Học sinh lớp 11 trường THPT Quang Minh (Mê Linh – Hà Nội). 3.4. Quá trình thực nghiệm sư phạm.
3.4.1. Chuẩn bị thực nghiệm sư phạm. 3.4.1.1. Chọn giáo viên thực nghiệm.
Trước khi thực nghiệm sư phạm, tôi đã trực tiếp trao đổi với các giáo viên trong tổ vật lí của trường THPT Quang Minh và chọn giáo viên cùng tham gia dạy thực nghiệm. Giáo viên tham gia dạy thực nghiệm là giáo viên có trình độ chuyên môn nghiệp vụ vững vàng, có trách nhiệm cao và dạy ít nhất hai lớp 11 theo chương trình chuẩn. Chúng tôi đã trao đổi với nhau về nhiệm vụ, mục đích và nội dung thực nghiệm. Đồng thời cũng thảo luận về các vấn đề: các dạng bài tập, số lượng bài tập, chất lượng bài tập, các khó khăn vướng mắc mà học sinh sẽ gặp phải và đề ra các phương án hướng dẫn học sinh khắc phục những khó khăn đó.
3.4.1.2. Chọn lớp thực nghiệm.
Chúng tôi chọn 4 lớp (mỗi lớp có từ 44 đến 45 học sinh), trong đó, có 2 lớp đối chứng và 2 lớp thực nghiệm với trình độ nhận thức của học sinh gần như tương đương nhau không chỉ về môn vật lí mà cả về các môn học khác, chủ yếu là về các môn tự nhiên như toán, hóa, công nghệ... (dựa vào kết quả học tập ở lớp 10, ngoài ra, chúng tôi chọn những lớp mà ở lớp 10 các em được học cùng một giáo viên bộ môn chủ yếu là các môn đã nêu ở trên).
3.4.1.3. Thời gian tiến hành thực nghiệm sư phạm.
Thực nghiệm sư phạm được tiến hành hai vòng:
- Vòng 1: từ giữa tháng 6 năm 2009 đến cuối tháng 7 năm 2009. - Vòng 2: từ đầu tháng 8 năm 2009 đến giữa tháng 9 năm 2009.
3.4.2. Quá trình tiến hành thực nghiệm sư phạm.
Mỗi vòng của thực nghiệm sư phạm được tiến hành ở hai lớp, một lớp đối chứng và một lớp thực nghiệm. ở lớp đối chứng, giáo viên sử dụng các bài tập theo phương pháp mà giáo viên thường dùng (sử dụng các bài tập trong sách giáo khoa, sách bài tập vật lí lớp 11) và hướng dẫn học sinh giải theo cách của họ. Lớp thực nghiệm sử dụng hệ thống bài tập và được hướng dẫn theo cách mà chúng tôi đã soạn thảo (mục 2.6 và 2.7).
Để kiểm tra trình độ nắm vững kiến thức, đánh giá năng lực giải quyết vấn đề cũng như kết quả sửa đổi những quan niệm sai lầm vốn có của học sinh sau mỗi đợt thực nghiệm sư phạm, chúng tôi cho học sinh làm ba bài kiểm tra. Trong đó, một bài 15 phút và một bài 45 phút theo hình thức trắc nghiệm khách quan và một bài 45 phút theo hình thức tự luận (xem phụ lục). Các câu hỏi trong ba bài kiểm tra này có nội dung không giống hệt như trong sách giáo khoa hay sách bài tập để tránh tình trạng học sinh mở tài liệu trong giờ kiểm tra, các câu hỏi và bài tập đều yêu cầu học sinh vận dụng kiến thức ở các mức độ khác nhau.
Nội dung các bài kiểm tra này có tác dụng giúp chúng tôi kiểm tra lại những kết luận về quan niệm sai lầm, những khó khăn của học sinh khi học giải bài tập mà chúng tôi đã rút ra được qua đợt tìm hiểu thực trạng dạy học chương “Điện tích. Điện trường”, đồng thời cũng giúp chúng tôi phần nào đánh giá được năng lực giải quyết vấn đề của học sinh.
3.5. Kết quả thực nghiệm sư phạm.
3.5.1. Đánh giá định tính.
