Dạy học vật lí theo quy trình NCKH chương “điện từ học” cấp THCS tt

Đối tượng nghiên cứu Tiến trình DH theo quy trình NCKH; Các NLTP của NLKH khi DH theo quy trình NCKH; Công cụ đánh giá NLKH của HS khi học theo quy trình NCKH; Nội dung kiến thức về Điện

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Giáo dục phổ thông ở nước ta được Đảng, Nhà nước quan tâm thường xuyên và liên tục qua nhiều thời kì biến đổi của đất nước, đặc biệt trong Nghị quyết 29 đã chỉ rõ, giáo dục phổ thông nhằm hướng đến phát triển phẩm chất và năng lực của người học và NCKH là một hình thức học tập không thể thiếu trong DH ở trường phổ thông

Để nâng cao chất lượng giáo dục ở trường phổ thông, Bộ GDĐT

đã triển khai nhiều đợt tập huấn cho GV, tuy nhiên đa số GV còn gặp phải nhiều khó khăn trong việc xác định thành phần, tiêu chí, mức độ

về phẩm chất và năng lực của HS

Cuộc thi Khoa học kĩ thuật dành cho HS trung học được tổ từ năm 2012 cho đến nay, về số lượng đăng kí dự thi và số giải thưởng Quốc tế dành được tăng mạnh thể hiện sự thành công trong việc đổi mới hình thức DH Tuy nhiên, đề tài NCKH cần thực hiện theo các giai đoạn trong quy trình NCKH, nhưng nó chưa được đưa vào trong

DH ở trường phổ thông

Kiến thức về Điện từ học ở cấp THCS thuộc Chương 2 lớp 9 với thời lượng 20 tiết, SGK chia nội dung kiến thức thành 19 bài học và chưa thể hiện theo logic tiến trình NCKH nên cần sắp xếp lại thành các bài học mới

Thiết bị DH ở trường phổ thông chưa phù hợp trong DH phát triển NLKH của HS, vì vậy cần phải thiết kế, chế tạo bổ sung thêm một số dụng cụ và thiết bị TN

Đánh giá và xếp loại kết quả học tập của HS thực hiện theo Thông tư 58/BGĐT, quy chế này đánh giá kết quả học tập về nội dung kiến thức mà chưa có đánh giá về sự phát triển năng lực của HS trong quá trình học tập

Từ những lí do trên, chúng tôi triển khai nghiên cứu đề tài: Dạy

học Vật lí theo quy trình NCKH Chương “Điện từ học” cấp THCS

2 Mục đích nghiên cứu

Đề tài tập trung nghiên cứu những vấn đề liên quan đến phương pháp dạy học và quy trình NCKH để thiết kế tiến trình dạy học dựa trên quy trình NCKH, trong đó có chú ý đưa giai đoạn nghiên cứu tổng quan vào tiến trình dạy học Đồng thời, vận dụng tiến trình DH theo quy trình NCKH để tổ chức DH một số kiến thức ở chương

“Điện từ học” cấp THCS nhằm giúp HS phát triển NLKH

3 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu chỉ giới hạn vận dụng tiến trình DH theo quy trình NCKH ở nội dung kiến thức kiến thức về Điện từ học cấp THCS (đã được cấu trúc lại thành ba bài học) và thử nghiệm trên đối tượng HS THCS trên địa bàn thành phố Hà Nội

4 Đối tƣợng và khách thể nghiên cứu

4.1 Đối tượng nghiên cứu

Tiến trình DH theo quy trình NCKH; Các NLTP của NLKH khi

DH theo quy trình NCKH; Công cụ đánh giá NLKH của HS khi học theo quy trình NCKH; Nội dung kiến thức về Điện từ cấp THCS; Các TN và thiết bị TN trong DH kiến thức về điện từ

