế chương trình khóa học, thực hiện các khóa học và đánh giá tính hiệu quả của khóa học.
2.7.1 Giới thiệu sơ lược về mô hình ADDIE
ADDIE là mô hình xây dựng chương trình khóa học ADDIE là từ viết tắt của 5 chữ cái bắt đầu tên của 5 giai đoạn trong mô hình bao gồm: Analyze (Phân tích), Design (Thiết kế), Development (Phát triển), Implementation (Thực hiện) và Evaluation (Đánh giá) Các giai đoạn của mô hình ADDIE được minh họa ở hình 2.11 Mỗi giai đoạn đều có ý nghĩa quan trọng Chúng tập trung vào sự phản chiếu, lặp lại, đảm bảo nội dung bài giảng được thiết kế có sự logic thống nhất Tất cả các giai đoạn đều phải trải qua việc đánh giá quá trình Mô tả nội dung cụ thể của
+ Phân tích: đây là giai đoạn đầu tiên cũng là giai đoạn cực kì quan trọng để xác định mục tiêu của khóa học Quá trình phân tích làm rõ SV đã được học những gì rồi và sẽ học được gì sau khi hoàn thành khóa học.
+ Thiết kế: đây là giai đoạn liên quan đến lập kế hoạch xây dựng học liệu cho khóa học, bao gồm: thiết kế mục tiêu, nội dung bài học, công cụ đánh giá, bài tập…cho SV.
+ Phát triển: soạn thảo các học liệu theo thiết kế và rà soát, chỉnh sửa nội dung dạy học, phương pháp dạy học, công cụ đánh giá… Sau đó, tiến hành thử nghiệm từng phần, từng yếu tố của bài giảng.
+ Thực hiện: tiến hành thực nghiệm khóa học đã xây dựng và cung cấp tài liệu học tập cho SV.
+ Đánh giá: đây là giai đoạn cuối cùng của mô hình ADDIE nhằm xác định xem mục tiêu của khóa học xây dựng đã đạt chưa và cần điều chỉnh gì Giai đoạn này trải qua 2 loại đánh giá, bao gồm đánh giá quá trình được thực hiện xuyên suốt trong quá trình học và đánh giá tổng kết nhằm thu thập phản hồi từ người tham gia về tính khả thi và hiệu quả của chương trình khóa học.
Hình 2.11 Mô hình thiết kế giảng dạy ADDIE – [116]
2.7.2 Quy trình xây dựng chương trình “Thí nghiệm Vật lí đại cương” theo mô hình ADDIE
Chúng tôi vận dụng quy trình thiết kế theo mô hình ADDIE để xây dựng chương trình TNVLĐC bao gồm 5 giai đoạn Các giai đoạn này đảm bảo phải thống nhất tuân thủ chặt chẽ ba nguyên tắc đã đề xuất ở mục 2.5 Trong phần này, chúng tôi trình bày 5 giai đoạn cụ thể như sau:
Giai đoạn 1: Phân tích chương trình “Thí nghiệm Vật lí đại cương” hiện tại
- Xây dựng phiếu điều tra thực trạng dạy học TNVLĐC cho SVSP tại trường Đại học Sư phạm Tp.HCM để tìm hiểu được tình hình hiện tại của TNVLĐC diễn ra như thế nào, nhu cầu của SV, phương pháp dạy học đang được sử dụng và phát hiện những lỗ hổng kiến thức của SV, quá trình đào tạo trước đây của SV, những gì SV đã đạt được, những gì SV chưa đạt được …
- Tiến hành điều tra SV bằng phiếu hỏi Phiếu hỏi xoay quanh các vấn đề sau đây:
+ Mục tiêu, đối tượng, nội dung, phương pháp dạy học, phương tiện dạy học và cách thức kiểm tra đánh giá TNVLĐC.
+ Những khó khăn của SV khi học TNVLĐC.
+ Khảo sát sự hứng thú của SV khi học TNVLĐC theo DHKP.
+ Đề xuất các biện pháp để phát triển NLTN cho SV khi học TNVLĐC.
- Thông qua việc phân tích tình hình hiện tại, từ đó giúp chúng tôi nắm bắt được nhu cầu của SV và đồng thời phát hiện những mặt hạn chế của SV do bản thân người học hay do chương trình đào tạo và để từ đó, chúng tôi sẽ có hướng đi hợp lí và đề xuất các biện pháp phù hợp nhằm phát triển NLTN cho SV thông qua TNVLĐC.
- Theo kết quả khảo sát thử nghiệm ban đầu: Đa phần các SV thích thú theo kiểu dạy mới DHKP, SV phát triển mạnh ở các thành tố “Tiến hành thí nghiệm” và “Xử lí dữ liệu, phân tích đánh giá kết quả SV còn hạn chế ở việc thiết kế PATN, đặc biệt ở thành tố cải tiến, chế tạo dụng cụ TN Đối với DHKP hấp dẫn SV, SV tự tìm tòi khám phá phương tiện TN, các bước tiến hành TN, thậm chí SV có thể tự thiết kế phương án của riêng mình Ngược lại, dạy học truyền thống không tương tác, không thu hút, và gây nhàm chán đối với SV Khoảng 90% SV đạt NLTN ở mức 1 và 10% SV đạt mức 2
Giai đoạn 2: Thiết kế chương trình “Thí nghiệm Vật lí đại cương”
Sau khi phân tích xong, dựa trên các dữ liệu thu thập được từ kết quả khảo sát thực trạng cùng với các ý kiến của chuyên gia, chúng tôi tiến hành điều chỉnh khung đề cương TNVLĐC theo DHKP gồm các phần chính như sau: mục tiêu, nội dung, phương tiện, phương pháp dạy học và kiểm tra đánh giá Dưới đây là bảng đề xuất điều chỉnh chương trình TNVLĐC theo DHKP:
Bảng 2.5 Đề xuất điều chỉnh chương trình “Thí nghiệm Vật lí đại cương” Đề cương TNVLĐC hiện tại Đề cương TNVLĐC theo dạy học khám phá
1.Mục tiêu Rèn luyện kĩ năng thực hành.
Phát triển năng lực thực nghiệm.
(các CSHV trong cấu trúc NLTN)
2.Nội dung 9 bài TN đã lắp ráp và bố trí sẵn.
1 bài mở đầu và 9 bài TN, trong đó có
1 số TN mới xây dựng và thay thế, bổ sung 1 số bài TN cũ, đơn giản, chưa đáp ứng mục tiêu phát triển NLTN của SV.
3.Phương tiện Các dụng cụ TN cũ, đơn giản và còn gây ra sai số lớn Đa phần các dụng cụ TN đã được lắp ráp, bố trí cố định.
Tăng cường cổng quang điện, thêm cảm biến vị trí, thêm cảm biến lực, thêm các TN có thể lắp ráp và bố trí, các TN tự chế và xây dựng mỗi bài TN tối thiểu 2 phương án TN.
4 Phương pháp dạy học Phương pháp dạy học truyền thống.
Dạy học khám phá (khám phá tiến trình
TN, phương án TN, phương tiện TN).
5 Kiểm tra đánh giá Bài báo cáo TN, thi thực hành - vấn đáp (thi cuối kì).
Rubric, video, nhật kí học tập sway/trình bày trên sổ ghi chép, bài báo cáo TN; sơ đồ mạng nhện; thi thực hành - vấn đáp
Quy trình tổ chức dạy học “Thí nghiệm Vật lí đại cương” theo dạy học khám phá nhằm phát triển năng lực thực nghiệm
Căn cứ trên cơ sở hoạt động dạy học giải quyết vấn đề của SV trong học tập thực hành TN của TNVLĐC và tham khảo các bước của tổ chức DHKP của tác giả Sokolowska [113] kết hợp với một số nghiên cứu của tài liệu trong và ngoài nước, chúng tôi đã đề xuất bản thảo quy trình và tiến trình tổ chức DHKP TNVLĐC Để đánh giá hiệu quả và sự phù hợp của bản thảo quy trình cùng với tiến trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP, chúng tôi đã áp dụng phương pháp Delphi để thu thập ý kiến tham vấn từ 16 chuyên gia chuyên sâu trong lĩnh vực lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí
Hình thức xin ý kiến chuyên gia : chúng tôi đã sử dụng phương tiện thu thập ý kiến từ chuyên gia thông qua việc họ trả lời phiếu khảo sát Trong cả hai vòng thu thập ý kiến, chuyên gia có thể lựa chọn giữa việc trực tiếp nhập ý kiến trên file Word hoặc là trả lời trên link khảo sát Google Form
Thời gian xin ý kiến chuyên gia : diễn ra trong 2 vòng với thời gian cụ thể như sau:
+ Vòng 1: diễn ra từ ngày 04/05/2022 đến 04/06/2022 với mục đích chính là thu thập và tổng hợp ý kiến của các chuyên gia về quy trình tổ chức dạy học được đề xuất Vòng 1 không chỉ giúp chúng tôi hiểu rõ hơn về quan điểm của các chuyên gia mà còn là bước chuẩn bị quan trọng cho vòng 2 Kết quả từ vòng 1 sẽ được sử dụng để phát triển bảng hỏi cho vòng 2 của quá trình thu thập ý kiến.
+Vòng 2: diễn ra từ ngày 20/06/2022 đến 14/07/2022, được thiết kế với mục đích chính là cung cấp phản hồi dựa trên những ý kiến thu thập từ vòng 1 Mục đích của vòng 2 là đạt được sự thoả thuận cuối cùng của các chuyên gia về các thay đổi đã được đề xuất trong quy trình tổ chức dạy học từ vòng 1
Nội dung của phiếu xin ý kiến chuyên gia gồm các phần như sau:
+ Một là, thông tin của chuyên gia.
+ Hai là, nội dung xin ý kiến góp ý của chuyên gia gồm 3 phần: (i) Cơ sở đề xuất quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP; (ii) Các mức độ khám phá; (iii) Quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP.
