Phát triển năng lực tích hợp kiến thức các khoa học tự nhiên của sinh viên sư phạm vật lí trong dạy học vật lí đại cương phần vật lí nguyên tử hạt nhân

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH TRẦN THỊ KIỂM THU PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÍCH HỢP KIẾN THỨC CÁC KHOA HỌC TỰ NHIÊN CỦA SINH VIÊN SƯ PHẠM VẬT LÍ TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG PHẦN “VẬT LÍ NGUYÊN TỬ HẠT NHÂN” LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Nghệ An, 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH TRẦN THỊ KIỂM THU PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÍCH HỢP KIẾN THỨC CÁC KHOA HỌC TỰ NHIÊN CỦA SINH VIÊN SƯ PHẠM VẬT LÍ TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG PHẦN “VẬT LÍ NGUYÊN TỬ HẠT NHÂN” LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Chuyên ngành: Lý luận Phương pháp dạy học mơn Vật lí Mã số: 14 01 11 Người hướng dẫn khoa học PGS.TS NGUYỄN ĐÌNH THƯỚC PGS.TS LÊ PHƯỚC LƯỢNG Nghệ An, 2021 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ngày nay, với phát triển vũ bão khoa học, kĩ thuật công nghệ, tri thức lồi người tăng nhanh chóng Xu phát triển khoa học ngày tiếp tục phân hóa sâu, song song với tích hợp liên mơn, liên ngành ngày rộng Việc giảng dạy môn khoa học nhà trường phải phản ánh phát triển đại khoa học Đề tài luận án lựa chọn xuất phát từ bốn lý là: Sự cần thiết phải đổi phương pháp dạy học đại học theo hướng phát triển lực, dạy học tích hợp lực quan trọng giáo viên THPT nói chung giáo viên Vật lí nói riêng, dạy học theo chủ đề phương pháp dạy học có hiệu nhằm bồi dưỡng lực cho người học, nội dung học phần Vật lí đại cương giảng dạy cho SV sư phạm có liên hệ với nội dung dạy học Vật lí trường THPT Thứ nhất, cần thiết phải đổi phương pháp dạy học đại học theo hướng phát triển lực Thật vậy, nhiệm vụ trọng tâm dạy học đại học phải trang bị cho SV tri thức khoa học đại hệ thống kĩ nghề nghiệp, phát triển lực hoạt động trí tuệ cho SV nhằm đào tạo người cán “Có tri thức có tay nghề, có lực thực hành” [31], đồng thời tăng cường dạy học tích cực, hướng tới tăng cường tham gia tích cực người học, tạo điều kiện phân hóa trình độ, đáp ứng phong cách học, phát huy khả tối đa người học Đảm bảo cho người học học “sâu” mà cịn học “thoải mái” Qua hình thành lực hợp tác, giao tiếp, trình bày, tìm kiếm, thu thập xử lí thơng tin giải vấn đề [7] Thứ hai, dạy học tích hợp lực quan trọng giáo viên THPT nói chung giáo viên Vật lí nói riêng Nghị 14/2005/NQ-CP đổi toàn diện giáo dục đại học Việt Nam giai đoạn 2006-2020 khẳng định “Phát triển chương trình giáo dục đại học theo định hướng nghiên cứu định hướng nghề nghiệp - ứng dụng”[41] Năm 2015, Bộ GD&ĐT ban hành tài liệu tập huấn cho trường đại học sư phạm đào tạo giáo viên THPT theo chuẩn đầu ra, theo đó, lực dạy học tích hợp SV sư phạm Vật lí nêu rõ SV sư phạm Vật lí phải có “Kiến thức, kĩ khoa học liên môn bổ trợ tảng” “Năng lực dạy học tích hợp” Giảng viên cần khai thác nội dung từ học phần Vật lí đại cương Cơ học, Nhiệt học, Điện Từ, Quang học, Dao động sóng, Vật lí ngun tử hạt nhân để triển khai dạy học cho SV sư phạm Vật lí nhằm bồi dưỡng kiến thức liên mơn đồng thời kiến thức liên mơn góp phần vào việc bồi dưỡng lực dạy học tích hợp liên mơn cho SV sư phạm Vật lí Thứ ba, dạy học theo chủ đề xu hướng dạy học đại, việc áp dụng phương pháp dạy học theo chủ đề góp phần bồi dưỡng cho SV số lực bậc cao phân tích, so sánh, tổng hợp [73] Một chủ đề dạy học phải gắn liền với thực tiễn sống có nội dung bao quát học theo kiểu truyền thống, nội dung chủ đề bao gồm nhiều lĩnh vực Vật lí, Hóa học, Sinh học Bên cạnh đó, phương pháp cịn có ưu điểm tạo hội