Thông qua dự giờ, trao đổi với giáo viên, học sinh, đặc biệt là kiểm tra vở bài tập của học sinh và qua các bài kiểm tra, chúng tôi rút ra một số nhận xét như sau:
3.5.1.1. Chất lượng nắm vững kiến thức và các kĩ năng cơ bản giải bài tập chương “Điện tích. Điện trường” của học sinh các lớp thực nghiệm cao hơn ở các lớp đối chứng, thể hiện:
- ở các lớp thực nghiệm, có khoảng hơn 60% học sinh giải được hầu hết các bài tập trong hệ thống mà chúng tôi xây dựng. Trong khi đó tỉ lệ này ở các lớp đối chứng rất ít (chỉ khoảng hơn 10%).
- Trong quá trình giải bài tập, do được rèn luyện thường xuyên nên gần như toàn bộ học sinh các lớp thực nghiệm đã biểu diễn chính xác hướng của lực Cu-lông cũng như vectơ cường độ điện trường. Ngoài ra, khả năng tổng hợp vectơ của học sinh ở các lớp này cũng được hoàn thiện hơn.
- Kết quả qua ba bài kiểm tra của các lớp thực nghiệm được nâng dần lên điều đó chứng tỏ các em đã dần nắm vững kiến thức, giải thành thạo các loại bài tập và quen dần với cách suy nghĩ tự lực để giải quyết vấn đề.
- Các kỹ năng cơ bản giải bài tập chương “Điện tích. Điện trường”của các lớp thực nghiệm tốt hơn của các lớp đối chứng vì các bài tập được xây dựng một cách hệ thống, được nâng dần từ dễ đến khó. Bên cạnh đó, do học sinh các lớp thực nghiệm thường xuyên luyện tập các loại bài tập nên kỹ năng, kĩ xảo giải bài tập vật lí được nâng cao dần, các học sinh này khá nhanh chóng định hướng được phương án khi giải một bài tập và các em rất ít mắc những sai lầm như biến đổi sai công thức, đổi sai đơn vị,...Đối với học sinh các lớp đối chứng thì gần như hầu hết không phán đoán được phương pháp làm một bài tập có các yếu tố mới, khi bắt tay vào thực hiện thì các em rất hay biến đổi sai công thức, đổi sai đơn vị…. 3.5.1.2. Năng lực giải quyết vấn đề của học sinh các lớp thực nghiệm phát triển rõ rệt hơn với học sinh các lớp đối chứng, thể hiện ở các điểm sau:
- Trong các giờ kiểm tra, rất nhiều học sinh lớp thực nghiệm làm xong trước giờ nộp bài, do đó các em có thời gian để kiểm tra lại bài làm của mình và
khi nộp bài thì rất nhanh chóng. Trong khi đó, ở các lớp đối chứng, hầu hết các em chưa làm xong và đều xin thêm giờ để làm.
- Trong các tiết học, học sinh các lớp đối chứng luôn trong tình trạng bị động, giáo viên yêu cầu gì thì các em làm cái đó. Nếu gặp vấn đề không giải quyết được thì các em hầu như không thảo luận, trao đổi với nhau để tìm ra hướng giải quyết hoặc không diễn đạt được vấn đề mà các em vướng mắc. Vì vậy, các em thường ngồi chờ sự hướng dẫn hoặc yêu cầu tiếp theo của thầy cô. Còn đối với các lớp thực nghiệm thì thảo luận rất sôi nổi, các cá nhân trao đổi với nhau và nhóm này thảo luận với các nhóm khác. Các em cũng rất tích cực tham gia vào việc đề xuất, giải quyết vấn đề trong tiết học hình thành kiến thức mới thông qua hoạt động giải bài tập. Có thể dẫn ra một vài ví dụ sau:
+ Trong dạy học kiến thức mới về xác định cường độ điện trường gây ra tại một điểm cách điện tích điểm Q một khoảng r, khi chúng tôi đặt câu hỏi: “Để xác định được cường độ điện trường tại điểm khảo sát ta phải làm như thế nào?”. thì rất nhiều em ở các lớp thực nghiệm khẳng định được ngay rằng phải sử dụng một điện tích thử q đặt tại điểm khảo sát, sau đó xác định lực điện tác dụng lên điện tích này. Còn học sinh ở lớp đối chứng chỉ giải quyết được bài toán khi có sự yêu cầu cụ thể của thầy cô là “hãy xác định lực điện tác dụng lên điện tích thử
q đặt trong điện trường của điện tích điểm Q và cách Q một khoảng r”.
+ Khi xây dựng biểu thức công của lực điện trong điện trường đều, học sinh của các lớp thực nghiệm tham gia vào quá trình đề xuất vấn đề và khi có sự định hướng của giáo viên, từ biểu thức của công cơ học, các em tin tưởng có thể tìm được và rất hào hứng bắt tay vào giải quyết bài toán.