+ Ba là, bộ câu hỏi xin ý kiến của chuyên gia.
Bảng hỏi ở vòng 1 đã được gửi đến các chuyên gia, bao gồm 3 phần để thu thập ý kiến của họ Bảng hỏi Delphi vòng 2 được xây dựng dựa trên kết quả Delphi vòng 1 với nguyên tắc chọn lựa các đáp án được ưa chuộng nhất, có điểm trung bình trên thang đo từ 1 đến 5 lớn hơn 3.5 để đảm bảo kết quả chính xác nhất Chúng tôi đã gửi email bảng hỏi của Delphi vòng 2 cùng với bảng tóm tắt kết quả đến các chuyên gia đã tham gia ở vòng 1 Vòng 2 nhằm thu thập điểm số từ các chuyên gia cho mỗi khẳng định, từ đó tính toán điểm trung bình, độ lệch chuẩn và hệ số đồng thuận Kendall’s và đánh giá mức độ tin cậy và tính khách quan của cuộc khảo sát.
Dữ liệu thu thập từ vòng 2 sẽ được phân tích và xử lí bằng phần mềm thống kê SPSS.
Sau khi thu thập ý kiến từ cả 2 vòng Delphi và lấy ý kiến từ các bên liên quan như GV và SV, chúng tôi đã tiến hành quá trình tổng hợp, rà soát, điều chỉnh quy trình và tiến trình DHKP TNVLĐC ( Phiếu tổng hợp ý kiến chuyên gia về quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP ở vòng 1, vòng 2, cả 2 vòng được trình bày ở Phụ lục 4; Phụ lục 5 và Phụ lục 6 ) Quy trình Delphi 2 vòng được cụ thể qua sơ đồ sau đây:
Hình 2.13 Quy trình Delphi 2 vòng
+ Kết quả Delphi của vòng 1: với giá trị hệ số Cronbach’s Alpha lớn hơn
0,8 và các hệ số tương quan đều vượt qua ngưỡng 0,4, không có biến quan sát nào phải bị loại khỏi nghiên cứu Tuy nhiên, mặc dù các chỉ số này cho thấy tính tin cậy của bảng hỏi, nhận thức và sự đồng thuận giữa các chuyên gia về quy trình tổ chức DHKP vẫn chưa đạt mức cao mong muốn Do đó, cần tiếp tục điều chỉnh và cải thiện bảng hỏi cho vòng 2 để đảm bảo rằng nó phản ánh chính xác những khía cạnh quan trọng của quy trình tổ chức DHKP.
+ Kết quả Delphi của vòng 2: Giá trị Kendall’s W đạt 0,633 trong vòng thu thập dữ liệu thứ 2, vượt qua ngưỡng 0,5, cho thấy mức độ tin tưởng cao và mức độ đồng thuận mạnh trong ý kiến của các chuyên gia Dữ liệu này đáp ứng đầy đủ các điều kiện cần để chúng tôi có thể dừng lại xin ý kiến của các chuyên gia mà không cần tiếp tục vòng 3 Như vậy, sau khi xử lí dữ liệu qua 2 vòng Delphi, chúng tôi đã thực hiện một quá trình rà soát và điều chỉnh quy trình tổ chức dạy học khám phá TNVLĐC Điều này đảm bảo độ tin cậy và giá trị nội dung cao cho quy trình được đề xuất.
Có thể nói, chúng tôi đã xây dựng được 2 quy trình tổ chức dạy học:
(1) Quy trình tổ chức dạy học khóa học TNVLĐC theo DHKP: Quy trình này mô tả cách thức tổ chức dạy học cho toàn khóa học TNVLĐC bao gồm 4 bước thực hiện và định hướng tổ chức dạy học cho từng bài TN.
(2) Quy trình tổ chức dạy học từng bài TN theo DHKP: Quy trình này được xây dựng dựa trên quy trình tổ chức dạy học toàn khóa học và mô tả chi tiết, cụ thể hóa cách thức xây dựng và tổ chức dạy học cho từng bài TN trong dạy họcTNVLĐC thể hiện thông qua 3 giai đoạn như sau: “Chuẩn bị thiết kế bài dạy”, “Tổ chức thực hiện NVHT” và “Tổ chức báo cáo kết quả TN, đánh giá và tổng kết”.
Dưới đây là quy trình tổ chức dạy học khóa học TNVLĐC theo DHKP hoàn thiện sau 2 vòng Delphi.
2.8.1 Quy trình tổ chức dạy học khóa học “Thí nghiệm Vật lí đại cương” theo dạy học khám phá nhằm phát triển năng lực thực nghiệm
Quy trình tổ chức dạy học khám phá khóa học TNVLĐC bao gồm 4 bước:
+ Bước 1: Tổ chức tình huống nảy sinh vấn đề cần khám phá.
+ Bước 2: Phát biểu vấn đề cần khám phá.
+ Bước 3 : Giải quyết vấn đề với 3 mức độ khám phá khác nhau Mỗi mức khám phá tương ứng 1 giai đoạn học tập Giai đoạn đầu tiên, GV hướng dẫn SV thực hiện TN “ khám phá theo cấu trúc có sẵn ” SV tiến hành thực hiện NVHT 1 làm theo mẫu Sau khi SV đã hoàn thành các CSHV ở mức 1, SV tiếp tục thực hiện NVHT 2 làm tương tự với PATN ở NVHT 1 nhưng có thay thế các dụng cụ TN hoặc làm với dụng cụ TN mới do GV cung cấp SV thực hiện TN theo “ khám phá có hướng dẫn ” dưới sự hỗ trợ của GV khi cần thiết Và sau khi SV đã hoàn thành các CSHV ở mức 2, SV tiếp tục thực hiện TN theo “ khám phá mở ” SV sẽ giải quyết NVHT 3 làm trong tình huống mới cụ thể SV tự xác định mục đích TN, tự thiết kế PATN, tự lựa chọn dụng cụ TN, tự tiến hành làm TN theo phương án đã đề xuất và xử lí dữ liệu Trong giai đoạn 3, GV giao nhiệm vụ cho các nhóm SV thực hiện những dự án học tập ở nhà kết hợp với ở phòng TN.
+ Bước 4 : Báo cáo kết quả thí nghiệm, đánh giá và tổng kết.
Chúng tôi đã xây dựng các NVHT với các mức độ khám phá tăng dần theo hình 2.14 Sơ đồ Quy trình tổ chức dạy học khóa học TNVLĐC theo DHKP (hình 2.14) được mô tả gồm 5 đề mục như sau:
(I) Người thực hiện: bao gồm GV cùng với SV GV đóng vai trò tổ chức dạy học, phân chia các nhóm, theo dõi, phát hiện sai lầm khó khăn của SV, đưa ra câu hỏi hướng dẫn, định hướng, đánh giá và tổng kết SV tiếp nhận và thực hiện các NVHT
(II) Mức độ khám phá: bao gồm 3 mức độ là khám phá theo cấu trúc có sẵn (được GV sử dụng hướng dẫn chi tiết cho SV thực hiện TN theo mẫu), khám phá có hướng dẫn (được GV sử dụng hỗ trợ cho SV thực hiện TN trong tình huống tương tự), khám phá mở (được GV sử dụng khi cho SV thực hiện TN trong tình huống mới) Và 3 mức độ khám phá được thể hiện ở bước 3 trong quy trình tổ chức dạy học khóa học TNVLĐC theo DHKP.
THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC KHÁM PHÁ “THÍ NGHIỆM VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA SINH VIÊN SƯ PHẠM
Xây dựng nội dung các bài thí nghiệm nhằm phát triển năng lực thực nghiệm theo dạy học khám phá
3.1.1 Xây dựng các phương án và dụng cụ thí nghiệm
3.1.1.1 Sự cần thiết xây dựng các phương án và dụng cụ thí nghiệm
Căn cứ trên nguyên tắc 1, GV chuyển giao NVHT trong quá trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP phải đảm bảo SV thực hiện được NVHT theo 3 mức độ khác nhau như mô tả trong bảng 2.4 Để SV có thể hoàn thành các NVHT đòi hỏi phải trang bị đầy đủ các dụng cụ TN đáp ứng mục tiêu phát triển NLTN của SV Đối với mức độ khám phá 1, SV thực hiện TN làm theo mẫu giống như PATN đã có sẵn trong PTN cơ nhiệt Tuy nhiên, ở mức độ khám phá 2 SV thực hiện TN trong tình huống tương tự có thay đổi hoặc bổ sung thêm dụng cụ TN do đó đòi hỏi cần phải xây dựng thêm dụng cụ TN để có thể đáp ứng được các yêu cầu đặt ra của các NVHT ở mức 2. Đối với mức độ khám phá 3 là mức cao nhất khi đó SV phải tự xác định vấn đề, tự xác định mục đích TN, tự thiết kế PATN và tự tiến hành TN theo phương án đã đề xuất. Nhưng do hạn chế về trình độ của SV cộng với điều kiện cơ sở vật chất của SV không cho phép, do đó chúng tôi cũng xây dựng thêm PATN dự phòng trước nhằm hỗ trợ, hướng dẫn SV thực thi NVHT ở mức 3 Bên cạnh đó, nếu mỗi bài TN có 2 PATN thì sẽ tạo cơ hội tốt cho SV phát triển hành vi đánh giá những ưu và nhược điểm của PATN Do vậy, mỗi bài TN cần phải xây dựng tối thiểu 2 PATN thì mới có thể đáp ứng đủ trang thiết bị TN, đáp ứng mục tiêu phát triển NLTN của SV lên mức cao nhất. Tóm lại, để SV có thể hoàn thành NVHT ở 3 mức độ khám phá đòi hỏi cần phải xây dựng thêm các PATN ở mức độ 3 và bổ sung dụng cụ TN ở mức độ 2
3.1.1.2 Phân tích tình trạng các dụng cụ thí nghiệm hiện có
Theo đề cương của TNVLĐC theo DHKP, trong TNVLĐC gồm 1 bài mở đầu và 9 bài TN Hiện tại trong phòng TN cơ nhiệt đã có 4 bài TN đã có sẵn 2 PATN, đó là bài 01, bài 04, bài 05 và bài 06 Tuy nhiên ở bài 04 có PATN thứ 2 thao tác quá phức tạp, khó so với trình độ SV và kết quả đo không ổn định gây ra sai số lớn.Ngoài ra, còn một vài bài TN với dụng cụ còn hơi đơn giản, cũ, và các dụng cụ TN đã lắp ráp, bố trí sẵn chưa đáp ứng mục tiêu phát triển NLTN của SV Bảng 3.1 mô tả tình trạng cụ thể của các dụng cụ TN trong 9 bài TN.