cho SV phát triển lực thuyết trình, SV phát biểu, lập luận vấn đề dựa vào chứng khoa học, từ SV thấy ý nghĩa trình học tập theo chủ đề, SV có tinh thần, thái độ học tập tích cực Cuối cùng, chúng tơi nghiên cứu nội dung khoa học từ học phần Vật lí đại cương cho SV sư phạm Quang học, Vật lí nguyên tử hạt nhân [5], [23], kết cho thấy nội dung học phần nội dung Vật lí THPT có liên hệ với nhau, chẳng hạn xạ hấp thụ nguyên tử, thuyết lượng tử ánh sáng, mẫu nguyên tử cổ điển đại, tượng phóng xạ ứng dụng đồng vị phóng xạ, ứng dụng Vật lí nguyên tử hạt nhân Y học ngành khoa học khác Thiên văn, Địa lí, Cơng nghệ [36], [44] Từ phân tích trên, chúng tơi chọn vấn đề: Phát triển lực tích hợp kiến thức khoa học tự nhiên sinh viên sư phạm Vật lí dạy học Vật lí đại cương phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân” để làm đề tài nghiên cứu luận án Mục đích nghiên cứu Dạy học VLĐC phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân” theo hướng phát triển lực tích hợp kiến thức khoa học tự nhiên SV sư phạm Vật lí, góp phần bồi dưỡng lực dạy học tích hợp SV chương trình đào tạo giáo viên Vật lí THPT 3.Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu Quá trình dạy học Vật lí đại cương theo hướng phát triển lực tích hợp kiến thức khoa học tự nhiên SV sư phạm Vật lí 3.2 Phạm vi nghiên cứu Dạy học phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân” chủ đề tích hợp, phát triển lực tích hợp kiến thức khoa học tự nhiên SV sư phạm Vật lí Giả thuyết khoa học Nếu dạy học Vật lí đại cương phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân” theo chủ đề tích hợp phát triển lực tích hợp kiến thức khoa học tự nhiên SV sư phạm Vật lí Nhiệm vụ nghiên cứu 5.1 Nghiên cứu lí luận thực tiễn giáo dục đại học nói chung đào tạo giáo viên Vật lí THPT nói riêng 5.2 Nghiên cứu lực tích hợp kiến thức khoa học tự nhiên SV sư phạm Vật lí lực dạy học tích hợp giáo viên Vật lí trường THPT 5.3 Phân tích chương trình, nội dung dạy học phần “Vật lí ngun tử hạt nhân” cho SV sư phạm Vật lí 5.4 Điều tra thực trạng dạy học Vật lí đại cương cho SV sư phạm theo hướng phát triển lực dạy học tích hợp khoa sư phạm, trường đại học sư phạm 5.5 Phát triển chương trình học phần Vật lí đại cương theo hướng bồi dưỡng lực dạy học tích hợp mơn khoa học THPT cho SV sư phạm Vật lí 5.6 Nghiên cứu vận dụng dạy học tích hợp theo chủ đề dạy học Vật lí đại cương theo hướng phát triển lực tích hợp kiến thức khoa học tự nhiên SV sư phạm Vật lí 5.7 Đánh giá lực tích hợp kiến thức khoa học tự nhiên SV sư phạm Vật lí dạy học phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân” 5.8 Thực nghiệm sư phạm Phương pháp nghiên cứu 6.1 Phương pháp nghiên cứu lí luận: Nghiên cứu quan điểm đổi giáo dục đại học, lí luận dạy học đại học theo hướng phát triển lực nghề nghiệp cho SV 6.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Điều tra, khảo sát, phân tích đánh giá thực trạng dạy học Vật lí đại cương cho SV sư phạm Vật lí theo hướng phát triển lực dạy học nói chung lực dạy học tích hợp mơn khoa học trường THPT 6.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Thực nghiệm sư phạm kiểm chứng giả thuyết khoa học đề tài 6.4 Phương pháp thống kê tốn học: Xử lí số liệu điều tra thực tiễn kết thực nghiệm sư phạm công cụ tốn học thống kê Đóng góp luận án 7.1 Về mặt lí luận - Góp phần làm sáng tỏ sở lí luận phát triển lực tích hợp kiến thức khoa học tự nhiên SV sư phạm Vật lí q trình dạy học Vật lí đại cương Phát triển lực tích hợp kiến thức khoa học tự nhiên điều kiện cần để bồi dưỡng lực dạy học tích hợp chương trình đào tạo giáo viên Vật lí THPT - Xây dựng cấu trúc lực dạy học tích hợp giáo viên Vật lí cấu trúc lực tích