+ Khi tìm hệ thức liên hệ giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường, năng lực giải quyết vấn đề của học sinh các lớp thực nghiệm càng được biểu hiện rõ rệt. Các em rất tích cực tham gia vào việc đề xuất vấn đề, các em thấy rằng chắc
chắn giữa hai đại lượng trên phải có mối liên hệ nào đó và dựa vào kiến thức đã học có thể tìm ra được mối liên hệ này.
- Trong các tiết học luyện tập giải bài tập, hầu hết học sinh các lớp thực nghiệm vừa đọc vừa tóm tắt được đề bài, nghĩa là xác định được chính xác vấn đề cần giải quyết, những cái đã cho và những cái phải tìm. Trong phần bài tập nếu thấy thiếu dữ kiện (ví dụ hằng số điện môi, điện tích của hạt nhân trong nguyên tử Heli,..), học sinh ở các lớp này cũng ngay lập tức phát hiện ra và báo lại với giáo viên, có em tự bổ sung được các đại lượng còn thiếu sau đó giải quyết bài tập. Điều đó chứng tỏ rằng học sinh ở các lớp này đã có thói quen khi giải bài tập, nhanh chóng phát hiện ra cái quen thuộc đã biết và cái mới phải tìm. Chẳng hạn, khi giải bài tập về xác định cường độ điện trường gây ra tại một điểm, có học sinh lớp thực nghiệm nhận xét được ngay rằng: Loại bài tập này tương tự như loại bài tập xác định lực điện tác dụng lên một điện tích điểm từ phía các điện tích điểm khác trong không gian. Hay khi gặp bài tập tìm điều kiện để cường độ điện trường tại một điểm nào đó bằng không, có em cũng liên tưởng tới việc tìm điều kiện cân bằng của điện tích điểm. Từ đó, dựa vào các bước giải các loại bài tập trên mà các em đã xây dựng, các em phác thảo được con đường chung để giải quyết bài toán và rất nhanh chóng rút ra được phương pháp giải bài tập loại này. Điều đó chứng tỏ kĩ năng tự khái quát, rút ra được sơ đồ định hướng giải các bài toán cùng loại của học sinh các lớp thực nghiệm ngày càng được củng cố. Trong khi đó, kĩ năng này của học sinh các lớp đối chứng còn hạn chế. Chẳng hạn, chúng tôi tiến hành hai cuộc khảo sát nhỏ như sau: chọn ngẫu nhiên ở mỗi lớp 3 học sinh (tổng cộng là 12 học sinh, trong đó 6 học sinh lớp thực nghiệm và 6 học sinh lớp đối chứng), sau đó yêu cầu những em này nêu các bước giải cho một loại bài tập mới mà tiết học đó nghiên cứu vào một tờ giấy. Lần đầu là về loại bài toán xác định cường độ điện trường gây ra tại một điểm, lần sau là khi giải bài
tập về chuyển động của hạt mang điện trong điện trường đều (thực chất, phương pháp chung để giải bài toán loại này các em đã được nghiên cứu từ lớp 10 chỉ khác đó là trong các lực tác dụng vào vật khảo sát ở đây có thêm lực điện). Kết quả của hai cuộc khảo sát này cho thấy: kĩ năng tự khái quát, rút ra được sơ đồ định hướng giải các bài toán cùng loại của học sinh các lớp thực nghiệm cao hơn hẳn so với học sinh các lớp đối chứng (lần đầu có 3 học sinh lớp thực nghiệm viết được còn ở lớp đối chứng không có học sinh nào, lần sau có tới 5 học sinh lớp thực nghiệm viết được còn ở lớp đối chứng chỉ có 1 học sinh)
Tuy nhiên bên cạnh đó, ở các lớp thực nghiệm vẫn còn tồn tại khá nhiều học sinh do cẩu thả lại yếu về các kĩ năng tính toán, biến đổi toán học nên trong quá trình giải bài tập vẫn chưa sửa chữa được những sai lầm hay mắc phải và dẫn đến không tìm ra kết quả của bài toán hoặc tìm được thì lại là kết quả sai (điều này đặc biệt thể hiện rất rõ ở các lớp đối chứng).
3.5.2. Đánh giá định lượng.
* Kết quả của từng bài kiểm tra của hai vòng được nêu trong bảng 3.1. Bảng 3.1. Kết quả thực nghiệm sư phạm.
