Nghiên cứu lựa chọn chương trình , hoàn thiện nội dung và phương pháp tổ chức thực hành một số bài thí nghiệm vật lí

Nghiên cứu lựa chọn chương trình , hoàn thiện nội dung và phương pháp tổ chức thực hành một số bài thí nghiệm vật lí

NGHIỆP - ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Thái Nguyên - 2010

NGHIỆP - ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

Chuyên ngành: Lý luận và Phương pháp dạy học Vật lý Mã số: 60.14.10

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS Phan Đình Kiển

Thái Nguyên - 2010

Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS Phan Đình Kiển Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến người Thầy hướng dẫn và các thầy, cô khoa Vật lí trường ĐHSPTN, đồng thời xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp đã giúp đỡ tác giả trong quá trình thực hiện luận văn

Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, khoa Sau Đại học trường ĐHSP – ĐHTN đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt quá trình học tập và làm luận văn

Xin chân thành cảm ơn trung tâm thí nghiệm trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ tác giả về thời gian, tư liệu nghiên cứu trong quá trình làm luận văn

Thái Nguyên, ngày 20 tháng 8 năm2010

Tác giả

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU 5

1 Lý do chọn đề tài 5

2 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 6

3 Mục đích- nhiệm vụ nghiên cứu 7

4 Giả thuyết khoa học 8

5 Phương pháp nghiên cứu 8

6 Đóng góp của luận văn .8

7 Giới hạn của luận văn 8

8 Cấu trúc của luận văn 9

Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 10

1.1 MỤC ĐÍCH, MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC ĐẠI HỌC 10

1.1.1 Mục đích dạy học đại học 10

1.1.2 Mục tiêu dạy học đại học 10

1.1.3 Nhiệm vụ dạy học đại học 11

1.1.4 Nội dung dạy học đại học 14

1.1.5 Phương pháp dạy học đại học 17

1.2 THÍ NGHIỆM VẬT LÍ ĐỐI VỚI QUÁ TRÌNH DẠY HỌC ĐẠI HỌC 18

1.2.1 Thí nghiệm vật lí, các đặc điểm của thí nghiệm vật lí 18

1.2.2 Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lí 19

1.2.3 Thí nghiệm thực hành vật lí đại cương 23

1.2.4 Nội dung, hình thức tổ chức hướng dẫn thí nghiệm thực hành 25

1.4.1 Về thiết bị thí nghiệm 29

1.4.2 Về nội dung các bài thí nghiệm 29

1.4.3 Về việc hướng dẫn, tổ chức thí nghiệm 30

1.4.4 Về việc thực hành của sinh viên 31

1.4.5 Về việc kiểm tra đánh giá 31

Kết luận chương 1 32

Chương 2: LỰA CHỌN CHƯƠNG TRÌNH, HOÀN THIỆN NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP TỔ CHỨC THỰC HÀNH MỘT SỐ BÀI THÍ NGHIỆM VLĐC 33

2.2.3 Hoàn thiện nội dung một số bài thí nghiệm thực hành VLĐC 42

Bài 2: Phép đo độ dài Thước kẹp, thước panme 42

Bài 3: Xác định tỷ số nhiệt dung phân tử Cp/Cv của chất khí 48

Bài 4: Đo điện trở bằng mạch cầu Wheaston Đo suất điện động bằng mạch xung đối 54

Bài 5: Khảo sát giao thoa qua khe Young Xác định bước sóng ánh sáng 64

2.3 PHƯƠNG PHÁP TỔ CHỨC THTN VLĐC 72

2.3.1 Cơ sở của việc đổi mới phương pháp tổ chức THTN VLĐC 72

2.3.2 Đổi mới phương pháp tổ chức, đánh giá kết quả THTN VLĐC 72

Kết luận chương 2 73

Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 74

3.1 MỤC ĐÍCH, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG TNSP 74

3.4.1 Đánh giá thông qua quá trình TNSP (đánh giá định tính) 80

3.4.2 Đánh giá thông qua kết quả bài THTN (đánh giá định lượng) 81

Kết luận chương 3 88

KẾT LUẬN 89

TÀI LIỆU THAM KHẢO 91

PHỤ LỤC 94

MỞ ĐẦU

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Tuyên ngôn quốc tế về giáo dục Đại học trong thế kỷ 21 đã nói: “Các định chế giáo dục đại học cần phải giáo dục sinh viên như thế nào để họ thực sự trở thành những công dân được trang bị đầy đủ những kiến thức cần thiết và có được động cơ hoạt động đúng đắn, sâu sắc Đó là những con người có khả năng tư duy phê phán, biết cách phân tích các vấn đề của xã hội và thực hiện điều này với ý thức trách nhiệm đầy đủ”

Nghĩa là giáo dục đại học phải tạo ra một biến đổi nơi người học sau khi ra trường, sinh viên không những phải có kiến thức mà còn phải biết làm, biết sống, biết làm cho những kiến thức kĩ năng học hỏi được trở thành máu thịt của mình Họ phải biết phát hiện và giải quyết vấn đề, biết phê phán một cách độc lập, biết khiêm tốn trong tinh thần khoa học, biết chấp nhận và tôn trọng sự khác biệt trong văn hoá, biết dấn thân và dám chịu trách nhiệm, biết hợp tác với người khác và thích ứng với mọi môi trường công việc

Mục tiêu giáo dục đại học Việt Nam đến năm 2020 là có bước chuyển cơ bản về chất lượng, qui mô, tiếp cận trình độ khu vực và trên thế giới Một trong những việc phải làm để đạt được mục tiêu đó là xây dựng qui trình đào tạo mềm dẻo và liên thông, đổi mới mục tiêu, nội dung, phương pháp giảng dạy đại học Tăng cường các hoạt động nghiên cứu và triển khai nhằm nâng cao chất lượng đào tạo

Cũng như các trường đại học khác, trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp- Đại học Thái Nguyên (ĐHKTCN-ĐHTN) đã có nhiều những thay đổi trong nội dung chương trình đào tạo và phương pháp giảng dạy nhằm nâng cao chất lượng giáo dục Tuy nhiên, thực tế là đối với các trường kỹ thuật, nhiều môn học liên quan đến chế tạo các thiết bị kỹ thuật người ta thường gặp khó khăn khi thử nghiệm

Khi đó thí nghiệm được sử dụng như là phương tiện tạo cơ sở cho việc đào tạo kỹ năng nghề nghiệp Có thể nói thực hành thí nghiệm là một hình thức tổ chức đào

tạo quan trọng trong các trường Đại học Khoa học tự nhiên và kỹ thuật Lịch sử phát triển của vật lí cũng cho thấy các thí nghiệm cơ bản không chỉ dẫn đến hình thành những thuyết vật lí mới mà còn làm xuất hiện nhiều ngành kỹ thuật mới Ví dụ: thí nghiệm Stôlêtốp và hiệu ứng quang điện không chỉ là xuất phát điểm cho việc xây dựng quang lượng tử mà còn tạo cơ sở cho sự ra đời của ngành kỹ thuật quang điện

Vậy làm thế nào để sinh viên các trường kỹ thuật nói chung và sinh viên trường ĐHKTCN-ĐHTN nói riêng có được những giờ thực hành thí nghiệm hiệu quả, có chất lượng sau khi học xong chương trình vật lí đại cương?

Với mong muốn góp phần giúp sinh viên rèn kỹ năng thực hành thí nghiệm,

củng cố, hệ thống hoá sâu sắc lí thuyết, chúng tôi chọn đề tài:”Nghiên cứu lựa chọn chương trình, hoàn thiện nội dung và phương pháp tổ chức thực hành một số bài thí nghiệm vật lí đại cương nhằm góp phần nâng cao chất lượng thực hành cho sinh viên trường ĐHKTCN-ĐHTN ”

2 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Hiện nay trên thế giới nói chung, ở Việt Nam nói riêng, từ nhà trường phổ thông đến các trường đại học, cuộc cách mạng về phương pháp dạy học đang diễn ra mạnh mẽ Điều này xuất phát từ nhu cầu bức thiết: chỉ có không ngừng cải tiến phương pháp giáo dục và phương pháp dạy học theo hướng đặc biệt coi trọng đến việc đào tạo những con người lao động tự chủ, năng động, sáng tạo, có năng lực giải quyết những vấn đề do cuộc sống đặt ra thì giáo dục mới thực sự là động lực thúc đẩy phát triển mạnh mẽ của xã hội