Bảng 3.1 Bảng mô tả tình trạng các dụng cụ thí nghiệm hiện có
Bài TN Tình trạng hiện tại Đề xuất
1 Xác định momen quán tính bánh xe
Có 2 PATN: đều hoạt động tốt nhưng ở PATN 1 thì bánh xe Maxwell chuyển động bị lắc và đồng hồ đo thời gian chưa ổn định.
- Điều chỉnh 2 sợi dây treo của bánh xe và ốc vít.
- Sửa đồng hồ đo thời gian.
2 Xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng
Có 1 PATN: hoạt động chưa ổn định do cân kĩ thuật bị hỏng và vòng kim loại không đều do bị mòn nên gây sai số lớn
- Cải tiến cân kĩ thuật.
- Chế tạo thêm các vòng kim loại.
3 Xác định hệ số nhớt của chất lỏng theo phương pháp Stokes
Có 1 PATN: hoạt động tốt, thao tác TN đơn giản Thêm các viên bi có đường kính, khối lượng khác nhau và thay các chất lỏng khác nhau.
4 Xác định tỷ số nhiệt dung phân tử của chất khí
Có 2 PATN: PATN 1 hoạt động tốt nhưng các dụng cụ
TN đã lắp ráp, bố trí sẵn, PATN 2 hoạt động không ổn định do piston không khít gây sai số lớn.
Xây dựng thêm 1 PATN: với dụng cụ TN rời rạc
5 Xác định bước sóng và vận tốc truyền sóng âm bằng phương pháp sóng dừng
Có 2 PATN: đều hoạt động tốt.
6 Xác định gia tốc trọng trường bằng con lắc thuận nghịch
Có 2 PATN: đều hoạt động tốt.
7 Khảo sát các quá trình va chạm trên đệm không khí – Nghiệm lại định luật bảo toàn động lượng
Có 1 PATN: hoạt động chưa ổn định ở trường hợp va chạm đàn hồi với sai số lớn, hai xe trượt không dính nhau vì hai miếng vải dán gai không dính; hai xe trượt rất rít không chuyển động được trên máng trượt và PATN này chỉ kiểm
- Thay miếng vải gai bằng miếng nhựa.
- Chế tạo thêm các xe trượt
+ PATN 1 kiểm chứng ĐLBTĐL trong trường chứng ĐLBTĐL của hai xe chuyển động cùng phương hợp va chạm đàn hồi của hai vật chuyển động cùng phương.
+ PATN 2 kiểm chứng ĐLBTĐL trong trường hợp va chạm đàn hồi của hai vật chuyển động theo phương bất kì.
8 Kiểm chứng lại ba định luật thực nghiệm của chất khí
Có 1 PATN: hoạt động tốt, thao tác tiến hành TN khá phức tạp ở điều chỉnh các van
Xây dựng thêm 1 PATN: có kết nối với máy tính hoặc điện thoại.
9 Xác định tần số góc cộng hưởng của dao động cưỡng bức
Có 1 PATN: hoạt động tốt.
Căn cứ trên tình trạng dụng cụ TN hiện có, để có thể đáp ứng điều kiện trang thiết bị TN cho SV, chúng tôi đã đề xuất cải tiến, chế tạo dụng cụ TN và xây dựng thêm PATN (xem cột đề xuất trong bảng 3.1) Trong phạm vi LA, chúng tôi đã xây dựng thêm 6 PATN và trang bị thêm dụng cụ TN cho các bài TN để chuyển thành dụng cụ TN có tính mở Dưới đây là bảng tóm tắt các bài TN cần xây dựng thêm PATN và bổ sung, cải tiến dụng cụ TN cụ thể như sau:
Bảng 3.2 Bảng tóm tắt các bài TN cần mở về phương án và dụng cụ TN
Bài 1 Bài 2 Bài 3 Bài 4 Bài 5 Bài 6 Bài 7 Bài 8 Bài 9
Dụng cụ TN Mở Mở Mở Mở Mở
- Ở bài TN 02 “Xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng” đã xây dựng thêm 2 PATN: một là sử dụng vòng kim loại và lực kế xoắn và hai là sử dụng ống pipet và thước cặp (ở hình 3.1 PA2 và PA3).
- Ở bài TN 04 “Xác định tỷ số nhiệt dung phân tử của chất khí”, ngoài 2 PATN đã có sẵn, chúng tôi đã đề xuất thêm 1 PATN sử dụng bình thủy tinh bằng lò sưởi điện và áp kế chính xác của Phywe để xác định nhiệt dung phân tử đẳng tích và nhiệt dung phân tử đẳng áp rồi suy ra tỷ số giữa nhiệt dung phân tử của chất khí (hình 3.1 PA3) Đồng thời trong PATN này chúng tôi mở rộng ra thêm mục tiêu cho SV xác định hằng số chung của khí (R).
- Ở bài TN 07 “Nghiệm lại ĐLBTĐL” trong hai trường hợp va chạm đàn hồi và va chạm mềm, chúng tôi đã xây dựng thêm 2 PATN bao gồm: một là sử dụng mô hình ván trượt kiểm chứng ĐLBTĐL của hệ hai vật chuyển động cùng phương và hai là sử dụng phần mềm Tracker để kiểm chứng ĐLBTĐL trong trường hợp 2 vật chuyển động theo phương bất kì nào đó (ở hình 3.1: PA2 và PA3).
- Ở bài TN 08 “Kiểm chứng lại ba định luật thực nghiệm của chất khí”, chúng tôi đã xây dựng thêm 1 PATN: sử dụng thiết bị khí lý tưởng gồm có cylindre kèm piston gắn với nút dừng cơ và được kết nối với cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất nhằm kiểm chứng lại ba định luật thực nghiệm của chất khí Từ đó, kiểm chứng lại điều kiện áp dụng phương trình trạng thái của khí lí tưởng (ở hình 3.1: PA2).
Dưới đây là sơ đồ hóa cấu trúc các bài TN trong TNVLĐC tại trường Đại học Sư phạm Tp.HCM:
Hình 3.1 Sơ đồ cấu trúc các bài thí nghiệm trong TNVLĐC phần Cơ
Nhiệt tại trường Đại học Sư phạm Tp.HCM
- Các PATN tô màu xanh lá cây trong hình 3.1 là phương án mà chúng tôi đã xây dựng thêm Mỗi PATN xây dựng sẽ bao gồm các nội dung sau: mục đích
TN, nguyên tắc, cơ sở lí thuyết, bố trí TN, dụng cụ TN và trình tự TN Các nội dung cụ thể của các PATN được trình bày bên dưới.
3.1.1.3 Mô tả các phương án thí nghiệm đã xây dựng
(1) Bài thí nghiệm 02: Xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng
Trong bài TN này, ngoài 1 PATN có sẵn trong tài liệu thực hành cơ nhiệt (xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng dựa vào lực căng mặt ngoài tác dụng lên một vòng kim loại được treo trên cân kĩ thuật) Chúng tôi sẽ đưa thêm vào 2 PATN ở
NVHT 2 và 3 tùy vào trình độ thực tiễn của SV dự kiến như sau:
- Xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng bằng vòng kim loại.
- Xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng bằng ống nhỏ giọt.
Phương án 1: Xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng bằng vòng kim loại a Mục đích thí nghiệm
- Xác định suất căng mặt ngoài của nước (hoặc dầu olive) theo nhiệt độ.
- Xác định suất căng mặt ngoài của nước có pha trộn rượu. b Nguyên tắc Để xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng, một vòng được gắn vào một lực kế xoắn bằng sợi chỉ được nhúng vào trong chất lỏng Suất căng mặt ngoài của chất lỏng được tính nhờ biết đường kính của chiếc vòng và lực bứt kéo chiếc vòng ra khỏi màng chất lỏng. c Cơ sở lí thuyết
Một phân tử nằm trong lòng chất lỏng chịu tác dụng của tất cả các phân tử xung quanh nó; lực tổng hợp tác dụng lên phân tử bằng không Lực tổng hợp tác dụng lên một phân tử trên bề mặt chất lỏng không bằng 0 mà lực này được hướng vào bên trong lòng chất lỏng Lực này được gọi là lực hút tổng hợp Lực hút tổng hợp giữ chất lỏng với nhau.
Dưới tác dụng của lực tổng hợp này, các phân tử bị hút vào trong chất lỏng. Để tăng diện tích bề mặt chất lỏng theo một đơn vị diện tích, cần phải thực hiện công ΔEE để kéo các phân tử ở sâu trong chất lỏng ra mặt ngoài của nó.
