Thiết Kế Và Sử Dụng Thí Nghiệm Trong Dạy Học Chủ Đề “Âm Thanh” - Khoa Học Tự Nhiên 7 Nhằm Phát Triển Năng Lực Khoa Học Của Học Sinh.pdf

Lí do chọn đề tài ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN HUYỀN ANH THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “ÂM THANH” - KHOA HỌC TỰ NHIÊN 7 NHẰM PHÁT TRIỂN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYỄN HUYỀN ANH

THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “ÂM THANH” - KHOA HỌC TỰ NHIÊN 7 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC KHOA HỌC

CỦA HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÍ

HÀ NỘI - 2023

MỞ ĐẦU 1 Lí do chọn đề tài

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYỄN HUYỀN ANH

THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “ÂM THANH” - KHOA HỌC TỰ NHIÊN 7 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC KHOA HỌC

CỦA HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÍ CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

BỘ MÔN VẬT LÍ Mã số: 8.14.02.11.01

Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Văn Nghĩa

HÀ NỘI 2023

Tôi cũng muốn bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô tại Khoa Sư phạm, Trường Đại học Giáo dục, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thực hiện đề tài này Sự hỗ trợ, sự khuyến khích và sự chia sẻ kiến thức quý báu từ các thầy cô đã góp phần quan trọng để tôi tiến bộ và đạt được kết quả tốt nhất

Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn đặc biệt đến các thầy cô và các em học sinh đã tham gia khảo sát và hỗ trợ tôi trong quá trình nghiên cứu thực nghiệm Sự hợp tác của các em học sinh đã làm cho nghiên cứu của tôi trở nên phong phú và đáng tin cậy hơn

Cuối cùng, tôi không thể không bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình và bạn bè của mình Những lời khích lệ, sự ủng hộ và tình yêu thương vững chắc của các bạn đã truyền động lực và sức mạnh cho tôi vượt qua những thử thách và hoàn thành luận văn này

Trong quá trình nghiên cứu, tôi nhận thức rằng luận văn của tôi vẫn còn một số hạn chế và thiếu sót Vì vậy, tôi mong rằng những ý kiến và đóng góp xây dựng từ các thầy cô và bạn đọc sẽ giúp tôi nâng cao chất lượng nghiên cứu này

Hà Nội, ngày tháng năm 2023

Học viên

Nguyễn Huyền Anh

5 Giả thuyết khoa học 3

6 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

7 Phương pháp nghiên cứu 4

8 Đóng góp mới của đề tài 4

9 Cấu trúc của luận văn 5

CHƯƠNG 1CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TRẠNG CỦA DẠY HỌC THÍ NGHIỆMNHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC KHOA HỌC CHO HỌC SINH 6

1.1 Cơ sở lý luận của dạy học thí nghiệm nhằm phát triển năng lực khoa học cho học sinh 6

1.1.1 Năng lực khoa học của học sinh 6

1.1.2 Thí nghiệm Vật lí trong dạy học Khoa học tự nhiên 11

1.1.3 Dạy học Vật lí theo định hướng phát triển năng lực khoa học 17

1.2 Thực trạng của dạy học thí nghiệm nhằm phát triển năng lực khoa học cho học sinh 21

Kết luận chương 1 30

CHƯƠNG 2THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC PHẦN VẬT LÍ MÔN KHOA HỌC TỰ NHIÊN 7 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC KHOA HỌC CHO HỌC SINH 31

2.1 Thiết kế một số thí nghiệm trong dạy học kiến thức về chủ đề Âm thanh - khoa học tự nhiên 7 nhằm phát triển năng lực khoa học cho học sinh 31

2.1.1 Các tiêu chí khi thiết kế thí nghiệm 31

2.1.2 Thiết kế thí nghiệm về nguồn âm 32

2.1.3 Thiết kế thí nghiệm về môi trường truyền âm 33

2.1.4 Thiết kế thí nghiệm về phản xạ âm 35

2.2 Sử dụng thí nghiệm đã thiết kế vào dạy học kiến thức về chủ đề Âm thanh - Khoa học tự nhiên 7 nhằm phát triển năng lực khoa học cho học sinh 36

2.3 Đánh giá năng lực khoa học của học sinh 59

2.3.1 Các tiêu chí đánh giá năng lực khoa học của học sinh trong học tập môn Khoa học tự nhiên 7 chủ đề Âm thanh 59

Kết luận chương 2 64

CHƯƠNG 3THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 65

3.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm 65

3.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 65

v

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Cấu trúc năng lực khoa học của học sinh THCS 18

Bảng 1.2 Kết quả điều tra của HS về khả năng tìm hiểu khoa học 22

Bảng 1.3 Kết quả điều tra GV về việc cần thiết của việc sử dụng thí nghiệm và năng lực khoa học của HS trong dạy học môn KHTN 26

Bảng 1.4 Kết quả điều tra của GV về những khó khăn khi tổ chức dạy học phát triển năng lực khoa học 27

Bảng 2.1 Tiêu chí đánh giá năng lực khoa học của học sinh trong học tập môn Khoa học tự nhiên 7 chủ đề Âm thanh 60

Bảng 3.1 Bảng điểm của học sinh ở nhóm thực nghiệm 68

Bảng 3.2 Bảng điểm của học sinh ở nhóm đối chứng 69

Bảng 3.3 Các tham số thống kê mô tả kết quả 71

vi

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Bộ dụng cụ thí nghiệm về nguồn âm (trống, bóng bàn)………… 32

Hình 2.2 Bộ dụng cụ thí nghiệm về nguồn âm (đàn ukulee, dây chun) … 33

Hình 2.3 Bộ dụng cụ thí nghiệm môi trường truyền âm……… 34

Hình 2.4 Bộ dụng cụ thí nghiệm phản xạ âm thanh ……… 35

Hình 2.5 Sản phẩm thiết kế mô hình đàn ukulele của HS .……… 40

Hình 2.6 Một số phòng có thiết kế cách âm……… 48

vii

DANH MỤC BIỂU ĐỒ

nghiệm……….67

1

MỞ ĐẦU 1 Lí do chọn đề tài

Hiện thời, quốc gia chúng ta đang ở giai đoạn tiến công công nghiệp, hiện đại hóa đất nước và tích cực tham gia vào quá trình hội nhập vào nền kinh tế toàn cầu Đứng trước bối cảnh này, việc phát triển nền kinh tế tri thức không còn là dự kiến mà đã trở thành mục tiêu quan trọng Để đẩy mạnh sự phát triển của nền kinh tế dựa trên tri thức, việc nâng cao chất lượng giáo dục trở thành yếu tố cấp bách không thể bỏ qua Để đáp ứng những yêu cầu đó, giáo dục cần tiến hành đổi mới, thay đổi toàn diện phương pháp và phương tiện giảng dạy

Vật lí là một môn khoa học thực nghiệm, trong đó quá trình nghiên cứu diễn ra từ quan sát trực quan sinh động đến suy nghĩ trừu tượng Đa số các kết luận trong môn này được rút ra từ thực tế và được kiểm chứng thông qua quan sát thí nghiệm Vì vậy, việc hình thành kiến thức và kỹ năng cho học sinh đa phần dựa trên kinh nghiệm thực tế Do đó, để tự thực hiện các thí nghiệm, phân tích và đưa ra kết luận, học sinh cần phải có năng lực khoa học