Vật lí là môn khoa học thực nghiệm Thí nghiệm thực hành vật lí là một phần quan trọng không thể thiếu của môn học vật lí Thí nghiệm thực hành vật lí không những góp phần hình thành kiến thức cho SV mà còn góp phần rèn luyện tác phong thực nghiệm khoa học, xây dựng phương pháp nghiên cứu khoa học cần thiết cho người làm công tác trong ngành khoa học kỹ thuật

Có thể nói thực hành thí nghiệm là một hình thức tổ chức đào tạo quan trọng trong các trường Đại học Khoa học tự nhiên và kỹ thuật

Về vấn đề nghiên cứu cải tiến, đổi mới thí nghiệm thực hành vật lí ở các trường đại học, cao đẳng đã có một số tác giả đề cập:

Tác giả Lê Bá Tứ, Xây dựng và hoàn thiện hệ thống thí nghiệm thực hành điện kỹ thuật phù hợp với chương trình đào tạo giáo viên Vật lí PTTH miền núi [22]

Trong công trình [21], tác giả Phùng Thị Tuyết, Nghiên cứu vận dụng tư tưởng hoạt động hoá người học vào việc nâng cao năng lực giải quyết vấn đề cho sinh viên khi thí nghiệm vật lí đại cương

Công trình [22], [21], các tác giả đã nghiên cứu chương trình thí nghiệm vật lí, với đối tượng là SV sư phạm

Tác giả Nguyễn Thị Thu Hà, Nghiên cứu xây dựng một số bài thí nghiệm thực hành vật lí ảo hỗ trợ việc dạy và học học phần “thí nghiệm thực hành phương pháp giảng dạy vật lí phổ thông” ở trường Đại học Sư phạm [4]

Công trình [10], Nghiên cứu triển khai nâng cấp hệ thống thí nghiệm vật lí đáp ứng nội dung chương trình đào tạo mới

Tuy nhiên, các đề tài trên chưa đề cập trực tiếp đến nội dung chương trình thí nghiệm thực hành vật lí đại cương mà đối tượng là sinh viên trường ĐHKTCN- ĐHTN

3 MỤC ĐÍCH - NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

 Mục đích

Nghiên cứu lựa chọn chương trình, hoàn thiện nội dung và phương pháp tổ chức hực hành một số bài thí nghiệm vật lí đại cương nhằm góp phần nâng cao chất lượng thực hành thí nghiệm cho sinh viên trường ĐHKTCN-ĐHTN

 Nhiệm vụ

+ Nghiên cứu cơ sở lí luận của đề tài

+ Tìm hiểu nội dung chương trình vật lí đại cương và nội dung các bài thí nghiệm của trường ĐHKTCN-ĐHTN

+ Khảo sát thực trạng: nội dung, trang thiết bị thí nghiệm, phương pháp tổ chức thực hành, việc kiểm tra đánh giá thực hành thí nghiệm của trường ĐHKTCN-ĐHTN và tham khảo của một số trường kỹ thuật khác

+ Lựa chọn chương trình, biên soạn lại nội dung một số bài thí nghiệm và hoàn thiện phương pháp tổ chức thực hành thí nghiệm vật lí đại cương

+ Tổ chức thực nghiệm sư phạm

4 GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

Nếu nội dung chương trình và phương pháp tổ chức thực hành thí nghiệm được hoàn thiện một cách khoa học, phù hợp với mục tiêu và đối tượng đào tạo sẽ góp phần nâng cao được chất lượng thực hành thí nghiệm cho sinh viên

5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

+ Nghiên cứu lý luận

+ Điều tra khảo sát thực trạng + Tham khảo ý kiến chuyên gia + Thực nghiệm sư phạm

6 ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN VĂN

+ Góp phần hoàn thiện nội dung chương trình và phương pháp tổ chức thực hành thí nghiệm vật lí đại cương cho sinh viên trường ĐHKTCN-ĐHTN

+ Làm tài liệu tham khảo cho những ai quan tâm đến vấn đề này

7 GIỚI HẠN CỦA LUẬN VĂN

Nghiên cứu lựa chọn chương trình, hoàn thiện nội dung và phương pháp tổ chức thực hành một số bài thí nghiệm vật lí đại cương nhằm góp phần nâng cao chất lượng thực hành cho sinh viên trường ĐHKTCN-ĐHTN

VIII- CẤU TRÚC LUẬN VĂN

Mở đầu

Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài

Chương 2: Lựa chọn chương trình, hoàn thiện nội dung và phương pháp tổ chức thực hành một số bài thí nghiệm vật lí đại cương

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm Kết luận

Tài liệu tham khảo Phụ lục

Chương 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.1 MỤC ĐÍCH, MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC ĐẠI HỌC

1.1.1 Mục đích dạy học ở đại học

Dạy học ở đại học góp phần bồi dưỡng cho sinh viên lý tưởng, niềm tin, hình thành nên ở họ nhân sinh quan và thế giới quan khoa học; những phẩm chất đạo đức tốt đẹp cũng như thái độ, tác phong của người cán bộ khoa học, kỹ thuật có tri thức, có tay nghề, có năng lực thực hành; năng động, sáng tạo; có khả năng thích ứng với những thay đổi nghề nghiệp; có bản lĩnh tự tìm và tạo được việc làm; có ý thức thực hiện nghĩa vụ công dân…[5]

1.1.2 Mục tiêu dạy học đại học

Đào tạo ra những con người năng động, sáng tạo, tự chủ, có óc phê phán, có năng lực giải quyết vấn đề mới nảy sinh, có năng lực tự học, tự nghiên cứu suốt đời, có năng lực lập nghiệp, tiến thân trong thị trường sức lao động

Người tốt nghiệp đại học ở nước ta trong những thập kỷ đầu thế kỷ 21 phải có những năng lực trội như sau:

- Năng lực hành động, biết ứng dụng sáng tạo những thành tựu của khoa học công nghệ, biết tìm tòi, tự tạo việc làm, có kỹ năng tổ chức quản lý công việc tập thể có hiệu quả góp phần nâng cao năng lực cạnh tranh hợp tác của nền kinh tế nước ta trong thị trường quốc tế

- Năng lực tự học, tự nghiên cứu, tự rèn luyện thường xuyên suốt đời một cách độc lập sáng tạo đi đôi với năng lực tự đánh giá, tự đổi mới; đó là bản lĩnh phát huy tiềm năng, nội lực cá nhân, thường xuyên cập nhật kiến thức cho mình, tạo ra những bước phát triển cho bản thân, góp phần làm cho đất nước rút ngắn khoảng cách và vươn lên ngang tầm với các quốc gia tiên tiến

- Năng lực quốc tế để có thể thực hiện được những nhiệm vụ, những công việc liên quan đến hợp tác và thích nghi trong môi trường quốc tế [5], [11]

1.1.3 Nhiệm vụ dạy học ở đại học

Có thể nói mục đích và nhiệm vụ dạy học ở đại học giữ vị trí hàng đầu trong quá trình dạy học ở đại học với chức năng cực kỳ quan trọng là định hướng cho sự vận động và phát triển của các nhân tố nói riêng, sự vận động và phát triển của quá trình dạy học nói chung

1.1.3.1 Dạy học nghề nghiệp ở trình độ cao

Trang bị cho sinh viên những tri thức, kỹ năng, kỹ xảo tương ứng về một lĩnh vực khoa học, kỹ thuật nhất định ở trình độ hiện đại để sau khi ra trường họ có khả năng lập nghiệp

a Tri thức

Tri thức là sự hiểu biết, là kết quả của sự phản ánh hiện thực khách quan thông qua hoạt động của chủ thể nhận thức, là những kinh nghiệm loài người tích luỹ được trong quá trình đấu tranh với tự nhiên, xã hội và hoạt động tư duy Những kinh nghiệm đó được các thế hệ nối tiếp nhau kế thừa một cách có phê phán, phát triển và không ngừng hoàn thiện trên cơ sở khái quát hoá, hệ thống hoá thành hệ thống tri thức của nhân loại

- Những tri thức thực hành: về cách thức hành động, cơ sở lý luận của việc hình thành hệ thống kỹ năng, kỹ xảo tương ứng

- Những tri thức về phương pháp nhận thức khoa học nói chung, phương pháp học tập, phương pháp nghiên cứu khoa học nói riêng Đây là điều kiện để phát triển năng lực hoạt động trí tuệ, đặc biệt là năng lực tư duy sáng tạo, góp phần nâng cao chất lượng, hiệu quả quá trình dạy học ở trường đại học

- Những kinh nghiệm hoạt động sáng tạo, phát hiện những tình huống mới trong các điều kiện quen thuộc, tự lực chuyển các tri thức kỹ năng sang tình huống mới; tìm tòi, phát hiện những yếu tố mới nảy sinh, những cấu trúc mới của đối tượng đang nghiên cứu