: suất căng mặt ngoài của chất lỏng (N/m) ΔEE : năng lượng mặt ngoài (J) ΔES : diện tích mặt ngoài (m 2 )
l trong đó lực F tác dụng dọc theo cạnh có chiều dài l, tiếp tuyến với bề mặt để duy trì màng chất lỏng Chu vi của vòng kim loại:
Công thức tính suất căng mặt ngoài của chất lỏng: ( )
là đường kính ngoài của vòng kim loại là đường kính trong của vòng kim loại
Sai số tuyệt đối của : d Bố trí thí nghiệm
Hình 3.2 Bố trí thí nghiệm xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng bằng vòng kim loại e Dụng cụ thí nghiệm
Bảng 3.3 Dụng cụ thí nghiệm trong phương án thí nghiệm xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng bằng vòng kim loại
STT Tên dụng cụ thí nghiệm Số lượng
4 Sợi dây chỉ, chiều dài 200m 1
5 Ống thủy tinh thẳng 150mm 1
20 Xy lanh hình trụ 100ml 1
21 Rượu etylic, thể tích rượu 500ml 1
22 Dầu olive nguyên chất 100ml 5
23 Nước cất 5 lít 1 f Trình tự thí nghiệm
- Thiết lập thí nghiệm giống như hình 3.2.
- Tẩy vòng đo bằng cồn, rửa sạch bằng nước cất và lau khô vòng Sử dụng một sợi dây chỉ để gắn vòng vào cánh tay trái của lực kế xoắn Đặt kim chỉ của lực kế xoắn về "0" và bù trọng lượng của vòng bằng núm điều chỉnh phía sau sao cho tay đòn nằm trong vùng trắng giữa 2 dấu màu đen trên tay đòn.
Trường hợp 1: Xác định suất căng mặt ngoài của nước hoặc (dầu olive) theo nhiệt độ mà GV yêu cầu
Xây dựng tiến trình dạy học các bài thí nghiệm theo dạy học khám phá
Dựa trên tiến trình DHKP TNVLĐC đã đề xuất ở mục 2.8.3 và căn cứ trên khung kế hoạch bài dạy theo công văn số 5512 của Bộ Giáo dục và Đào tạo, chúng tôi đã soạn thảo được 9 tiến trình dạy học ứng với 9 bài TN cơ - nhiệt gồm: Xác định momen quán tính bánh xe Maxwell; Xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng; Xác định hệ số nhớt của chất lỏng theo phương pháp Stokes; Xác định tỷ số nhiệt dung phân tử của chất khí; Xác định bước sóng và vận tốc truyền sóng âm bằng phương pháp sóng dừng; Xác định gia tốc trọng trường bằng con lắc thuận nghịch; Khảo sát các quá trình va chạm trên đệm không khí - Nghiệm lại định luật bảo toàn động lượng; Kiểm chứng lại ba định luật thực nghiệm của chất khí và Xác định tần số góc cộng hưởng và biên độ dao động cực đại của dao động cưỡng bức.
Sau đây, chúng tôi trình bày 1 tiến trình dạy học cụ thể ở bài 07: Khảo sát các quá trình va chạm trên đệm không khí - Nghiệm lại định luật bảo toàn động lượng Trong phần phụ lục 9 chúng tôi đã trình bày các tiến trình dạy học còn lại, trong mỗi tiến trình dạy học chúng tôi trình bày thống nhất với các nội dung gồm có: (i) mục tiêu dạy học; (ii) sơ đồ tiến trình dạy học khám phá; (iii) chuẩn bị của
GV và SV; (iv) tiến trình dạy học cụ thể, (v) hồ sơ học tập (gồm phiếu học tập,Rubric (bảng tiêu chí) đánh giá các chỉ số hành vi)
Kế hoạch bài dạy “Bài 07 Khảo sát các quá trình va chạm trên đệm không khí
- Nghiệm lại định luật bảo toàn động lượng”
I Mục tiêu dạy học: Sau khi học xong bài thí nghiệm này, SV có thể:
Mô tả mục tiêu Mã hóa
Trình bày mục đích TN: kiểm chứng ĐLBTĐL cho một hệ vật chuyển động trong thực tế 1.1
Thực hiện các suy luận logic để tìm hệ quả cần kiểm nghiệm bằng
Xác định đại lượng cần đo: thời gian, khối lượng mỗi xe 1.3
Xác định các dụng cụ thí nghiệm cần sử dụng 2.1
Xác định cách lắp ráp, bố trí thí nghiệm 2.2
Dự kiến các bước tiến hành thí nghiệm 2.3
Dự kiến cách thu thập dữ liệu 2.4
Dự kiến cách xử lí dữ liệu 2.5
Lựa chọn phương án phù hợp 2.6
Nêu tên và công dụng các dụng cụ TN của bộ TN kiểm chứng ĐLBTĐL 3.1
Lắp ống dẫn khí nén nối thông băng đệm khí với bơm nén khí và bật điện cho máy bơm nén khí hoạt động 3.2 (1)
Lắp ráp hai cổng quang điện E, F trên đệm khí với khoảng cách cho trước và kết nối hai cổng này với hai đồng hồ đo thời gian 3.2 (2) Vặn hai chân vít để điều chỉnh băng đệm khí nằm ngang 3.2 (3) Đo khối lượng của hai xe trượt bằng cân 3.3 (1) Đặt hai xe trượt trên đệm khí cân bằng, xe X2 nằm giữa hai cổng quang điện và xe X1 nằm ngoài hai cổng và gần E 3.3 (2) Tác dụng một lực đủ mạnh để đẩy xe X1 va chạm vào xe X2 3.3 (3) Đo thời gian mỗi xe đi qua 2 cổng quang điện trước và sau va chạm 3.3 (4) Đo khoảng cách giữa hai mép bên trái của hai cạnh chữ U trên mỗi tấm chắn tia hồng ngoại bằng thước cặp 3.3 (5)
Thu thập dữ liệu của TN: thời gian chắn cổng quang điện của mỗi xe, khối lượng mỗi xe, độ dài tấm chắn chữ U, độ chính xác của thước cặp và độ chính xác của đồng hồ đo thời gian 3.4
Xử lí kết quả TN: tính giá trị động lượng của hệ trước và sau va chạm và độ lệch tỉ đối 4.1
So sánh động lượng của hệ trước và sau va chạm và từ đó rút ra kết luận 4.2
Xác định các loại sai số và nguyên nhân gây ra sai số 4.3 Đề xuất biện pháp giảm sai số 4.4 Đề xuất giải pháp cải tiến dụng cụ thí nghiệm 4.6
Trình bày tiến trình và kết quả TN 5.2
II Sơ đồ tiến trình dạy học khám phá
Hình 3.20 Sơ đồ tiến trình dạy học khám phá bài 07 III Chuẩn bị của GV và SV
- Bộ dụng cụ thí nghiệm gồm:
+ Băng đệm khí và xe trượt
+ Hộp phụ tùng và bơm nén khí.
+ Máy đo thời gian và cổng quang điện.
+ Hai lò xo và hai miếng vải
- Các rubric, bảng kiểm đánh giá NLTN của SV.
- Phần câu hỏi chuẩn bị.
- Dụng cụ học tập (bút viết, máy tính).
- Thiết bị quay phim và ghi hình.
IV Tiến trình dạy học cụ thể
Hoạt động 1: Tìm hiểu tình huống nảy sinh vấn đề cần khám phá (10 phút)
1 Mục tiêu hoạt động: 1.1 Trình bày mục đích TN: kiểm chứng ĐLBTĐL cho một hệ vật chuyển động trong thực tế; 1.2 Thực hiện các suy luận logic để tìm hệ quả cần kiểm nghiệm bằng TN.
2 Nội dung: GV gợi lại lí thuyết ĐLBTĐL đã học, dẫn dắt cho SV xác định mục đích TN SV thực hiện suy luận logic từ mục đích TN suy ra các trường hợp riêng (va chạm đàn hồi và va chạm mềm).
GV đặt câu hỏi và SV trả lời theo ý kiến cá nhân.
3 Sản phẩm: Câu trả lời của SV về phát biểu nội dung ĐLBTĐL, mục đích
TN và suy luận toán học để tìm ra hệ quả cần kiểm nghiệm.
HĐ cụ thể Hoạt động của GV Hoạt động của SV Cơ hội phát triển HĐ1 Tìm hiểu tình huống nảy sinh vấn đề cần khám phá
(Làm việc theo cặp và tại PTN)
- GV đưa ra tình huống:Chúng ta đã học lí thuyết về ĐLBTĐL, định luật này được phát biểu như thế nào? Động lượng của hệ bảo toàn khi nào?
Vậy làm thế nào để kiểm chứng ĐLBTĐL?
- GV chuyển giao nhiệm vụ: Liệu có thể kiểm chứng trực tiếp ĐLBTĐL hay không?
Kiểm chứng ĐLBTĐL là kiểm chứng cái gì?
- SV lắng nghe, suy nghĩ, tiếp nhận vấn đề và trả lời: SV phát biểu nội dung ĐLBTĐL và điều kiện động lượng của hệ bảo toàn: Động lượng được bảo toàn trong hệ kín SV xác định mục đích của TN.
- SV thực hiện nhiệm vụ: SV thảo luận, trao đổi với nhau tìm tòi trả lời câu hỏi Trình bày câu trả lời trong phiếu học tập số 07.
- SV trả lời: Để kiểm chứng ĐLBTĐL cần xác định động lượng của hệ vật Động lượng được xác định dựa trên vận tốc và khối lượng của mỗi vật Nếu kiểm chứng trường hợp tổng quát thì sẽ khó và phức tạp (đo nhiều biến) do đó kiểm chứng trong 2 trường hợp đơn giản là va chạm đàn hồi và va chạm mềm (xét vật 1 chuyển động
- GV đưa ra câu hỏi:
Làm thế nào để xác định vận tốc của hệ vật trong 2 trường hợp va chạm đàn hồi và va chạm mềm?
- GV nhận xét, đánh giá câu trả lời của SV.
Ngoài ra, GV nhấn mạnh với hệ quả này cần kiểm nghiệm 2 nội dung trong mỗi trường hợp đó là độ lớn và phương, chiều của vận tốc vận tốc v 1 va chạm với vật 2 đứng yên v 2=0).
