thiết kế thí nghiệm bằng dụng cụ đơn giản và sử dụng trong dạy học phần động học vật lí 10

Như vậy, việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các năng lực của học sinh như: năng lực giao tiếp, hợp tác; năng lực giải quyết vấn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: TS DƯƠNG XUÂN QUÝ

HÀ NỘI – 2023

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng bản luận văn này là kết quả nghiên cứu của chính bản thân thân tôi Số liệu và tài liệu được trích dẫn trong luận văn là hoàn toàn trung thực Kết quả của nghiên cứu không trùng lặp với bất cứ công trình nào đã được công bố trước đó

Tôi chịu trách nhiệm với lời cam đoan của mình

Hà Nội, tháng 6 năm 2023 Tác giả

Triệu Thị Lựu

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các giảng viên trong khoa Vật Lí,trường Đại học Giáo Dục Hà Nội, đặc biệt là các thầy giáo, cô giáo trong Tổ bộ môn Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập khóa học Thạc sĩ tại trường

Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Dương Xuân Quý, người thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu, triển khai và hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, các đồng nghiệp trường THPT Trung Sơn – Yên Sơn – Tuyên Quang và nhóm các em học sinh lớp 10A1 trường THPT Trung Sơn đã nhiệt tình tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong quá trình thu thập dữ liệu và thực nghiệm sư phạm cho luận văn

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn bạn bè và gia đình luôn tạo điều kiện, động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu để hoàn thành luận văn này

Hà Nội, tháng 6 năm 2023 Tác giả

Triệu Thị Lựu

DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT

CNTT Công nghệ thông tin

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Cấu trúc NLTN 7

Bảng 1.2 Tiêu chí chất lượng của các chỉ số hành vi 8

Bảng 1.2: Bảng kết quả khảo sát GV về thực trạng sử dụng TBTN trong dạy học 23

Bảng 1.3 Bảng kết quả khảo sát đối với HS về tìm hiểu việc sử dụng TN trong

dạy học Vật lí 27

Bảng 1.1 Bảng xác định tọa độ- thời gian của vật chuyển động 35

Bảng 2.3 Khảo sát chuyển động rơi tự do: 37

Bảng 2.4 Kết quả đo độ dịch chuyển 39

Bảng 2.4 Kết quả thí nghiệm vận tốc tổng hợp 40

Bảng 3.1: thí nghiệm khảo sát tầm ném xa phụ thuộc vào độ cao của vật 46

Bảng 3.2: thí nghiệm khảo sát tầm ném xa phụ thuộc vào độ cao của vật 47

Bảng 3.3 : thí nghiệm khảo sát tầm ném xa phụ thuộc vào độ cao của vật 48

Bảng 3.1 Bảng kết quả học tập HS lớp thực nghiệm 96

Bảng 3.2 Bảng kế hoạch thực nghiệm sư phạm 97

Bảng 3.3 Danh sách học sinh được đánh giá NLTN 97

Bảng 3.4 Kết quả đánh giá thành tố “Xác định mục đích thí nghiệm” 102

Bảng 3.5 Kết quả đánh giá thành tố “Thiết kế phương án TN” 104

Bảng 3.6 Kết quả đánh giá thành tố “ Tiến hành TN” 105

Bảng 3.7 : Kết quả đánh giá thành tố “ Phân tích kết quả và đánh giá TN” 106

Bảng 3.8 Bảng tổng hợp kết quả đánh giá NLTN 108

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ VÀ HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ cấu trúc năng lực 5

Hình 1.2 Ba thành tố cơ bản của năng lực 6

Hình 1.3: Máy bắn đá của HS 13

Hình 1.4 HS đang tập trung thảo luận, tích cực học tập 14

Hình 1.5 Học sinh đang làm việc nhóm 15

Hình 2 1 Bộ thiết bị khảo sát độ dịch chuyển- tốc độ trung bình 35

Hình 2.2 Hinh ảnh bố trí thí nghiệm xác định độ dịch chuyển 35

Hình 2 3 Hình ảnh bố trí thí nghiệm đo tốc độ trung bình của vật 36

Hình 2 4 Hình ảnh bố trí thí nghiệm chuyển động rơi tự do 37

Hình 2 5 Bộ thiết bị khảo sát độ dịch chuyển – Tổng hợp độ dịch chuyển 38

Hình 2 6 Thí nghiệm khảo sát độ dịch chuyển 39

Hình 2 7 Thí nghiệm khảo sát vận tốc tổng hợp 40

Hình 2 8 Bộ thí nghiệm khảo sát chuyển rơi tự do và chuyển động ném 44

Hình 2 9 Hình ảnh bố trí thí nghiệm kiểm chứng thời gian chuyển động ném

và thời gian rơi tự do 45

Hình 2 10 Thí nghiệm khảo sát chuyển động ném ngang 45

Hình 2 11 Hình ảnh bố trí thí nghiệm khảo sát chuyển động ném ngang 46

Hình 2 12 Hình ảnh bố trí thí nghiệm khảo sát chuyển động ném xiên 47

Hình 2.13 Hình ảnh học sinh thiết kế máy bắn đá 49

Hình 2.14 Hình ảnh học sinh thiết kế máy bắn đá 50

Hình 2.15 Hình ảnh học sinh thiết kế máy bắn đá 50

Hình 2.16 Hình ảnh học sinh thiết kế máy bắn đá 51

Hình 2.17 Hình ảnh học sinh thiết kế máy bắn đá 51

Hình 2.18 Hình ảnh học sinh thiết kế máy bắn đá 52

Hình 3 1 Hình ảnh HS thảo luận thiết kế phương án thực nghiệm xác định độ dịch chuyển và quãng đường đi được 99

Hình 3 2 Hình ảnh học sinh tiến hành thí nghiệm xác định độ dịch chuyển 100

Hình 3 3 Hình ảnh HS thảo luận 101

Sơ đồ 3.1 Kết quả tổng hợp thành tố “Xác định mục đích TN” 103

Sơ đồ 3.2 Kết quả tổng hợp thành tố “Thiết kế phương án TN” 104

Sơ đồ 3.3 Kết quả tổng hợp thành tố “Tiến hành TN” 106

Sơ đồ 3.4 Kết quả tổng hợp thành tố “Phân tích kết quả và đánh giá TN” 107

Sơ đồ 3.5 Biểu đồ tổng điểm các thành tố năng lực của mỗi bài 107

3 Giả thuyết khoa học của đề tài 2

4 Đối tượng nghiên cứu của đề tài 2

5 Đối tượng khảo sát 3

6 Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài 3

7 Phương pháp nghiên cứu của đề tài 3

8 Đóng góp của đề tài 4

CHƯƠNG 1 5

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA THÍ NGHIỆM 5

TRONG QUÁ TRÌNH DẠY HỌC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA HỌC SINH 5

1.1 Khái niệm năng lực thực nghiệm 5

1.1.1 Khái niệm năng lực 5

1.1.2 Năng lực thực nghiệm 6

1.2 Chức năng của thiết bị thí nghiệm 10

1.2.1 Chức năng cơ bản của thiết bị thí nghiệm 11

1.2.2 Phân loại thí nghiệm 15

1.3 Tổ chức dạy học phát triển năng lực thực nghiệm 16

1.3.1 Các yêu cầu của việc tổ chức dạy học theo phát triển năng lực thực nghiệm 16

1.3.2 Các giai đoạn tổ chức dạy học 19

1.4 Sự cần thiết của việc thiết kế, chế tạo thiết bị thí nghiệm 21

1.5 Thực trạng việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học phát triển năng lực cho học sinh ở trường trung học phổ thông 22