- Những tri thức đánh giá: đó là những hiểu biết có liên tới khả năng nhận xét, phân tích, phê phán, đánh giá những quan điểm, những lý thuyết…

* Tri thức khoa học cơ bản, tri thức khoa học cơ sở và tri thức khoa học chuyên ngành: - Tri thức khoa học cơ bản là tri thức tạo nên nền tảng lâu bền để từ đó sinh viên có thể học tốt những tri thức cơ sở và chuyên ngành

- Tri thức cơ sở của chuyên ngành bao gồm những tri thức đại cương về chuyên ngành, nó được hình thành trên nền tảng của những tri thức cơ bản, đồng thời là chỗ dựa cho tri thức chuyên ngành

- Tri thức chuyên ngành là những tri thức giúp sinh viên có thể nắm vững tri thức trực tiếp có liên quan tới nghề nghiệp tương lai

Ngoài ra sinh viên còn được trang bị thêm những tri thức công cụ: ngoại ngữ, phương pháp luận, phương pháp nghiên cứu, lôgic học, tin học…

* Tri thức hiện đại: là những tri thức phản ánh những thành tựu mới nhất, tiên tiến nhất về các lĩnh vực khoa học kỹ thuật, kinh tế, văn hoá…bao gồm những quan điểm, những lý thuyết, những phương pháp có tác dụng làm cho thế giới quan của sinh viên được hoàn thiện hơn, năng lực nhận thức phát triển hơn, hoạt động của cá nhân phong phú và có hiệu quả hơn…

b Hệ thống kỹ năng, kỹ xảo

- Kỹ năng: là khả năng thực hiện có kết quả một hành động nhất định trên cơ sở tri thức có được Có thể nói: kỹ năng là tri thức trong hành động

- Kỹ xảo: là khả năng thực hiện một cách tự động hoá một thao tác hay một công việc nhất định, nó thể hiện sự thành thạo trong hành động của con người Kỹ xảo là kỹ năng được lặp đi lặp lại nhiều lần trở thành hành động tự động hoá [5], [22]

1.1.3.2 Dạy học- phương pháp nhận thức để tìm ra tri thức

a.Bồi dưỡng cho sinh viên phương pháp luận khoa học, phương pháp nghiên cứu và phương pháp tự học

- Phương pháp luận khoa học là học thuyết triết học về phương pháp nhận thức và cải tạo thế giới khách quan bao gồm: hệ thống các luận điểm cơ bản và hệ thống các phương pháp cụ thể về một lĩnh vực khoa học nhất định

- Phương pháp nghiên cứu khoa học là cách thức, con đường thu thập thông tin khoa học, phân tích, xử lý chúng làm sáng tỏ vấn đề nghiên cứu để giải quyết nhiệm vụ nghiên cứu và cuối cùng đạt được mục đích nghiên cứu

- Phương pháp tự học của sinh viên đại học là cách thức hoạt động tự giác, tích cực, chủ động, tự lực và sáng tạo nhằm thực hiện có chất lượng và hiệu quả mục đích, nhiệm vụ học tập, nghiên cứu nhất định

b Phát triển phẩm chất và năng lực hoạt động trí tuệ của sinh viên

Hiện nay, khoa học và công nghệ phát triển với tốc độ nhanh, đòi hỏi các trường đại học phải quan tâm tới nhiệm vụ này trong quá trình dạy học

Những phẩm chất của hoạt động trí tuệ cơ bản là: tính định hướng, bề rộng ,độ sâu, tính linh hoạt, tính mềm dẻo, tính độc lập, tính nhất quán, tính phê phán, tính khái quát của hoạt động trí tuệ [5], [22]

1.1.3.3 Dạy học thái độ

Để thực hiện tốt nhiệm vụ này, một trong những nguyên tắc cực kỳ quan trọng của quá trình dạy học ở đại học là phải đảm bảo sự thống nhất biện chứng giữa nội dung giáo dục tư tưởng, chính trị, đạo đức với nội dung tri thức khoa học trên cơ sở nền tảng những tri thức và kỹ năng nghề nghiệp tương lai của sinh viên [5], [22]

1.1.4 Nội dung dạy học ở đại học

1.1.4.1 Khái niệm về nội dung dạy học ở đại học

- Nội dung dạy học ở đại học được hiểu như một hệ thống tri thức, kỹ năng, kỹ xảo có liên quan đến một ngành nghề nhất định và cách thức hoạt động sáng tạo

- Nội dung dạy học đại học là mô hình lý luận dạy học của kinh nghiệm xã hội cần truyền đạt cho sinh viên nhằm mục đích giúp họ chiếm lĩnh được những kinh nghiệm xã hội đó, phát triển nhân cách của họ và góp phần vào sự phát triển kinh tế - xã hội

- Nội dung dạy học đại học bao gồm một hệ thống những tri thức, kỹ năng, kỹ xảo có liên quan đến ngành nghề nhất định mà sinh viên phải nắm vững trong suốt quá trình học tập sao cho phù hợp với mục tiêu đào tạo Hệ thống tri thức, kỹ năng, kỹ xảo này được chọn lọc từ những kinh nghiệm xã hội Kinh nghiệm xã hội xuất xứ từ nền văn hoá xã hội đã trở thành nguồn gốc trực tiếp của nội dung dạy học trong nhà trường (sơ đồ hình 1.1) [5]

Hình 1.1: Quá trình hình thành nên nội dung dạy học

1.1.4.2 Nội dung dạy học đại học

a Hệ thống những tri thức khoa học, kỹ thuật, những tri thức về cách thức hoạt động trí óc và hoạt động chân tay có liên quan đến ngành, nghề nhất định

 Tri thức: Là sự hiểu biết, là kết quả của sự nhận thức hiện thực được kiểm nghiệm bằng thực tiễn, phản ánh đúng đắn hiện thực khách quan vào tư duy con

Năng lực Người

Tự nhiên

Nền văn hoá xã

hội

Kinh nghiệm

xã hội

Nội dung dạy học

Quá trình vật thể hoá năng lực người

Quá trình phi vật thể hoá năng lực

người

Quá trình xử lý sư phạm theo yêu cầu xã hội

người Tri thức bao gồm: các sự kiện, hiện tượng, các khái niệm, thuật ngữ khoa học, các định luật, học thuyết, các phương pháp nhận thức, lịch sử phát triển của khoa học

Hệ thống tri thức trong nội dung dạy học được phân thành bốn loại: tri thức cơ bản, tri thức cơ sở của chuyên ngành, tri thức chuyên ngành và tri thức công cụ

 Tri thức với kiểu diện đào tạo ở đại học:

- Diện đào tạo rộng đa năng: sinh viên được học những tri thức cơ bản, cơ sở của chuyên ngành và chuyên ngành rộng có khả năng thực hiện nhiều chức năng khác nhau và hoạt động trong một phạm vi đối tượng rộng

- Diện đào tạo hẹp: sinh viên không những được lĩnh hội những tri thức cơ bản, cơ sở chuyên ngành, đi vào chuyên ngành rộng mà còn được đào tạo về chuyên ngành hẹp

- Cả hai diện đào tạo trên đều có những ưu và nhược điểm riêng, không có diện đào tạo nào là vạn năng Do đó, trong nội dung dạy học:

+ Những tri thức cơ bản, cơ sở của chuyên ngành được tăng cường cả về khối lượng, chất lượng, và thời lượng

+ Những tri thức chuyên ngành rộng được trang bị, đảm bảo cho sinh viên có thể trở thành chuyên gia với chuyên môn rộng

+ Những tri thức chuyên môn hẹp được bồi dưỡng ở mức tối thiểu cần thiết trong quá trình nghiên cứu khoa học, làm khoá luận, luận văn, đồ án…tốt nghiệp, đảm bảo định hướng bước đầu cho sinh viên về chuyên ngành hẹp để họ có thể đi vào chuyên ngành hẹp trong quá trình hoạt động thực tiễn nghề nghiệp sau này

 Trong nội dung dạy học đại học, những tri thức cơ bản, cơ sở của chuyên ngành và chuyên ngành cần được tích hợp và lồng ghép với những tri thức khoa học tự nhiên, khoa học xã hội - nhân văn

b Hệ thống những kỹ năng, kỹ xảo về nghề nghiệp tương lai cũng như về tự học và nghiên cứu khoa học

- Hệ thống kỹ năng, kỹ xảo là một thành phần quan trọng của nội dung dạy học đại học