4.2 Khách thể nghiên cứu

HS lớp 8, lớp 9 ở một số trường THCS trên địa bàn TP Hà Nội

GV ở một số trường THCS trên địa bàn TP Hà Nội

5 Giả thuyết khoa học

Muốn phát triển được NLKH của HS ở trường phổ thông thì cần

tổ chức DH kiến thức KH theo con đường nghiên cứu của nhà KH Nếu xây dựng được tiến trình DH dựa theo quy trình NCKH và vận

dụng vào DH kiến thức vật lí về Điện từ học cấp THCS thì sẽ phát triển được NLKH của HS

6 Nhiệm vụ nghiên cứu

6.1 Hệ thống hóa cơ sở lí luận, cơ sở thực tiễn của DH theo quy trình NCKH, DH phát triển NLKH trên thế giới và ở Việt Nam 6.2 Điều tra thực trạng của việc tổ chức DH theo quy trình NCKH nhằm phát triển NLKH của HS ở trường THCS

6.3 Xác định mức độ năng lực của nhà KH và mức độ năng lực của HS ở các giai đoạn trong quy trình NCKH để đề xuất các NLTP, biểu hiện của hành vi của NLKH và mức độ biểu hiện của hành vi NLKH của HS

6.4 Thiết kế tiến trình DH theo quy trình NCKH, trong đó có đưa giai đoạn nghiên cứu tổng quan vào tiến trình DH nhằm phát triển NLKH của HS

6.5 Xây dựng bộ công cụ đánh giá NLKH của HS khi học theo quy trình NCKH

6.6 Nghiên cứu nội dung kiến thức về Điện từ học trong Chương trình GDPT hiện hành để sắp xếp nội dung kiến thức về Điện từ học thành nhóm kiến thức có liên quan và cấu trúc lại thành các bài học mới Trên cơ sở đó, thiết kế logic hình thành kiến thức theo các giai đoạn của quy trình NCKH

6.7 Thiết kế tiến trình DH, các hoạt động dạy và học ở các bài học mới theo quy trình NCKH nhằm phát triển NLKH của HS Thiết

kế các TN và chế tạo các thiết bị TN tương ứng với các bài học 6.8 Trên cơ sở cấu trúc của NLKH, xây dựng bộ công cụ để đánh giá mức độ đạt được về NLKH của HS khi học các bài học về Điện

từ cấp THCS

6.9 TNSP nhằm đánh giá tính khả thi của giả thuyết KH: Nếu áp dụng dạy và học nội dung kiến thức về Điện từ cấp THCS theo quy trình NCKH trên các đối tượng GV và HS ở một số trường THCS

mà thấy rằng, các GV đều có thể DH theo quy trình NCKH và phát triển được NLKH của tất cả HS ở các trường TNSP thì giả thuyết của

đề tài có tính khả thi và phù hợp với thực tiễn DH Vật lí ở trường THCS của Việt Nam

7 Phương pháp nghiên cứu

7.1 Phương pháp nghiên cứu lí thuyết

- Thu thập và xử lí thông tin trong các văn bản chỉ đạo về đổi mới căn bản và toàn diện GDĐT để định hướng nghiên cứu phù hợp thực tiễn khách quan

- Thu thập và xử lí thông tin trong các công trình KH, các ấn phẩm liên quan đến DH theo quy trình NCKH, NLKH của HS, đánh giá sự phát triển NLKH của HS để làm cơ sở lí luận nhằm thiết kế tiến trình DH, các hoạt động DH và công cụ đánh giá NLKH

- Phân tích mục tiêu, nội dung kiến thức về Chương “Điện từ học” trong Chương trình GDPT hiện hành để sắp sếp lại nội dung kiến thức, đồng thời xây dựng logic hình thành kiến thức hợp lí với tiến trình DH theo quy trình NCKH

7.2 Phương pháp điều tra thực trạng

Khảo sát GV về: Quy trình NCKH; Thực trạng việc DH phát triển NLKH ở trường THCS; Những khó khăn trong DH phát triển năng lực 7.3 Phương pháp chuyên gia

Trao đổi, xin ý kiến của các chuyên gia lí luận và PPDH, chuyên gia tâm lí giáo dục về một số nội dung: Tâm lí lứa tuổi của HS THCS; Tiến trình DH kiến thức vật lí theo quy trình NCKH; Tiêu

chí, biểu hiện, chỉ báo hành vi về NLKH của HS Cấu trúc NLKH, công cụ đánh giá NLKH của HS; Nội dung kiến thức về Điện từ học cấp THCS, mạch logic phát triển kiến thức theo quy trình NCKH 7.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