- SV dựa trên lí thuyết đã học kết hợp suy luận toán học suy ra biểu thức vận tốc: Trường hợp va chạm đàn hồi
⃗v ' 2 = 2m 1 m 1 +m 2 ⃗v 1 (2) Trường hợp va chạm mềm
- Các biểu thức vận tốc trên là hệ quả cần kiểm nghiệm.
5 Dự kiến tiêu chí đánh giá mức độ đạt được của mục tiêu:
GV đánh giá quá trình thông qua rubric liên quan đến hoạt động 1 và thông tin từ phiếu học tập số 07 (phụ lục 10).
Phương thức đánh giá ở mục 5
+ Đánh giá trong quá trình học: để theo dõi NLTN của SV chúng tôi sử dụng bảng rubric theo tiêu chí chất lượng của từng CSHV (phụ lục 11) Ngoài ra, chúng tôi còn sử dụng bảng kiểm quan sát các biểu hiện hành vi của SV trong quá trình
SV thực hiện TN (phụ lục 13C)
+ Tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng: Sau khi thực hiện các hoạt động học thì SV tự đánh giá và đánh giá chéo lẫn nhau mức độ đạt được của các CSHV vào trong bảng rubric Dữ liệu thu được sẽ là cơ sở để GV đối chiếu cách đánh giá của
GV nhằm đảm bảo độ tin cậy trong đánh giá.
Hoạt động 2: Phát biểu vấn đề cần khám phá (10 phút)
1 Mục tiêu hoạt động: 1.3 Xác định đại lượng cần đo: thời gian xe chắn CQĐ trước và sau va chạm, khối lượng mỗi xe và quãng đường (độ dài tấm chắn chữ U)
2 Nội dung: SV lắng nghe, suy nghĩ và trả lời câu hỏi của GV.
3 Sản phẩm: Câu trả lời của SV về xác định đại lượng cần đo.
HĐ cụ Hoạt động của GV Hoạt động của SV Cơ thể hội phát triể n
Phát biểu vấn đề cần khám phá
(Làm việc theo cặpvà tại
- GV đưa ra câu hỏi:
Trong thực tế, động lượng không được bảo toàn Làm cách nào để đảm bảo hệ kín? Vậy để kiểm chứng hệ quả trên
(1), (2), (3) trong trường hợp va chạm đàn hồi và va chạm mềm của hệ hai xe trượt thì chúng ta cần đo những đại lượng nào?
- GV nhận xét, đánh giá câu trả lời của SV.
- GV tổng kết lại hoạt động 2.
SV phát biểu: Để đảm bảo được điều kiện hệ kín thì cho hai xe trượt trên băng đệm khí để loại bỏ ma sát giữa xe với máng trượt Do không thể đo trực tiếp được vận tốc mà quãng đường đi được của mỗi xe bằng nhau nên đo thời gian xe chắn CQĐ trước và sau va chạm và khối lượng của mỗi xe. Đo thời gian dùng đồng hồ và đo quãng đường chính là đo độ rộng tấm chắn sử dụng thước cặp.
THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
Mục đích thực nghiệm sư phạm
Nghiên cứu kiểm tra tác động của quy trình tổ chức dạy học TNVLĐC theo DHKP và tiến trình đã đề xuất nhằm kiểm tra tính đúng đắn giả thuyết khoa học của đề tài Để đạt được mục đích TNSP cần trả lời được 2 câu hỏi nghiên cứu sau:
Câu hỏi 1 Hiệu quả tổ chức DHKP TNVLĐC đem lại kết quả như thế nào?
Liệu có nâng cao NLTN cho SVSP hay không? (CH1)
Câu hỏi 2 Tác động DHKP phát triển được các CSHV nào của NLTN của
SVSP? Những CSHV nào được phát triển nhiều nhất? Những CSHV nào không được phát triển? Lí giải tại sao? (CH2)
Câu hỏi nghiên cứu thứ ba được đặt ra ở chương 1 được thể hiện qua hai câu hỏi trên là CH1 và CH2.
Quá trình TNSP diễn ra 2 lần:
Mục đích TNSP lần 1: Nhằm đánh giá tính khả thi của kế hoạch bài dạy đã thiết kế theo quy trình tổ chức DHKP và bước đầu đánh giá độ tin cậy của công cụ đánh giá NTLN, từ đó hiệu chỉnh TNSP lần 2.
Mục đích TNSP lần 2: Đánh giá giả thuyết khoa học của đề tài.
Thiết kế thực nghiệm sư phạm
4.2.1 Đối tượng thực nghiệm và thời gian thực nghiệm sư phạm
4.2.1.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm Đối tượng TNSP lần 1 và lần 2 chúng tôi lựa chọn là SV năm thứ hai, ngành sư phạm Vật lí - khoa Vật lí, trường Đại học Sư phạm Tp.HCM và SV đã hoàn thành xong hai học phần gồm cơ học và nhiệt học.
4.2.1.2 Thời gian thực nghiệm sư phạm
Bảng 4.1 Thống kê đầu vào của các lớp ThN và lớp ĐC
Lần Thời gian ThN Số lượng SV lớp ThN
Số lượng SV lớp ĐC
K45 PTN cơ nhiệt, khu K- ĐHSP Tp.HCM
Lần 1*: TNSP bị gián đoạn do dịch Covid (khoảng 12 tháng) nên gây khó khăn trong quá trình triển khai kế hoạch theo đúng dự kiến ban đầu Kết thúc vào tháng 05/2022.
Lần 2: ThN 2 ** có 5 SV đột nhiên nghỉ học ở 4 tuần cuối cùng do thi lại Đại học.
Thời gian TNSP cho mỗi đợt được diễn ra trong vòng 12 tuần.
SV tham gia TNSP đa dạng về trình độ, năng lực, khoảng 24% SV có năng lực học tập tốt, có tinh thần tích cực và tự giác tham gia các hoạt động học tập Tất cả các SV đã được trang bị đầy đủ kiến thức nền về cơ học và nhiệt học ở học kì 1. Theo kết quả khảo sát thực trạng ghi nhận được: 1 SV được phát triển nhiều nhất ở các thành tố tiến hành TN và xử lí dữ liệu; 2 SV ít được cơ hội phát triển ở thành tố thiết kế PATN cũng như cải tiến, chế tạo dụng cụ TN; 3 Khoảng 90% SV đạt được mức độ NLTN ở mức 1 và chỉ có khoảng 10% SV đạt mức 2 Ở TNSP lần 1 do bị vướng dịch Covid 19 gần 1 năm nên gây khó khăn trong quá trình TNSP chính vì vậy chúng tôi chỉ đánh giá SV ở 7 bài TN trong tổng cộng 9 bài TN đã dạy Trong TNSP lần 2, chúng tôi thực hiện và đánh giá 9 bài TN và chọn 16 SV ở lớp ThN 3 để đánh giá chất lượng hành vi của cá nhân SV bởi vì tốc độ phát triển của các CSHV ở lớp ThN 3 khá ổn định và phát triển tốt hơn so 2 lớp ThN còn lại Để đảm bảo tính bảo mật trong quá trình phân tích kết quả TNSP, chúng tôi đã thay đổi tên
SV và mã hóa SV của lớp ThN và ĐC được trình bày ở Phụ lục 12 phần A
TNSP lần 1: có 1 lớp ThN và 1 lớp ĐC Mỗi lớp chia thành 9 tổ.
TNSP lần 2: có 3 lớp ThN và 1 lớp ĐC.
Trong LA, chúng tôi lựa chọn thiết kế nghiên cứu thực nghiệm: thiết kế có nhóm ĐC và nhóm ThN Chọn 2 nhóm có trình độ ngang nhau và phân bố ngẫu nhiên Nhóm ThN tổ chức DHKP, còn nhóm ĐC dạy học phương pháp truyền thống.
Bảng 4.2 Thiết kế nghiên cứu thực nghiệm
Lớp Kiểm tra trước tác động Pre-test Tác động Kiểm tra sau tác động Post-test Thực nghiệm
Phép kiểm chứng T-test phụ thuộc, Mức độ ảnh hưởng, hệ số tương quan, rubric và sơ đồ mạng nhện, phiếu điều tra SV, phỏng Đối chứng
T-test độc lập, Mức độ ảnh hưởng
Phép kiểm chứng T-test độc lập, Mức độ ảnh hưởng vấn
Tác động X: Dạy học khám phá
O1: bài Pre-test PLIC O1’: bài Post-test PLIC
O2: bài Pre-test NLTN (Lần 2) O2’: bài Post-test NLTN (Lần 2) O3: bài thi kết thúc học phần O4: Survey
Thiết kế nghiên cứu thực nghiệm trải qua 3 giai đoạn chính như sau:
- Giai đoạn 1: Nghiên cứu và tìm hiểu bài Pre-test và bài Post-test PLIC: đây là bài test đã được chuẩn hóa và có độ tin cậy Kiểm tra trước và sau tác động.
- Giai đoạn 2: Thực nghiệm trên đối tượng SV.
- Giai đoạn 3: Ghi nhận dữ liệu và phân tích.
+ Mô tả dữ liệu: Mốt (Mode), Trung vị (Median), Giá trị trung bình (Mean) và Độ lệch chuẩn (SD).
+ So sánh dữ liệu: Phép kiểm chứng T-test, Phép kiểm chứng chi bình phương 2 (chi square) và Mức độ ảnh hưởng (ES).
+ Liên hệ dữ liệu: Hệ số tương quan Pearson (r).
Dùng phép kiểm chứng T-test để so sánh điểm trung bình bài Pre-test (Post- test) của hai nhóm ĐC và ThN.
+ Nếu p≤ 0.05 Chênh lệch CÓ ý nghĩa.
+ Nếu p > 0.05 Chênh lệch không CÓ ý nghĩa.
Dựa vào điểm TB của 2 nhóm ThN, ĐC và p có thể giúp trả lời câu hỏi CH1
Dựa vào sơ đồ mạng nhện và phiếu điều tra để biết tác động của khóa học sẽ phát triển được các CSHV nào của NLTN của SVSP, những CSHV nào được phát triển nhiều nhất, những CSHV nào không được phát triển → có thể giúp trả lời 3 ý đầu tiên của câu hỏi nghiên cứu CH2.