1.5.1 Mục đích điều tra 22

1.5.2 Phương pháp điều tra 22

1.5.3 Đối tượng điều tra 23

1.5.4 Kết quả điều tra 23

Kết luận Chương 1 29

CHƯƠNG 2 30

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM BẰNG CÁC DỤNG CỤ ĐO ĐƠN GIẢN VÀ SỬ DỤNG TRONG DẠY HỌC PHẦN “ ĐỘNG HỌC” – VẬT LÍ 10 THPT 2018 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC NGHIỆM 30

2.1 Phân tích chủ đề “ Động học” chương trình Vật lí lớp 10 trung học phổ thông 2018 30

2.2.1 Quy định nội dung và yêu cầu cần đạt của chương “ Động học” 30

2.1.2 Nội dung kiến thức 31

2.2 Xây dựng thiết bị dạy học trong dạy học phần “Động học” 34

2.3 Xây dựng kế hoạch bài dạy phần “ Động học” 52

2.3.1 Kế hoạch bài dạy “Độ dịch chuyển và quãng đường đi được” 52

2.3.2 Kế hoạch bài dạy “Tốc độ và vận tốc ” 71

2.3.3 Thiết kế tiến trình dạy học “ Chuyển động ném” ( Phụ lục) 89

2.4 Thiết kế bảng Rubric đánh giá NLTN của các bài học 89

2.4.1 Bảng Rubric đánh giá bài học “Độ dịch chuyển và quãng đường đi được” 89

2.4.2 Bảng Rubric đánh giá bài học “Tốc độ và vận tốc” 92

2.4.3 Bảng Rubric đánh giá bài học “Chuyển động ném” ( Phụ lục 06) 95

Kết luận chương 2 95

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 96

3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 96

3.2 Tổ chức thực nghiệm sư phạm 96

3.3 Đối tượng và thời gian thực nghiệm sư phạm 96

3.4 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm 97

3.5 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 97

3.6 Kết quả thực nghiệm sư phạm 98

3.6.1 Đánh giá định tính kết quả TNSP 98

3.6.2 Đánh giá định lượng kết quả TNSP 102

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 110

1 Kết luận 110

2 Khuyến nghị 110

TÀI LIỆU THAM KHẢO 112

PHỤ LỤC 1

MỞ ĐẦU 1 Lí do chọn đề tài

Đất nước ta đang trong giai đoạn Công nghiệp hóa - Hiện đại hóa, mục tiêu là trở thành một nước công nghiệp theo hướng hiện đại, hội nhập với cộng đồng quốc tế Xã hội Việt Nam cần đào tạo được những con người phát triển toàn diện, thông minh sáng tạo Để đạt được mục tiêu đó, nền giáo dục cần phải đổi mới mạnh mẽ và sâu sắc cả về nội dung và phương pháp

Hiện nay, ngành Giáo dục và Đào tạo đang tích cực thực hiện Nghị quyết số 29/NQ-TW ngày 4 tháng 11 năm 2013 của Ban Chấp hành Trung ương Đảng khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, thực hiện chuyển từ dạy học tiếp cận nội dung sang dạy học tiếp cận năng lực người học, theo hướng của Nghị

quyết 88/2014/QH13 của Quốc hội: “Đổi mới chương trình, sách giáo khoa (SGK) giáo dục phổ thông nhằm tạo chuyển biến căn bản, toàn diện về chất lượng và hiệu quả giáo dục phổ thông; kết hợp dạy chữ, dạy người và định hướng nghề nghiệp; góp phần chuyển nền giáo dục nặng về truyền thụ kiến thức sang nền giáo dục phát triển toàn diện cả về phẩm chất và năng lực, hài hoà đức, trí, thể, mĩ và phát huy tốt nhất tiềm năng của mỗi HS” Để thực hiện điều đó, ngành Giáo dục và Đào tạo đã thực

hiện xây dựng chương trình giáo dục phổ thông mới theo định hướng phát triển phẩm chất và năng lực cho HS, rèn luyện cho HS khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn và bồi dưỡng ý thức học tập suốt đời

Trong chương trình Vật lí 2018, theo tinh thần của môn khoa học thực nghiệm, môn Vật lí hướng đến xây dựng các khái niệm, định luật Vật lí trên cơ sở thực tiễn, sử dụng phương pháp đặc thù của Vật lí để phát triển năng lực vật lí của HS Như vậy, việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các năng lực của học sinh như: năng lực giao tiếp, hợp tác; năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo Đồng thời góp phần phát triển năng lực đặc thù là năng lực thực nghiệm Bản thân các thành tố chính của năng lực thực nghiệm cũng chính là năng lực vật lí được mô tả trong chương trình Tuy nhiên, từ thực tế dạy học cho thấy, học sinh có thể nắm vững được các lí thuyết, các công thức định luật và vận

dụng được chúng để giải các bài tập cho các kì thi mà chưa thực sự được thực hiện các nghiên cứu vật lí qua các thí nghiệm

Trong trường THPT hiện nay đã được cung cấp các thiết bị thí nghiệm nhưng với số lượng rất hạn chế và chủ yếu chỉ để thực hiện các thí nghiệm biểu diễn của GV Mặt khác, các TBTN có độ bền không cao và độ chính xác còn thấp, ảnh hưởng nhiều đến việc tổ chức dạy học Năm học 2022- 2023, chương trình giáo dục phổ thông mới được áp dụng cho chương trình lớp 10 nhưng các thiết bị thí nghiệm chưa được trang cấp (cung cấp cho các trường )

Hiện nay, trong đời sống có nhiều dụng cụ, thiết bị đơn giản hỗ trợ hoạt động của con người Có thể khai thác các dụng cụ đó để hỗ trợ việc tổ chức các hoạt động thực nghiệm Các dụng cụ khi đó đóng vai trò là nội dung kiến thức và là phương tiện để HS xây dựng kiến thức Các dụng cụ này còn tạo ra sự hứng thú, quan tâm của HS với môn học khi tạo ra sự gắn kết giữa kiến thức vật lí với cuộc sống

Vì vậy, chúng tôi lựa chọn đề tài: “Thiết kế thí nghiệm bằng dụng cụ đơn giản và sử dụng trong dạy học phần “ Động học” - Vật lí 10” làm đề tài nghiên

cứu cho luận văn của mình

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng một số thí nghiệm từ các dụng cụ trong đời sống và sử dụng trong dạy học Vật lí để tổ chức dạy học phần “ Động học” – Vật lí 10 ở trường trung học phổ thông nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh

3 Giả thuyết khoa học của đề tài

Nếu xây dựng được các thí nghiệm từ các dụng cụ thông thường, phổ biến trong đời sống và sử dụng các thí nghiệm đó để tổ chức dạy học theo cách thức giải quyết vấn đề của các nhà khoa học thì sẽ phát huy được năng lực thực nghiệm của HS

4 Đối tượng nghiên cứu của đề tài

- Đối tượng nghiên cứu: Việc phát triển năng lực thực nghiệm của HS khi học tập phần “ Động học” – Vật lí 10 với việc sử dụng các thí nghiệm tự tạo từ dụng cụ trong đời sống để tổ chức hoạt động

- Phạm vi nghiên cứu: Quá trình dạy học nội dung “ Động học” - Vật lí 10 chương trình 2018