hợp kiến thức khoa học tự nhiên; Xây dựng thang đo lực tích hợp kiến thức khoa học tự nhiên SV sư phạm Vật lí học tập Vật lí đại cương - Đề xuất quy trình xây dựng/thiết kế kế hoạch dạy học chủ đề tích hợp Vật lí đại cương theo giai đoạn 7.2 Về mặt thực tiễn - Điều tra thực trạng dạy học Vật lí đại cương cho SV sư phạm Vật lí theo định hướng phát triển lực dạy học tích hợp - Thiết kế kế hoạch dạy học theo chủ đề tích hợp phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân” chương trình Vật lí đại cương theo định hướng phát triển lực tích hợp kiến thức khoa tự nhiên SV sư phạm Vật lí Cấu trúc luận án Ngoài phần Mở đầu, Tài liệu tham khảo, Phụ lục, luận án có chương: Chương Tổng quan lịch sử vấn đề nghiên cứu Chương Cơ sở lí luận thực tiễn đề tài Chương Xây dựng kế hoạch dạy học chủ đề tích hợp phần “Vật lí nguyên tử hạt nhân” theo hướng phát triển lực tích hợp kiến thức khoa học tự nhiên sinh viên sư phạm Vật lí Chương Thực nghiệm sư phạm CHƯƠNG TỔNG QUAN LỊCH SỬ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Các nghiên cứu dạy học tích hợp 1.1.1 Các nghiên cứu nước Từ năm 1970, xu hướng liên ngành nghiên cứu khoa học bắt đầu phát triển Lariviere cho phát triển phần nhờ vào thư viện, nơi bắt đầu tăng dự trữ tạp chí đặt định kỳ, nhà nghiên cứu tiếp cận tạp chí thuộc lĩnh vực khác, ví dụ nhà Vật lí dễ dàng tham khảo tạp chí sinh học Hơn nữa, Mỹ bắt đầu chuyển hướng tập trung từ nghiên cứu sang vấn đề xã hội bảo vệ môi trường, vấn đề khó giải lĩnh vực riêng lẻ Theodore Brown thuộc Viện nghiên cứu Đại học Illinois kêu gọi nhà tài trợ đầu tư 40 triệu USD để xây dựng Viện nghiên cứu liên ngành cho điều cho phép giải vấn đề khoa học xã hội lớn so với làm việc ngành riêng rẽ Mặc dù dự án gặp phải nhiều phản đối từ đồng nghiệp, lẽ cách phân chia ngành học trở thành đặc điểm nhiều trường đại học thời giờ, viện thành lập năm 1983 theo ý tưởng Brown đồng tình ủng hộ tài Beckman với tên gọi “Beckman Institute for Advanced Science and Technology”, ví dụ sơ khai tiến trình thúc đẩy nghiên cứu liên ngành mà ngày lan rộng khắp trường đại học toàn cầu [30] “Trí tuệ người thực chất q trình xã hội tiến hóa” [82] Theo thuyết phát triển nhận thức “Life and theory of cognitive development” Piaget, ông cho trung tâm trình nhận thức hoạt động trí tuệ nhận biết, phân tích, hệ thống hóa kiện tượng, nhớ lại kiến thức học, giải vấn đề [77] Thuyết nhận thức Piaget góp phần phát triển ngành tâm lí học nhận thức đại, giải thích hành vi người hiểu biết trí óc, thuyết có liên quan đến việc tiếp nhận thơng tin cách tiếp cận xử lí thơng tin Từ thuyết nhận thức Piaget, học sinh hình thành phát triển nhận thức thông qua hoạt động học tập có thử thách, giáo viên cần tạo tình để học sinh hội phân tích, lập luận, từ phát triển cho họ tri thức Các ưu điểm liên quan đến dạy học tích hợp khoa học tự nhiên nghiên cứu rộng rãi phạm vi quốc tế [51], [103] Trong đó, tác giả kể đến hướng tích hợp cách tiếp cận kiến tạo cung cấp cho người học hội phong phú để thiết lập kết nối kiến thức kiến thức trước Giáo viên đặt mục tiêu thực chương trình giảng dạy tích hợp học sinh thấy kiến thức ngành học có liên quan đến giới tự nhiên Xavier Rogiers đánh giá tầm quan trọng dạy học tích hợp giáo dục sau “Nếu nhà trường quan tâm dạy cho học sinh khái niệm cách rời rạc nguy hình thành học sinh suy luận khép kín, hình thành người mù chức năng, nghĩa người lĩnh hội kiến thức khơng có khả sử dụng kiến thức hàng ngày” [51] Các nhà khoa học giáo dục số nước Anh, Romania nghiên cứu lực giáo viên Vật lí [78] Theo đó, lực giáo viên Vật lí (Physics teaching competences) địi hỏi phải có kĩ dạy cho học sinh chất giá trị khoa học, nhận thức khoa