Dựa trên câu trả lời của SV thông qua phiếu điều tra trên Google Form và qua cuộc phỏng vấn để lí giải tại sao thành tố này phát triển nhiều nhất và thành tố này phát triển ít nhất → có thể giúp trả lời ý cuối cùng của câu hỏi CH2.
4.2.2 Tiến trình thực nghiệm sư phạm
Trong quá trình TNSP, chúng tôi tiến hành tổ chức dạy học TNVLĐC ở lớp ThN và lớp ĐC (Phụ lục 12 phần B trình bày kế hoạch TNSP). Ở lớp ThN, GV tổ chức dạy học theo tiến trình DHKP đã xây dựng ở chương
3 GV tổ chức DHKP thông qua việc giao các NVHT với các mức độ khám phá tăng dần SV tự tìm tòi khám phá giải quyết các nhiệm vụ thực nghiệm do GV giao. Ở lớp ĐC, GV tổ chức dạy học theo phương pháp truyền thống.
TNVLĐC gồm có 9 bài TN Do trước khi TNSP, chúng tôi đã tiến hành thử nghiệm tổ chức DHKP thì kết quả ban đầu ghi nhận được về điểm số và mức độ phát triển NLTN của SV qua 9 bài TN không đồng đều cụ thể nhóm các bài 3,6,9 điểm số cao nhất, còn ở các bài 2,4,8 điểm số của SV rất thấp Điều này chứng tỏ các bài TN có độ khó khác nhau Theo ý kiến phản hồi của GV và SV, nguyên nhân chủ yếu dẫn đến độ khó khác nhau do phụ thuộc: số lượng thao tác TN, số lượng biến số cần xác định theo thời gian quy định, độ phức tạp của các bước tiến hành
TN và xử lí dữ liệu Vì vậy, độ khó của 9 bài TN này dựa trên một số yếu tố bao gồm số lượng thao tác TN, số lượng biến số cần đo trong khoảng thời gian nhất định, sự phức tạp hoặc đơn giản của các bước tiến hành TN, tính toán dữ liệu khó, rườm rà (hay dễ) nên chúng tôi phân chia 9 bài TN thành 3 nhóm, trong đó mỗi nhóm có cùng một độ khó Nội dung chi tiết về phân chia được mô tả ở bảng 4.3:
Bảng 4.3 Phân chia độ khó của 9 bài thí nghiệm
CSHV cần phát triển lần 1
CSHV cần phát triển lần 2 Độ khó 1
Trong quá trình TNSP, chúng tôi đánh giá ở cả lớp ĐC và lớp ThN một số các CSHV trong cấu trúc NLTN được trình bày trong bảng 4.3.
Mặc dù, tất cả các bài TN trong TNVLĐC đều có cơ hội để SV phát triển được đầy đủ các thành tố của NLTN trong cấu trúc NLTN đã được xây dựng. Nhưng do thời gian dạy mỗi buổi còn hạn chế và NLTN của mỗi SV khác nhau do đó mỗi buổi học GV chỉ tập trung xoáy mạnh vào một số các CSHV có tần số xuất hiện nhiều để đảm bảo việc phát triển NLTN của SV được hiệu quả Đồng thời tất cả các bài thí nghiệm GV sẽ tổ chức DHKP cho SV với 3 mức độ khám phá khác nhau tương thích với NLTN của từng SV Tuy nhiên mỗi bài sẽ có khuynh hướng chủ yếu tập trung phát triển một vài thành tố ứng với mức độ khám phá phù hợp trình độ SV.
+ Đối với nhóm các SV ở mức độ thấp : GV hỗ trợ thông qua phiếu học tập và hướng dẫn cụ thể, chi tiết.
+ Đối với nhóm các SV ở mức độ cao : GV chỉ cần đặt ra vấn đề và SV sẽ tự thiết kế và tiến hành TN không cần sự hỗ trợ của phiếu học tập.
4.2.3 Công cụ đánh giá và phương pháp xử lí dữ liệu Để đánh giá mức độ đạt được của các CSHV của NLTN của SV chúng tôi sử dụng 5 công cụ đánh giá: bài kiểm tra PLIC, bài kiểm tra NLTN, rubric, bảng kiểm và đề thi kết thúc học phần Bài kiểm tra PLIC được xây dựng bởi nhóm nghiên cứu của tác giả Walsh và các cộng sự nhằm đánh giá NLTN của SV [69], [70] Đây là công cụ đã được chuẩn hóa và bao gồm 10 câu hỏi nhằm đánh giá NLTN của SV trong bối cảnh TN vật lí Bài PLIC được xây dựng theo 2 trường hợp để tiến hành kiểm tra mối quan hệ giữa chu kì và khối lượng của con lắc lò xo theo mô hình Bài kiểm tra PLIC tập trung đánh giá: giải thích và đánh giá dữ liệu, mô hình, phương pháp, các bước tiến hành TN
Do bài kiểm tra PLIC chỉ đánh giá được một phần của NLTN do đó chúng tôi đã xây dựng thêm bài kiểm tra NLTN nhằm đánh giá đầy đủ các CSHV trong cấu trúc NLTN của SVSP Bài kiểm tra NLTN được biên soạn bám sát cấu trúc NLTN của SVSP Bài kiểm tra này bao gồm 12 câu hỏi (trắc nghiệm khách quan nhiều lựa chọn và tự luận) Trong đó có 1 câu về xác định mục đích TN, 3 câu về thiết kế PATN, 5 câu về bố trí và tiến hành TN và 3 câu về xử lí dữ liệu và phân tích, đánh giá kết quả (Nội dung chi tiết của đề kiểm tra NLTN được trình bày ở Phụ lục 13A).
Chúng tôi đã ghi nhận dữ liệu thực nghiệm thông qua ghi hình (MS Teams), quan sát, sản phẩm học tập và khảo sát.
Kết quả thực nghiệm sư phạm lần 1
4.3.1.1 Phân tích định tính diễn biến biểu hiện hành vi NLTN của SV
Do mục đích TNSP lần 1 nhằm đánh giá tính khả thi của tiến trình tổ chức DHKP đã xây dựng, nên chúng tôi chỉ tập trung phân tích định tính diễn biến của
SV ở lớp thực nghiệm. Để chuẩn bị cho công tác thực nghiệm cho lớp ThN, trong buổi đầu tiên chúng tôi đã gặp trực tiếp SV để trao đổi giới thiệu về mục đích của TNSP, giới thiệu đề cương chi tiết, giới thiệu cấu trúc NLTN, giới thiệu quy trình tổ chức dạy học khám phá TNVLĐC, hướng dẫn cách thức đánh giá cho học phần này Đồng thời tiến hành chia lớp thành 9 tổ với mỗi tổ khoảng 1-2 SV Hàng tuần, mỗi tổ sẽ thực hành 1 bài TN vào buổi chiều thứ 5 bắt đầu từ 12h30’ đến 17h30’ GV có hỗ trợ thêm phiếu học tập từng bài TN cho SV Diễn biến quá trình thực hành ở các bài
Tuần 1: GV giới thiệu - bài mở đầu “Đo lường và phân tích kết quả đo” và hướng dẫn SV cách thức học tập và sử dụng phiếu học tập cho học phần TNVLĐC SV làm bài pre-test PLIC trực tuyến.
Tuần 2- Tuần 8: mỗi tuần SV sẽ làm 1 bài TN.
- Trước khi lên lớp: SV ở nhà làm “phần chuẩn bị” sẽ trả lời các câu hỏi liên quan trong bài TN và up file “phần chuẩn bị” lên hệ thống quản lí cơ sở dữ liệu trước khi bước vào phòng TN.
- Trong lớp: SV tiến hành TN theo các NVHT do GV giao Cuối giờ SV sẽ nộp sổ nhật kí TN cho GV kiểm tra dữ liệu và kí xác nhận vào sổ nhật kí này và tiếp theo SV nộp file nhật kí TN có xác nhận của GV lên hệ thống quản lí cơ sở dữ liệu.
- Sau khi thực hành xong, SV sẽ nộp báo cáo TN lên hệ thống quản lí cơ sở dữ liệu trong vòng 48 tiếng sau khi kết thúc buổi TN.
- SV tự đánh giá mức độ đạt được của các CSHV vào bảng rubric do GV phát vào cuối buổi học dưới sự giám sát của GV Sau đó về nhà, SV sẽ tự vẽ sơ đồ mạng nhện cho mỗi bài theo độ khó tương ứng.