Ngay khi còn ngồi trên ghế nhà trường, người sinh viên nào cũng phải nắm được hệ thống những kỹ năng, kỹ xảo cần thiết trên cơ sở hệ thống những tri thức đã nắm vững được Nhờ đó, họ sẽ có thể tiến hành tự học, nghiên cứu khoa học và đặc biệt là có thể tiến hành hoạt động nghề nghiệp trong tương lai đạt hiệu quả cao

- Hệ thống kỹ năng, kỹ xảo phải đảm bảo được các yêu cầu sau:

+ Phải sao cho phù hợp và đáp ứng được yêu cầu của các hoạt động nghề

nghiệp cơ bản

+ Chúng cần được xác định rõ ràng, cụ thể

+ Chúng phải được sinh viên nắm được một cách có hệ thống, có kế hoạch, có cơ sở khoa học

c Hệ thống những kinh nghiệm hoạt động sáng tạo

- Hệ thống những kinh nghiệm hoạt động sáng tạo biểu hiện dưới dạng những quy trình trí tuệ trong việc giải quyết những tình huống, những bài toán, những vấn đề chưa có đáp số, chưa có lời giải đã soạn sẵn

- Hoạt động sáng tạo có những đặc trưng cơ bản sau:

+ Tự lực chuyển tri thức và kỹ năng vào tình huống mới + Nhìn thấy vấn đề mới trong tình huống quen thuộc + Nhìn thấy cấu trúc, chức năng mới của đối tượng

+ Tự lực phối hợp các phương pháp hoạt động quen thuộc thành những cách thức mới mẻ để giải quyết vấn đề

+ Xây dựng cách giải quyết vấn đề hoàn toàn mới mẻ

Hoạt động nghề nghiệp với những kinh nghiệm sáng tạo sẽ dễ dàng thích nghi được với những biến động luôn luôn nảy sinh của bản thân nghề nghiệp nói riêng và của hoàn cảnh kinh tế xã hội nói chung

d Hệ thống những qui phạm về thái độ, xúc cảm đối với tự nhiên, xã hội, đối với người khác và đối với bản thân

Đây chính là cơ sở của niềm tin, lý tưởng, phẩm chất đạo đức cần có của những người cán bộ khoa học, kỹ thuật, cán bộ quản lý, nghiệp vụ tương lai [5], [11], [22]

1.1.5 Phương pháp dạy học đại học

1.1.5.1 Định nghĩa phương pháp dạy học đại học

Phương pháp dạy học đại học là tổng hợp các cách thức hoạt động tương tác được điều chỉnh của giảng viên và sinh viên, trong đó hoạt động dạy là chủ đạo, hoạt động học là tự giác, tích cực, tự lực và sáng tạo, nhằm thực hiện tốt các nhiệm vụ dạy học ở đại học, góp phần đào tạo đội ngũ cán bộ khoa học, kỹ thuật, cán bộ quản lý, nghiệp vụ có trình độ đại học

1.1.5.2 Các đặc điểm cơ bản của phương pháp dạy học đại học

- Phương pháp DH ĐH gắn liền với ngành nghề đào tạo ở trường đại học

- Phương pháp DH ĐH gắn liền với thực tiễn xã hội, thực tiễn cuộc sống và sự phát triển của khoa học, công nghệ

- Phương pháp dạy học đại học ngày càng tiếp cận với phương pháp nghiên cứu khoa học

- Phương pháp DH ĐH có tác dụng phát huy cao độ tính tự giác, tích cực, độc lập và sáng tạo của sinh viên

- Phương pháp DH ĐH phong phú, đa dạng, nó thay đổi tuỳ theo trường đại học, đặc điểm của bộ môn điều kiện, phương tiện dạy học, đặc điểm nhân cách của giảng viên và sinh viên

- Phương pháp DH ĐH ngày càng gắn liền với các thiết bị và các phương tiện dạy học hiện đại [5], [11], [22]

Bảng 1.2 Hệ thống các phương pháp dạy học chung ở đại học

- Sử dụng sách, tài liệu

Giải thích Tìm kiếm

bộ phận Trực quan

- Trình bày trực quan - Trình bày thí nghiệm - Sử dụng băng ghi âm, ghi hình

Nêu vấn đề Nghiên cứu Hành động thực tiễn

- Quan sát

- Độc lập làm thí nghịêm - Luyện tập

1.2.1.2 Đặc điểm của thí nghiệm Vật lí

Thí nghiệm Vật lí có một số đặc điểm cơ bản sau:

- Các điều kiện của thí nghiệm phải được lựa chọn và được thiết lập có chủ định sao cho thông qua thí nghiệm, có thể trả lời được câu hỏi đặt ra, có thể kiểm tra được giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết

- Mỗi thí nghiệm có ba yếu tố cấu thành cần được xác định rõ: đối tượng cần nghiên cứu; phương tiện gây tác động lên đối tượng cần nghiên cứu và phương tiện quan sát, đo đạc để thu nhận các kết quả của sự tác động

- Các điều kiện của thí nghiệm có thể làm biến đổi được để ta có thể nghiên cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lượng, trong khi các đại lượng khác giữ không đổi

- Các điều kiện của thí nghiệm phải được khống chế, kiểm soát đúng như dự định nhờ sử dụng các thiết bị thí nghiệm có độ chính xác ở mức độ cần thiết, nhờ sự phân tích thường xuyên các yếu tố của đối tượng cần nghiên cứu, làm giảm tối đa ảnh hưởng của các nhiễu

- Đặc điểm đặc biệt quan trọng của thí nghiệm là tính có thể quan sát được các biến đổi của đại lượng nào đó do sự biến đổi của đại lượng khác Điều này đạt được nhờ các giác quan của con người và sự hỗ trợ của các phương tiện quan sát, đo đạc

- Có thể lặp lại thí nghiệm Tức là, với các thiết bị thí nghiệm, các điều kiện thí nghiệm như nhau thì khi bố trí lại hệ thí nghiệm, tiến hành lại thí nghiệm, hiện tượng, quá trình Vật lí phải diễn ra trong thí nghiệm giống như ở các lần thí nghiệm trước đó [9], [15]

1.2.2 Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học Vật lí

1.2.2.1 Theo quan điểm lý luận nhận thức

Chức năng của thí nghiệm trong mỗi giai đoạn nhận thức phụ thuộc vào vốn hiểu biết của con người về đối tượng cần nghiên cứu Trong dạy học Vật lí, thí nghiệm có các chức năng sau:

- Thí nghiệm là phương tiện của việc thu nhận tri thức

Khi NH hoàn toàn chưa có hoặc có ít hiểu biết về đối tượng cần nghiên cứu thì thí nghiệm được sử dụng như là một phương tiện phân tích hiện thực khách quan và thông qua quá trình thiết lập đối tượng nghiên cứu một cách chủ quan: thiết kế phương án thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, xử lý kết quả quan sát, đo đạc được từ thí nghiệm để từ đó thu nhận những kiến thức đầu tiên về đối tượng cần nghiên cứu

- Thí nghiệm là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã thu được Trong nhiều trường hợp, kết quả thí nghiệm phủ nhận tính đúng đắn của tri thức đã biết, đòi hỏi phải đưa ra giả thuyết khoa học mới và phải kiểm tra nó ở các thí nghiệm khác Nhờ vậy, người ta sẽ thu được những tri thức có tính khái quát hơn, bao hàm các tri thức đã biết trước đó như là những trường hợp riêng, trường hợp giới hạn

- Thí nghiệm là phương tiện của việc vận dụng tri thức đã thu được vào thực tiễn Trong việc vận dụng các tri thức lý thuyết vào việc thiết kế, chế tạo các thiết bị kỹ thuật, người ta thường gặp nhiều khó khăn do tính trừu tượng của tri thức cần sử dụng, tính phức tạp chịu sự chi phối bởi nhiều định luật của các thiết bị cần chế tạo hoặc do lý do về mặt kinh tế hay những nguyên nhân về mặt an toàn Khi đó thí nghiệm được sử dụng như một phương tiện tạo cơ sở cho việc vận dụng các tri thức đã thu được vào thực tiễn

- Thí nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thức Vật lí

Thí nghiệm đặc biệt đóng vai trò quan trọng ở các phương pháp nhận thức phổ biến trong nghiên cứu Vật lí (phương pháp thực nghiệm và phương pháp mô hình)

Phương pháp thực nghiệm gồm 4 giai đoạn:

+ Làm nảy sinh vấn đề cần giải đáp, câu hỏi cần trả lời + Đề xuất giả thuyết

+ Từ giả thuyết, dùng suy luận lôgic để rút ra hệ quả có thể kiểm tra bằng thí nghiệm + Xây dựng và thực hiện phương án thí nghiệm để kiểm tra hệ quả đã rút ra Nếu kết quả thí nghiệm phù hợp với hệ quả đã rút ra thì giả thuyết là chân thực, nếu không phù hợp thì phải đề xuất giả thuyết mới Như vậy, thí nghiệm đóng vai trò quan trọng ở giai đoạn đầu và giai đoạn cuối của phương pháp thực nghiệm