Đặc biệt, năng lực khoa học của học sinh đã trở thành một vấn đề quan trọng của giáo dục, ở cấp quốc gia và quốc tế khi nhân loại đang đối mặt với những thách thức lớn trong việc cung cấp nước, thực phẩm, kiểm soát bệnh tật, tạo ra đủ năng lượng và thích nghi với biến đổi khí hậu, Đối phó với tất cả những thách thức trên đòi hỏi mọi công dân phải có kiến thức khoa học

Chủ đề "Âm thanh" không chỉ có tính lý thuyết mà còn được áp dụng rộng rãi trong cuộc sống hàng ngày Thông qua việc thiết kế và sử dụng thí nghiệm, học sinh có cơ hội áp dụng kiến thức về âm thanh vào các tình huống thực tế, như hiểu về cơ chế hoạt động của tai, cách âm và các ứng dụng của âm thanh trong công nghệ và nghệ thuật Khi học sinh được tham gia vào các hoạt động thí nghiệm về âm thanh, họ sẽ được rèn luyện kỹ năng quan sát,

2 phân tích, suy luận và giải quyết vấn đề Điều này giúp nâng cao khả năng tư duy khoa học và khám phá, phát triển sự tò mò và sáng tạo của học sinh

Thực tế trong những năm qua, mặc dù các trường phổ thông đã được

trang bị các thiết bị thí nghiệm theo “Danh mục thiết bị dạy học tối thiểu” của

Bộ giáo dục và Đào tạo, tuy nhiên thời gian học sinh được làm thí nghiệm, hiệu quả sử dụng thí nghiệm vẫn còn nhiều hạn chế làm ảnh hưởng không ít tới việc phát triển năng lực khoa học của học sinh Bên cạnh các thí nghiệm đã được trang bị dụng cụ sẵn có, chương trình KHTN còn bao gồm nhiều nội dung khác trong sách giáo khoa, nhưng không đủ dụng cụ thí nghiệm hoặc không đủ để đáp ứng cho tất cả học sinh trong việc thực hành Điều này đòi hỏi sự sáng tạo và tích cực từ cả giáo viên và học sinh để tạo ra các thí nghiệm phù hợp với nội dung bài học Thông qua việc tự thiết kế các thí nghiệm, đa phần đáp ứng được yêu cầu thực hành của tất cả học sinh, tạo điều kiện cho họ không chỉ tham gia vào hoạt động thực hành nhiều hơn, mà còn nâng cao khả năng về mặt khoa học

Ngoài ra, sử dụng thí nghiệm trong dạy học chủ đề "Âm thanh" tạo ra một môi trường tương tác và thú vị cho học sinh Thí nghiệm giúp học sinh trực quan hóa và trải nghiệm các hiện tượng âm thanh, từ đó giúp họ hiểu sâu hơn về các khái niệm và nguyên lý liên quan Sự tương tác và thú vị này sẽ kích thích học sinh tham gia và quan tâm hơn đến môn học

Chính vì những lí do đã được đưa ra, tôi đã chọn đề tài "Thiết kế và ứng dụng thí nghiệm trong dạy học chủ đề “Âm thanh” Khoa học tự nhiên lớp

7 được thiết kế để khuyến khích và phát triển năng lực khoa học của học sinh 2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng và thực hiện thí nghiệm trong quá trình giảng dạy về "Âm thanh" trong môn Khoa học tự nhiên lớp 7, nhằm khuyến khích sự phát triển năng lực khoa học của học sinh

3.2 Đối tượng nghiên cứu

- Hoạt động dạy học và thí nghiệm hỗ trợ dạy và học cho một số bài dạy trong môn Khoa học tự nhiên 7 chủ đề Âm thanh

- Năng lực khoa học của HS khi sử dụng các thí nghiệm tự thiết kế trong tiết học Khoa học tự nhiên chủ đề Âm thanh

4 Phạm vi nghiên cứu

Trong khuôn khổ đề tài này chúng tôi tập trung nghiên cứu việc thiết kế, hoàn thiện thí nghiệm hỗ trợ hoạt động dạy và học, sử dụng các thí nghiệm này trong một số tiết học Vật lí nhằm phát triển năng lực khoa học của HS Trung học cơ sở

5 Giả thuyết khoa học

“Nếu thiết kế được các thí nghiệm và sử dụng chúng để thiết kế tiến trình dạy học phù hợp với lí luận phát triển năng lực trong dạy học kiến thức chủ đề Âm thanh (Khoa học tự nhiên 7), thì năng lực khoa học của học sinh sẽ được phát triển.”

6 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Hệ thống cơ sở lý luận về đặc điểm và vai trò của năng lực khoa học trong dạy học môn KHTN cùng vai trò của việc tự thiết kế thí nghiệm trong quá trình giảng dạy KHTN

- Tìm hiểu thực trạng về dạy học sử dụng thí nghiệm trong môn Khoa học tự nhiên, chủ đề Âm thanh ở lớp 7, những khó khăn gặp phải trong quá trình giảng dạy, điều tra về năng lực khoa học của học sinh trong lĩnh vực

4 này, và xem xét những hoạt động có tác động đến năng lực khoa học của học sinh

- Đề xuất một số biện pháp nhằm tăng cường năng lực khoa học cho học sinh, cải thiện chất lượng và hiệu quả giảng dạy bằng cách thiết kế và sử dụng các thí nghiệm liên quan đến chủ đề Âm thanh trong môn Khoa học tự nhiên 7

7 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết bao gồm việc phân tích và tổng hợp các tài liệu giáo dục học, chương trình giảng dạy, sách giáo khoa môn Khoa học tự nhiên 7 và các tài liệu quan trọng khác để phục vụ quá trình thiết kế các dụng cụ thí nghiệm cho chủ đề Âm thanh của môn học này

- Nghiên cứu thực tiễn dạy học: Điều tra bằng phiếu câu hỏi nhằm tìm hiểu thực trạng năng lực khoa học của HS với môn Khoa học tự nhiên, nguyên nhân và đề xuất biện pháp làm nâng cao năng lực khoa học cho HS

- Tiến hành thực hiện TNSP bằng cách áp dụng các biện pháp đề xuất vào thực tế giảng dạy nhằm kiểm chứng tính khả thi của đề tài

- Sử dụng phương pháp thống kê toán học để tiến hành xử lý, phân tích và đánh giá kết quả thu được từ quá trình điều tra và thực hiện nhiệm vụ thực nghiệm và phát triển tự học (TNSP)

8 Đóng góp mới của đề tài

8.1 Đóng góp về mặt lí luận

Thiết kế được quy trình sử dụng thí nghiệm, hỗ trợ hoạt động dạy và học kiến thức mới, thực hành thí nghiệm và giải bài tập thí nghiệm phát triển năng lực khoa học cho học sinh trung học cơ sở

8.2 Đóng góp về mặt thực tiễn

Thiết kế thí nghiệm, sử dụng thí nghiệm trong một số tiết học Khoa học tự nhiên 7 chủ đề Âm thanh nhằm phát triển năng lực khoa học cho học sinh

5

9 Cấu trúc của luận văn

Luận văn bao gồm 3 phần chính, ngoài các phần Mở đầu, Kết luận, Tài liệu tham khảo và phụ lục