Mỗi buổi học, SV thực hiện các hoạt động học theo quy trình tổ chức DHKP đã đề xuất với 3 mức độ khám phá. Ở bài TN đầu tiên, do SV vẫn chưa quen với cách thức tổ chức DHKP nên chủ yếu GV hướng dẫn các SV thực hiện TN “ khám phá theo cấu trúc có sẵn” SV được hỗ trợ PHT, video và hướng dẫn một cách chi tiết, cụ thể của GV từ khâu bố trí, tiến hành TN đến xử lí dữ liệu và phân tích, đánh giá kết quả Đa phần các SV chỉ mới hoàn thành được mức độ khám phá 1, với sự hỗ trợ rất nhiều từ phía GV, nhất là liên quan khâu bố trí, tiến hành TN và xử lí dữ liệu Phần lớn các SV đều mới nêu được tên các dụng cụ TN nhưng lại gặp khó khăn trong việc trình bày công dụng của dụng cụ
TN (CSHV 3.1) cụ thể ở bài 04, bài 07, bài 08 và bài 09 Do vậy, GV phải mô tả, giải thích cho SV công dụng của từng dụng cụ TN Một vài SV còn lúng túng trong việc sử dụng các dụng cụ TN, chẳng hạn như chưa biết cách sử dụng, chưa biết cách đọc các giá trị trên thước cặp (cụ thể ở bài 02 đọc sai giá trị đường kính ngoài và đường kính trong của vòng kim loại, bài 06 đọc sai giá trị khoảng cách giữa hai con dao trên con lắc vật lí), đọc sai giá trị trên thước Panme (cụ thể bài 03 đọc sai đường kính viên bi kim loại) thậm chí một số SV chưa nắm được tên và công dụng của các bộ phận trên thước cặp hoặc thước Panme Ngoài ra, khi thực hiện bài 07, SV gặp khó khăn trong việc lắp ráp cổng quang điện, gắn 2 lò xo hoặc 2 miếng vải gai móc dính vào 2 xe trượt và ở bài 09 SV lắp ráp mạch điện bị sai SV ít có khả năng giải thích các bước tiến hành TN (cụ thể ở bài 02, bài 04, bài 05, bài 07, bài 08) Khoảng 27% SV không thực hiện được TN hoặc thực hiện sai cần tới hướng dẫn chi tiết, tỉ mỉ của GV và GV làm mẫu cho SV thực hiện lại (thường rơi vào các bài TN: bài 01, bài 02, bài 04, bài 05, bài
07, bài 08) Chính vì vậy, ở bài TN thứ nhất SV tiến hành TN với sự hướng dẫn hoàn toàn của GV nên các CSHV chỉ đạt ở mức 1.
Từ bài TN thứ 2 đến bài TN thứ 4, SV đã bắt đầu quen dần với cách thức tổ chức DHKP và đã có sự chuẩn bị kĩ lưỡng ở nhà, nên tất cả các SV đều đã hoàn thành mức độ khám phá 1 Sau đó, GV giao tiếp các NVHT ở mức độ khám phá 2.
SV thực hiện TN theo “ khám phá có hướng dẫn ” dưới sự hỗ trợ của GV khi cần thiết Những SV may mắn làm TN rơi vào một trong các bài TN ở độ khó 1 và độ khó 2 thì khoảng 90% các SV đều có các CSHV đạt mức 2 Còn những SV làm TN rơi vào một trong các bài có độ khó 3 thì có rất ít (khoảng 30%) SV có các CSHV đạt mức 2 Bởi vì những bài TN có độ khó 3 thì nhiều thao tác TN, phải đo nhiều biến số trong khoảng thời gian ngắn, các bước tiến hành TN phức tạp, tính toán xử lí dữ liệu khó và rờm rà SV dừng lại cao nhất ở mức 2 đối với các CSHV (1.1.Quan sát diễn biến hiện tượng và xác định kiến thức liên quan; 1.2 Thực hiện các suy luận logic để tìm được hệ quả cần kiểm nghiệm; 1.3 Xác định mục đích TN;3.1 Tìm hiểu các bộ phận của thiết bị thực tương ứng với phương án đã xây dựng;
3.3 Thực hiện TN theo kế hoạch với thiết bị thực; 3.5 Thu thập dữ liệu; 4.1 Xử lí dữ liệu; 4.2 Rút ra kết luận; 5.1 Xác định nguồn sai số; 5.6 Trình bày tóm tắt TN) Ở thành tố 1 và thành tố 3 thì SV đều đạt được mức 2 bởi vì các CSHV được lặp đi lặp nhiều lần trong mỗi bài TN SV đã xác định được tên và công dụng của dụng cụ
TN, giải thích các bước tiến hành TN, thu thập dữ liệu, xử lí dữ liệu và rút ra kết luận dưới sự hướng dẫn của GV khi cần thiết Tuy nhiên một vài CSHV SV vẫn còn ở mức thấp như hành vi lắp ráp, bố trí TN với thiết bị thực; làm sai các bước tiến hành TN ở các bài TN độ khó 3 Đặc biệt, đối với CSHV cải tiến dụng cụ (5.4) trong thành tố 5 thì tất cả SV chỉ dừng lại ở mức 1 Đây là CSHV chưa được phát triển Bởi lẽ SV bị hạn chế về mặt thời gian và TNVLĐC cũng là TN đầu tiên nên
SV gặp nhiều khó khăn trong việc đề xuất ý tưởng cải tiến dụng cụ TN.
Từ bài TN thứ 5 đến bài TN thứ 7, đa phần các CSHV cần phát triển cho từng bài TN của SV đều đạt mức 2 Các SV đã đề xuất ý tưởng cải tiến dụng cụ TN (5.4) ở các bài TN chẳng hạn như bài 01 (thay hai dây treo để đảm bảo bánh xe Maxwell rơi xuống theo phương thẳng đứng), bài 02 (thay dây treo vòng kim loại, cải tiến cân kĩ thuật); bài 04 (thay các van để đảm bảo khối khí kín); bài 07 (cải tiến hai lò xo và hai miếng vải dán) Sau khi SV đã hoàn thành ở mức độ khám phá 2,
GV tiếp tục chuyển giao NVHT ở mức độ khám phá 3 SV thực hiện TN theo
“ khám phá mở ” dưới sự xác nhận và góp ý của GV SV tự lập kế hoạch thiết kế phương án TN Một vài SV (khoảng 36%) có đề xuất phương án TN xác định hệ số nhớt của chất lỏng bằng nhớt kế Ostwald (hình 4.1); kiểm chứng định tính ĐLBTĐL sử dụng con lắc Newton (hình 4.2); xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng sử dụng lực kế, vòng nhôm cùng hai cốc nhựa; xác định bước sóng và vận tốc âm trong không khí nhưng lại tham khảo các phương án đã có sẵn trên internet. Ở đây, các PATN do SV đề xuất mang tính chất tham khảo và trong tình huống tương tự Vì vậy SV vẫn chưa thiết kế được PATN trong tình huống mới nên cácCSHV vẫn chưa đạt được mức 3.
Hình 4.1 Thiết kế PATN xác định hệ số nhớt của chất lỏng của SV6 lớp ThN Hình 4.2 Thiết kế PATN kiểm chứng ĐLBTĐL của SV 8 lớp ThN
4.3.1.2 Đánh giá định lượng chất lượng hành vi năng lực thực nghiệm của SV
Chúng tôi đã dựa trên kết quả học tập của SV thông qua bài báo cáo TN; điểm thi kết thúc học phần và dựa trên ý kiến phản hồi của SV trên Google Forms nhằm đánh giá tính khả thi của kế hoạch bài dạy đã thiết kế theo quy trình tổ chức DHKP.
Kết quả thực nghiệm sư phạm lần 2
4.4.1.1 Phân tích định tính diễn biến biểu hiện hành vi NLTN của SV a Ở lớp đối chứng
Tuần 1: tương tự với lần 1 GV cũng giới thiệu - bài mở đầu Sau đó, SV làm bài pre-test (bài tiền kiểm) PLIC (có 2 SV bỏ lỡ bài PLIC vì vắng buổi đầu tiên).
Tuần 2- Tuần 10: trước khi SV làm TN bài đầu tiên thì GV yêu cầu SV thực hiện bài pre-test (bài tiền kiểm) NLTN Mỗi bài TN, SV tiến hành TN, thu thập và xử lí dữ liệu.
- Trong ba bài TN đầu tiên: GV hướng dẫn các SV thực hiện TN theo mẫu có sẵn SV thực hiện theo đúng các bước mô tả trong tài liệu hướng dẫn thực hành
TN SV thực hiện TN dưới sự hướng dẫn tường minh của GV từ khâu bố trí, tiến hành TN đến xử lí dữ liệu và phân tích, đánh giá kết quả Chẳng hạn như đa phần các SV chưa xác định được tên và công dụng của dụng cụ TN (CSHV 3.1), cụ thể khi thực hiện bài 08, SV không nêu được hoặc trình bày sai tên và công dụng của van an toàn, van ba chiều, chưa biết cách lắp ráp và bố trí TN (CSHV 3.2), chưa nắm được các bước tiến hành TN (CSHV 3.3) Và khi thực hiện bài 04, SV không nắm được trình tự thứ tự các bước tiến hành TN của phương pháp 2 và chưa biết cách đẩy con trượt N vào giữa ống thủy tinh, chưa xác định được tần số cộng hưởng Ngoài ra, SV gặp khó khăn trong việc xử lí dữ liệu (CSHV 4.1), cụ thể ở bài
01 do công thức tính toán khó và phức tạp ở phần tính momen quán tính của bánh xe và sai số của phép đo Do vậy, SV thực hiện TN với sự hướng dẫn hoàn toàn của
GV ở các bài TN như bài 01, bài 02, bài 04, bài 08 Chính vì vậy, đa phần các SV chỉ dừng ở mức 1.
- Từ bài TN thứ 4 đến bài TN thứ 9: phần lớn các SV thực hiện TN với sự hướng dẫn một phần của GV và còn một số SV lại vẫn thực hiện TN với sự hướng dẫn rất nhiều của GV đối với các bài TN độ khó 3 Có khoảng 78,57% SV đã đạt mức 2 khi làm TN rơi vào một trong những bài TN có độ khó 1 và độ khó 2 Và có khoảng 25% SV đã đạt mức 2 khi làm TN rơi vào một trong những bài TN có độ khó 3 Phần lớn các SV cần sự hỗ trợ của GV khi gặp khó khăn trong việc lắp ráp và bố trí TN (CSHV 3.2)(cụ thể ở bài 07 lắp ráp chưa chính xác cổng quang điện với băng đệm, hai lò xo với hai xe trượt và bài 09 mắc sai mạch điện), chưa nắm được các bước tiến hành TN hoặc tiến hành TN sai (CSHV 3.2) (cụ thể bài 04 chưa biết đưa con trượt N lên giữa ống thủy tinh, bài 08 thao tác sai chỉnh các van 3 chiều), chưa biết thu thập dữ liệu (CSHV 3.4) (chưa biết cách đọc giá trị trên thước cặp ở bài 02, thước Panme ở bài 03) và xử lí dữ liệu sai (CSHV 4.1) (chẳng hạn tính toán sai, chưa đổi đơn vị hệ SI ở bài 01 và bài 03) Một vài SV (khoảng 7,14%) có đề xuất PATN xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng sử dụng phương án gần giống trong PTN nhưng tự chế tạo vòng kim loại và sử dụng lực kế, hai cốc nhựa nối thông nhau bằng ống cao su Ngoài ra, có hai SV đề xuất xác định bước sóng và vận tốc âm (sử dụng kết quả của TN bài xác định tỷ số nhiệt dung phân tử của chất khí để suy ra vận tốc âm của không khí) nhưng lại tham khảo các phương án đã có sẵn trên internet hoặc trong tài liệu TN và chỉ dừng lại ở đề xuất PATN tương tự nhưng chưa có thực hiện PATN đã đề xuất Vì vậy, sau khi hoàn thành 9 bài TN chỉ có rất ít SV đạt được mức hành vi là mức 3 (khoảng 7,14% xét trong trường hợp đơn giản).