Phương pháp mô hình gồm 4 giai đoạn:

+ Thu thập các thông tin về đối tượng gốc Ở giai đoạn này các thông tin về đối tượng gốc thường được thu thập nhờ thí nghiệm, qua thí nghiệm ta có thể loại bỏ những yếu tố không quan tâm, tìm ra các thuộc tính, các mối quan hệ bản chất của đối tượng gốc, đưa ra được mô hình phản ánh các mối quan hệ chính mà ta quan tâm

+ Xây dựng mô hình Từ thông tin thu được về đối tượng gốc ta tiến hành loại bỏ những yếu tố không quan tâm, tác động lên đối tượng, bố trí dụng cụ quan sát…

+ Thao tác trên mô hình để suy ra các hệ quả lý thuyết Tiến hành thu thập và xử lý số liệu, tìm các mối quan hệ bản chất của đối tượng gốc Nếu mô hình là vật chất người ta sẽ phải tiến hành các thí nghiệm thực với nó

+ Kiểm tra hệ quả trên đối tượng gốc Trong giai đoạn này, thông qua thí nghiệm trên vật gốc, đối chiếu kết quả thu được từ mô hình với những kết quả thu được trên vật gốc ta kiểm tra được tính đúng đắn của mô hình và rút ra giới hạn áp dụng của mô hình

1.2.2.2 Theo quan điểm của lý luận dạy học

- Thí nghiệm có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học: đề xuất vấn đề cần nghiên cứu; hình thành kiến thức, kỹ năng mới; củng cố kiến thức, kỹ năng đã thu được và kiểm tra; đánh giá kiến thức, kỹ năng của NH

Việc sử dụng thí nghiệm để tạo tình huống có vấn đề đặc biệt có hiệu quả trong giai đoạn đề xuất vấn đề cần nghiên cứu Các thí nghiệm được sử dụng để tạo tình huống có vấn đề thường là các thí nghiệm đơn giản, tốn ít thời gian chuẩn bị và tiến hành

Trong giai đoạn hình thành kiến thức mới, thí nghiệm cung cấp một cách có hệ thống các cứ liệu thực nghiệm, để từ đó khái quát hoá quy nạp, kiểm tra được tính đúng đắn của giả thuyết hoặc hệ quả lôgic rút ra từ giả thuyết đã đề xuất, hình thành kiến thức mới

Thí nghiệm có thể được sử dụng một cách đa dạng trong quá trình củng cố (ôn tập, đào sâu, mở rộng, hệ thống hoá và vận dụng) kiến thức, kỹ năng của NH Những thí nghiệm loại này được tiến hành ngay ở mỗi bài học nghiên cứu tài liệu mới, trong các bài học dành cho việc luyện tập, các tiết ôn tập và các giờ thí nghiệm thực hành sau mỗi chương, trong các giờ ngoại khoá hay thậm chí khi NH ở nhà

Thí nghiệm là phương tiện để kiểm tra, đánh giá kiến thức và kỹ năng của NH Thông qua các hoạt động trí tuệ - thực tiễn của NH trong quá trình thí nghiệm (thiết kế phương án thí nghiệm, dự đoán hoặc giải thích hiện tượng thí nghiệm, quá trình Vật lí diễn ra trong thí nghiệm, lựa chọn các dụng cụ thí nghiệm cần thiết, lắp ráp các dụng cụ và bố trí thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, thu nhận và xử lý kết quả thí nghiệm ), NH sẽ chứng tỏ không những kiến thức về sự kiện mà cả kiến thức về phương pháp, không những kiến thức mà cả kỹ năng của mình

Để kiểm tra, đánh giá mức độ nắm vững kiến thức và kỹ năng của NH, GV có nhiều cách thức sử dụng thí nghiệm với nhiều mức độ yêu cầu khác nhau, từ đơn giản đến phức tạp; từ việc cho NH quan sát thí nghiệm rồi nhận xét đến việc cho NH trực tiếp tiến hành các thí nghiệm rồi trả lời một số câu hỏi nhất định Mức độ tự lực của NH trong quá trình thí nghiệm cũng có thể khác nhau, từ việc tiến hành thí nghiệm theo bảng hướng dẫn chi tiết cho sẵn đến việc NH hoàn toàn tự lực trong tất cả các giai đoạn của thí nghiệm

- Thí nghiệm là phương tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện của NH Thí nghiệm là phương tiện để nâng cao chất lượng kiến thức và rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo về Vật lí của NH Bởi vì, thí nghiệm luôn có mặt trong quá trình nghiên cứu các hiện tượng, quá trình Vật lí, soạn thảo khái niệm, định luật Vật lí, xây dựng các thuyết Vật lí, đề cập các ứng dụng trong sản xuất và đời sống của các kiến thức đã học

Do thí nghiệm Vật lí là một bộ phận của các phương pháp nhận thức Vật lí, nên mối quan hệ với các quá trình thí nghiệm, NH sẽ được làm quen và vận dụng có ý thức các phương pháp nhận thức này Các kiến thức về phương pháp mà NH lĩnh hội có ý nghĩa quan trọng, nó vượt khỏi giới hạn môn Vật lí

Thí nghiệm là phương tiện kích thích hứng thú học tập Vật lí, tổ chức quá trình học tập tích cực, tự lực và sáng tạo của NH

Thí nghiệm là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc tập thể khác nhau, bồi dưỡng các phẩm chất đạo đức của NH

- Thí nghiệm là phương tiện đơn giản hoá và trực quan trong dạy học Vật lí Nhờ thí nghiệm ta có thể nghiên cứu các hiện tượng, các quá trình xảy ra trong những điều kiện có thể khống chế được, thay đổi được, có thể quan sát, đo đạc đơn giản hơn, dễ dàng hơn để đi tới nhận thức được nguyên nhân của mỗi hiện tượng và mối quan hệ có tính quy luật giữa chúng với nhau

Thí nghiệm là phương tiện trực quan giúp NH nhanh chóng thu được những thông tin chân thực về các hiện tượng quá trình Vật lí Kiểu thí nghiệm này đặc biệt phát huy tác dụng trong dạy học Vật lí có sử dụng phương pháp mô hình [9], [15]

1.2.3 Thí nghiệm thực hành vật lí đại cương

* Thí nghiệm thực hành vật lí đại cương là một phần quan trọng của môn vật lí đại cương ở chương trình học trong giai đoạn đầu của sinh viên các trường đại học và cao đẳng Đây là loại thí nghiệm người học thực hiện trong phòng thí nghiệm, trong đó người học phải phát huy tối đa tính tích cực, tự lực của bản thân Với loại hình thí nghiệm này, người học sẽ dựa vào tài liệu hướng dẫn đã in sẵn mà tiến hành thí nghiệm, rồi viết báo cáo thí nghiệm

Thí nghiệm thực hành vật lí có thể có nội dung định tính hay định lượng, song chủ yếu là kiểm nghiệm lại các hiện tượng, định luật, định lý , các quy tắc, đo các đại lượng vật lí, nghiên cứu cấu tạo, vận chuyển của các cơ chế máy móc kỹ thuật, đồng thời biết đánh giá chính xác kết quả của phép đo

Thí nghiệm thực hành vật lí không những góp phần hình thành kiến thức mà còn góp phần rèn cho người học tác phong thực nghiệm khoa học, góp phần xây dựng phương pháp nghiên cứu khoa học cần thiết cho người làm công tác trong các ngành khoa học kỹ thuật

Do được tiến hành sau khi người học đã có những kiến thức lý thuyết về bài thí nghiệm nên thí nghiệm thực hành vật lí thường có nội dung phong phú, thời gian dành cho mỗi bài thí nghiệm thực hành thường là 3 tiết và đòi hỏi thiết bị hoàn chỉnh về mọi phương diện Với loại thí nghiệm này, người học phải tự lực thực hiện các giai đoạn của quá trình thí nghiệm, thực hiện nhiều thao tác, tiến hành nhiều phép đo, xử lí nhiều số liệu định lượng mới rút ra các kết luận cần thiết