- TNSP lần thứ nhất để thu thập dữ liệu để hoàn thiện: tiến trình

DH, nội dung DH, hình thức tổ chức DH, bộ công cụ đánh giá NLKH của HS

- TNSP lần thứ hai để thu thập và xử lí số liệu theo mức độ chỉ báo hành vi của HS về NLKH

- Đánh giá sự phát triển NLKH trên cùng một đối tượng HS thông qua phiếu phản hồi ở ba bài học Lấy kết quả học tập trên phiếu phản hồi ở Bài 1 làm số liệu đánh giá khảo sát đầu vào về NLKH của HS, sau đó dùng số liệu kết quả học tập ở Bài 2 và Bài 3 để so sánh với Bài 1, từ đó rút ra kết luận về sự phát triển NLKH của HS khi học theo quy trình NCKH

- Tổng hợp kết quả đánh giá sự phát triển năng lực của HS ở các lớp, các trường khác nhau; lứa tuổi khác nhau; GV dạy khác nhau để đưa ra kết luận về tính đúng/sai của giả thuyết đã đưa ra

7.5 Phương pháp thống kê toán học

Sử dụng phần mềm Excel để xác định tỉ lệ % mức độ chỉ báo hành vi ở từng NLTP của HS và sử dụng biểu đồ để so sánh và đánh giá sự phát triển NLKH của HS khi học theo quy trình NCKH

8 Các đóng góp mới của đề tài

8.1 Đề xuất tiến trình DH dựa theo quy trình NCKH gồm 5 giai đoạn trong đó có giai đoạn nghiên cứu tổng quan

8.2 Đề xuất được cấu thành NLKH gồm 10 NLTP và biểu hiện hành vi của các NLTP

8.3 Thiết kế bộ công cụ đánh giá NLKH của HS với 4 mức độ chỉ báo hành vi tương ứng với mỗi NLTP

8.4 Thiết kế logic tiến trình KH xây dựng kiến thức ba bài học ở Chương “Điện từ học” cấp THCS theo tiến trình 5 giai đoạn NCKH 8.5 Thiết kế các hoạt động dạy và hoạt động học của 3 bài học theo 5 giai đoạn quy trình NCKH

8.6 Xây dựng ba bộ công cụ đánh giá mức độ NLKH của HS đạt được khi học ba bài học về Điện từ học cấp THCS

8.7 Thiết kế dụng cụ, thiết bị TN dùng để TNSP DH theo quy trình NCKH ở ba bài học về Điện từ học gồm:

1 TN về sự tương tác của nam châm vĩnh cửu

với: nam châm; kim nam châm; sắt, mạt sắt và các

kim loại, vật liệu khác nhau

2 TN kiểm tra các dự đoán dòng điện có tính chất

như của nam châm (hút sắt; hút hoặc đẩy nhau;

tương tác với nam châm và từ phổ của của dòng

điện trong các dây dẫn có hình dạng khác nhau)

5 bộ

3 Cảm

ứng điện

từ

3 TN xuất hiện hiện tượng cảm ứng điện từ: sử

dụng nam châm vĩnh cửu và sử dụng nam châm

điện

5 bộ

4 TN kiểm tra dự đoán độ lớn của dòng điện cảm

ứng phụ thuộc vào 4 yếu tố: độ lớn từ trường; góc

hợp bởi phương của đường sức từ với tiết diện của

vòng dây; diện tích vòng dây; tốc độ thay đổi số

đường sức từ (thay đổi tốc độ góc hợp bởi phương

đường sức từ với diện tích vòng dây; thay đổi từ

trường; thay đổi tốc độ biến dạng diện tích)

