Đánh giá năng lực khoa học của học sinh khi dạy học một số kiến thức về “Dòng điện trong các môi trường” (Vật lí 11)

Bài viết trình bày cách đánh giá năng lực khoa học (NLKH) của học sinh trung học phổ thông khi dạy học một số kiến thức về “Dòng điện trong các môi trường” (Vật lí 11) dựa trên tiêu chí (Rubric) và bài tập đánh giá năng lực theo PISA.

JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE Educational Sci., 2016, Vol 61, No 8B, pp 272-278 This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vn DOI: 10.18173/2354-1075.2016-0184 ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC KHOA HỌC CỦA HỌC SINH KHI DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC VỀ “ DỊNG ĐIỆN TRONG CÁC MƠI TRƯỜNG” (VẬT LÍ 11) Nguyễn Văn Khải1 , Lê Chí Nguyện2 Khoa Vật lí, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên Khoa Tự nhiên, Trường Đại học Hoa Lư Tóm tắt Bài viết trình bày cách đánh giá lực khoa học (NLKH) học sinh trung học phổ thông dạy học số kiến thức “Dòng điện mơi trường”(Vật lí 11) dựa tiêu chí (Rubric) tập đánh giá lực theo PISA Từ khóa: Đánh giá, lực khoa học Vật lí Mở đầu Nghị Hội nghị Trung ương khóa XI đổi bản, tồn diện giáo dục đào tạo “Tiếp tục đổi mạnh mẽ phương pháp dạy học theo hướng đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo vận dụng kiến thức, kĩ người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt chiều, ghi nhớ máy móc Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo sở để người học tự cập nhật đổi tri thức, kĩ năng, phát triển lực (NL) Mơn Vật lí (VL) trường phổ thơng có vai trị quan trọng việc phát triển NL cho học sinh (HS), đặc biệt NLKH Bài viết trình bày cách vận dụng số công cụ đánh giá NLKH HS dạy học (DH) số kiến thức “ Dòng điện môi trường” (VL 11) theo xu hướng dạy học PTNL 2.1 Nội dung nghiên cứu Năng lực khoa học học sinh Nhiều nghiên cứu DH PTNL rõ: “năng lực (Competency) HS khả vận dụng tổng hợp kiến thức, kĩ năng, thái độ vào giải tình học tập thực tiễn, thu sản phẩm cụ thể, quan sát, ĐG [1;2] Theo PISA, NLKH HS khả vận dụng tổng hợp kiến thức, thái độ để giải tình có liên quan đến khoa học - cơng nghệ (Hình 1) [3;102] Mặc dù PISA quan tâm đánh giá NLKH HS tuổi 15, song cấp THPT, NL theo chúng tôi, cần tiếp tục quan tâm phát triển, DH môn VL Theo định nghĩa này, NLKH HS bao gồm ba lực thành phần (NLTP): (1) Xác định vấn đề khoa học; (2) Lí giải tượng có khoa học; (3) Sử dụng chứng khoa học Ngày nhận bài: 10/07/2016 Ngày nhận đăng: 08/09/2016 Liên hệ: Lê Chí Nguyện, e-mail: lcnguyendhhl@gmail.com 272 Đánh giá lực khoa học học sinh dạy học Hình PISA mơ tả cấu trúc khái niệm NLKH Xác định vấn đề khoa học (Identifying scientific issues): Xác định vấn đề khoa học bao gồm nhận biết câu hỏi tình cụ thể để khám phá khoa học xác định từ khóa để tìm kiếm thông tin khoa học chủ đề định Nó bao gồm việc xác định tính nghiên cứu khoa học Lí giải tượng khoa học (Explaining phenomena scientifically): Khả thể giải thích tượng liên quan đến khoa học, áp dụng kiến thức thích hợp khoa học tình định Năng lực bao gồm mơ tả giải thích tượng dự đốn thay đổi, liên quan đến việc phát xác định vấn đề , giải thích, dự đốn khoa học Sử dụng chứng khoa học để rút kết luận (Using scientific evidence): Năng lực sử dụng chứng khoa học bao gồm việc tiếp cận thông tin khoa