Tuỳ thuộc vào mục đích nghiên cứu mà thí nghiệm thực hành có thể được tổ chức dưới một trong hai hình thức sau: Thí nghiệm thực hành đồng loạt ( tất cả các nhóm sinh viên tiến hành những thí nghiệm như nhau với dụng cụ giống nhau theo cùng một mục đích) hoặc thí nghiệm thực hành cá thể với nhiều phương án khác nhau: các nhóm tiến hành về những đề tài khác nhau với những dụng cụ khác nhau nhằm đạt được những mục đích khác nhau, về cùng một đề tài theo cùng một mục đích nhưng

với các dụng cụ (phương pháp đo) khác nhau hoặc cùng về cùng một đề tài với cùng một dụng cụ nhưng nhằm giải quyết các nhiệm vụ khác nhau

* Thí nghiệm thực hành vật lí đại cương là loại thí nghiệm mà sinh viên phải học trong chương trình đào tạo Đại học ở năm thứ nhất hoặc thứ hai sau khi đã học xong chương trình vật lí đại cương Mục đích của quá trình này là giúp cho sinh viên:

- Hiểu sâu hơn những hiện tượng, định luật, định lý trong lý thuyết vật lí; Kết hợp lý thuyết và thực hành

- Nắm được một số phương pháp đo, dụng cụ đo các đại lượng vật lí cơ bản, biết cách tiến hành các phép đo các đại lượng vật lí, đồng thời biết đánh giá chính xác kết quả của phép đo

- Rèn luyện tác phong thực nghiệm khoa học, góp phần xây dựng phương pháp nghiên cứu khoa học cần thiết cho người làm công tác trong ngành khoa học kỹ thuật

- Là cơ sở của các thí nghiệm chuyên ngành khác

* Thí nghiệm thực hành vật lí thường được thể hiện ở ba mức độ sau đây: - Thí nghiệm nhằm củng cố tri thức đã học

- Thí nghiệm vận dụng nhằm tập di chuyển tri thức, kỹ năng, kỹ xảo từ tình huống quen thuộc vào tình huống mới, từ kiến thức này sang kiến thức khác, từ bộ môn này sang bộ môn khác

- Thí nghiệm nghiên cứu nhằm vận dụng toàn diện tri thức, kỹ năng, kỹ xảo từ tình huống khác nhau, gắn liền với nghề nghiệp tương lai của sinh viên

* Theo nghĩa rộng thí nghiệm được coi là hình thức thực hành bộ môn hoặc liên môn Hình thức này giúp sinh viên rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo trong phòng thí nghiệm, trong thực tiễn cuộc sống …

* Thực tiễn dạy học cho thấy rằng muốn thí nghiệm mang lại hiệu quả cần chú ý tới các yêu cầu sau:

- Phải có mục đích yêu cầu rõ ràng

- Phải nắm vững lý thuyết rồi mới thí nghiệm

- Phải có hệ thống từ nội dung đến phương pháp tổ chức thí nghiệm [4], [9], [11], [22]

1.2.4 Nội dung, hình thức tổ chức hướng dẫn thí nghiệm thực hành

1.2.5.1 Giai đoạn chuẩn bị thí nghiệm thực hành

a Đối với giáo viên

- Cần tìm hiểu kỹ nội dung bài thí nghiệm thực hành trong tài liệu để xác định rõ ràng các nhiệm vụ giao cho sinh viên và cách thức kiểm tra, đánh giá việc thực hiện các nhiệm vụ đó

- Chuẩn bị đầy đủ và kiểm tra chất lượng từng dụng cụ cần thiết cho mỗi nhóm sinh viên

- Phải làm thử tất cả các thí nghiệm trong bài thí nghiệm thực hành để dự kiến những khó khăn mà sinh viên có thể gặp phải trong khi làm thí nghiệm và cách thức hướng dẫn, giúp đỡ sinh viên vượt qua những khó khăn đó

- Nếu thấy cần thiết có thể điều chỉnh nội dung, yêu cầu bài thí nghiệm thực hành trong tài liệu sao cho phù hợp với điều kiện thiết bị của trường

b Đối với sinh viên

Để sinh viên thực hiện bài thí nghiệm thực hành có hiệu quả, yêu cầu sinh viên chuẩn bị ở nhà những công việc sau:

- Nghiên cứu nội dung bài thí nghiệm thực hành trong tài liệu hướng dẫn chuẩn bị sẵn bảng ghi kết quả số liệu thu thập được Trong đó nội dung bài thực hành gồm những phần chính sau:

+ Mục đích thí nghiệm: nêu các mục tiêu cụ thể cần phải đạt được sau khi thí nghiệm + Cơ sở lý thuyết: nêu những điểm chính về nội dung kiến thức đã biết sẽ được vận dụng trong bài thí nghiệm thực hành

+ Dụng cụ thí nghiệm: liệt kê những dụng cụ cần sử dụng

+ Tiến trình thí nghiệm: cách lắp ráp dụng cụ có sơ đồ kèm theo, trình tự các thao tác thí nghiệm, các phép đo, bảng số liệu cần htu thập

+ Xử lí kết quả thí nghiệm

+ Kết luận

+ Báo cáo thí nghiệm

Thông thường bài báo cáo thí nghiệm không yêu cầu sinh viên nêu lại tiến trình thí nghiệm, các thao tác thí nghiệm đã thực hiện mà chỉ trình bày các kết quả quan sát, đo đạc, tính toán, kết luận rút ra và trả lời những câu hỏi nhằm đào sâu, mở rộng nội dung bài thí nghiệm thực hành, nêu nguyên nhân của sai số và cách khắc phục

- Tự tìm kiếm hoặc tự làm những dụng cụ đơn giản theo chỉ dẫn trong bài thí nghiệm thực hành (nếu có)

1.2.5.2 Giai đoạn người học làm thí nghiệm

Các yêu cầu trong việc tổ chức và hướng dẫn hoạt động tự lực của sinh viên trong thí nghiệm thực hành

- Phân nhóm thí nghiệm và bố trí các bàn thí nghiệm thực hành

- Vào đầu buổi thí nghiệm thực hành, giáo viên cần tiến hành những công việc sau: kiểm tra sự chuẩn bị bài ở nhà của sinh viên thông qua các câu hỏi, hướng dẫn sử dụng các dụng cụ mà sinh viên chưa được làm quen, nhất là những dụng cụ phức tạp, dễ hỏng, có thể gây nguy hiểm như các dụng cụ đo điện, nguồn điện, nguồn sáng… và cùng lớp thảo luận, giải đáp thắc mắc của sinh viên

- Trong lúc các nhóm thí nghiệm thực hiện công việc, giáo viên cần theo dõi, giúp đỡ kịp thời khi sinh viên gặp khó khăn, mắc sai sót để sinh viên sử dụng đúng qui tắc các dụng cụ, ghi lại đầy đủ, chính xác, trung thực các hiện tượng quan sát được, các kết quả đo đạc, trình bày các kết quả dưới dạng biểu bảng, đồ thị, câu kết luận một cách ngắn gọn, rõ ràng theo nội dung mẫu báo cáo đã chuẩn bị

- Sau khi sinh viên làm xong thí nghiệm, cần yêu cầu sinh viên tháo rời các chi tiết đã lắp ráp, sắp xếp các dụng cụ gọn gàng như lúc đầu

- Tuỳ theo nội dung bài thí nghiệm thực hành mà giáo viên có thể yêu cầu sinh viên nộp ngay báo cáo thí nghiệm tại lớp hoặc cho về nhà hoàn chỉnh tiếp, nộp sau

- Kiểm tra đánh giá

Được thực hiện thông qua bài chuẩn bị ở nhà, thực tế tiến hành thí nghiệm trên lớp và

kết quả của bài báo cáo thí nghiệm [9], [15]

1.3 CHẤT LƯỢNG THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM VẬT LÍ 1.3.1 Khái niệm chất lượng

Theo từ điển tiếng Việt phổ thông: “chất lượng là tổng thể những tính chất, thuộc tính cơ bản của sự vật (sự việc) … làm cho sự vật (sự việc) này phân biệt với sự vật ( sự việc) khác”

Theo Oxford Poket Dictionnary: “ chất lượng là mức hoàn thiện, là đặc trưng so sánh hay đặc trưng tuyệt đối, dấu hiệu đặc thù, các dữ liệu các thông số cơ bản”

Theo TCVN ISO 8402: “ chất lượng là tập hợp các đặc tính của một thực thể (đối tượng), đó là khả năng thoả mãn những nhu cầu đã nêu ra hoặc nhu cầu tiềm ẩn”

Theo tiêu chuẩn Pháp NFX 50-109: “ chất lượng là tiềm năng của một sản phẩm hay dịch vụ nhằm thoả mãn nhu cầu người sử dụng ”

Như vậy, các quan niệm về chất lượng tổng quát tuy có khác nhau nhưng đều có

chung một ý tưởng: chất lượng là sự thoả mãn một yêu cầu nào đó hay chất lượng là sự trùng khớp với mục đích