học sử dụng ngôn ngữ khoa học môn Vật lí, đồng thời giáo viên Vật lí cịn phải có lực thúc đẩy phát triển kiến thức khoa học cách vạch chiến lược dạy học tích cực [78, tr 43] Như vậy, nhóm lực giáo viên Vật lí bao gồm kiến thức khoa học, kĩ sử dụng ngôn ngữ khoa học mơn Vật lí kĩ dạy học mơn khoa học Đối với kiến thức khoa học, kĩ sử dụng ngơn ngữ khoa học mơn Vật lí, nhà nghiên cứu đề xuất SV học tập số học phần có liên quan đến Vật lí bao gồm “Physics-related optional subjects”, ví dụ Hóa học, Sinh học, Vật lí thiên văn, Vật lí Địa lý (Geophysics) ngồi cịn có học phần ứng dụng kiến thức Vật lí vào lĩnh vực khác bao gồm: Nguyên tắc Vật lí vận hành thiết bị máy móc, Vật lí y học thể thao, Vật lí khí hậu, Vật lí sử dụng lượng môi trường, học phần có mục tiêu đề cập đến mối quan hệ Vật lí đến vật, tượng sống, học phần gọi tên chung “Physics in other Sciences” [78, tr 50] Để việc bồi dưỡng lực dạy học tích hợp cho SV sư phạm Vật lí có hiệu quả, bên cạnh nội dung dạy học, người giảng viên cần quan tâm đến xây dựng tiêu chí đánh giá lực dạy học tích hợp cho SV sư phạm Vật lí cách phù hợp, cần quan tâm đánh giá hai tiêu chí kiến thức khoa học tích hợp phương pháp sử dụng kĩ thuật dạy học tích hợp Tác giả Adrienne cho chương trình đào tạo giáo viên khoa học nên tập trung bồi dưỡng cho SV kiến thức chuyên ngành kiến thức liên môn, để giúp họ nhận thức mối quan hệ khoa học, đồng thời cần bồi dưỡng cho SV có lực xây dựng tình thực tế phù hợp với lớp học, tình dựa vấn đề dự án (để cá nhân thực thực theo nhóm nhỏ) [64] Fogarty mơ tả ba hình thức bao gồm mười phương pháp tích hợp việc tích hợp chương trình giảng dạy [70] Marzano đề xuất khung chương trình giảng dạy nhằm mục tiêu phát triển nhận thức cho người học, tác giả cho trình tư SV bao gồm hình thành khái niệm, thu thập thông tin giải vấn đề [80] Hiện nay, mơ hình dạy học theo chủ đề tích hợp số nước Đức Thụy Sĩ áp dụng dạy Vật lí bậc đại học nước Áo áp dụng dạy học theo kiểu truyền thống, tác giả Leopold Mathelitsch nghiên cứu so sánh ba cấu trúc lực dạy học Vật lí giáo viên Đức, Áo Thụy Sĩ [79], nhìn chung mơ hình dạy học theo tiếp cận lực ba nước tương đồng, cấu trúc ba chiều gồm có nội dung, kĩ mức độ Đối với chuyên ngành Vật lí, nội dung kiến thức giáo trình nước Áo trình bày dạng liệt kê học phần Cơ học, Điện từ, Nhiệt động lực học, Quang học Vật chất Ngược lại, nội dung dạy học Vật lí Đức Thụy Sĩ thiết kế theo hình thức dạy học chủ đề tích hợp lượng, Trái đất hành tinh, thể người, thực vật động vật, hệ sinh thái, xã hội công nghệ Hầu hết SV sư phạm Vật lí bậc đại học sau tốt nghiệp phân công nhiệm vụ để dạy môn Vật lí trường THPT [72] Tuy nhiên thực tế số nước Đơng nam Á có Indonesia, nhiều SV đại học sư phạm chuyên ngành Vật lí sau tốt nghiệp trở thành giáo viên trung học sở Dựa vào thống kê kết điều tra, tác giả Hartono Nugroho kết luận SV khơng có hội có hội hạn chế để tích hợp kiến thức mơn học q trình học đại học, điều dẫn đến hệ SV tốt nghiệp không đủ lực để dạy học tích hợp Các tác giả đề xuất biện pháp để rèn luyện lực tích hợp kiến thức liên mơn cho SV sư phạm Vật lí, theo SV sư phạm Vật lí giảng viên yêu cầu đề xuất tên chủ đề tích hợp, nội dung cụ thể chủ đề tích hợp phát triển chủ đề thành giảng tích hợp khoa học cho đối tượng SV năm thứ ba thứ tư Theo đó, giảng viên yêu cầu SV phát triển chủ đề có nội dung tích hợp khoa học, tự đề xuất viết chủ đề nội dung tích hợp nội môn liên môn tùy chọn Kết nghiên cứu cho thấy phần lớn tài liệu tích hợp phát triển SV sư phạm Vật lí tập trung vào số chủ đề nội mơn (Vật lí), liên mơn (Vật lí -Sinh học) đa mơn (Vật lí-Sinh học-Hóa học) Chẳng hạn tích hợp nội mơn (Vật lí) bao gồm