5 Đối tượng khảo sát

- Khách thể nghiên cứu: HS khối 10 trường THPT Trung Sơn, huyện Yên Sơn,

tỉnh Tuyên Quang

- Cách thức chọn mẫu: Thiết kế, kiểm tra trước và sau tác động đối với nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng

6 Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài

− Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của chủ trương đổi mới phương pháp

dạy học Vật lí theo định hướng phát triển năng lực, đặc biệt là năng lực thực nghiệm

− Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc thiết kế và thực hiện các thí nghiệm Vật lí

trong việc phát triển năng lực thực nghiệm của HS

− Xây dựng một số thí nghiệm từ dụng cụ đo đơn giản trong đời sống và đề xuất

phương án sử dụng trong dạy học nhằm phát triển năng lực thực nghiệm cho HS

− Soạn thảo tiến trình dạy học có sử dụng thí nghiệm theo định hướng phát triển

năng lực − Xây dựng phiếu đánh giá theo các tiêu chí đánh giá năng lực thực nghiệm

− Tiến hành thực nghiệm sự phạm ở trường THPT Trung Sơn để kiểm tra giả

thuyết khoa học đã đề ra

− Thu thập và xử lí số liệu thu được sau khi thực nghiệm sư phạm, phân tích và

rút ra kết luận 7 Phương pháp nghiên cứu của đề tài

7.1 Phương pháp nghiên cứu lí thuyết

− Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của việc đổi mới phương pháp dạy học

Vật lí theo định hướng phát triển năng lực, đặc biệt là năng lực thực nghiệm

− Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc thiết kế và thực hiện các TN Vật lí trong

việc phát triển năng lực thực nghiệm của HS

− Nghiên cứu mục tiêu, nội dung và nhiệm vụ dạy học phần “ Động học” Vật

lí 10 ở trường THPT hiện nay

− Nghiên cứu vai trò của TN Vật lí trong việc phát triển năng lực thực nghiệm

cho HS

7.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Thử nghiệm xây dựng một số TN sử dụng các dụng cụ đơn giản trong đời sống cho nội dung dạy học phần “ Động học” – Vật lí 10

7.3 Phương pháp điều tra

Điều tra thực trạng của việc sử dụng các thí nghiệm thực hành từ các dụng cụ đơn giản trong đời sống cho quá trình dạy học phần “Động học” – Vật lí 10

7.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

Tiến hành thực nghiệm sư phạm ở trường THPT có đối chứng kiểm tra tính khả thi của luận văn, cụ thể là làm nổi bật vai trò của TN trong việc phát triển năng lực thực nghiệm cho HS

Làm tài liệu tham khảo cho GV THPT và sinh viên các trường sư phạm

9 Cấu trúc của đề tài

Ngoài phần Mở đầu, Kết luận, Tài liệu tham khảo và phụ lục, Luận văn gồm 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của thí nghiệm thực hành trong quá trình

dạy học định hướng phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh

Chương 2: Thiết kế thí nghiệm bằng các dụng cụ đơn giản trong sử dụng dạy

học phần “Động học” Vật lí 10 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA THÍ NGHIỆM TRONG QUÁ TRÌNH DẠY HỌC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC

NGHIỆM CỦA HỌC SINH 1.1 Khái niệm năng lực thực nghiệm

1.1.1 Khái niệm năng lực

Theo CT GDPT tổng thể, khái niệm năng lực được định nghĩa: “Năng lực là thuộc tính cá nhân được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con người huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí, thực hiện thành công một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể.”

Từ định nghĩa này, có thể rút ra những đặc điểm chính của năng lực là: - Năng lực là sự kết hợp giữa tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện của người học;

- Năng lực là kết quả huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí,

- Năng lực được hình thành, phát triển thông qua hoạt động và thể hiện ở sự thành công trong hoạt động thực tiễn

Cấu trúc của năng lực có thể được biểu diễn bằng sơ đồ ở hình 1:

Hình 1.1 Sơ đồ cấu trúc năng lực

Năng lực được tạo từ 3 thành tố cơ bản là: Kiến thức, kĩ năng và thái độ theo sơ đồ như hình 2

Hình 1.2 Ba thành tố cơ bản của năng lực

1.1.2 Năng lực thực nghiệm

1.1.2.1 Khái niệm năng lực thực nghiệm

Theo từ điển: Thực nghiệm là tạo ra những biến đổi nhất định của sự vật để

xem xét những hiện tượng nào đó hoặc kiểm tra tính đúng sai của các lí thuyết, của những ý kiến hoặc gợi ra những ý kiến mới [18]

Thực nghiệm trong khoa học là một phương pháp nghiên cứu Thực nghiệm có thể thực hiện bằng việc nghiên cứu, tổng hợp, phân tích các tài liệu, các bằng chứng thu được (lịch sử, khảo cổ); việc theo dõi, quan sát các sự vật, hiện tượng vốn có trong tự nhiên (thiên văn); bằng việc tiến hành các TN (vật lí, hóa học) Qua đây, ta thấy TN chỉ là một phần trong thực nghiệm, tuy nhiên trong Vật lí TN là phương án chủ yếu để thu thập thông tin, kiểm tra giả thuyết

Khái niệm NLTN:

Theo tác giả Đinh Anh Tuấn: “NLTN là khả năng vận dụng những kiến thức, kinh nghiệm, kĩ năng, thái độ và hứng thú để hành động một cách phù hợp và có hiệu quả trong các tình huống đa dạng của cuộc sống”[17] Theo quan điểm này, NL thực nghiệm được xác định bao gồm: khả năng huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng, thái độ để thực hiện một cách hợp lí, qua đó thực hiện thành công nhiệm vụ thực nghiệm trong quá trình học tập

Trên cơ sở đó, trong dạy học vật lí, NLTN Vật lí là khả năng huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng thực hành trong lĩnh vực Vật lí để thực hiện thành công nhiệm vụ thực nghiệm trong quá trình học tập Vật lí với thái độ tích cực Đó có thể là khả năng lí giải một hiện tượng Vật lí, thực hiện thành công một TN Vật lí hay

thiết kế, chế tạo một dụng cụ TN hoạt động dựa trên các nguyên tắc Vật lí để phục vụ học tập và nghiên cứu [17]

Theo chương trình môn Vật lí 2018 có mục tiêu phát triển phẩm chất, năng lực chung và năng lực Vật lí của HS Các năng lực này của chương trình có nhiều thành tố cốt lõi là thành tố của NLTN

1.1.2.1 Các thành tố và chỉ số hành vi của năng lực thực nghiệm

Trong dạy học theo định hướng phát triển NLTN, bên cạnh việc đánh giá kết quả học tập của HS dựa vào khả năng vận dụng kiến thức, kĩ năng giải quyết các tình huống thực tiễn Kết quả học tập của HS còn được đánh giá thông qua các chỉ số hành vi của NLTN [16]

Để thuận lợi cho việc đánh giá sự phát triển NLTN của HS, chúng tôi chia NLTN bao gồm 4 thành tố và 14 chỉ số hành vi Các thành tố và chỉ số hành vi được trình bày ở Bảng 1.1