6

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TRẠNG CỦA DẠY HỌC THÍ NGHIỆM

NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC KHOA HỌC CHO HỌC SINH

Trên khắp thế giới hiện nay, đã có nhiều nghiên cứu xoay quanh việc đổi mới phương pháp dạy học và áp dụng quy trình giải quyết vấn đề trong việc giảng dạy môn Vật lí ở bậc trung học cơ sở và phổ thông Thiết kế và sử dụng các thí nghiệm cũng đóng vai trò quan trọng trong hoạt động học tập, vì thí nghiệm không chỉ là công cụ dạy học mà còn tạo điều kiện cho học sinh phát triển tích cực, tự chủ và sáng tạo, từ đó phát triển năng lực khoa học và mang lại kết quả tốt trong quá trình học tập của học sinh Với mục tiêu thực hiện việc thiết kế và áp dụng các thí nghiệm trong quá trình giảng dạy môn Vật lí, nhằm nâng cao năng lực khoa học cho học sinh

Trong phần này, chúng tôi thực hiện nghiên cứu các vấn đề sau: - Khám phá cơ sở lý thuyết về năng lực khoa học

- Hiểu vai trò của năng lực khoa học trong quá trình học tập - Đánh giá vai trò của thí nghiệm trong việc dạy học môn Vật lí - Tìm hiểu về thực trạng sử dụng thí nghiệm Vật lí và việc dạy học phát triển năng lực khoa học của HS lớp 7A2, trường THCS Đức Thắng

1.1 Cơ sở lý luận của dạy học thí nghiệm nhằm phát triển năng lực khoa học cho học sinh

1.1.1 Năng lực khoa học của học sinh

1.1.1.1 Khái niệm năng lực

Theo từ điển tiếng Việt, "năng lực" được sử dụng theo hai ý nghĩa chính Trước hết, nó chỉ đề cập đến "khả năng, điều kiện chủ quan hoặc tự nhiên có sẵn để thực hiện một hoạt động cụ thể" Thứ hai, nó liên quan đến

7 "những phẩm chất tâm lý và sinh lý của con người, tạo ra khả năng hoàn thành một loại hoạt động với chất lượng cao" [11]

Ngày nay, khái niệm "năng lực" được thảo luận, đánh giá và hiểu theo nhiều khía cạnh khác nhau, bao gồm: Theo triết học, "năng lực" có ý nghĩa rộng là những đặc tính tâm lí của cá thể điều tiết hành vi và là điều kiện sống của cá thể "Năng lực" của con người không thể được xem một cách độc lập mà liên quan chặt chẽ đến cả tổ chức lao động xã hội và hệ thống giáo dục được thiết kế để phù hợp với tổ chức đó [2]

Trong lĩnh vực giáo dục, "năng lực" được định nghĩa là khả năng mà con người hình thành và phát triển để đạt được thành công trong các hoạt động thể chất, trí tuệ hoặc nghề nghiệp cụ thể "Năng lực" được biểu hiện qua khả năng thực hiện một hoạt động và hoàn thành nhiệm vụ đó

Trong quá trình giảng dạy hiện đại, "năng lực" được định nghĩa như sự hòa quyện của nhiều yếu tố, bao gồm tri thức, kỹ năng, tài năng, kinh nghiệm, khả năng hành động và trách nhiệm đạo đức [9]

Ngoài ra, nhiều nhà nghiên cứu đã tiếp cận khái niệm "năng lực" theo các hiểu biết khác nhau Trong số đó, Trần Trọng Thủy và Nguyễn Quang Uẩn xác định "năng lực" như sự hợp nhất của các đặc điểm riêng biệt của cá nhân, phù hợp với yêu cầu đặc thù của một hoạt động cụ thể, nhằm đảm bảo thành công trong việc hoàn thành nhiệm vụ đó [14]

Tuy nhiên, theo quan điểm của Đặng Thành Hưng, "năng lực" được hiểu là một thuộc tính của cá nhân, cho phép họ thực hiện thành công một hoạt động cụ thể và đạt được kết quả mong muốn trong các điều kiện đặc thù [6]

Theo P.A Rudich, "năng lực" được định nghĩa là các đặc điểm tâm sinh lý của con người, có tác động đến quá trình tiếp thu kiến thức, kỹ năng và kỹ xảo, cũng như đạt hiệu quả trong việc thực hiện một hoạt động cụ thể

8 Theo quan điểm của Gerard và Roegiers (1993), "năng lực" được hiểu là một sự kết hợp các kỹ năng cho phép nhận thức và phản ứng một cách tự nhiên đối với một tình huống cụ thể

Theo quan điểm của De Ketele (1995), "năng lực" được hiểu là sự tổ hợp các kỹ năng để tác động lên nội dung trong một tình huống cụ thể, nhằm giải quyết các vấn đề được đặt ra bởi tình huống đó

Trong phạm vi đề tài này tôi lựa chọn khái niệm năng lực theo nghĩa: "năng lực" đề cập đến khả năng áp dụng kiến thức, kỹ năng và thái độ để hiệu quả trong việc giải quyết vấn đề và thực hiện hoạt động trong một lĩnh vực cụ thể Đây là mục tiêu quan trọng trong giáo dục và đòi hỏi sự rèn luyện và phát triển từ cả hệ thống giáo dục và cá nhân

1.1.1.2 Khái niệm năng lực khoa học

Khả năng hiểu biết về khoa học, hay còn gọi là năng lực khoa học, có thể được định nghĩa là khả năng ứng dụng kiến thức khoa học để đặt câu hỏi và suy luận dựa trên chứng cứ, nhằm tiếp cận và tham gia vào quá trình ra quyết định liên quan đến thế giới tự nhiên và sự biến đổi diễn ra thông qua hoạt động của con người Năng lực này được thể hiện thông qua khả năng tham gia và thảo luận về các tình huống liên quan đến khoa học và công nghệ

Năng lực khoa học có hai loại chính: (1) Khả năng nhận thức về thành tựu khoa học và (2) Khả năng nhận biết và hiểu mối liên hệ giữa khoa học và các tình huống hàng ngày, bao gồm hành động, quyết định, giải quyết vấn đề, thái độ và giá trị Điều này cho thấy khái niệm năng lực khoa học phù hợp với khái niệm năng lực tổng quát, tức là sự kết hợp của kiến thức, kỹ năng, thái độ và hành vi của cá nhân hoặc tổ chức, cho phép hoàn thành nhiệm vụ một cách dễ dàng, chất lượng và đúng thời hạn Tuy nhiên, trong ngữ cảnh khoa học, năng lực khoa học cụ thể hơn, với ý nghĩa là khả năng của người học trong việc sử dụng kiến thức khoa học để giải quyết các vấn đề trong thế giới tự nhiên [7]

9

1.1.1.3 Biểu hiện của năng lực khoa học của học sinh theo PISA

Năng lực khoa học là năng lực được đánh giá thường xuyên trong các chu kì của PISA Theo định nghĩa của PISA, năng lực khoa học được mô tả như sau:

- Có khả năng áp dụng tư duy khoa học để giải quyết các vấn đề có liên quan đến khoa học, đồng thời tham gia tích cực vào xã hội