học, lập luận để đưa kết luận dựa chứng khoa học Các nhận định cần thiết liên quan đến kiến thức khoa học hay kiến thức khoa học hai [3, tr 10] 2.2 Đánh giá NLKH HS dạy số kiến thức Dòng điện mơi trường 2.2.1 Đánh giá theo tiêu chí (Rubric) ĐG theo tiêu chí có vai trị quan trọng dạy học phát triển NL, NL thể qua hành vi thực nhiệm vụ người học Vì vậy, dạy học chủ đề cụ thể, giáo viên (GV) phải xây dựng cụ thể hóa tiêu chí quan sát ĐG Thí dụ, dạy học “Hiện tượng nhiệt điện” (VL 11), dựa ba NLTP quan niệm NLKH PISA, xây dựng tiêu chí ĐG NLKH HS ma trận Bảng Khi dạy nội dung kiến thức tượng nhiệt điện, tổ chức học theo nhóm nhỏ (5-6 HS nhóm), tiến trình dạy học có sử dụng thí nghiệm kết nối với máy vi tính, khảo sát định lượng phụ thuộc suất điện động nhiệt điện (E) vào độ chênh lệch nhiệt độ (T1-T2) hai đầu cặp nhiệt điện loại K 273 Nguyễn Văn Khải, Lê Chí Nguyện Nội dung Bảng Ma trận ĐG NLKH (dùng cho GV) Năng lực Nhận biết vấn đề khoa học Vật lí Giải thích tượng Vật lí cách có khoa học Nội dung (2 điểm) HS: Nhận biết suất điện động nhiệt điện phụ thuộc vào chênh lệch nhiệt độ hai đầu cặp nhiệt điện Nội dung (5 điểm) HS: Nhận biết dùng lửa đèn cồn (như thí nghiệm GV biểu diễn), đo trực tiếp thay đổi nhiệt độ ∆t, cần phải tìm nguồn nhiệt thay HS: Giải thích tượng tạo hiệu điện hai đầu dậy kim loại có nhiệt độ khác (hiện tượng Di-béc) Nội dung (3 điểm) HS: Nhận biết muốn khảo sát phụ thuộc định lượng E ∆t, phải đo giá trị E tương ứng với ∆t Sử dụng chứng khoa học Vật lí để lí giải, rút kết luận HS Sử dụng kết thí nghiệm để lập luận phụ thuộc tuyến tính E (T1 -T2 ) HS: Giải thích sơ đồ, cách thu thập số liệu thí nghiệm, phương án thí nghiệm chưa kết nối với máy vi tính HS: Biết lập luận phụ thuộc E (T1 -T2 ) theo hàm số bậc y = ax+b với a hệ số nhiệt điện động; b nhiệt độ phịng thí nghiệm HS: Vẽ giải thích sơ đồ ngun lí, TN có kết nối với máy tính gồm cảm biến nhiệt độ, khuếch đại điện áp, Card chuyển đổi tín hiệu, HS: Biết dựa vào đồ thị hàm số bậc lập luận để suy công thức định lượng E ∆t Quy trình ĐG theo tiêu chí (ĐG đồng đẳng) sau: Bước 1: Trước buổi học, GV thống với HS tiêu chí cách chấm điểm cho bạn nhóm theo mẫu (Mẫu 1) Stt 274 Mẫu 1: Bảng tiêu chí hướng dẫn HS chấm điểm cho bạn nhóm 9-10 (điểm) 7-8 (điểm) 5-6 (điểm) 4-0 (điểm) Tham gia đầy đủ, Tham gia số Tham gia đầy đủ Khơng tham gia hoạt nhiệt tình cơng cơng việc cơng việc nhóm động nhóm việc nhóm nhóm Tham gia đầy đủ Thực đày đủ Miễn cưỡng thực Thực phần hoàn thành tốt nhiệm nhiệm vụ phân công việc công việc giao vụ phân công công giao Có đóng góp ý kiến Ln chủ động đóng thảo luận tìm Chỉ có ý kiến đóng góp ý kiến giải Khơng có ý kiến phương án giải góp gợi ý cơng việc nhóm tham gia thảo luận cơng việc có (phát biểu sau) có hiệu cao khơng Có ý tưởng giải Có ý tưởng giải cơng việc nhóm Có ý tưởng số cơng khơng hồn giải Ln phản đối ý kiến việc Biết lắng nghe toàn Chỉ nghe công việc, biết giúp người khác ý kiến bạn ý kiến người đỡ bạn lắng nghe ý kiến chưa giúp đỡ khác thấy phù ý kiến bạn bạn nhóm hợp với ý kiến Đánh giá lực khoa học học sinh dạy học Bước 2: Trong nghe đại diện nhóm báo cáo kết thảo luận nhóm, GV dựa vào bảng ma trận ĐG NL ( Bảng 1) chấm điểm cho nhóm cơng bố kết sau chấm Bước 3: GV hướng dẫn HS chấm điểm cho bạn nhóm sau: HS nhân số điểm ĐG GV