2 Thiết kế phương án TN

2.1 Xác định được các dụng cụ TN cần sử dụng 2.2 Mô tả được cách bố trí TN

2.3 Dự kiến được các bước tiến hành TN 2.4 Dự kiến được kết quả TN

2.5 Lựa chọn phương án TN tối ưu 3 Tiến hành phương án

4.1 Xử lí, phân tích, trình bày được số liệu 4.2 Rút ra được kết luận

4.3 Tự đánh giá và cải tiến phép đo

Có nhiều cách xây dựng cấu trúc và chỉ số hành vi trong NLTN đã được trình bày Qua tham khảo, chúng tôi lựa chọn sử dụng cấu trúc hành vi của NLTN trong luận án tiến sĩ của TS Xaypaseuth [19], trong đó có một số điều chỉnh để phù hợp

với tiêu chí làm TN với các dụng cụ đơn giản

Bảng 1.2 Tiêu chí chất lượng của các chỉ số hành vi

Chỉ số hành vi

Tiêu chí chất lượng

Thành Tố 1: Xác định mục đích TN [M1.1] Thực hiện

các suy luận lôgic để tìm hệ quả cần kiểm nghiệm

HS thực hiện được các suy luận lôgic để tìm được hệ quả cần kiểm nghiệm nhưng chưa đầy đủ, chính xác

HS thực hiện được các suy luận lôgic để tìm được hệ quả cần kiểm nghiệm đầy đủ, chính xác dưới sự hướng dẫn của GV

HS tự thực hiện được các suy luận lôgic để tìm được hệ quả cần kiểm nghiệm đầy đủ, chính xác

[M1.2] Xác định

kết luận cần được rút ra từ TN

Xác định được kết luận cần rút ra nhưng không đầy đủ

Xác định được kết luận cần rút ra đầy đủ nhưng có sự hỗ trợ của GV

Tự xác định được kết luận cần rút ra đầy đủ

Thành Tố 2: Thiết kế phương án TN [M2.1] Xác định

các dụng cụ TN cần sử dụng

Xác định được một số dụng cụ cơ bản

Xác định được đầy đủ dụng cụ TN nhưng chưa tối ưu

Xác định được đầy đủ dụng cụ TN tối ưu

[M2.2] Xây dựng

cách bố trí TN

Xây dựng cách bố trí TN nhưng chưa đầy đủ

Mô tả được sơ lược cách bố trí TN

Mô tả được cách bố trí TN một cách khoa học, có hình minh họa

[M2.3] Dự kiến

các bước tiến hành TN

Dự kiến thiếu một số bước tiến hành TN

Dự kiến được đầy đủ các bước tiến

Tự dự kiến được đầy đủ các bước tiến hành TN

hành TN dưới sự hướng dẫn của GV

[M2.4] Dự kiến

kết quả TN

Dự kiến chưa chính xác kết quả TN

Dự kiến đúng một phần kết quả TN

Dự kiến đúng kết quả TN

[M2.5] Lựa chọn

phương án TN

HS chỉ đưa ra được 1 phương án TN nhưng chưa đầy đủ và hợp lí

HS đưa ra được một số phương án TN nhưng chưa lựa chọn được phương án TN tối ưu

HS đưa ra được một số phương án TN, phân tích, lựa chọn phương án TN tối ưu

Thành Tố 3: Tiến hành phương án TN đã thiết kế [M3.1] Tìm hiểu/

lựa chọn/ tìm kiếm các bộ phận của thiết bị thực

Tìm hiểu được một số bộ phận thiết bị sẵn có

Tìm hiểu được các bộ phận thiết bị sẵn có

Tìm hiểu được các bộ phận thiết bị sẵn có một cách đầy đủ, chính xác

[M3.2] Lắp ráp, bố

trí TN

Lắp ráp, bố trí được TN dưới sự giúp đỡ của GV

Tự lắp ráp TN, bố trí TN nhưng chưa khoa học

Tự lắp ráp TN nhanh chóng, bố trí TN khoa học

[M3.3] Thực hiện

quy trình TN

Tiến hành được một số bước theo quy trình

Tiến hành đầy đủ các bước theo quy trình

Tiến hành đầy đủ các bước theo quy trình một cách nhanh chóng

[M3.4] Thu thập

số liệu

Thu thập được một số số liệu nhưng còn ít và có sai số

Thu thập được đầy đủ số liệu nhưng còn có số liệu chưa chính xác

Thu thập số liệu đầy đủ, chính xác

Thành Tố 4: Phân tích kết quả và đánh giá TN [M4.1] Xử lí, phân

tích, trình bày số liệu

Xử lí, phân tích, trình bày được một vài số liệu từ kết quả

TN Xử lí, phân tích, trình bày được tất cả các số liệu từ kết quả

TN Xử lí, phân tích, được tất cả các số liệu từ kết quả TN, trình bày rõ ràng,

có bảng biểu, đồ thị minh họa

[M4.2] Rút ra kết

luận

Chưa rút ra được kết luận chính xác

Rút ra được kết luận chính xác nhưng chưa đầy đủ

Rút ra được kết luận một cách chính xác, đầy đủ

[M4.3] Tự đánh

giá và cải tiến phép đo

Tự đánh giá được phép đo

Tự đánh giá và nêu được hạn chế của phép đo

Tự đánh giá và nêu được hạn chế của phép đo Nêu và tiến hành cải tiến

phép đo

Các mô tả này sẽ được chúng tôi sử dụng để xây dựng công cụ đánh giá khi triển khai dạy học phần “ Động học”

1.2 Chức năng của thiết bị thí nghiệm

Thí nghiệm trong dạy học Vật lí góp phần quan trọng trong việc hoàn thiện phẩm chất, năng lực của HS, đưa đến sự phát triển toàn diện cho người học Thí nghiệm là hoạt động quan trọng, góp phần nâng cao chất lượng kiến thức và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo Vật lí cho HS Nhờ TN, HS có thể hiểu sâu hơn bản chất Vật lí của hiện tượng, định luật, quá trình …được nghiên cứu Từ đó khả năng vận dụng kiến

thức vào thực tiễn của HS sẽ linh hoạt và hiệu quả hơn

Vì vậy việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật Lí ở trường phổ thông không chỉ là công việc bắt buộc mà còn là một trong những nội dung quan trọng trong việc phát triển năng lực nói chung và phát triển NLTN trong dạy học Vật lí Để thực hiện hoạt động thí nghiệm, nhìn chung phải có thiết bị TN TBTN là phương tiện dạy học đóng vai trò quan trọng hàng đầu, với vai trò nổi bật là chúng tạo điều kiện cho sự nghiên cứu có chủ định, có hệ thống, trực quan các hiện tượng, các quá trình vật lí, cho phép hình thành các khái niệm, các định luật một cách trực tiếp trên đối tượng cần nhận thức trong giờ học Ngoài ra, bản thân các TBTN chứa đựng các nội dung khoa học, nội dung kĩ thuật với các biểu hiện của chúng mà HS cần chiếm lĩnh trong quá trình học tập đòi hỏi các hoạt động thí nghiệm[ 8 ]

1.2.1 Chức năng cơ bản của thiết bị thí nghiệm

Dựa trên tài liệu “Phương pháp dạy học Vật lí ở trường phổ thông” của Nguyễn Đức Thâm và các cộng sự [15], các chức năng cơ bản của TBTN được xác định gồm:

a TBTN là phương tiện dạy học được sử dụng trong dạy học vật lí để tạo động cơ, kích thích hứng thú và đặc biệt là định hướng cho việc nghiên cứu, học tập của HS thông qua việc tiến hành các TN mở đầu