- Sử dụng kiến thức khoa học để đặt ra các câu hỏi, tiếp thu thông tin mới, diễn giải các hiện tượng khoa học và đưa ra nhận định dựa trên bằng chứng khoa học

- Hiểu biết về các đặc tính cơ bản của khoa học và khám phá sự mở rộng kiến thức con người

- Sẵn sàng tham gia vào các vấn đề liên quan đến khoa học và ý tưởng khoa học, hoạt động như một công dân có tư duy

Theo dự thảo PISA 2015, những biểu hiện của một người có năng lực khoa học là:

- Sử dụng tri thức khoa học để giải thích, đánh giá và đưa ra yêu cầu khoa học, và diễn giải dữ liệu trong các tình huống phức tạp đòi hỏi yêu cầu nhận thức cao Đưa ra kết luận từ nhiều vùng dữ liệu khác nhau, trong nhiều hoàn cảnh và cung cấp mối quan hệ nhân quả

- Luôn phân biệt được các câu hỏi khoa học và phi khoa học, giải thích mục đích điều tra và kiểm soát các biến có liên quan

- Chuyển đổi dữ liệu, giải thích dữ liệu phức tạp và chứng minh độ tin cậy và tính chính xác của các số liệu khoa học

- Phát triển lí luận phê bình và đánh giá các giải thích, mô hình, giải thích các dữ liệu và thiết kế thử nghiệm đề xuất trọng một loạt các bối cảnh cá nhân, địa phương và toàn cầu [10]

- Nhận thức về kiến thức KHTN: Học sinh có khả năng trình bày và giải thích những kiến thức cốt lõi về cấu trúc, đa dạng, hệ thống, quy luật vận động, tương tác và biến đổi trong thế giới tự nhiên

- Tìm hiểu về tự nhiên: Học sinh có khả năng thực hiện một số kỹ năng cơ bản để tìm hiểu và giải thích các hiện tượng tự nhiên và thực tế, và có thể chứng minh các vấn đề trong thực tế bằng các bằng chứng khoa học

- Vận dụng kiến thức và kỹ năng đã học: Học sinh có khả năng áp dụng kiến thức và kỹ năng về KHTN để giải thích các hiện tượng phổ biến trong tự nhiên và cuộc sống hàng ngày, giải quyết các vấn đề đơn giản liên quan đến bản thân, gia đình, cộng đồng; hiểu về bảo vệ môi trường và phát triển bền vững; và có thái độ hợp lý trong ứng xử

1.1.1.5 Vai trò của năng lực khoa học

Trong môn Khoa học Tự nhiên (KHTN) lớp 7, năng lực khoa học đóng vai trò quan trọng trong việc giúp học sinh phát triển hiểu biết về các khái niệm và quy trình khoa học cơ bản, từ đó khuyến khích sự tò mò và khả năng tư duy khoa học của họ Dưới đây là một số vai trò quan trọng của khả năng khoa học trong môn Khoa học Tự nhiên lớp 7:

- Hiểu biết về khái niệm khoa học: Năng lực khoa học giúp học sinh hiểu và áp dụng các khái niệm cơ bản trong khoa học như sự thay đổi, tính chất vật chất, lực, nhiệt, ánh sáng, điện và các quy trình tự nhiên khác Điều này giúp họ xây dựng nền tảng kiến thức vững chắc và có khả năng liên kết các kiến thức với nhau

11 - Khám phá và tìm hiểu: Năng lực khoa học khuyến khích học sinh khám phá và tìm hiểu thế giới xung quanh thông qua các hoạt động thực hành, quan sát, và thí nghiệm Họ được khuyến khích đặt câu hỏi, xác định vấn đề, thu thập dữ liệu và rút ra kết luận từ kinh nghiệm thực tế

- Giải quyết vấn đề: Khi đối mặt với một vấn đề, họ học cách xác định nguyên nhân, đề xuất giải pháp, và thử nghiệm các phương án để tìm ra kết quả tốt nhất Quá trình này khuyến khích sự sáng tạo và tư duy logic trong việc giải quyết các vấn đề thực tế

- Liên kết kiến thức với thực tế: Năng lực khoa học giúp học sinh nhận ra mối quan hệ giữa kiến thức khoa học và cuộc sống hàng ngày Họ áp dụng những gì họ học được trong môn KHTN để giải thích các hiện tượng tự nhiên xảy ra xung quanh mình Điều này giúp tạo liên kết giữa giảng dạy và thực tế, giúp học sinh nhận thức về ý nghĩa và ứng dụng của khoa học trong cuộc sống hàng ngày

- Phát triển kỹ năng khoa học: Năng lực khoa học giúp học sinh phát triển kỹ năng quan sát, thực hành, thu thập và phân tích dữ liệu, đánh giá và giải thích kết quả thí nghiệm

Qua việc thực hành khoa học, học sinh cũng rèn luyện kỹ năng làm việc nhóm, giao tiếp và giải thích ý kiến khoa học của mình Tóm lại, năng lực khoa học đóng vai trò quan trọng trong môn KHTN 7 bằng cách giúp học sinh hiểu biết, khám phá, giải quyết vấn đề, liên kết kiến thức với thực tế và phát triển kỹ năng khoa học

1.1.2 Thí nghiệm Vật lí trong dạy học Khoa học tự nhiên

1.1.2.1 Khái niệm thí nghiệm Vật lí

Khi thảo luận về ý nghĩa của "thí nghiệm" nói chung và "thí nghiệm Vật lí" nói riêng, theo định nghĩa trong cuốn Đại từ điển Tiếng Việt, nó được mô

12 tả như sau: "Thí nghiệm là quá trình thử nghiệm dưới những điều kiện và nguyên tắc đã được xác định để nghiên cứu, chứng minh " [17]

Theo tác giả Nguyễn Đức Thâm, định nghĩa về "thí nghiệm Vật lí" được mô tả như sau: "Thí nghiệm Vật lí là việc tác động có chủ đích và có hệ thống của con người lên các đối tượng thuộc hiện thực khách quan Tri thức mới có thể được thu thập bằng cách phân tích các yếu tố dẫn đến tác động và những kết quả của tác động đó [12]

1.1.2.2 Các đặc điểm của thí nghiệm Vật lí

Các đặc điểm của thí nghiệm Vật lí bao gồm: Thí nghiệm Vật lí mang tính mục đích và kế hoạch: Mỗi thí nghiệm được thiết kế với mục đích cụ thể và phải có kế hoạch rõ ràng

Các yếu tố cơ bản trong thí nghiệm bao gồm việc xác định nhiệm vụ và đối tượng nghiên cứu, lựa chọn phương pháp và quy trình phù hợp, sử dụng toán học và suy luận logic để xử lý kết quả và rút ra các kết luận cần thiết

Thí nghiệm luôn có tính chủ quan: Kết quả thí nghiệm phụ thuộc vào cảm giác và khả năng của người thực hiện, cũng như các thao tác của họ

Mọi thí nghiệm đều liên quan đến hệ thống lí thuyết: Các thí nghiệm sử dụng dụng cụ thí nghiệm là kết quả của các hoạt động lí thuyết trước đó

Thí nghiệm luôn được thực hiện với mục đích dựa trên kiến thức hệ thống, và kết quả thí nghiệm không ghi lại toàn bộ quá trình diễn ra của hiện tượng mà chỉ ghi lại những thời điểm cụ thể