với số lượng thành viên nhóm để tổng điểm nhóm mình, ví dụ: Muốn ĐG kết cơng việc thành viên nhóm 1, giả sử GV chấm nhóm 9/10 điểm; Nhóm có HS nên × = 54 điểm; Sau đó, thành viên, đối chiếu mức độ hồn thành cơng việc bạn theo tiêu chí thống trước buổi học ( Mẫu 1), chia 54 điểm cho thành viên nhóm, ghi kết vào mẫu Mẫu 2: Phiếu ghi điểm HS chấm điểm cho bạn nhóm (dùng cho HS) Mẫu 2: Phiếu ghi điểm HS chấm điểm cho bạn nhóm (dùng cho HS) HS chấm Tổng HS chấm Nguyễn Trần văn Phạm thi Bùi văn điểm Lê thị C Lại văn D văn A B E G Nguyễn văn A 9 9 10 54 Trần văn B 10 9 9 54 Lê thị C 10 9 10 54 10 9 9 54 Lại văn D Phạm thi E 10 9 10 54 Bùi văn G 10 10 9 54 Điểm TB 10 9 10 cộng Gv chấm lại điểm HS chấm khơng xác (thiên vị), ghi nhận kết HS tự chấm điểm (mẫu 2), kết hợp với điểm đánh GV, tính trung bình cộng kết đánh giá cho cá nhân HS [4;74] 2.2.2 Vận dụng cách đánh giá PISA Cách ĐG NL theo PISA xây dựng tập ĐGNL [3; 4] Dưới thí dụ cụ thể Theo PISA, đơn vị để thi/kiểm tra (unit) PISA có cấu trúc gồm thành tố: - Ngữ cảnh (contex) tình thực có thực tiễn sống liên quan đến cá nhân, cộng đồng kết nối toàn cầu, bao quát chủ đề, đơn vị kiến thức - Câu hỏi (item), có nội dung giới hạn tình gồm: câu hỏi trắc nghiệm khách quan; câu hỏi đúng/sai phức hợp; câu hỏi mở trả lời ngắn; câu hỏi mở trả lời dài - Phần mã, PISA sử dụng thuật ngữ mã hóa (coding), khơng sử dụng khái niệm chấm điểm mã hóa câu trả lời quy điểm thùy theo câu hỏi Quy trình mã hóa có mã đơn mã bội Mỗi câu trả lời HS quay vòng qua người chấm - Đáp án, trả lời câu hỏi (hướng dẫn mã hóa) Dưới gợi ý tình huống, sử dụng KTĐG NLKH HS, sau học kiến thức “dịng điện mơi trường” (xem hình 2) MÁY ĐO NHIỆT ĐỘ Hình 2a: Máy đo nhiệt độ bể nấu thiếc Tính kĩ thuật: + Thích hợp với loại cảm biến: loại K - cặp nhiệt điện điều khiển (NiCr-Niai) 275 Nguyễn Văn Khải, Lê Chí Nguyện + - 500◦ : ±(0,75% +1◦ ) Mô tả thông tin quảng cáo “máy đo nhiệt độ bể nấu thiếc” Website – “Dientu4U” Nguyên lí chế tạo máy đo này, dựa “hiên tượng nhiệt điên”, đầu đo máy cặp nhiệt điện loại K Hình 2a: (1) đầu đo; (2) hiển thị nhiệt độ Hình 2b: Là thông tin hướng dẫn thiết kế, chế tạo cảm biến (máy) đo nhiệt độ loại LM335 trang Web- YouTube địa : https://www.youtube.com/watch?v=Hcj9kygtmkk Hình 2b Hướng dẫn cách làm cảm biến nhiệt độ Hãy đọc thông tin mơ tả ghi hình để trả lời câu hỏi sau: Câu (1 điểm): Máy đo nhiệt độ 019 Trong máy hình 2a, phép đo nhiệt độ quy đổi đo đại lượng đại lượng sau? Hãy khoanh tròn vào lựa chọn A Đo điện trở B Đo điện áp C Đo dòng điện Câu (1 điểm): Máy đo nhiệt độ 0129 276 Đánh giá lực khoa học học sinh dạy học Giải thích thơng tin “tính kĩ thuật” máy đo nhiệt độ ghi hình 2a Câu (2 điểm): Máy đo nhiệt độ 0129 Hãy khoanh tròn vào “Đúng” “Sai” tương ứng với nhận định sau đây: Đây có phải nhận định việc sử dụng máy đo nhiệt độ hình 2a? Có thể dùng máy đo hình 2a để đo nhiệt độ nóng chảy Vơnfram Có thể dùng máy đo hình 2a để đo nhiệt độ nóng chảy Kẽm Có thể dùng máy đo hình 2a để đo nhiệt độ phịng thí nghiệm Đúng Sai Đúng/Sai Đúng/Sai Đúng/Sai Câu (6 điểm): Máy đo nhiệt độ 0129 Nêu tóm tắt phương án thực nghiệm để xác định hệ số nhiệt điện động (αT ) cặp nhiệt điện dùng làm đầu đo máy đo nhiệt độ hình 2a Mục đích ĐG câu hỏi Câu 1: ĐG khả tìm kiếm thơng tin suy luận khoa học Câu 2: ĐG khả