Với chức năng này, các TBTN giúp thực hiện các TN đơn giản, bao quát và định hướng được vấn đề nghiên cứu sau đó Cũng có thể giúp thực hiện các TN có tính chất bất ngờ, nghịch lí để tạo tình huống có vấn đề, làm nảy sinh vấn đề nghiên cứu ở HS, tạo cơ sở cho HS tiếp nhận vấn đề nghiên cứu một cách tự nhiên, rõ ràng nhất

Ví dụ, khi dạy bài “Sự rơi tự do” ban đầu GV tiến hành các TN sự rơi của các vật trong không khí để kiểm chứng dự đoán của HS về sự rơi của các vật từ cùng độ cao

+ Thả rơi một viên bi và một chiếc lá + Thả hai tờ giấy giống nhau, nhưng một tờ được vo tròn, một tờ để nguyên + Thả rơi hai viên bi có cùng kích thước, một viên bi sắt, một viên bi ve GV tiến hành các thí nghiệm và yêu cầu HS giải thích các hiện tượng quan sát được Qua đó, HS rút ra nhận xét về sự rơi của các vật trong không khí

Với thí nghiệm mở đầu, GV đã đưa HS nhận diện được sự rơi của các vật trong không khí khác nhau là do sức cản của không khí Vậy nếu loại bỏ được sức cản của không khí, các vật sẽ rơi như thế nào?

b TBTN là phương tiện dạy học quan trọng nhất để thực hiện các TN nhằm hình thành kiến thức, kĩ năng mới trong quá trình dạy học

Nhờ có các TBTN, các TN được thực hiện trong quá trình nghiên cứu tài liệu mới sẽ cung cấp các số liệu thực nghiệm nhằm khái quát hóa hoặc kiểm nghiệm các kết quả rút ra từ các suy luận …Như vậy, do đặc thù của môn học Vật lí là khoa học thực nghiệm nên TBTN sẽ có vai trò quyết định đến chất lượng kiến thức mà HS chiếm lĩnh được

Ví dụ: Nghiên cứu tính chất của chuyển động rơi tự do, có tính chất là chuyển động nhanh dần đều, nhờ vào việc tiến hành TN sẽ tạo điều kiện giúp HS rút ra được những kết luận Nếu không có các TN này, buộc GV phải truyền đạt nội dung kiến thức theo hình thức thuyết trình Điều này không đạt được hiệu quả cao khi dạy học bộ môn Vật lí

Việc nghiên cứu các kiến thức về độ dịch chuyển và quãng đường đi được sẽ đạt hiệu quả cao nếu như các kết luận được rút ra nhờ việc cho đồng thời nhiều nhóm HS của lớp thực hiện các TN, mỗi nhóm thực hiện 1 nhiệm vụ sau:

+ Nhóm 1: Em đang đứng dưới gốc cây ở gần cổng trường và chờ bố mẹ đến đón Hãy nêu cách chỉ vị trí chính xác để bố mẹ đến đón em

+ Nhóm 2: Nêu cách chỉ đường từ trường về đến nhà em + Nhóm 3: Nêu cách xác định thời điểm em đi đến trường + Nhóm 4: Trả lời phần khởi động của bài ở trang 21, SGK

c TBTN có thể được sử dụng để thực hiện trong nhiều giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học ( ôn tập, củng cố và mở rộng kiến thức đã chiếm lĩnh được)

Trong bài Chuyển động ném, nhờ có TBTN mà học sinh có thể kiểm chứng được chuyển động ném ngang là chuyển động có vận tốc ban đầu theo phương ngang và chuyển động dưới tác dụng của trọng lực Sau buổi học, học sinh có thể tham gia hoạt động trải nghiệm nghiên cứu tìm hiểu điều kiện để ném một vật đạt tầm bay xa lớn nhất Dưới đây là hình ảnh sản phẩm của học sinh:

e Sử dụng TBTN trong dạy học góp phần nâng cao tính tích cực, năng lực sáng tạo trong hoạt động nhận thức và tạo các xúc cảm tích cực thúc đẩy quá trình học tập của HS

Trong quá trình học tập, khi tham gia thiết kế, xây dựng các phương án TN để kiểm tra giả thuyết hoặc rút ra các kết luận, đòi hỏi HS nỗ lực, cố gắng rất cao từ đó nâng cao tính tự giác, năng lực sáng tạo và kĩ năng làm việc nhóm hiệu quả Dưới dây là hình ảnh học sinh tích cực hoạt động nhóm, thảo luận nhóm

Hình 1.4 HS đang tập trung thảo luận, tích cực học tập

HS được xây dựng kế hoạch tiến hành TN ( vừa được nói và làm) việc này tạo ra những cảm xúc: vui vẻ, hào hứng, tự tin, chủ động…bên cạnh đó kích thích sự nỗ lực, sáng tạo, tìm tòi khám phá…đối với bản thân HS

Hình 1.5 Học sinh đang làm việc nhóm

1.2.2 Phân loại thí nghiệm

Có nhiều cách phân loại TN Chúng tôi thấy rằng: nếu căn cứ vào chủ thể sử dụng chủ yếu thì có thể chia TN làm 2 loại, cụ thể là:

*Thí nghiệm biểu diễn: Là các TN do GV trực tiếp tiến hành TN trong các

giờ học ( tìm hiểu kiến thức mới, ôn tập, củng cố), HS tham gia với mức độ vừa phải TN biểu diễn không đòi hỏi số lượng thiết bị nhiều Đối với TN biểu diễn, HS được quan sát GV tiến hành TN chứ không trực tiếp được tham gia tiến hành TN nên có gây khó khăn cho việc tiếp nhận kiến thức Bên cạnh đó, TN biểu diễn không tạo điều kiện cho HS phát triển các năng lực thực nghiệm

* Thí nghiệm thực tập: Là các TN do GV tổ chức cho HS tiến hành thí nghiệm

( trên lớp, ở nhà, ngoài không gian thiên nhiên…) mục đích khảo sát hay kiểm chứng một hiện tượng, định luật hay công thức Với TN thực tập, học sinh được trực tiếp tiến hành các thao tác TN để tìm hiểu kiến thức mới và vận dụng kiến thức đã học vào các vấn đề trong thực tiễn Việc này giúp HS dễ dàng khắc sâu kiến thức và áp

Tuy nhiên, khi sử dụng TN thực tập sẽ cần nhiều thời gian trong việc chuẩn bị dụng cụ TN và tổ chức thực hiện

1.3 Tổ chức dạy học phát triển năng lực thực nghiệm

1.3.1 Các yêu cầu của việc tổ chức dạy học theo phát triển năng lực thực nghiệm

Căn cứ vào các tiêu chí của công văn 5555/ BGDĐT–GDTrH ngày 08 tháng 10 năm 2014 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo về việc hướng dẫn sinh hoạt chuyên môn về đổi mới phương pháp dạy học và kiểm tra đánh giá ; căn cứ công văn 5512/BGDĐT-GDTrH 5512 ngày 18/12 năm 2020 về xây dựng và tổ chức thực hiện kế hoạch giáo dục của nhà trường, khi xây dựng một KHBD cần đảm bảo các yêu cầu sau:

a Yêu cầu về sự chuẩn bị KHBD: KHBD cần được chuẩn bị cẩn thận nhưng có tính mở để có thể điều chỉnh Về

nội dung này, đòi hỏi GV trong quá trình xây dựng KHBD phải quan tâm đến đặc điểm của đối tượng HS, xem xét các điều kiện về cơ sở vật chất của nhà trường và các phương tiện dạy học từ đó có thể lên phương án các tình huống phát sinh trong quá trình tổ chức các hoạt động dạy học