5 bộ

Chương 1 TỔNG QUAN CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN

CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

Ở mục này, chúng tôi nghiên cứu các công trình KH của các nước trên thế giới và ở Việt Nam về NLKH, quy trình NCKH và DH phát triển NLKH của HS Thấy rằng, ở các nước tiên tiến luôn chú trọng đến DH phát triển NLKH của HS, tuy nhiên trong các tiến trình DH chưa thể hiện một cách đầy đủ của quy trình NCKH vì thiếu giai đoạn nghiên cứu tổng quan trong tiến trình DH

1.2 Cơ sở lí luận

1.2.1 Một số khái niệm

1.2.1.1 Khái niệm về NCKH của học sinh ở trường phổ thông

- NCKH là cách thức triển khai thực hiện các nội dung nghiên cứu để tạo ra những sản phẩm mới mang tính khách quan DH là tổ chức các hoạt động để HS không những chiếm lĩnh tri thức KH mà còn phát triển NLKH và hình thành phẩm chất của nhà KH

- Hoạt động DH theo quy trình NCKH thực chất là tổ chức hoạt động NCKH cho HS nhằm tìm kiếm tri thức mới theo con đường nhận thức KH Với đối tượng HS phổ thông, hoạt động học theo quy trình NCKH là hoạt động NCKH

- NCKH ở trường phổ thông là một quá trình học tập để phát triển NLKH, tư duy KH và phẩm chất trong NCKH thông qua tiến trình

DH theo quy trình NCKH

1.2.1.2 Khái niệm về quy trình nghiên cứu khoa học

Chúng tôi cho rằng: Quy trình NCKH là con đường, cách thức triển khai thực hiện các giai đoạn NCKH để tạo ra những sản phẩm mang tính khách quan Các giai đoạn NCKH bao gồm 5 giai đoạn (i)

Quan sát - đặt câu hỏi nghiên cứu; (ii) Nghiên cứu tổng quan - Hình thành giả thuyết; (iii) Rút ra hệ quả từ giả thuyết - Đề xuất phương

án thí nghiệm kiểm tra hệ quả; (iv) Tiến hành thí nghiệm kiểm tra hệ quả; (v) Xử lí dữ liệu và rút ra kết luận về sự đúng/sai của giả thuyết

- Công bố kết quả nghiên cứu

1.2.1.3 Khái niệm về năng lực khoa học của học sinh phổ thông NLKH của HS là sự làm chủ các năng lực thành phần của NLKH trong từng giai đoạn NCKH và vận hành chúng một cách hợp lí để thực hiện thành công nhiệm vụ đặt ra nhằm chiếm lĩnh tri thức KH hay tạo ra sản phẩm KH trong quá trình học tập ở trường phổ thông NLKH của HS ở trường phổ thông bao gồm 10 NLTP (Bảng 1.3) 1.2.2 Thiết kế tiến trình dạy học theo quy trình NCKH

1.2.2.1 Khái niệm về dạy học theo quy trình NCKH

DH Vật lí theo quy trình NCKH là một PPDH, trong đó người học được trải nghiệm qua giai đoạn NCKH dưới sự định hướng của

GV nhằm phát hiện tri thức mới, PP mới và vận dụng chúng để giải quyết vấn đề gặp phải trong thực tiễn, qua đó rèn phẩm chất và năng lực trong NCKH

1.2.2.2 Chuyển quy trình NCKH thành tiến trình dạy học

Hình 1.1.Sơ đồ tiến trình dạy học theo quy trình NCKH

5 Rút ra kiến thức mới – Vận dụng kiến thức vào thực tế

3 Đề xuất phương án thực nghiệm kiểm tra giả thuyết

1 Thực hiện quan sát – Đặt câu hỏi nghiên cứu

2 Nghiên cứu tổng quan Hình thành giả thuyết

4 Thực nghiệm kiểm tra giả thuyết Xử lí kết quả và rút ra kết luận

1.2.2.3 Sự khác nhau giữa nhà khoa học và học sinh phổ thông trong NCKH

Phẩm chất và năng lực của nhà KH đã được hoàn thiện đạt mức

độ cao, điều kiện làm việc thuận lợi, khả năng làm việc độc lập cao

HS phổ thông thì những phẩm chất và năng lực trên phát triển là nhờ

sự giúp đỡ, hỗ trợ và tạo cơ hội của GV Sản phẩm của nhà KH có tính mới và có giá trị về tri thức KH cho nhân loại, còn sản phẩm của