Tuần 11: SV ôn tập và thực hiện bài post-test PLIC và bài post-test NLTN.
Tuần 12: thi kết thúc học phần: thi thực hành và vấn đáp. b Ở lớp thực nghiệm
Tuần 1: tương tự với lần 1 GV cũng giới thiệu - bài mở đầu “Đo lường và phân tích kết quả đo”, hướng dẫn SV cách thức học tập và sử dụng PHT cho học phần TNVLĐC SV cũng làm bài pre-test PLIC (trong đó có 10 SV bỏ lỡ bài PLIC vì vào trễ).
Tuần 2- Tuần 10: SV phải làm thêm pre-test NLTN do GV soạn theo cấu trúc NLTN Ở mỗi tuần, SV thực hiện 01 bài TN theo quy trình tổ chức DHKP đã xây dựng.
- Ở bài TN đầu tiên, do SV mới làm quen với cách thức tổ chức DHKP nên chủ yếu GV hướng dẫn các SV thực hiện TN “ khám phá theo cấu trúc có sẵn” SV được hỗ trợ PHT, video và hướng dẫn một cách chi tiết, cụ thể của GV trong quá trình tiến hành TN Đa phần các SV chỉ mới hoàn thành được mức độ khám phá 1 với sự hỗ trợ rất nhiều của GV từ khâu bố trí, tiến hành TN đến xử lí dữ liệu Một số vấn đề SV hay thường gặp phải như tính toán sai các đại lượng trung bình và sai số của phép đo (CSHV 4.1) (cụ thể xem hình 4.4 và 4.5) Phần lớn các SV đều chỉ nêu được tên các dụng cụ TN nhưng SV lại gặp khó khăn trong việc trình bày công dụng của dụng cụ TN (CSHV 3.1) Chẳng hạn ở phương pháp 2 của bài 04, SV chưa biết công dụng của một vài dụng cụ TN như: van ba chiều, con trượt nhôm N, cuộn cảm và khi thực hiện bài 08 thì đa phần SV đều mới nêu được tên dụng cụ TN nhưng không trình bày được công dụng của các dụng cụ TN như: bơm khí nén, van an toàn, van ba chiều.
Hình 4.4 Nhật kí thí nghiệm của SV 32_2 khi tính toán sai ∆ v của bài 5 Hình 4.5 Nhật kí thí nghiệm của
SV40_2 khi tính sai tần số góc bài 9
- Từ bài TN thứ 2 đến bài TN thứ 4, SV đã bắt đầu quen dần với cách thức tổ chức DHKP và đã có sự chuẩn bị kĩ lưỡng ở nhà, nên tất cả các SV đều đã hoàn thành mức độ khám phá 1 Sau đó, GV giao tiếp các NVHT ở mức độ khám phá 2 SV thực hiện TN theo “ khám phá có hướng dẫn ” dưới sự hỗ trợ của GV khi cần thiết Đa phần
SV đều đạt mức 2 đối với bài TN có độ khó 1 và 2 Và có khoảng 85% SV đạt mức 2 đối với bài TN có độ khó 3 Phần lớn các SV đều nêu được tên và công dụng của các dụng cụ TN (CSHV 3.1) và có thể lắp ráp, bố trí TN (CSHV 3.2) Tuy nhiên, GV thường hay hỗ trợ SV trong khâu tiến hành TN vì những bài TN ở độ khó 3 đòi hỏi SV phải đo nhiều đại lượng trong thời gian ngắn, thao tác tác khó và phức tạp, có một số dụng cụ SV không biết cách sử dụng và cách đọc giá trị (chẳng hạn như ở bài 08 SV chưa biết cách đọc giá trị trên áp kế điện tử là áp suất tuyệt đối hay áp suất tương đối, ở bài 02 đọc sai giá trị của vòng kim loại trên thước cặp) Một số SV thao tác tiến hành TN sai chẳng hạn như vòng kim loại gắn vào thước cặp ở tư thế chưa chính xác nên dẫn đến đo sai đường kính ngoài của vòng kim loại (cụ thể xem hình 4.6) và để sai vị trí của con mã khi cân khối lượng của xe trượt (cụ thể xem hình 4.7) Ngoài ra, SV thường hay biểu diễn sai giá trị thu được và không xác định được sai số dụng cụ Đối với các SV đã hoàn thành mức độ khám phá 2 GV tiếp tục chuyển giao NVHT ở mức độ khám phá 3 SV thực hiện TN theo “ khám phá mở ” dưới sự xác nhận và góp ý của GV SV tự lập kế hoạch thiết kế phương án TN Tuy nhiên phương án TN do SV thiết kế lại tham khảo các phương án đã có sẵn trên internet Chính vì vậy, sau khi đã hoàn thành 4 bài TN thì các SV vẫn chỉ dừng ở mức 2.
Hình 4.6 Thao tác sai đo đường kính vòng kim loại của SV 14_2
Hình 4.7 Thao tác đo khối lượng xe của SV 35_2 khi để con mã chưa đúng
-Từ bài TN thứ 5 đến bài TN thứ 9, các CSHV cần phát triển cho từng bài
TN của SV đều đạt mức 2 Một số SV có đưa ra ý tưởng đề xuất cải tiến dụng cụ
TN (CSHV 4.6) chẳng hạn ở bài 09 khảo sát các tính chất của dao động cưỡng bức để giảm sai số của phép đo thì “SV 40_2 phát biểu có thể sử dụng mô tơ gắn với nam châm, đặt nam châm lại gần cuộn dây điện, điều chỉnh tần số quay của mô tơ ở các tần số khác nhau…” (xem hình 4.8) và ở bài 07, SV 38_2 đề xuất thay xe trượt mới, miếng vải dán mới và gắn thêm lò xo vào 1 đầu của máng trượt và đầu còn lại nối với xe trượt để tạo ra lực đẩy lên xe đồng đều.
Hình 4.8 Đề xuất cải tiến dụng cụ thí nghiệm của SV40_2
-Từ bài TN thứ 5 đến bài TN thứ 9: SV tiếp tục thực hiện NVHT ở mức độ khám phá 3 theo “ khám phá mở ” dưới sự xác nhận và giám sát của GV SV tự lập kế hoạch thiết kế PATN Do điều kiện của SV còn hạn chế nên GV cũng có hỗ trợ thêm cho các SV về dụng cụ TN theo PATN mà SV đề xuất Kết quả đạt được, một vài nhóm SV (khoảng 14,63%) có đề xuất PATN ở mức 3 Một là, khảo sát chu kì của con lắc đơn và xác định gia tốc trọng trường bằng con lắc đơn Trong phương án này,
SV 19_2 đã khảo sát ảnh hưởng của biên độ lên chu kỳ dao động của con lắc đơn, ảnh hưởng của khối lượng lên chu kỳ của con lắc đơn, ảnh hưởng của độ dài lên chu kỳ dao động của con lắc đơn và xác định gia tốc trọng trường tại PTN bằng các dụng cụ đơn giản (xem hình 4.9) Hai là, SV 26_2 đã đề xuất phương án TN kiểm chứng 3 định luật của chất khí bằng ống nước, áp kế, ống tiêm (xem hình 4.11, 4.12) Ba là,
SV 37_2 và SV 38_2 xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng bằng 3 phương pháp: (i) dựa trên hiện tượng mao dẫn để xác định suất căng mặt ngoài chất lỏng ứng với 2 ống có đường kính khác nhau; (ii) sử dụng ống nhỏ giọt pipet; (iii) dựa trên lực căng mặt ngoài tác dụng lên vòng kim loại treo trên lực kế (vòng kim loại và giá đỡ do chính SV tự chế tạo ra) (xem hình 4.10).
Hình 4.9 Tiến hành thiết kế phương án 1 xác định gia tốc trọng trường của SV 19_2
Hình 4.10 Tiến hành thiết kế phương án 1 xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng của SV 37,38_2
Hình 4.11 Tiến hành thiết kế phương án 1, kiểm chứng định luật Boyle-
Hình 4.12 Tiến hành thiết kế phương án 2, kiểm chứng định luật Boyle- Mariotte của SV 26_2
![Hình 1.1. Quy trình dạy học thí nghiệm mở [13] - Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm](https://media.store123doc.com/figures/005/702/hinh-quy-trinh-day-hoc-thi-nghiem-mo-5702495.webp)
![Hình 2.9. Các bước trong dạy học khám phá của tác giả Sokolowska [113] - Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm](https://media.store123doc.com/figures/005/702/hinh-buoc-day-hoc-kham-pha-gia-sokolowska-5702499.webp)
![Hình 2.11. Mô hình thiết kế giảng dạy ADDIE – [116] - Tổ chức dạy học khám phá “Thí nghiệm Vật lí đại cương” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của sinh viên sư phạm](https://media.store123doc.com/figures/005/702/hinh-mo-hinh-thiet-ke-giang-day-addie-5702500.webp)