Để phát triển năng lực thực nghiệm, GV cần chuẩn bị các TBTN (lựa chọn, thử nghiệm thiết bị, lên kế hoạch hướng dẫn) Với các TN đơn giản đòi hỏi HS tự chuẩn bị, GV có thể lên kế hoạch giao nhiệm vụ chuẩn bị TBTN cho HS chuẩn bị

b Yêu cầu về việc đáp ứng mục tiêu của CTGDPT:

Trong quá trình dạy học, GV cần đảm bảo đáp ứng các yêu cầu cần đạt mà CT GDPT môn Vật lí đã ban hành

Dựa trên yêu cầu cần đạt, nếu muốn tăng cường phát triển NLTN, cần dựa trên điều kiện tổ chức dạy học theo hướng phát triển NLTN để phát biểu rõ thêm các mục tiêu phát triển NLTN trong dạy học chủ đề mà GV chuẩn bị

c Yêu cầu về việc đảm bảo tiến trình tổ chức hoạt động dạy học:

– Tổ chức dạy học cần đảm bảo sự phù hợp của chuỗi hoạt động học bao gồm : + Hoạt động mở đầu/đặt vấn đề

+ Hoạt động tổ chức để HS hình thành kiến thức + Hoạt động tổ chức để HS luyện tập và vận dụng kiến thức

– Trong mỗi hoạt động dạy học cần đảm bảo các vấn đề đề sau: + Bám sát được trình tự các hành động để đạt mục tiêu

+ Mô tả rõ nội dung việc chuyển giao nhiệm vụ; thực hiện nhiệm; kết quả và thảo luận; kết luận về quá trình và kết quả thực hiện nhiệm vụ

Với việc chú trọng phát triển NLTN của HS, cũng cần chú ý căn cứ vào điều kiện thực hiện về mặt thời gian, về cơ sở vật chất, về khả năng của HS để có những điều chỉnh phù hợp

d Yêu cầu về sự đa dạng trong hình thức, phương pháp, kĩ thuật dạy học và kiểm tra đánh giá:

– Trong dạy học GV cần đảm bảo sự vận dụng kết hợp đa dạng các phương pháp, kĩ thuật dạy học Có thể vận dụng một số biện pháp đổi mới phương pháp dạy học

+ Cải tiến phương pháp dạy học truyền thống: Đổi mới PPDH không có nghĩa là loại bỏ các PPDH truyền thống (thuyết trình, đàm thoại…) mà GV cần vận dụng linh hoạt kết hợp PPDH truyền thống với các PPDH tích cực, để tăng cường tính tích cực nhận thức của HS

+ Vận dụng kết hợp DH giải quyết vấn đề: Dạy học giải quyết vấn đề nhằm phát triển năng lực tư duy, khả năng nhận biết và giải quyết vấn đề HS được đặt trong một tình huống có vấn đề ( tình huống chứa đựng mâu thuẫn nhận thức) từ đó thông qua việc giải quyết vấn đề, giúp HS lĩnh hội tri thức, kỹ năng và phương pháp nhận thức

+ Vận dụng dạy học định hướng hành động:

Dạy học định hướng hành động nhằm mục đích làm cho hoạt động trí óc và hoạt động chân tay kết hợp chặt chẽ với nhau Trong quá trình học tập, học sinh tiến hành thực hiện các nhiệm vụ học tập và hoàn thành các sản phẩm học tập, trong đó cần có sự kết hợp linh hoạt giữa hoạt động chân tay và hoạt động trí tuệ Vận dụng dạy học định hướng hành động đã thực hiện được nguyên lí giáo dục kết hợp lí thuyết với thực tiễn, tư duy và hành động, nhà trường và xã hội

+ Vận dụng DH theo tình huống:

DH theo tình huống trong đó việc DH được tổ chức theo một chủ đề phức hợp gắn với các tình huống thực tiễn cuộc sống và nghề nghiệp Các chủ đề DH phức hợp là những chủ đề có nội dung liên quan đến nhiều môn học hoặc lĩnh vực tri thức khác nhau, gắn với thực tiễn Vì vậy sử dụng các chủ đề dạy học phức hợp góp phần khắc phục tình trạng xa rời thực tiễn của các môn khoa học chuyên môn, rèn luyện cho HS năng lực giải quyết các vấn đề phức hợp, liên môn

Trong dạy học GV cần sử dụng linh hoạt, kết hợp với nhiều phương pháp, kĩ thuật DH phù hợp với từng nội dung chủ đề của bài học Tăng cường sử dụng các phương tiện và ứng dụng công nghệ thông tin trong DH nhằm phát triển năng lực của HS

– Trong quá trình DH, cần thực hiện linh hoạt các hình thức, phương pháp kiểm tra đánh giá thông qua các công cụ đánh giá phù hợp với mục tiêu đánh giá phẩm chất, năng lực đã đề ra

Trong dạy học phát triển NLTN, cần chú ý các phương pháp, kĩ thuật DH theo kiểu tìm tòi khám phá giải quyết vấn đề theo nhóm nhỏ, Cần quan tâm đánh giá các hoạt động TN theo các tiêu chí xác định

e Yêu cầu về sự phù hợp của thiết bị, học liệu và phù hợp với điều kiện của nhà trường, lớp học:

– Trong dạy học cần đảm bảo kết hợp linh hoạt việc sử dụng phương tiện, thiết bị dạy học và học liệu để hỗ trợ hoạt động học của HS

– Việc dạy học cần đảm bảo phù hợp với điều kiện của nhà trường, đối tượng HS và năng lực chuyên môn, nghiệp vụ của GV

- Mỗi bài dạy có thể được thực hiện trong nhiều tiết học, bảo đảm đủ thời gian dành cho mỗi hoạt động để HS thực hiện hiệu quả Hệ thống câu hỏi, bài tập luyện tập cần bảo đảm yêu cầu tối thiểu về số lượng và đủ về thể loại theo yêu cầu phát triển các kĩ năng Hoạt động vận dụng được thực hiện đối với những bài học phù hợp và chủ yếu được giao cho HS thực hiện ở ngoài lớp học

Với việc dạy học phát triển NLTN, cần tận dụng khai thác các TBTN hiện có ở nhà trường, cần điều chỉnh, sửa chữa hoặc tận dụng các thiết bị hiện có nhưng đã hỏng để cải tiến xây dựng thành các TBTN mới để phục vụ DH Có thể kết hợp với

HS để khai thác các TBTN có sẵn này Ngoài ra, cần hướng dẫn HS tự chế tạo các TBTN để thực hiện các TN khi học kiến thức mới hoặc khi mở rộng, vận dụng kiến thức

1.3.2 Các giai đoạn tổ chức dạy học

Để phù hợp với kế hoạch bài dạy đã soạn thảo, về cơ bản việc tổ chức dạy học trên lớp sẽ trải qua các giai đoạn sau:

Giai đoạn 1 (Mở đầu) Tổ chức tình huống xuất phát, khởi động hoạt động học của HS

GV lựa chọn các hình thức tổ chức như mô tả, kể chuyện, tổ chức hoạt động trò chơi, thực hiện TN, đóng kịch, chiếu video…để HS tham gia trình bày các ý kiến về sự kiện, hiện tượng hay quá trình trong tình huống, qua đó HS đặt các câu hỏi cần

tìm hiểu, GV sẽ thống nhất vấn đề/nhiệm vụ nghiên cứu (Diễn đạt bằng một câu hỏi hay nhiệm vụ sao cho câu trả lời là kiến thức cần dạy)