HS là những tri thức KH có tính mới đối với chính họ

1.2.3 Giải pháp đưa giai đoạn “nghiên cứu tổng quan” vào tiến trình dạy học

1.2.3.1 Định nghĩa về tổng quan

Trong DH Vật lí theo quy trình NCKH, chúng tôi cho rằng: Nghiên cứu tổng quan trong DH là việc HS tìm hiểu những câu chuyện lịch sử về các nhà KH trước đó đã trả lời câu hỏi nghiên cứu như thế nào, từ đó xác định vấn đề cần giải quyết và đưa ra định hướng giải quyết vấn đề một cách rõ ràng hơn

1.2.3.2 Mục đích đưa giai đoạn “nghiên cứu tổng quan” vào tiến trình dạy học

Để phù hợp với lứa tuổi HS THCS, chúng tôi lựa chọn tiêu đề

“Những câu chuyện lịch sử về vấn đề nghiên cứu” và đưa vào tiến

trình DH kiến thức vật lí ở trên lớp học trong hai trường hợp:

Trường hợp 1 Nếu nội dung “nghiên cứu tổng quan” liên quan

đến những giả thuyết còn hạn chế thì giai đoạn “nghiên cứu tổng quan” đưa trước giai đoạn “hình thành giả thuyết” là để giúp HS tránh được các sai lầm của các nhà KH về vấn đề mà HS đang phải giải quyết, từ đó hình thành giả thuyết mới

Trường hợp 2 Nếu nội dung “Nghiên cứu tổng quan” liên quan đến

những phương án thí nghiệm kiểm chứng giả thuyết, thì giai đoạn

“nghiên cứu tổng quan” đưa sau giai đoạn “hình thành giả thuyết” là để giúp HS phát hiện ra những ý tưởng của các nhà KH, từ đó “lựa chọn hay đề xuất phương án thực nghiệm kiểm tra giả thuyết hợp lí”

1.2.3.3 Những khó khăn khi đưa “nghiên cứu tổng quan” vào tiến trình dạy học

Ở mục này chúng tôi xác định được 4 khó khăn, trở ngại nếu khi yêu

cầu HS “nghiên cứu tổng quan” để trả lời câu hỏi nghiên cứu và khẳng

định, HS không có thể tự “nghiên cứu tổng quan” để trả lời câu hỏi nghiên cứu trong quá trình học tập trên lớp

1.2.3.4 Giải pháp đưa giai đoạn “nghiên cứu tổng quan” vào tiến trình dạy học

Cách 1 GV tìm kiếm tư liệu lịch sử về sự phát hiện, phát triển

kiến thức để lựa chọn những nội dung liên quan đến vấn đề cần nghiên cứu (tổng quan) Sau đó, GV có thể thông báo cho HS địa chỉ tìm kiếm thông tin và giao nhiệm vụ học tập để HS xử lí thông tin phục vụ cho nghiên cứu

Cách 2 GV tập hợp những thông tin thành văn bản “Những câu

chuyện lịch sử về vấn đề nghiên cứu” và giao nhiệm vụ học tập cho

HS để HS xử lí thông tin phục vụ cho nghiên cứu (phân tích, nhận xét, đánh giá những thông tin hay sự kiện và đưa ra quan điểm nhận định của cá nhân)

1.2.4 Thiết kế hoạt động dạy và học theo quy trình NCKH

Ở mục này, chúng tôi mô tả chi tiết: Mục đích các giai đoạn, nhiệm vụ của GV, nhiệm vụ của HS ở các giai đoạn trong tiến trình