nhiệt, chất lỏng, nhiệt động lực học, âm thanh, quang học, điện chuyển động; tích hợp liên mơn (Vật lí-Sinh học): Quang hợp, tích hợp đa mơn (Vật lí -Sinh học-Hóa học): Năng lượng [72] Theo tác giả Beane, mơ hình dạy học tích hợp kiến thức khoa học mơ hình cần ủng hộ trì, nội dung dạy học tích hợp, lĩnh vực kiến thức đối chọi lẫn nhau, Beane cho mơ hình hữu ích cho người học dạy học mơn học riêng lẻ, kiến thức ngành học cần thiết việc tìm hiểu chủ đề hay dự án học tập [76] Tại Mỹ, việc giải vấn đề thiếu giáo viên dạy học khoa học tự nhiên (Lí, Hóa, Sinh) Tốn học dẫn đến 151 chương trình đào tạo khác Thơng thường, đa số SV tốt nghiệp đại học sư phạm dạy mơn học ví dụ sư phạm Hóa học, sư phạm Vật lí, SV khơng đào tạo để dạy khoa học khác thuộc lĩnh vực rộng [83] Tại tiểu ban Texas, tác giả Pamela nghiên cứu khóa học, điểm trung bình điểm kiểm tra SV trình học đại học, sau tác giả tiến hành đánh giá chất lượng dạy học tích hợp SV để tìm mối liên hệ chất lượng đầu SV tốt nghiệp chất lượng giảng dạy chủ đề SV, tác giả sử dụng thi lực có tên “TExES Science test- Texas Examinations for Educator Standards” TExES kiểm tra kiến thức khoa học dành cho giáo viên mức độ chuyên sâu (tức kiến thức Sinh học, Hóa học, Vật lí Khoa học Trái đất) Kết cho thấy có giáo viên (trong tổng số 45 giáo viên tham gia) vượt qua kì thi Tổng hợp kiến thức tích hợp Tìm tịi, khám phá, xếp, xâu kiến thức tích hợp Thuyết trình Đánh động khoa học sống xã hội PL_10 Phụ lục 10b Chủ đề 5: Ứng dụng Vật lí hạt nhân vào lĩnh vực đời sống a Mục tiêu chủ đề - Thiết lập đề cương chủ đề báo cáo khoa học nhóm - Lập kế hoạch - Phân biệt viết phương trình phản ứng hạt nhân: phân chia (phân hạch) tổng hợp (nhiệt hạch) Nêu điều kiện xảy loại phản ứng so sánh độ lớn lượng phản ứng chúng - Giải thích việc sử dụng lượng hạt nhân: nhiên liệu cần thiết, cách vận hành nhà máy - Trình bày sản phẩm phản ứng hạt nhân - Liên hệ giải thích tác dụng sản phẩm từ phản ứng hạt nhân đến lĩnh vực khác: Y tế, môi trường, nông nghiệp - Phân tích đánh giá mặt hạn chế việc vận dụng lượng hạt nhân: sản xuất vũ khí hạt nhân, rị rỉ phóng xạ môi trường b Ý tưởng sư phạm chủ đề Nghiên cứu ứng dụng hạt nhân vào đời sống nghiên cứu phương thức sử dụng chùm xạ đời sống theo hai hình thức: Phi lượng lượng Về ứng dụng lượng hạt nhân, kỹ thuật hạt nhân cung cấp nguồn lượng vô lớn đồng thời lượng sạch, không gây vấn đề phát thải khí nhà kính, nhiễm khơng khí, phi lượng hạt nhân sử dụng nhiều lĩnh vực ứng dụng chùm xạ y học, nông nghiệp công nghiệp Tóm lại, việc tổ chức cho SV số chủ đề báo cáo seminar cần thiết, giúp rèn luyện cho SV khả tự xác định câu hỏi vấn đề thông qua cách lập đề cương cho seminar, tổng hợp tài liệu, trả lời trình bày vấn đề nghiên cứu, trình xây dựng đề cương, giảng viên hỗ trợ điều chỉnh đóng góp ý kiến để họ hồn thành nhiệm vụ theo tiến độ, thực nội dung báo cáo có chất lượng PL_10 c Graph nội dung dạy học chủ đề Vật lí nguyên tử hạt nhân Ứng dụng nghien cứu Vật lí hạt nhân vào đời sống a Phát vấn đề tích hợp Xây dựng đề cương cho báo cáo seminar chủ đề: Năng lượng, chụp cộng hưởng tử, nông nghiệp, Radon sức khỏe cộng đồng b Tổng hợp kiến thức tích hợp Chủ đề 1: Năng lượng hạt nhân Chủ đề 2: Chụp cộng hưởng từ hạt nhân MRI Chủ đề 3: Ơ nhiễm phóng xạ Chủ đề 4: Khí Radon sức khỏe cộng đồng c Tìm tịi, khám phá, xếp kiến thức khoa học liên quan đến vấn đề tích hợp SV xếp nội dung báo cáo seminar chủ đề d Đánh giá tích hợp kiến thức khoa học tác động đến thực tiễn Đưa nhận xét, góp ý Đề xuất vấn đề cần điều chỉnh Đánh giá tác động phương pháp chiếu xạ với hiệu kinh tế, ảnh hưởng đến môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe người e Thuyết trình f Kết luận Giảng viên đóng góp ý kiến: ưu điểm, hạn chế nhóm báo cáo, nêu kết luận, giải thích câu hỏi cho chủ đề Hình 3.14: Graph dạy học chủ đề “Thực phẩm chiếu xạ” PL_10 d Lựa chọn hình thức tổ chức dạy học Bảng 3.13: Hình thức tổ chức dạy học chủ đề Thực phẩm chiếu xạ Tiến trình dạy học Giới thiệu chủ đề Xác định câu hỏi học Tổng hợp tài liệu Đề xuất phương án trả lời Trình bày Đánh giá Kết thúc chủ đề e Tiến trình dạy học cụ thể Hoạt động Phát vấn đề tích hợp Giảng viên đề xuất chủ đề semianr SV thiết lập đề cương, gửi giảng viên đọc, góp ý đề xuất chỉnh sửa (nếu có) SV tiến hành thực vòng tuần Hoạt động Tổng hợp kiến thức tích hợp SV tìm nội dung để làm báo cáo, nguồn tài liệu giáo trình Vật lí đại cương, sách tham khảo, file báo khoa học, trang web Hoạt động Tìm tịi, khám phá, xếp kiến thức khoa học liên quan đến vấn đề tích hợp giải vấn đề đề cương semianr - SV chọn lọc nội dung tìm được, đánh giá định đưa vào nội dung cho seminar - SV xếp nội dung theo trình tự logic PL_10 - SV thiết kế trang báo cáo cho nhóm Hoạt động Thuyết trình đánh giá tác động khoa học đến đời sống sản xuất - SV thực vòng tuần, báo cáo phần mềm powerpoint SV báo cáo nêu thông điệp, học rút từ vấn đề nghiên cứu nhóm Các câu hỏi chính, cốt lõi dành hỗ trợ cho SV Nhóm 1: Nhà khoa học Vật lí: Tìm hiểu lượng hạt nhân Câu hỏi hướng dẫn nghiên cứu Khái niệm viết phương trình phản ứng hạt nhân: phân chia tổng hợp Vẽ cấu tạo lò phản ứng hạt nhân, trình bày hoạt động lị phản ứng Năng lượng hạt nhân dùng lĩnh vực nào? Ở nơi có vụ thử hạt nhân, rị rỉ phóng xạ, cố nhà máy hạt nhân thường gây hậu thảm khốc Em nêu ví dụ chứng minh sở khoa học Vấn đề sử dụng lượng hạt nhân tranh cãi Theo nhóm em, có nên đầu tư để xây dựng nhà máy lượng hạt nhân khơng, sao? SV nộp file word file powerpoint: SV báo cáo tối đa 30 phút Nhóm Nhà khoa học ứng dụng: Vật lí hạt nhân chụp cộng hưởng MRI Câu hỏi hướng dẫn nghiên cứu Nêu sở Vật lí chụp cộng hưởng từ MRI Tác dụng chụp cộng hưởng từ Trình bày phân tích ứng dụng đồng vị điều trị ung thư Việc điều trị chuẩn đoán kĩ thuật đồng vị phóng xạ có mặt hạn chế nào? Trong nông nghiệp, thủy hải sản: tạo giống đột biến gen cách tác nhân phóng xạ nào? Vai trò giống đột biến công tác chọn giống vật nuôi, trồng Nhóm Kĩ sư mơi trường vấn đề cộng đồng: Dự báo nồng độ khí có hàm lượng phóng xạ gây nhiễm mơi trường, nghiên cứu khí radon PL_10 - Radon hạt nhân nào? Các chuỗi phân rã phóng xạ nó? - Radon ảnh hưởng đến sức khỏe? - Người ta làm thí nghiệm để đo Radon nước uống đóng chai, theo em, người uống hai lít/ngày có nguy hiểm khơng? Vì sao? - Làm để phòng tránh tác hại Radon? Truy cập theo đường link để thực nhiệm vụ trước nhà: https://sites.google.com/site/nghiencuuvatlyhatnhanvaungdung/home Hình 3.15: Giao diện trang Webquest dành hỗ trợ cho SV Bảng 3.14: Xây dựng tiêu chí đánh giá cho sinh viên dạy học Webquest Năng lực thành tố Phát vấn đề tích hợp Tổng hợp kiến thức tích hợp PL_10 Tìm tịi, khám phá, xếp kiến thức khoa học liên quan đến vấn đề tích hợp Thuyết trình, đánh giá tác động khoa học đến đời sống, xã hội PL_11 Phụ lục 11 Diễn biến thực nghiệm sư phạm vòng  Diễn biến thực nghiệm sư phạm chủ đề 3: Thực phẩm chiếu xạ a) Phát vấn đề tích hợp SV quan sát hình ảnh giảng viên, số SV trả lời: SV 1: Đây thực phẩm đột biến gen SV 2: Thực phẩm có chứa chất hóa học Giảng viên: Thực phẩm đột biến gen thường to bình thường, có màu sắc lạ mắt nên nhận định bị bác bỏ, thực phẩm có ngâm hóa chất lựa chọn, nhiên hình ảnh cịn có mơ hình ngun tử hạt nhân, khơng có thuốc trừ sâu hay thuốc kích thích tăng trưởng, nên khơng có liên quan đến hóa chất Hình ảnh mà em quan sát thực phẩm