Trong đào tạo, chất lượng đào tạo được đánh giá qua mức độ đạt được mục tiêu đào tạo đã đề ra đối với một chương trình đào tạo

1.3.2 Các yếu tố tạo nên chất lượng thực hành vật lí

Chất lượng thực hành vật lí nói riêng và chất lượng đào tạo nói chung thể hiện chính qua năng lực của người được đào tạo, sau khi hoàn thành chương trình đào tạo

Năng lực này theo chúng tôi bao hàm bốn thành tố sau: - Khối lượng, nội dung và trình độ kiến thức được đào tạo

- Kỹ năng, kỹ xảo được đào tạo (Bắt chước, thao tác, chuẩn hoá, phối hợp, tự động hoá)

- Năng lực nhận thức và năng lực tư duy được đào tạo (năng lực: biết, hiểu, áp dụng, phân tích, tổng hợp, đánh giá, chuyển giao, sáng tạo)

- Năng lực xã hội được đào tạo (khả năng hợp tác, khả năng thuyết phục, khả năng quản lý)

1.3.3 Các tiêu chí đánh giá chất lượng thực hành vật lí

Để đánh giá chất lượng đào tạo nói chung, chất lượng thực hành vật lí nói riêng thì thực tế có rất nhiều tiêu chí, và các cách đánh giá cũng chỉ có tính chất tương đối Ở đây chúng tôi đưa ra một số các tiêu chí cơ bản để đánh giá chất lượng thực hành vật lí:

* Về nội dung kiến thức:

- Sinh viên phải nắm được các kiến thức lí thuyết đã học được áp dụng trong bài thực hành làm cơ sở lý thuyết

- Dùng kiến thức lý thuyết đã học để trả lời các câu hỏi có liên quan đến bài thực hành - Nắm được các kết quả lý thuyết từ đó so sánh với kết quả thực nghiệm

- Trên cơ sở lý thuyết đã học có thể đề xuất các phương án thí nghiệm khác

- Bắt chước: quan sát và cố gắng lặp lại một kỹ năng nào đó

- Thao tác: tự mình hoàn thành một kỹ năng nào đó theo chỉ dẫn của giáo viên - Chuẩn hoá: lặp lại kỹ năng nào đó một cách chính xác, nhịp nhàng, đúng đắn, thường thực hiện một cách độc lập, không phải hướng dẫn

- Phối hợp: kết hợp nhiều kỹ năng theo thứ tự xác định một cách nhịp nhàng và ổn định

- Tự động hoá: hoàn thành một hay nhiều kỹ năng một cách dễ dàng và trở thành tự nhiên, không đòi hỏi một sự gắng sức về thể lực và trí tuệ [1], [11], [16]

* Về kết quả học tập

- Xử lý số liệu thu được qua phần thực hành -Đưa ra những kết luận cần thiết về bài thực hành - Viết báo cáo thí nghiệm

1.4 THỰC TRẠNG CỦA VIỆC THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM VẬT LÍ Ở TRƯỜNG ĐHKTCNTN

1.4.1 Về thiết bị thí nghiệm

Theo thống kê thiết bị của phòng thí nghiệm vật lí từ năm 2008 đến 2010 Số bộ thí nghiệm được trang bị là 20 (mỗi bài 01 bộ thí nghiệm)

Trong đó: bố trí thí nghiệm 07 bộ Hiện nay: 02 bộ hỏng

1.4.2 Về nội dung các bài thí nghiệm

Hiện nay số bài thực hành thí nghiệm vật lí là 07 Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm được biên soạn lại trên cơ sở tài liệu của viện vật lí kỹ thuật của Đại học Bách khoa Hà Nội (Thiết bị thí nghiệm mua của viện vật lí kỹ thuật của trường Đại học Bách khoa Hà Nội)

Các bài thí nghiệm thực hành vật lí:

Bài 1: Sai số của phép đo các đại lượng vật lí

Bài 2: Cân khối lượng của vật trên cân kỹ thuật- Đo kích thước và xác định thể tích của vật bằng panme, thước kẹp

Bài 3: Xác định gia tốc trọng trường bằng con lắc thuận nghịch Bài 4: Xác định nhiệt dung phân tử Cp/Cv

Bài 5: Đo điện trở bàng mạch cầu Wheaston Đo suất điện động bằng mạch xung đối Bài 6: Khảo sát giao thoa khe Young dùng tia Laser xác định bước sóng ánh sáng Bài 7: Xác định nhiệt độ Curie của sắt từ

Nhận xét:

- Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm chỉ nêu trình tự thí nghiệm mà chưa hướng dẫn cụ thể việc thực hiện từng bước thí nghiệm dẫn tới sinh viên gặp khó khăn trong quá trình tự nghiên cứu tài liệu

- Một số bài thí nghiệm không được thực hiện khi dụng cụ hỏng, không được thay thế

Với quĩ thời gian đó và trên cơ sở tính toán sao cho SV được nghiên cứu trọn vẹn một số vấn đề cụ thể trong một buổi thực hành nên các bài thí nghiệm đều được xây dựng từ yêu cầu nghiên cứu các đề tài thí nghiệm cơ bản nhất, điển hình cho từng học phần lý thuyết

1.4.3.2 Hướng dẫn tổ chức thí nghiệm

- Sinh viên nghiên cứu tài liệu hướng dẫn thí nghiệm ở nhà Đầu buổi thực hành, giáo viên kiểm tra sự chuẩn bị của sinh viên: kiểm tra một phần kiến thức trong bài chuẩn bị đó SV nắm vững lý thuyết, mục đích yêu cầu, các thao tác tiến hành thí nghiệm mới được vào thực hành Ngược lại sẽ không được vào làm buổi thí nghiệm hôm đó

- Trong khi SV thực hành, giáo viên thường xuyên đến từng nhóm kiểm tra, giúp đỡ sịnh viên Yêu cầu sinh viên ghi những thông tin cần thiết vào vở

- Cuối buổi thí nghiệm, giáo viên kí vào vở ghi số liệu của sinh viên

- Sau khi kết thúc cả 03 buổi thí nghiệm, SV viết báo cáo ở nhà và nộp cho giáo viên để đánh giá

- Mỗi buổi thực hành, từng nhóm bàn giao dụng cụ thí nghiệm cho giáo viên trước khi ra về

1.4.4 Về việc thực hành của sinh viên

- Nhiều SV chưa tự giác nghiên cứu tài liệu trước ở nhà nên không nắm được mục đich, cơ sở lí thuyết của bài thí nghiệm, lúng túng khi tiến hành thí nghiệm và xử lý số liệu

- Số SV/nhóm thí nghiệm đông, dẫn tới nhiều sinh viên không trực tiếp được làm thí nghiệm mà chỉ theo dõi và ghi kết quả Mặt khác, nhiều sinh viên có tinh thần tích cực học hỏi, muốn tìm hiểu sâu về kiến thức cũng như kỹ năng thí nghiệm thì lại không có điều kiện

Theo điều tra của chúng tôi đối với sinh viên (Phiếu phỏng vấn SV xem ở phần phụ lục), kết quả thu được là:

+Về việc đọc tài liệu hướng dẫn trước buổi thí nghiệm:

58,3% sinh viên thỉnh thoảng có đọc tài liệu; 5% sinh viên không bao giờ đọc tài liệu + Khi thực hành thí nghiệm:

13,3% không bao giờ tiến hành thí nghiệm; 45% luôn luôn tham gia làm thí nghiệm; Số còn lại thỉnh thoảng có tiến hành thí nghiệm

+ Khi viết báo cáo thí nghiệm:

6,7% chép lại toàn bộ báo cáo của bạn khác; 36,7% lấy số liệu của bạn trong nhóm rồi về viết báo cáo

+ Bài thí nghiệm tự chọn

91,7% SV cho rằng nên có thêm các bài tự chọn

1.4.5 Về việc kiểm tra đánh giá

Hiện nay, chúng tôi đánh giá chủ yếu là dựa vào bài báo cáo thí nghiệm của sinh viên:

Mục tiêu, mục đích, nhiệm vụ của dạy học ở đại học Thí nghiệm vật lí đối với quá trình dạy học đại học Chất lượng thực hành vật lí

Thực trạng của việc thực hành vật lí

Từ việc phân tích cơ sở lý luận, chúng tôi nhận thấy thí nghiệm thực hành vật lí không những góp phần hình thành kiến thức cho SV mà còn góp phần trong việc rèn luyện tác phong thực nghiệm khoa học, góp phần xây dựng phương pháp nghiên cứu khoa học cần thiết cho người làm công tác trong ngành khoa học kỹ thuật