DH theo quy trình NCKH

1.2.4.1 Một số đặc điểm lứa tuổi của học sinh trung học cơ sở

Đây là lứa tuổi có bước nhảy vọt về thể chất lẫn tinh thần và đang tách dần khỏi thời thơ ấu để tiến sang giai đoạn phát triển cao hơn để tạo nên sự khác biệt trong mọi mặt phát triển: thể chất, trí tuệ, tình cảm, đạo đức,… Vì vậy, tiến trình DH theo QTKH là phù hợp trên đối tượng HS THCS

1.2.4.2 Mục tiêu của dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học Mỗi giai đoạn của tiến trình DH theo quy trình NCKH sẽ cho biết môi trường học tập của HS, mục tiêu phát triển phẩm chất và NLKH cho HS ở từng giai đoạn NCKH

1.2.4.3 Định hướng tổ chức hoạt động dạy và hoạt động học theo quy trình nghiên cứu khoa học

Ở mục này chúng tôi mô tả chi tiết: Mục đích, nhiệm vụ của GV, nhiệm vụ của HS ở các giai đoạn trong tiến trình DH theo quy trình NCKH

1.2.4.4 Cấu trúc câu giả thuyết và câu dự đoán

Ở mục này chúng tôi giới thiệu cấu trúc câu giả thuyết: “… Nếu … thì … sẽ …”; Cấu trúc câu dự đoán: “Nếu … mà … thì …”

1.2.4.5 Một số lưu ý trong dạy học theo quy trình NCKH

Trong mục này chúng tôi đưa ra một số lưu ý khi dạy học theo quy trình NCKH đó là: thí nghiệm trong DH theo quy trình NCKH, các kĩ thuật tổ chức hoạt động học cá nhân, học nhóm, trao đổi lớp và với chuyên gia

1.2.5 Vai trò, nguyên tắc, mức độ dạy học theo quy trình NCKH 1.2.5.1 Vai trò của dạy học theo quy trình NCKH

DH theo quy trình NCKH thì có thể phát hiện và bồi dưỡng những HS giỏi, đam mê đối với KH, đặc biệt giúp HS phát triển năng lực giải quyết những vấn đề thường gặp trong cuộc sống

1.2.5.2 Nguyên tắc của dạy học theo quy trình NCKH

(i) Về kiến thức: Đảm bảo gắn liền với dạy nội dung kiến thức KH; (ii) Về PPDH: các giai đoạn trong tiến trình DH phải tuân theo

PP nhận thức KH, “từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng, từ

tư duy trừu tượng lại trở về thực tế khách quan” và theo Chu trình sáng tạo của Razumopxki;

(iii) Về quan điểm DH: triển khai các hoạt động DH “lấy HS làm trung tâm”, có chú trọng tính tự lực của HS;

(iv) Về kĩ thuật DH: tạo cơ hội để phát huy tối đa vốn kiến thức

đã có và khả năng sáng tạo của HS bằng các hoạt động làm việc cá nhân, trao đổi nhóm, thảo luận của lớp;

(v) Về hình thức tổ chức DH: tổ chức hoạt động học theo từng giai đoạn NCKH, hỗ trợ HS các phương tiện học, định hướng nghiên cứu cho HS tìm kiếm tri thức KH

1.2.5.3 Các mức độ dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học Mức 1 HS được biết về: quy trình NCKH, các giai đoạn nghiên cứu học tập theo quy trình NCKH; Các kĩ thuật thực hiện ở từng giai đoạn học tập; Hình thức học; Kĩ thuật làm việc theo nhóm, trao đổi lớp, làm việc cá nhân Sau đó được hoạt động học tập hình thành kiến thức vật lí theo logic tiến trình NCKH dưới sự giúp đỡ hỗ trợ của GV; Mức 2 HS được thực hiện các hoạt động học tập hình thành kiến thức vật lí theo logic tiến trình NCKH HS tương tác với nhau trong suốt quá trình hình thành kiến thức mới GV trợ giúp khi cần thiết; Mức 3 HS được định hướng nội dung nghiên cứu, được trang

bị các học liệu cần thiết và triển khai học tập theo quy trình NCKH

để chiếm lĩnh tri thức khoa học; Mức 4 HS được định hướng vấn đề nghiên cứu, sau đó tự triển khai các hoạt động nghiên cứu để hình