xử lý công nghệ chiếu xạ Đề nghị SV tự xây dựng hệ thống câu hỏi để làm sở khoa học cho vấn đề Những câu hỏi SV đưa sau: - Mục đích việc chiếu xạ vào thực phẩm? - Một số phương pháp dấu hiệu để nhận thực phẩm chiếu xạ? - Tìm hiểu nguồn chiếu xạ vào thực phẩm - Chiếu xạ có làm thực phẩm bị nhiễm xạ? Chiếu xạ có tạo chất độc hại cho thực phẩm? Thực phẩm chiếu xạ có trì chất lượng dinh dưỡng? Vì sao? - Những hạn chế phương pháp người sử dụng để chiếu xạ vào thực phẩm Nhận xét: SV phần hình thành thói quen cần phải thiết lập hệ thống kiến thức trước đưa câu trả lời, câu hỏi SV nêu thể tính logic, tính mở rộng đánh giá khách quan nhiều chiều, khơng cịn tình trạng trả lời làm việc cách ghi danh từ, tính từ “có”, “khơng” “em lựa chọn ngẫu nhiên, em khơng biết lập luận giải thích vấn đề này” trước Điều cho thấy, chủ đề tích hợp có ý nghĩa việc định hướng cho SV tìm hiểu vấn đề có liên quan đến thực tiễn b Tổng hợp kiến thức tích hợp SV truy cập trang web, thực nhiệm vụ thời gian tuần Giảng viên gợi ý địa trang web lựa chọn có liên quan đến câu hỏi, cung cấp PL_11 phần kiến thức tích hợp SV hoạt động theo nhóm, tự chọn địa điểm, thời gian làm việc, tự thiết kế sản phẩm - Trong vòng tuần, giảng viên theo dõi trình tự học SV cách sử dụng địa email, số điện thoại có cài phần mềm liên hệ zalo, facebook - SV gửi số sản phẩm địa email giảng viên, có file word, file báo cáo hình làm việc nhóm Giảng viên tiếp nhận, điều chỉnh góp ý sản phẩm làm việc nhóm Nội dung góp ý giảng viên cho nhóm X vào ngày thứ sau SV bắt đầu thực học Webquest sau: - Bài tập giảng viên đề xuất: SV giải - Khơng có tài liệu trích dẫn - Nguồn phóng xạ đặt nước nguyên nhân nào? Lưu ý lượng phóng xạ Co - 60 dạng nhiệt - Chưa có đánh giá mặt hạn chế phương pháp chiếu xạ vào thực phẩm Do nhóm làm chưa đạt yêu cầu nên giảng viên phải gửi lại để nhóm bổ sung ý cịn thiếu Việc góp ý giúp cho SV kịp thời điều chỉnh sản phẩm Bên cạnh đó, giảng viên đánh giá số nhóm làm tốt hơn, có giải tập định lượng, giải đúng, có tài liệu tham khảo, có đánh giá mặt hạn chế phương pháp chiếu xạ vào thực phẩm chi phí đầu tư cao, nguy rị rỉ phóng xạ gây nhiễm mơi trường, hình thành mây có axit, chiếu xạ vào thực phẩm gây đột biến cho vi sinh vật c)Tìm tòi, khám phá, xếp kiến thức khoa học liên quan đến vấn đề tích hợp (xem phụ lục 3) PL_11 d)Thuyết trình đánh giá tác động khoa học với đời sống, xã hội Hình 4.13: SV thuyết trình chủ đề thực phẩm chiếu xạ Đại diện nhóm lên thuyết trình, có trao đổi thảo luận sau kết thúc thuyết trình - SV: Như bạn nêu có ba phương pháp chiếu xạ, tia gamma, tia X dòng electron, tia gamma có mặt mạnh mà người ta hay sử dụng tia gamma? - Báo cáo viên: Là dùng chiếu xạ gamma chúng có khả xun sâu tốt, lần chiếu container tăng khối lượng sản phẩm xử lý, rút ngắn thời gian chiếu xạ Nhận xét: Hầu hết SV làm việc với tinh thần nghiêm túc, em tập trung để hoàn thành nhiệm vụ thời gian quy định, có tham gia trao đổi mở rộng vấn đề Dựa vào lập luận dẫn chứng cụ thể, SV thuyết tình tự tin Hình 4.14: SV đặt câu hỏi cho nhóm báo cáo PL_11 Hình 4.15: SV tự học, thảo luận nhóm học chủ đề tích hợp với Webquest  Diễn biến thực nghiệm sư phạm chủ đề 3: Phóng xạ ứng dụng đồng vị phóng xạ a) Phát vấn đề tích hợp SV nêu số câu hỏi phóng xạ như: Khái niệm phóng xạ, ứng dụng tia phóng xạ đồng vị phóng xạ b) Tổng hợp kiến thức tích hợp SV tra cứu thơng tin trả lời câu hỏi giảng viên Hình 4.11: SV hệ thống kiến thức phóng xạ PL_11 SV hồn thành bảng hệ thống kiến thức phóng xạ, kết cho thấy họ trình bày phương trình phóng xạ, khái niệm phóng xạ qui tắc dịch chuyển phân rã Từ suy SV tự lực tìm thơng tin, sinh viên tự tin họ biết, trình bày tốt kiến