Do đó, làm thí nghiệm Vật lí là một hoạt động có mục đích, được thực hiện theo cách thức và trình tự nhất định, thông qua các thao tác và sử dụng các phương tiện tương ứng với các điều kiện cụ thể

1.1.2.3 Vai trò của thí nghiệm trong nghiên cứu Vật lí

Trong Vật lí học, việc thực hiện thí nghiệm đồng nghĩa với việc tạo ra một hiện tượng cụ thể trong điều kiện có thể kiểm soát và thay đổi, nhằm

13 nghiên cứu mối quan hệ và tính chất của sự vật, hiện tượng Thí nghiệm đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu Vật lí bằng cách cung cấp cơ sở thông tin và kiểm chứng cho các lý thuyết và giả định khoa học

- Kiểm tra và xác minh lý thuyết: Bằng cách thực hiện các thí nghiệm và so sánh kết quả đo lường với dự đoán của lý thuyết, ta có thể xác minh tính chính xác và độ tin cậy của lý thuyết đó

- Khám phá hiện tượng mới: Thí nghiệm cung cấp cơ hội khám phá và quan sát các hiện tượng mới trong Vật lí Bằng cách thiết kế các thí nghiệm đúng cách và sử dụng các thiết bị đo lường chính xác, ta có thể phát hiện ra những hiện tượng chưa được biết đến trước đó hoặc hiểu rõ hơn về những hiện tượng đã biết [13]

- Xác định các quy luật và mối quan hệ: Thí nghiệm giúp xác định các quy luật và mối quan hệ giữa các biến số trong các hệ thống Vật lí Bằng cách điều chỉnh các tham số và đo lường các biến số tương ứng, ta có thể xác định các quy luật Vật lí và mối quan hệ giữa chúng

- Đo lường và số liệu: Thí nghiệm cung cấp số liệu và dữ liệu đo lường chính xác về các đại lượng Vật lí Nhờ đó, ta có thể xây dựng các mô hình toán học và thống kê, phân tích dữ liệu và rút ra kết luận từ các số liệu thu thập được trong thí nghiệm

- Phát triển công nghệ: Bằng cách thử nghiệm các thiết bị và phương pháp mới, ta có thể nâng cao hiệu suất, chính xác và ứng dụng của các công nghệ Vật lí [13]

Tóm lại, thí nghiệm đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu Vật lí bằng cách cung cấp dữ liệu, kiểm chứng lý thuyết, khám phá hiện tượng mới và xây dựng cơ sở cho sự phát triển của khoa học và công nghệ Vật lí

1.1.2.4 Vai trò của thí nghiệm Vật lí trong dạy học phát triển năng lực khoa học cho học sinh

14 Nếu như dạy học truyền thống tập trung chủ yếu vào việc truyền thụ cho học sinh những kiến thức, kinh nghiệm mà loài người đã tích lũy được để học sinh bắt trước làm theo thì hiện nay, với mục tiêu của chương trình trung học không chỉ dừng lại ở việc trang bị kiến thức cho học sinh mà còn chú trọng hình thành ở họ các năng lực khác nhau, đặc biệt là năng lực khoa học Để phát triển năng lực khoa học của bản thân, học sinh không thể tự mình thực hiện được mà cần có sự hỗ trợ của giáo viên và thiết bị thí nghiệm Chính vì những lí do trên, thí nghiệm Vật lí trong dạy học phát triển năng lực khoa học những vai trò có thể kể đến như:

- Thí nghiệm được sử dụng như một phương tiện để đưa ra vấn đề cần được nghiên cứu và khuyến khích sự tìm tòi và suy nghĩ của học sinh Thông qua thí nghiệm, một hiện tượng mới không thể giải thích bằng suy nghĩ thông thường và kiến thức hiện có, được trình diễn trước mắt học sinh Vì vậy, thí nghiệm tạo ra một tình huống thúc đẩy sự tò mò và nhu cầu hiểu biết, tạo ra một tình huống vấn đề cần được giải quyết

- Thí nghiệm được sử dụng như một công cụ hỗ trợ Trong lĩnh vực nghiên cứu Vật lí, khi đối diện với một vấn đề hoàn toàn mới lạ và thiếu kiến thức hoặc kinh nghiệm liên quan, rất khó để đưa ra một dự đoán có căn cứ Trong trường hợp này, thí nghiệm không xác định một điều gì cụ thể, mà chỉ khơi dậy sự suy nghĩ và có thể đưa ra những suy nghĩ và dự đoán khác nhau Đặc biệt đối với học sinh, vì họ thiếu kiến thức và kinh nghiệm Vật lí, sử dụng thí nghiệm có thể mang lại cho họ những trải nghiệm thực tế ban đầu quan trọng để hỗ trợ xây dựng giả thuyết

- Thí nghiệm là phương tiện để xác minh tính đúng đắn của giả thuyết Trong quá trình tìm hiểu và nghiên cứu vấn đề mới, nhà khoa học phải đưa ra giả thuyết ban đầu Mặc dù giả thuyết có căn cứ, nhưng nó không chắc chắn vì không được suy ra từ kiến thức đã có sẵn Do đó, để biết liệu giả thuyết đó có đúng và có phù hợp với thực tế khách quan hay không, việc thực hiện thí

15 nghiệm kiểm tra là bắt buộc Nếu kết quả thí nghiệm tương thích với giả thuyết, thì giả thuyết đó sẽ trở thành một chân lý khách quan và là một phần của kiến thức khoa học

- Thí nghiệm là công cụ để đảm bảo sự phù hợp giữa lý thuyết và thực tế Như đã thấy, chỉ có sự suy luận lí thuyết hoặc một thí nghiệm đơn lẻ không kèm theo phân tích lí thuyết không thể đưa ra kết luận chính xác về bản chất hoặc quy luật của tự nhiên Ngược lại, cần có sự lập luận mạch lạc, sắc bén để có thể dự đoán được những hệ quả cụ thể trong thực tế dựa trên những lí thuyết trừu tượng Khi học sinh hoạt động theo phương pháp này, họ sẽ phát triển cả hai khía cạnh: tư duy lí thuyết và khả năng thực hành [13]

1.1.2.5 Mối quan hệ giữa dạy học thí nghiệm với năng lực khoa học đối với học sinh bậc THCS

Dạy học thí nghiệm có mối liên hệ mạnh mẽ với việc phát huy năng lực khoa học cho học sinh Phương pháp này không chỉ giúp học sinh hiểu lý thuyết mà còn khuyến khích họ tham gia vào quá trình khám phá, tìm hiểu và tạo ra kiến thức mới thông qua thực hành

Dạy học thí nghiệm tạo ra môi trường tương tác và thực hành, cho phép học sinh trực tiếp tiếp cận với các khái niệm khoa học và quan sát các hiện tượng trong thực tế Điều này giúp họ phát triển kỹ năng quan sát, phân tích, suy luận và giải quyết vấn đề, những kỹ năng quan trọng trong lĩnh vực khoa học

Bên cạnh đó, dạy học thí nghiệm cung cấp cho học sinh cơ hội trải nghiệm quá trình khoa học thực tế Họ học cách xây dựng thiết kế thí nghiệm, thu thập và phân tích dữ liệu, rút ra kết luận và giải thích những kết quả Qua từng bước này, học sinh hình thành khả năng làm việc nhóm, giao tiếp khoa học và trở thành người học tự chủ