Chính vì vậy, nhằm góp phần nâng cao chất lượng thực hành thí nghiệm vật lí cho SV trường ĐHKTCN-ĐHTN, chúng tôi nghiên cứu theo hướng lựa chọn một chương trình thí nghiệm vật lí phù hợp với mục tiêu đào tạo; hoàn thiện nội dung các bài thí nghiệm để tạo điều kiện thuận lợi cho SV khi nghiên cứu tài liệu ở nhà và đổi mới phương pháp tổ chức, hướng dẫn thí nghiệm cho SV

Tất cả những vấn đề đó sẽ được chúng tôi trình bày ở chương 2

2.1.1 Cơ sở lựa chọn chương trình

- Căn cứ vào mục tiêu đào tạo SV của trường ĐHKTCN: chất lượng đào tạo Đại học và sau đại học được xã hội chấp nhận tiến tới đào tạo với chất lượng cao; kết quả nghiên cứu khoa học được ứng dụng có hiệu quả vào sản xuất và cuộc sống;…

- Căn cứ vào mục tiêu bộ môn vật lí cho SV trường ĐHKTCN: là môn cơ sở, tiền đề của các môn học chuyên ngành…

- Căn cứ vào mục đích thí nghiệm: nắm vững kiến thức Vật lí, rèn tác phong thực nghiệm khoa học, góp phần xây dựng phương pháp nghiên cứu khoa học cần thiết cho người làm công tác trong ngành khoa học kỹ thuật…

- Căn cứ vào thực trạng thí nghiệm vật lí của nhà trường và tham khảo chương trình của các trường kỹ thuật khác (Đại học Bách khoa Hà Nội, Học viện công nghệ Bưu chính viễn thông, Đại học Công nghiệp Hà Nội,…)

2.1.2 Khung chương trình

Từ các căn cứ trên, chúng tôi tiến hành chọn 07 bài bắt buộc và 03 bài tự chọn

lượng

Người phụ

trách Ghi chú

1 Bài 1: Lý thuyết phép đo và sai số 03tiết GVTH Bắt buộc

2 Bài 2: Phép đo độ dài Thước kẹp,

3 Bài 3: Phép đo khối lượng Cân

4 Bài 4: Xác định tỷ số nhiệt dung

phân tử Cp/Cv của chất khí 03 tiết GVTH Bắt buộc

5

Bài 5: Đo điện trở bằng mạch cầu Wheaston Đo suất điện động bằng mạch xung đối

03 tiết GVTH Bắt buộc

6

Bài 6: Khảo sát giao thoa qua khe Young dùng tia laser Xác định bước sóng ánh sáng

9

Bài 9: Xác định điện trở và điện dung bằng mạch dao động tích phóng dùng đèn neon

10

Bài 10: Sử dụng dụng cụ đo điện Khảo sát các mạch điện một chiều và xoay chiều

2.2 HOÀN THIỆN NỘI DUNG MỘT SỐ BÀI THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG

2.2.1 Cơ sở hoàn thiện nội dung

- Xuất phát từ cơ sở lý luận của đề tài nhằm củng cố, nâng cao kiến thức, góp phần rèn kỹ năng thực hành cho SV

- Căn cứ nội dung chương trình thí nghiệm hiện hành của trường ĐHKTCN trong những năm gần đây

- Căn cứ vào việc tham khảo chương trình thí nghiệm của các trường kỹ thuật khác - Căn cứ vào thực trạng của thực hành thí nghiệm vật lí đại cương

Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm hiện hành gồm các nội dung: dụng cụ thí nghiệm, cơ sở lý thuyết , trình tự thí nghiệm, câu hỏi kiểm tra Tài liệu chưa nêu được mục đích của bài thí nghiệm, các câu hỏi định hướng để người học có thể tự nghiên cứu tài liệu ở nhà, hướng dẫn cụ thể việc thực hiện từng bước thí nghiệm, chưa có những câu hỏi để người học nhận xét, giải thích kết quả thí nghiệm

Để việc thực hành thí nghiệm đạt kết quả tốt, chất lượng thí nghiệm được nâng cao thì đòi hỏi chúng ta phải khắc phục được các nhược điểm nêu trên

Ở đây chúng tôi đưa ra việc hướng dẫn SV các bước làm thí nghiệm cụ thể, rõ ràng, có định hướng cụ thể bằng hệ thống câu hỏi định hướng và có những kết luận cần thiết về bài thực hành bằng hệ thống câu hỏi kiểm tra

Mỗi bài thí nghiệm bao gồm những nội dung sau: - Mục đích thí nghiệm: Về kiến thức, kỹ năng;

- Câu hỏi định hướng giúp sinh viên dễ dàng tiếp thu được các kiến thức mới trong bài thực hành;

- Cơ sở lý thuyết nêu những lý thuyết chung nhất liên quan tới bài thí nghiệm và các nguyên lý hoạt động của thiết bị đo;

- Dụng cụ thí nghiệm;

- Trình tự thí nghiệm: nêu cụ thể các bước cần thực hiện và những điều cần chú ý trong quá trình làm thí nghiệm để đạt được mục đích của bài thí nghiệm;

- Các kết quả thí nghiệm cần báo cáo: hướng dẫn sinh viên biết cách viết báo cáo thí nghiệm ngắn gọn, rõ ràng, chính xác cơ sở lý thuyết, phương pháp đo, xử lý số liệu đã thực hành và biện luận kết quả tìm được;

- Câu hỏi kiểm tra giúp sinh viên hiểu sâu thêm bài thực hành và tự kiểm tra kiến thức của mình Nhận xét kết quả vừa nghiên cứu

2.2.2 Thực trạng một số bài thí nghiệm thực hành vật lí đại cương

BÀI 1: LÝ THUYẾT PHÉP ĐO VÀ SAI SỐ

Mục đích, nội dung

- Lý thuyết phép đo

- Giới thiệu và cách xác định các loại sai số

Những tồn tại của bài thí nghiệm

Nêu phép đo các đại lượng vật lí, hệ đơn vị SI; sai số phép đo, cách xác định sai số trực tiếp, gián tiếp; bài tập mẫu và bài tập áp dụng Tuy nhiên, chưa nêu rõ nguyên nhân của các sai số, kết quả do sai số gây ra và đặc biệt là không nói gì đến cách khắc phục các sai số đó Khi tính sai số trực tiếp và gián tiếp chỉ nêu công thức tính mà không chỉ ra các quy tắc tính sai số Do vậy khi SV chứng minh công thức sai số sẽ gặp nhiều khó khăn Cách xác định sai số của các dụng cụ đo điện không được đề cập đến, điều này sẽ dẫn đến khi SV tính sai số sẽ lúng túng

Khắc phục

- Phép đo các đại lượng vật lí - Sai số phép đo gồm:

+ Sai số của phép đo các đại lượng vật lí: nguyên nhân, kết quả, khắc phục + Các cách xác định sai số của phép đo: quy tắc tính sai số, một số điểm chú ý khi tính kết quả phép đo

+ Quy tắc làm tròn số và viết kết quả

+ Cách xác định sai số của các dụng cụ đo điện - Bài tập mẫu và bài tập áp dụng

BÀI 2: PHÉP ĐO ĐỘ DÀI THƯỚC KẸP, PANME

Mục đích và nội dung

- Làm quen và sử dụng một số dụng cụ đo độ dài để đo trực tiếp kích thước của một số vật rắn có hình dạng đối xứng

- Xác định sai số và kết quả phép đo

- Thiết bị gồm: thước kẹp, thước panme và một số mẫu vật cần đo

- Thực hành: SV phải đo được đường kính và chiều cao của mẫu vật , từ đó tính thể tích của mẫu vật

Những tồn tại của bài thí nghiệm

- Không có cơ sở lý thuyết của phép đo

- Hướng dẫn cách đọc thước không rõ ràng, không có hiệu chỉnh số “0” trước khi đo vật

- Không có câu hỏi kiểm tra lại kiến thức của SV sau khi thực hành - Không có phần yêu cầu SV nhận xét kết quả vừa nghiên cứu

Khắc phục

- Mục đích cụ thể của bài thí nghiệm

- Câu hỏi định hướng để SV dễ dàng hơn trong quá trình tự nghiên cứu tài liệu

- Cơ sở lý thuyết của phép đo (những chú ý khi thực hiện phép đo để kết quả chính xác)

- Từ cơ sở lý thyết đưa ra những dụng cụ cần thiết phục vụ thí nghiệm - Các bước cụ thể thực hiện đo vật và có thêm phần hiệu chính số “0”