thức bản, tảng phóng xạ Hoạt động nghiên cứu định luật phóng xạ Mơ tả qui luật biến đổi số hạt nhân theo thời gian: SV thảo luận trả lời qui luật số hạt nhân phụ thuộc vào thời gian giảm theo hàm mũ, nhiên bạn khơng thể giải thích rõ sau khoảng thời gian số hạt nhân lại 50% so với ban đầu Từ đồ thị cho, SV biết hàm số dung để mô tả qui luật phụ thuộc số hạt nhân phóng xạ theo thời gian hay hàm số đặc trưng biễu diễn định luật phóng xạ dạng hàm số mũ Đồng thời họ nêu chu kỳ thời gian số hạt nhân phóng xạ nửa, họ ghi “chất phân rã” cho thấy SV sử dụng thuật ngữ khoa học chưa hợp lý Hoạt động nghiên cứu khái niệm đồng vị đồng vị phóng xạ SV quan sát ví dụ hình, đồng vị phóng xạ C-12, C-13, C-14 Nhiệm vụ SV: Viết nhận xét đồng vị tính chất chung đồng vị phóng xạ có số hiệu nguyên tử lớn 82 bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleev Hình 4.12: SV trả lời câu hỏi định luật phóng xạ đồng vị phóng xạ PL_11 c) Tìm tòi, khám phá, xếp kiến thức khoa học liên quan đến vấn đề tích hợp Nhìn chung SV có kiến thức tảng phần phóng xạ SV viết phương trình phân rã hạt electron đồng vị C-14, họ giải xác tập xác định năm xảy động đất khe nứt San Andreas Giảng viên: Trong toán này, ta nên tìm đại lượng trước? SV: Tính tuổi mẫu thực vật bị chôn vùi đất trước Giảng viên: Vì sao? SV: Bởi từ tuổi thực vật, ta lấy năm 1979 trừ tuổi thực vật, kết cho biết năm xảy động đất khe nứt San Andreas Giảng viên: Vậy tính tuổi thực vật bị chôn vùi cách nào? SV: Ta áp dụng định luật phóng xạ Giảng viên đề nghị SV trao đổi đọc kết SV: Tuổi thực vật: 742 tuổi, suy năm động đất năm 1237 Hoạt động nghiên cứu ứng dụng đồng vị phóng xạ cấu trúc di truyền virut: Việc giải thích thí nghiệm Hershey em cịn gặp khó khăn thuộc phạm vi y sinh Giảng viên hướng dẫn SV hoàn thành nhiệm vụ giao cách đọc kết thí nghiệm, rút nhận xét sau thí nghiệm Hershey Hình 4.14: Sản phẩm SV phần thí nghiệm Hershey PL_11 d) Thuyết trình đánh giá tích hợp kiến thức khoa học tác động đến thực tiễn SV đại diện nhóm lên thuyết trình trả lời câu hỏi bạn Sinh viên cho chất phóng xạ nói chung đồng vị phóng xạ cần lưu ý - Liều chiếu phải nằm danh mục cho phép - Ảnh hưởng ngộ độc phóng xạ gây dị tật bệnh bẩm sinh, quái thai, ung thư máu  Diễn biến thực nghiệm sư phạm chủ đề 5: Ứng dụng Vật lí hạt nhân vào lĩnh vực đời sống a) Phát vấn đề tích hợp Giảng viên tổ chức thu thập ý kiến trình bày chương GV đánh giá cấu trúc, nội dung báo cáo để xem chất lượng thông tin phân tích đến đâu, từ đánh giá SV hiểu vấn đề mức độ b) Tổng hợp kiến thức tích hợp SV làm việc nhóm, trả lời câu hỏi chủ đề c) Tìm tòi, khám phá, xếp kiến thức khoa học liên quan đến vấn đề tích hợp SV xếp kiến thức thu thập để trả lời nội dung chủ đề d) Thuyết trình đánh giá tác động khoa học đến đời sông, xã hội Các SV quen với báo cáo kết dựa vào lập luận dẫn chứng cụ thể, SV thuyết tình tự tin Hình 4.16: Poster nhóm 4: Khí Radon sức khỏe cộng đồng Hình 4.17: SV thuyết trình chủ đề lượng hạt nhân ... Dạy học phần ? ?Vật lí nguyên tử hạt nhân? ?? chủ đề tích hợp, phát triển lực tích hợp kiến thức khoa học tự nhiên SV sư phạm Vật lí Giả thuyết khoa học Nếu dạy học Vật lí đại cương phần ? ?Vật lí nguyên. .. đề dạy học Vật lí đại cương theo hướng phát triển lực tích hợp kiến thức khoa học tự nhiên SV sư phạm Vật lí 5.7 Đánh giá lực tích hợp kiến thức khoa học tự nhiên SV sư phạm Vật lí dạy học phần. .. TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH TRẦN THỊ KIỂM THU PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÍCH HỢP KIẾN THỨC CÁC KHOA HỌC TỰ NHIÊN CỦA SINH VIÊN SƯ PHẠM VẬT LÍ TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG PHẦN “VẬT LÍ NGUYÊN TỬ HẠT NHÂN”