Dạy học thí nghiệm cũng khuyến khích sự tò mò và sáng tạo của học sinh Khi được thực hiện các thí nghiệm, họ có thể đặt câu hỏi, đề xuất giả thuyết và tìm kiếm các phương pháp để kiểm tra giả thuyết của mình Quá

16 trình này khuyến khích họ tư duy logic và sáng tạo, giúp phát triển khả năng giải quyết vấn đề và tư duy phản biện

Ngoài ra, dạy học thí nghiệm còn giúp học sinh áp dụng kiến thức học được vào thực tế Thông qua việc thực hiện các thí nghiệm, học sinh có thể thấy mối liên hệ giữa lý thuyết và thực tế, nhận ra ý nghĩa của kiến thức khoa học trong đời sống hàng ngày

Tổng quan, dạy học thí nghiệm là một phương pháp giảng dạy hiệu quả để phát huy năng lực khoa học cho học sinh Nó không chỉ giúp họ hiểu lý thuyết mà còn khuyến khích sự tò mò, sáng tạo, và phát triển kỹ năng quan sát, phân tích, suy luận và giải quyết vấn đề

1.1.2.6 Tiến trình dạy học thí nghiệm

Quá trình dạy học thí nghiệm thường theo các bước cụ thể để đảm bảo tính logic, hệ thống và an toàn Dưới đây là một số bước cơ bản trong quá trình dạy học thí nghiệm:

Bước 1: Xác định mục tiêu

Đề ra mục tiêu cụ thể cho hoạt động thí nghiệm Mục tiêu này có thể là việc xác minh một khái niệm, kiểm tra một giả thuyết hoặc khám phá một hiện tượng tự nhiên

Bước 2: Lập kế hoạch

Lập kế hoạch chi tiết cho hoạt động thí nghiệm, bao gồm danh sách các vật liệu và thiết bị cần thiết, thực hiện các bước thí nghiệm và đánh giá kết quả Đảm bảo rằng kế hoạch được thiết kế một cách logic và theo đúng quy trình khoa học

Bước 3: Tiến hành chuẩn bị vật liệu và thiết bị

Nhận biết và tập trung các vật liệu và thiết bị cần dùng trong thực hiện thí nghiệm Đảm bảo rằng tất cả các dụng cụ và chất liệu được sắp xếp và kiểm tra trước khi thực hiện thí nghiệm

Bước 4: Hướng dẫn và giải thích

17 Trình bày cho học sinh mục tiêu và yêu cầu của thí nghiệm, cung cấp hướng dẫn về quy trình và các biện pháp an toàn Giải thích các khái niệm cơ bản liên quan đến thí nghiệm và trả lời các câu hỏi của học sinh

Bước 5: Thực hiện thí nghiệm

Giải thích những khái niệm cơ bản liên quan đến thí nghiệm và giải đáp các câu hỏi của học sinh Đảm bảo rằng học sinh tuân thủ quy trình và các biện pháp an toàn được đề ra

Bước 6: Quan sát và ghi nhận dữ liệu

Học sinh quan sát và ghi nhận các dữ liệu, hiện tượng hoặc thay đổi trong quá trình thí nghiệm Cung cấp cho họ các bảng biểu, bảng tính hoặc sổ ghi chú để ghi lại thông tin quan trọng

Bước 7: Phân tích và đánh giá kết quả

Hướng dẫn học sinh phân tích dữ liệu mà họ đã thu thập được, đánh giá kết quả và rút ra kết luận Giúp họ hiểu ý nghĩa và mối quan hệ giữa dữ liệu và mục tiêu của thí nghiệm

Bước 8: Tổng kết và trình bày kết quả: Hỗ trợ học sinh trong việc tổng

kết và trình bày kết quả của thí nghiệm

1.1.3 Dạy học Vật lí theo định hướng phát triển năng lực khoa học

1.1.3.1 Thiết kế nhiệm vụ học tập gắn liền với hoạt động thực nghiệm nhằm phát triển năng lực khoa học của học sinh

Ngoài việc thiết kế các thí nghiệm để sử dụng thí nghiệm vào trong dạy học vật lí nhằm phát triển năng lực khoa học của học sinh, chúng tôi cũng đã xây dựng thêm một số bài tập thí nghiệm hoặc bài tập dự án để cho học sinh luyện tập khả năng sử dụng thí nghiệm trong thực tiễn Các nội dung phải đảm bảo tính khoa học, không trùng lập với các thí nghiệm trong tiến trình dạy học, chủ yếu là cho học sinh tiến hành thí nghiệm gần gũi với cuộc sống hằng ngày, các thiết bị thí nghiệm phải dễ tìm và phù hợp với mức độ của học sinh

18 Ví dụ: Cho học sinh lựa chọn các dụng cụ dễ tìm và đơn giản trong cuộc sống hằng ngày như: nước, hộp nhựa, đồng hồ để thiết kế phương án thí nghiệm truyền âm trong môi trường nước

Những loại bài tập này là khác nhau để học sinh phát triển hành vi xác định các dụng cụ thí nghiệm hoặc tiến hành thí nghiệm như: Lắp ráp được các thí nghiệm theo các bước, tiến hành đúng và thu được kết quả tốt

Ngoài ra còn có một số nhiệm vụ về bài tập dự án để cho học sinh tập luyện và chế tạo được các thiết bị thí nghiệm đơn giản để ứng dụng trong cuộc sống hằng ngày như thiết kế phòng hòa nhạc Thông qua nhiệm vụ này học sinh có thể phát triển được các kĩ năng như: đề xuất cách tiến hành thí nghiệm, lựa chọn các dụng cụ thí nghiệm đơn giản trong cuộc sống hằng ngày,…

1.1.3.2 Cấu trúc năng lực khoa học của học sinh THCS trong học tập môn Khoa học tự nhiên

Môn học Khoa học tự nhiên không chỉ đóng góp vào việc hình thành và phát triển khả năng tự quản lý và tự học, khả năng giải quyết vấn đề và sáng tạo của học sinh, mà còn góp phần trong việc phát triển năng lực khoa học tự nhiên cho học sinh Nhờ đó, học sinh có những hiểu biết ban đầu về thế giới tự nhiên, bước đầu có kĩ năng tìm hiểu môi trường xung quanh và khả năng vận dụng kiến thức để giải thích các sự vật, hiện tượng, mối quan hệ trong tự nhiên, trong cuộc sống [2]

Bảng 1.1 Cấu trúc năng lực khoa học của học sinh THCS

19

20

Cách tiến hành dạy học đã trải qua những sự thay đổi đáng kể Nhiều giáo viên đã khắc phục các trở ngại cá nhân để áp dụng thành công các phương pháp dạy học hiện đại, giúp tăng cường tính tích cực và hứng thú của học sinh trong quá trình học Đồng thời, họ cũng đã cải thiện chuyên môn của mình để đạt được sự vững vàng trong việc áp dụng những phương pháp này