Yêu cầu cho các tình huống:

Các tình huống trong đời sống, kĩ thuật, văn hóa, lịch sử… chứa đựng các sự kiện, hiện tượng, quá trình Vật lí gắn với nội dung bài học (kiến thức, phương pháp, quan điểm…)

Các tình huống tạo sự quan tâm, tạo mâu thuẫn nhận thức để giúp HS xác định vấn đề và chứa đựng thông tin giúp định hướng giải quyết vấn đề

Trong dạy học phát triển NLTN, nên tìm cách sử dụng các TN đơn giản (TN mở đầu) để tạo các tình huống, tạo ra mâu thuẫn và nhu cầu nhận thức ở giai đoạn này

Giai đoạn 2 (Hình thành kiến thức) Tổ chức để HS chiếm lĩnh kiến thức

GV giao các lệnh/ yêu cầu HS hoạt động để chiếm lĩnh kiến thức dưới nhiều hình thức như: Tự học, trao đổi thảo luận, tìm tòi khám phá, tìm hiểu qua lịch sử của việc xây dựng kiến thức

Để phát triển NLTN, việc DH có thể tập trung vào các hành động như: - Nhóm trao đổi để đưa ra giải pháp thực hiện: đưa ra dự đoán hay lựa chọn lí thuyết đã học để giải quyết

- Cá nhân/ nhóm HS đọc sách giáo khoa và các tài liệu khác để tìm kiếm thông tin có ý nghĩa, trả lời câu hỏi

- Đại diện nhóm HS báo cáo tại nhóm và tại lớp - Nhóm HS xây dựng phương án thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết/ kiểm chứng kết quả rút ra từ suy luận lí thuyết/ minh họa kết quả đọc từ sách giáo khoa hay được GV thông báo

- Nhóm HS làm thí nghiệm nghiên cứu theo kế hoạch - Hướng dẫn tìm kiếm thông tin tại nhà và ở cộng đồng (nếu HS thực hiện trải nghiệm thực)

Trong giai đoạn này có nhiều cơ hội cho việc phát triển NLTN của HS Các cơ hội đó bắt đầu từ việc đề xuất dự đoán hay lựa chọn giải pháp suy luận lí thuyết để thiết lập các mối quan hệ Tiếp đó, HS thực hiện thiết kế phương án thí nghiệm (xác định dụng cụ, cách bố trí, cách tiến hành TN), HS lắp ráp và tiến hành TN, thu thập số liệu và xử lí kết quả TN, HS rút ra kết luận

Giai đoạn 3 (Luyện tập- hệ thống hóa kiến thức) Tổ chức giải các bài tập luyện tập kiến thức vừa học

GV tổ chức để HS vận dụng kiến thức vào giải quyết một số bài tập tương ứng với các mạch kiến thức

GV giao các lệnh/ yêu cầu để HS thực hiện, ví dụ như: - Xây dựng/lựa chọn hệ thống kiến thức thu thập được - Giải các bài tập gắn với nội dung kiến thức đã học - Tổ chức cho HS báo cáo sản phẩm của nhóm trước lớp và điều khiển thảo luận - Bổ sung, điều chỉnh, chính xác hóa để chốt lại hệ thống kiến thức

Trong hoạt động này, NLTN có thể được phát triển thông qua việc giải thích cách vận hành của TBTN hay giải thích kết quả TN, chỉ ra nguyên nhân sai số và đề ra giải pháp khắc phục Nhờ hoạt động này sẽ giúp HS khắc sâu kiến thức và thấy rõ hơn các biểu hiện của kiến thức

Giai đoạn 4 (Vận dụng) Tổ chức để HS vận dụng kiến thức vào thực tiễn

- Tìm các bài tập để giải hoặc giải thích các hiện tượng - Thực hiện dự án nghiên cứu vận dụng kiến thức - Xây dựng và thực hiện các thí nghiệm để mở rộng kiến thức - Tìm cách cải tiến một số hoạt động thực tiễn có liên quan đến kiến thức - Xây dựng các khuyến cáo cho việc vận hành, sử dụng…hợp lí, hiệu quả HS sẽ phát triển được NLTN nếu được thực hiện các nhiệm vụ liên quan đến xây dựng và sử dụng thí nghiệm để kiểm tra các sự kiện/ hiện tượng tương tự hay mở rộng kiến thức Để phát triển NLTN, HS có thể giao cho HS thực hiện các TN Vật lí ở nhà Các nhiệm vụ có thể là xây dựng TBTN, tiến hành TN để khảo sát hay kiểm chứng các quy luật mới hoặc tương tự Các TN Vật lí ở nhà có điều kiện về thời gian nên có cơ hội phát triển năng lực của HS

Nếu có thời gian, GV tổ chức cho HS báo cáo hoặc giới thiệu sản phẩm để phổ biến

DH phát triển phẩm chất và năng lực lấy các hoạt động học của HS làm trung tâm Vì vậy, trong quá trình dạy học, người GV cần thiết kế tổ chức cho HS các hoạt động một cách logic, khoa học và sư phạm, vừa bảo đảm tiếp nhận được tri thức, rèn luyện được các kĩ năng để từ đó hình thành nên phẩm chất và năng lực, vừa bảo đảm được việc theo dõi, hướng dẫn, hỗ trợ và kiểm tra, đánh giá thường xuyên, ghi vào Sổ theo dõi và đánh giá của GV trong từng hoạt động học khi tổ chức cho hoạt động Kiểm tra đánh giá thường xuyên HS trong quá trình học là một hoạt động không thể thiếu được trong dạy học tích cực nhằm động viên, khích lệ, tạo điều kiện vượt khó trong học tập vì sự cố gắng, tiến bộ của người học

1.4 Sự cần thiết của việc thiết kế, chế tạo thiết bị thí nghiệm Để quá trình học tập về phần động học đạt hiệu quả, phát triển năng lực và phẩm chất, trong đó có NLTN, trong dạy học cần phải tiến hành các thí nghiệm sau đây:

- Thực hiện thí nghiệm (hoặc dựa trên số liệu cho trước), vẽ được đồ thị độ dịch chuyển – thời gian trong chuyển động thẳng Thảo luận để thiết kế phương án hoặc lựa chọn phương án và thực hiện phương án, đo được tốc độ bằng dụng cụ thực hành

- Mô tả và giải thích được chuyển động khi vật có vận tốc không đổi theo một phương và có gia tốc không đổi theo phương vuông góc với phương này

- Thảo luận để thiết kế phương án hoặc lựa chọn phương án và thực hiện phương án, đo được gia tốc rơi tự do bằng dụng cụ thực hành

- Thực hiện được dự án hay đề tài nghiên cứu STEM liên quan đến điều kiện ném vật trong không khí ở độ cao nào đó để đạt độ cao hoặc tầm xa lớn nhất

Tuy nhiên, thực trạng các TBTN hiện có tại THPT chưa đáp ứng được các yêu cầu trong hoạt động học tập của HS vì còn tồn tại những nhược điểm sau đây:

- Đồ dùng thiết bị không khảo sát chính xác được chuyển động của các vật - Không có đầy đủ các bộ TBTN phục vụ quá trình tìm hiểu về của HS

Vì vậy, việc chế tạo một TBTN với các dụng cụ đơn giản trong cuộc sống có thể khắc phục được những khó khăn mà bộ TN hiện có đang gặp phải là thực sự cần thiết