sử dụng kiến thức Vật lí để lí giải thơng tin liên quan đến khoa học - công nghệ Câu 3: ĐG NL áp dụng kiến thức khoa học Vật lí vào thực tiễn Câu 4: ĐG NL thực nghiệm Vật lí Hướng dẫn mã hóa (đáp án) Câu Mức đầy đủ: Mã 1: B đo điện áp Không đạt: Mã 0: đáp án khác Mã 9: không trả lời Câu Mức đầy đủ: Mã 2: Sai; Đúng; Đúng Mức không đầy đủ: Mã1: câu trả lời Không đạt: Mã 0: trả lời không Mã 9: không trả lời Câu Mức đầy đủ: Mã 2: máy dùng “đầu đo” cặp nhiệt điện lọaị K, chế tạo hợp kim (NiCr-Niai), vậy, máy có khả đo nhiệt độ âm nhiệt độ cao đến 7500 C với sai số từ 0.75% đến 1% + 1o C, sai số này, phụ thuộc vào giới hạn thang đo Máy sử dụng nhiều “đầu đo” loại K, để đo nhiệt độ với mức thang đo khác theo tùy chọn người sử dụng Mức không đầy đủ: Mã1: trả lời thiếu giải thích Khơng đạt: Mã 0: trả lời khơng Mã 9: không trả lời Câu Mức đầy đủ: Mã 2: theo công thức E = αT (T1 − T2 ) vậy, muốn xác định hệ số nhiệt điện động (αT ) “đầu đo” ta sử dụng “đầu đo” làm mẫu khảo sát “hiện tương nhiệt điện” với mẫu cặp nhiệt điện (NiCr-Niai) Sử dụng thí nghiệm có kết nối với máy vi tính (đã học) ta đo giá trị E ∆t, từ tính B αT = T1 − T − Mức không đầy đủ: Mã1: trả lời thiếu khơng có giải thích Khơng đạt: Mã 0: trả lời không Mã 9: không trả lời 277 Nguyễn Văn Khải, Lê Chí Nguyện Kết luận Qua việc nghiên cứu vận dụng thực tế ĐG NLKH HS DH kiến thức VL cụ thể, cho thấy KTĐG NLKH HS THPT cần thích hợp là: đồng thời vận dụng hai cơng cụ ĐGNL xây dựng rubric theo tiêu chí xây dựng tập kiểu PISA, chúng công cụ bổ sung cho nhằm tăng thêm giá trị độ tin cậy ĐG TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bernd Meier, Nguyễn Văn Cường, 2014 Lí luận dạy học đại, Cơ sở đổi mục tiêu, nội dung phương pháp dạy học, Nxb Đại học Sư phạm Hà Nội [2] Phạm Xuân Quế (chủ biên), 2014 Hướng dẫn kiểm tra, đánh giá theo định hướng phát triển lực HS cấp trung học phổ thơng mơn Vật lí Tài liệu tập huấn giáo viên THPT [3] OECD (2013), PISA 2012 Assessment and Analytical Framework: Mathematics, Reading, Science, Problem Solving and Financial Literacy, OECD Publishing [4] Vũ Trọng Rỹ, Phạm Xuân Quế, 2015 Kiểm tra đánh giá kết học tập mơn Vật lí HS trường phổ thông theo định hướng phát triển lực Tạp chí Khoa học Giáo dục, Số 123, tr 11-13 ABSTRACT Assessing students’ physical science competency when teaching “Currents in the environment” (Physics 11) Nguyen Van Khai1 , Le Chi Nguyen2 Nguyen Pedagogical University Hoa Lu University Thai This article presents a way to assess student competence in physical science after studying the chapter "Current in environments" (Physics 11) based on criteria (rubric) and on PISA capacity assessment exercises Keywords: Assessment, Physical science competency 278 ... nhận định cần thiết liên quan đến kiến thức khoa học hay kiến thức khoa học hai [3, tr 10] 2.2 Đánh giá NLKH HS dạy số kiến thức Dòng điện mơi trường 2.2.1 Đánh giá theo tiêu chí (Rubric) ĐG theo.. .Đánh giá lực khoa học học sinh dạy học Hình PISA mơ tả cấu trúc khái niệm NLKH Xác định vấn đề khoa học (Identifying scientific issues): Xác định vấn đề khoa học bao gồm nhận... lượng đại lượng sau? Hãy khoanh tròn vào lựa chọn A Đo điện trở B Đo điện áp C Đo dòng điện Câu (1 điểm): Máy đo nhiệt độ 0129 276 Đánh giá lực khoa học học sinh dạy học Giải thích thơng tin