Tuy nhiên, ở nhiều địa phương, việc đổi mới phương pháp dạy học còn mang nặng tính phong trào và hình thức Vẫn còn tình trạng giáo viên dạy học theo lối cũ là “thông báo – tái hiện” Đó là sự thiếu sáng tạo trong việc đổi mới của giáo viên kéo theo sự thụ động và đối phó trong học tập của học sinh Đó cũng là lí do chính trong việc phát triển năng lực khoa học của các em còn hạn chế

Để tìm hiểu thực trạng năng lực khoa học của học sinh và việc phát triển năng lực khoa học cho học sinh trong dạy học Khoa học tự nhiên ở trung học cơ sở hiện nay, chúng tôi tiến hành khảo sát, thăm dò ý kiến của 45 giáo viên giảng dạy môn KHTN của các trường THCS và 40 học sinh thuộc trường trung học cơ sở Đức Thắng – Hiệp Hòa – Bắc Giang Kết quả thăm dò cho thấy:

Bảng 1.2 Kết quả điều tra của HS về khả năng tìm hiểu khoa học

22 1 Gọi tên được các sự vật,

hiện tượng tự nhiên

2 Giải thích vai trò của

các sự vật, hiện tượng trong đời sống

9 Xác định được các

dụng cụ cần có trong 1 thí nghiệm

23 10 Lựa chọn phương án

thí nghiệm phù hợp

11 So sánh dữ liệu thu được

với dự đoán ban đầu

12 Trình bày được 1 báo

cáo khoa học từ kết quả thu được

13 Giải thích kết quả thu

được với dự đoán ban đầu

14 Kết luận dựa trên kết

quả thu được

Nội dung "Giải thích vai trò của các sự vật, hiện tượng trong đời sống": Mức độ "Thỉnh thoảng" và "Thường xuyên" đạt tỷ lệ cao nhất (67,5%), cho thấy học sinh có khả năng giải thích vai trò của các sự vật, hiện tượng trong đời sống một cách liên tục

Nội dung "Chủ động phát biểu ý kiến, xây dựng bài": Mức độ "Thường xuyên" đạt tỷ lệ cao nhất (75%), cho thấy học sinh có khả năng chủ động phát biểu ý kiến và xây dựng bài tương đối tốt

Nội dung "Tìm kiếm thông tin, các kiến thức liên quan tới chủ đề trên internet": Mức độ "Thường xuyên" đạt tỷ lệ cao nhất (55%), cho thấy học sinh có sử dụng internet để tìm kiếm thông tin và kiến thức liên quan đến chủ đề

24 Nội dung "Đưa ra những dự đoán kết quả có liên quan đến chủ đề bàn luận": Mức độ "Thường xuyên" đạt tỷ lệ cao nhất (52,5%), cho thấy học sinh có khả năng đưa ra dự đoán kết quả có liên quan đến chủ đề bàn luận một cách thường xuyên

Nội dung "Đưa ra các thắc mắc liên quan đến chủ đề nhiệm vụ": Mức độ "Thường xuyên" và "Thỉnh thoảng" đạt tỷ lệ cao nhất (45%), cho thấy học sinh có khả năng đưa ra các thắc mắc liên quan đến chủ đề nhiệm vụ

Nội dung "Tích cực tham gia các hoạt động nhóm, trao đổi để đưa ra ý kiến": Mức độ "Thường xuyên" đạt tỷ lệ cao nhất (55%), cho thấy học sinh có khả năng tích cực tham gia vào hoạt động nhóm và trao đổi ý kiến

Nội dung "Thực hiện theo các bước để thiết kế 1 thí nghiệm": Mức độ "Thường xuyên" đạt tỷ lệ cao nhất (55%), cho thấy học sinh có khả năng thực hiện các bước để thiết kế một thí nghiệm một cách thường xuyên

Nội dung "Xác định được các dụng cụ cần có trong 1 thí nghiệm": Mức độ "Thường xuyên" đạt tỷ lệ cao nhất (62,5%), cho thấy học sinh có khả năng xác định các dụng cụ cần có trong một thí nghiệm một cách thường xuyên Nội dung "Lựa chọn phương án thí nghiệm phù hợp": Mức độ "Thường xuyên" đạt tỷ lệ cao nhất (67,5%), cho thấy học sinh có khả năng lựa chọn phương án thí nghiệm phù hợp một cách thường xuyên

Nội dung "So sánh dữ liệu thu được với dự đoán ban đầu": Mức độ "Thường xuyên" và "Thỉnh thoảng" đạt tỷ lệ cao nhất (55%), cho thấy học sinh có khả năng so sánh dữ liệu thu được với dự đoán ban đầu một cách liên tục và đôi khi

25 Nội dung "Trình bày được 1 báo cáo khoa học từ kết quả thu được": Mức độ "Thường xuyên" đạt tỷ lệ cao nhất (70%), cho thấy học sinh có khả năng trình bày một báo cáo khoa học từ kết quả thu được một cách thường xuyên

Nội dung "Giải thích kết quả thu được với dự đoán ban đầu": Mức độ "Thường xuyên" đạt tỷ lệ cao nhất (70%), cho thấy học sinh có khả năng giải thích kết quả thu được với dự đoán ban đầu một cách thường xuyên

Nội dung "Kết luận dựa trên kết quả thu được": Mức độ "Thường xuyên" và "Thỉnh thoảng" đạt tỷ lệ cao nhất (55%), cho thấy học sinh có khả năng đưa ra kết luận dựa trên kết quả thu được một cách liên tục và đôi khi

Nội dung "Đề xuất cải tiến phương án thí nghiệm": Mức độ "Thường xuyên" đạt tỷ lệ cao nhất (77,5%), cho thấy học sinh có khả năng đề xuất cải tiến phương án thí nghiệm một cách thường xuyên

Tổng quan, học sinh đã đạt được một số mức độ thường xuyên khá cao trong việc tìm hiểu khoa học như giải thích vai trò của các sự vật, hiện tượng trong đời sống, chủ động phát biểu ý kiến, xây dựng bài, trình bày báo cáo khoa học, và đề xuất cải tiến phương án thí nghiệm

Tuy nhiên, còn một số khía cạnh cần cải thiện như tìm kiếm thông tin trên internet, đưa ra dự đoán kết quả, lựa chọn phương án thí nghiệm, và giải thích kết quả thu được với dự đoán ban đầu

26

Bảng 1.3 Kết quả điều tra GV về việc cần thiết của việc sử dụng thí nghiệm

và năng lực khoa học của HS trong dạy học môn KHTN

Không đồng ý

3 Dạy học thí nghiệm giúp

học sinh phát triển năng lực khoa học của mình

3 6,67% 18 40% 24 53,33%

4 Cần thường xuyên áp

dụng phương pháp dạy học thí nghiệm trong quá trình giảng dạy môn KHTN

Kết quả điều tra GV về việc cần thiết của phương pháp dạy học thí nghiệm

và năng lực khoa học của HS trong dạy học môn KHTN

27

- Về việc cần phát triển năng lực khoa học của học sinh khi dạy môn

KHTN 7: số lượng GV hoàn toàn đồng ý chiếm 80%, số lượng GV đồng ý chiếm 20 % và không đồng ý chiếm 0%

- Về Năng lực khoa học là một yếu tố cần thiết trong quá trình học môn KHTN: số lượng GV hoàn toàn đồng ý chiếm 60%, số lượng GV đồng ý chiếm 40% và không đồng ý chiếm 0%