1.5 Thực trạng việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học phát triển năng lực cho học sinh ở trường trung học phổ thông

Ngoài ra, sau khi tìm hiểu được thực tế dạy học phần “Động học” Vật lí 10

GDPT 2018 để thấy được những thuận lợi cũng như khó khăn, sai lầm mà HS thường gặp phải Từ đó tìm ra những nguyên nhân của những khó khăn hay sai lầm đó làm cơ sở cho việc tổ chức các hoạt động dạy học theo định hướng phát triển năng lực thực nghiệm của HS

1.5.2 Phương pháp điều tra

Để đạt được những mục đích vừa nêu ở phía trên, chúng tôi đã sử dụng những phương pháp điều tra sau đây:

- Điều tra qua GV: tham dự giờ dạy, trao đổi trực tiếp, dùng phiếu điều tra qua link google form

- Điều tra qua HS thông qua link google form

1.5.3 Đối tượng điều tra

- HS trường THPT Trung Sơn, huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang - GV các trường THPT trên địa bàn huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang

1.5.4 Kết quả điều tra

Với mục đích thu thập tư liệu thực tiễn về sử dụng bài tập và rèn luyện NLTN cho HS một cách khách quan, để phân tích phát hiện những ưu điểm, hạn chế và nguyên nhân của hạn chế trong quá trình dạy học, làm cơ sở đề xuất những giải pháp khắc phục hạn chế đó Tháng 11/2022, chúng tôi tiến hành khảo sát bằng phiếu hỏi trên Google Biểu mẫu ở Phụ lục, đối tượng là GV các trường THPT trên địa bàn huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang

Bảng 1.2: Bảng kết quả khảo sát GV về thực trạng sử dụng TBTN trong dạy học

Câu 1: Trong giờ học có sử dụng thí nghiệm, mức độ tích cực của HS theo thầy (cô) đánh giá như thế nào?

C C Nhóm câu hỏi về Năng lực thực hành TN của HS

Câu 1: Thầy cô đánh giá Năng lực thực hành thí nghiệm của học sinh hiện nay như thế nào?

Trao đổi thống nhất giữa GV và HS

5/15 33,3%

Câu 3: Trong các nhóm năng lực thực hành thí nghiệm, thầy cô đánh giá năng lực của HS là yếu nhất

Năng lực lập kế hoạch thí nghiệm

D Nhóm câu hỏi về việc sử dụng và thiết kế bộ thiết bị thí nghiệm trong dạy học

Câu 1: Trong quá trình dạy học, mức độ sử dụng TN của quý Thầy(Cô) như thế nào?

Thiết bị TN không đồng bộ 6/15 40% Chuẩn bị TN tốn nhiều thời gian 3/15 20%

Khó khăn trong việc di chuyển thiết bị

2/15 13,3%

Câu 3: Quý Thầy/Cô thường tự thiết kế TN để dạy học trong trường hợp nào ?

Câu 4: Trong quá trình thiết kế thí nghiệm, những khó khăn mà Thầy (Cô) gặp phải

Tốn nhiều thời gian chế tạo TN 7/15 46,7%

Khó khăn trong đề xuất phương án TN

Tốn nhiều thời gian chuẩn bị thí nghiệm

Đánh giá vai trò của việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học giúp học sinh hiểu bài hơn (10/15 rất đồng ý; 5/15 đồng ý); Về nhận định năng lực thực hành TN của HS hiện nay, đa số các thầy cô đánh giá mức NLTN của HS đạt mức trung bình ( 12/15); bên cạnh đó trong quá trình dạy học, nhiều GV không thường xuyên quan tâm đến việc bồi dưỡng năng lực thực hành thí nghiệm cho HS (9/15) và cho rằng việc đánh giá NLTN của HS là khó khăn (9/15) và rất khó khăn (6/15)

Trong quá trình dạy học, GV ngại thiết kế thí nghiệm do mất nhiều thời gian,

dụng cụ cồng kềnh, phức tạp GV khó khăn trong việc đánh giá NLTN của HS, khó

khăn trong việc xây dựng bộ tiêu chí đánh giá năng lực thực nghiệm của HS

Kết quả khảo sát HS về tìm hiểu việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí

Bảng 1.3 Bảng kết quả khảo sát đối với HS về tìm hiểu việc sử dụng TN trong dạy

học Vật lí

(Tổng số có 35 HS tham gia khảo sát)

Câu 1: Phương pháp dạy học nào

sau đây thường được các GVBM Vật lí dùng trong dạy học Vật lí?

Đàm thoại và dùng thí nghiệm

15/35 42,9%

Câu 2: GV có thường xuyên sử

dụng thí nghiệm trong các tiết dạy Vật lí không?

Câu 3: Trong quá trình học Vật

lí, mức độ tham gia thí nghiệm vật lí của các em như thế nào?

Câu 4 GV thường yêu cầu các

em chuẩn bị trước những gì với những tiết học có tiến hành thí nghiệm?

Mục đích của thí nghiệm 9/35 25,7% Tìm hiểu về dụng cụ TN 15/35 42,9% Chỉ đọc trước bài 11/35 31,4%

4/35 11,4%

Chỉ dặn dò một số điều cần lưu ý

Chỉ cần nêu mục đích thí nghiệm

Câu 6 Giai đoạn nào các em cảm

thấy khó khăn khi tiến hành TN Vật lí?

Lắp ráp thí nghiệm 5/35 14,3% Đo đạc lấy số liệu 13/35 37,1%

Lắp ráp TN, đo đạc lấy số liệu, xử lí kết quả

15/35 42,9%

Câu 7 Sử dụng TN giúp em hiểu

hơn, nắm chắc hơn kiến thức Vật lí mà mình lĩnh hội Ý kiến của em là

Câu 9 Em hãy đánh giá tầm quan

trọng của năng lực thực hành Vật lí trong quá trình tiếp thu và lĩnh hội kiến thức bộ môn Vật lí?

Qua kết quả đánh giá tổng quát của GV về NLTN của HS cũng như tự đánh giá

của HS chúng tôi nhận thấy NLTN của HS chỉ ở mức trung bình, đa phần HS nhận thức được vấn đề cần tìm hiểu nhưng việc thiết kế phương án TN còn chưa theo quy

trình, quá trình tiến hành TN còn chưa thuần thục do ít được thực hành, HS gặp khó

khăn trong việc phân tích để rút ra kết luận cuối cùng

Kết luận Chương 1

Trong nội dung chương 1, chúng tôi đã trình bày những luận điểm cơ bản của dạy học phát triển năng lực, vai trò của thí nghiệm trong DH Vật lí, NLTN vai trò và biểu hiện NLTN, các thành tố của NLTN Qua đó, chúng tôi thấy NLTN là một năng lực rất quan trọng với HS khi học tập bộ môn Vật lí Các thành tố của NLTN là các thành tố cốt lõi của năng lực vật lí được quy định trong chương trình Để phát triển được NLTN, GV cần thiết kế được các hoạt động dạy học trong đó HS được thực hiện các hành vi của NLTN Tuy nhiên, thiết bị TN trong các trường THPT còn thiếu, không đồng bộ Vì vậy, chúng tôi thiết kế thí nghiệm từ các dụng cụ đơn giản trong dạy học phần “Động học”-Vật lí 10 và xây dựng tiến trình dạy học, nhằm phát triển NLTN cho học sinh bên cạnh đó xây dựng bảng tiêu chí đánh giá để đánh giá NLTN

của HS trong quá trình học tập chủ đề