- Về việc dạy học thí nghiệm giúp học sinh phát triển năng lực khoa học của mình: số lượng GV hoàn toàn đồng ý chiếm 53,33%, số lượng GV đồng ý chiếm 40% và không đồng ý chiếm 6,67%

- Về cần thường xuyên áp dụng phương pháp dạy học thí nghiệm trong quá trình giảng dạy môn KHTN: số lượng GV hoàn toàn đồng ý chiếm 40%, số lượng GV đồng ý chiếm 60% và không đồng ý chiếm 0%

- Về việc cần chú trọng đến việc phát triển năng lực khoa học cho học sinh: số lượng GV hoàn toàn đồng ý chiếm 66,67%, số lượng GV đồng ý chiếm 33,33% và không đồng ý chiếm 0%

Bảng 1.4 Kết quả điều tra của GV về những khó khăn khi tổ chức dạy học

phát triển năng lực khoa học

28 2

Việc đảm bảo an toàn cho học sinh và giáo viên trong quá trình thực hiện thí nghiệm

18 40% 12 26,67% 15 33,33%

3

Thiếu thiết bị, cơ sở vật chất để thực hiện các hoạt động thí nghiệm

6 13,33% 15 33,33% 24 53,34%

4 Việc quản lý lớp học

trong khi học sinh thực hiện các thí nghiệm

24 53,34% 15 33,33% 6 13,33%

5 Khó khăn để tạo liên

kết giữa hoạt động thí nghiệm và nội dung lý thuyết của môn học

Kết quả điều tra của GV về những khó khăn khi tổ chức dạy học phát triển năng lực khoa học:

- Về việc Giáo viên mất nhiều thời gian khi chuẩn bị bài dạy, thực hiện

và đánh giá kết quả: số lượng GV hoàn toàn đồng ý chiếm 13,33%, số lượng GV đồng ý chiếm 80% và không đồng ý chiếm 6,67%

29 - Về việc đảm bảo an toàn cho học sinh và giáo viên trong quá trình thực hiện thí nghiệm: số lượng GV hoàn toàn đồng ý chiếm 33,33%, số lượng GV đồng ý chiếm 26,67% và không đồng ý chiếm 40%

- Về việc thiếu thiết bị, cơ sở vật chất để thực hiện các hoạt động thí nghiệm: số lượng GV hoàn toàn đồng ý chiếm 53,34%, số lượng GV đồng ý chiếm 33,33% và không đồng ý chiếm 13,33%%

- Về việc quản lý lớp học trong khi học sinh thực hiện các thí nghiệm: số lượng GV hoàn toàn đồng ý chiếm 13,33%, số lượng GV đồng ý chiếm 33,33% và không đồng ý chiếm 53,34%

- Về việc khó khăn để tạo liên kết giữa hoạt động thí nghiệm và nội dung lý thuyết của môn học: số lượng GV hoàn toàn đồng ý chiếm 66,67%, số lượng GV đồng ý chiếm 33,33%và không đồng ý chiếm 0%

- Hầu hết các giáo viên và học sinh đều nhận thức rõ rằng việc phát triển năng lực khoa học cho học sinh có tầm quan trọng trong quá trình dạy và học Tuy nhiên những con số thu được cho thấy năng lực khoa học của học sinh hiện nay còn yếu, nhiều giáo viên vẫn coi nhẹ giờ thực hành và ít sử dụng thí nghiệm trong dạy học, chủ yếu dạy học bằng phương pháp thuyết trình

- Với thời lượng 45 phút của một tiết học, giáo viên khó quản lí, lồng ghép thí nghiệm để phát triển năng lực thực hành cho học sinh nếu không chuẩn bị chu đáo

- Nhiều học sinh chưa thành thạo việc sử dụng các công cụ thí nghiệm Qua đó cho thấy, việc sử dụng thí nghiệm nhằm phát triển năng lực khoa học cho học sinh mang một ý nghĩa thiết thực cho giáo viên trong xu thế đổi mới phương pháp dạy học và nâng cao chất lượng học tập của học sinh

- Trong quá trình giảng dạy môn KHTN, thí nghiệm có vai trò quan trọng trong việc học sinh tiếp thu tri thức Thí nghiệm không chỉ giúp phát triển tính tích cực và sáng tạo của học sinh, mà còn là một phương tiện khuyến khích tìm tòi và suy nghĩ, và phát triển năng lực khoa học Thí nghiệm hỗ trợ việc xây dựng và kiểm tra tính chính xác của giả thuyết, đồng thời đảm bảo sự phù hợp giữa lý thuyết và thực tế

Dựa trên cơ sở lý luận và điều tra thực tiễn để tìm hiểu những vấn đề trong dạy học sử dụng thí nghiệm trong dạy học chủ đề “Âm thanh”, chúng tôi đã đề xuất một số biện pháp nhằm phát triển năng lực khoa học cho học sinh trong quá trình học tập môn KHTN và kết hợp việc sử dụng thiết bị thí

nghiệm ở từng giai đoạn khám phá kiến thức

31

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC PHẦN VẬT LÍ MÔN KHOA HỌC TỰ NHIÊN 7 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG

LỰC KHOA HỌC CHO HỌC SINH

Để đáp ứng các vấn đề đã được đề ra trong chương 1, chương này chúng tôi đề cập đến việc thiết kế một số thí nghiệm trong dạy học kiến thức về chủ đề Âm thanh - khoa học tự nhiên 7 nhằm phát triển năng lực khoa học cho học sinh Cụ thể, thiết kế thí nghiệm về nguồn âm, thí nghiệm về môi trường truyền âm và thí nghiệm về phản xạ âm Các thí nghiệm này được thiết kế với nguyên tắc sử dụng các vật dụng phổ biến và dễ tìm thấy trong cuộc sống hàng ngày Sau đó, sử dụng thí nghiệm đã thiết kế vào dạy học kiến thức về chủ đề Âm thanh môn Khoa học tự nhiên cho học sinh khối lớp 7 nhằm phát triển năng lực khoa học cho các em Các dụng cụ thí nghiệm này có thể được áp dụng theo nhiều hình thức, đa dạng và phong phú trong các giai đoạn của quá trình giảng dạy, bao gồm: hoạt động khởi động, hoạt động hình thành kiến thức mới, hoạt động luyện tập, hoạt động vận dụng và hoạt động tìm tòi sáng tạo

Bên cạnh nội dung kiến thức vật lý, giáo viên có thể thực hiện các thí nghiệm trực tiếp trên lớp bằng các dụng cụ đơn giản Điều này đã giúp học sinh tự tự tin tiếp thu các kiến thức mới và tiếp tục thực hiện các thí nghiệm tại nhà để hiểu sâu và củng cố kiến thức Qua việc này, học sinh sẽ phát triển năng lực một cách toàn diện.

2.1 Thiết kế một số thí nghiệm trong dạy học kiến thức về chủ đề Âm thanh - khoa học tự nhiên 7 nhằm phát triển năng lực khoa học cho học sinh

2.1.1 Các tiêu chí khi thiết kế thí nghiệm

- Mục tiêu giáo dục: Xác định rõ được mục tiêu cần đạt được thông qua thí nghiệm về âm thanh Ví dụ: khái niệm về âm thanh, tìm hiểu đặc điểm của âm thanh, môi trường truyền âm,…