Bài kiểm tra Lớp số Sĩ Điểm Điểm trung bình 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 ĐC1 43 2 5 7 8 8 5 3 3 1 1 0 3,63 ĐC2 45 3 5 6 10 7 5 5 2 2 0 0 3,56 TN1 45 0 4 3 4 7 6 6 6 4 3 2 5,27 TN2 44 0 2 5 8 2 7 5 5 4 3 3 5,30 2 ĐC1 43 2 3 6 5 8 9 4 3 3 0 0 4,09 ĐC2 45 1 3 7 8 11 3 4 4 3 1 0 4,11 TN1 45 0 1 2 2 4 9 6 8 8 3 2 6,11 TN2 44 0 1 1 3 3 10 5 6 8 6 1 6,23
3 ĐC1 43 0 2 4 6 7 5 7 7 2 2 1 5,02 ĐC2 45 0 0 5 6 8 8 6 5 3 4 0 5,13 TN1 45 0 0 0 2 2 5 7 7 9 9 4 7,18 TN2 44 0 0 0 3 1 3 6 10 12 5 4 7,16 ĐC1 129 4 10 17 19 23 19 14 13 6 3 1 4,25 ĐC2 135 4 8 18 24 26 16 15 11 8 5 0 4,27 TN1 135 0 5 5 8 13 20 19 21 21 15 8 6,19 TN2 132 0 3 6 14 6 20 16 21 24 14 8 6,23
* Kết quả của toàn bộ ba bài kiểm tra tổng hợp hai vòng thực nghiệm được trình bày trong bảng 3.2.
Bảng 3.2. Tổng hợp kết quả thực nghiệm sư phạm. Lớp sốSĩ Điểm Điểm trung bình 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ĐC 264 8 18 35 43 49 35 29 24 14 8 1 3,60 TN 267 0 8 11 22 19 40 35 42 45 29 16 6,21
* Xử lí kết quả theo phương pháp thống kê toán học theo trình tự sau: - Lập các bảng phân phối: tần số, tần suất, tần suất lũy tích.
- Vẽ đường phân bố tần suất, lũy tích. - Các tham số đặc trưng thống kê:
+ Điểm trung bình số học: 1 . i i i x f x n (xilà điểm số, fi là tần số, n là số học sinh) + Phương sai: 2 i. i2 . 2 i s f x n x + Độ lệch chuẩn: s s2 + Hệ số biến thiên: V s x/
* Chúng tôi xử lí kết quả tổng hợp toàn bộ ba bài kiểm tra như sau:
- Lập bảng phân phối tần số (bảng 3.3) từ bảng tổng hợp kết quả thực nghiệm sư phạm (bảng 3.2): Bảng 3.3. Bảng phân phối tần số. i x 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 i f ĐC 8 18 35 43 49 35 29 24 14 8 1 NDC 264 TN 0 8 11 22 19 40 35 42 45 29 16 NTN 267
- Lập bảng phân bố tần suất (bảng 3.4) từ bảng 3.3 và vẽ đường phân bố tần suất từ bảng 3.4 (hình 3.1).
Bảng 3.4. Bảng phân phối tần suất.
i
x 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
i
ĐC 3,0 6,8 13,3 16,3 18,5 13,3 11,0 9,1 5,3 3,0 0,4 100,00 TN 0 3,0 4,1 8,2 7,1 15,0 13,1 15,7 16,9 10,9 6,0 100,00
Hình 3.1. Đồ thị đường phân bố tần suất (%) i 5 5 0 10 15 20 10 i x ĐC TN
- Lập bảng phân phối tần suất lũy tích (bảng 3.5) từ bảng 3.4 và vẽ đường lũy tích từ bảng 3.5:
Bảng 3.5. Bảng phân phối tần suất lũy tích.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
ĐC 3 9,8 23,1 39,4 57,9 71,2 82,2 91,3 96,6 99,6 100
TN 0 3 7,1 15,3 22,4 37,4 50,5 66,2 83,1 94 100
Hình 3.2. Đồ thị đường lũy tích. - Các tham số đặc trưng thống kê:
+ Điểm trung bình số học: xDC 3,6; xTN = 6,21 ( i)% i x ( i)% 0 5 10 i x 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 ĐC TN
+ Phương sai: sDC2 5,31;sTN2 5,33 + Độ lệch chuẩn: sDC 2,30 ;sTN 2,31
+ Hệ số biến thiên: VDC 70,34%, VTN 39,90%
- Các kết quả trên dẫn chúng tôi tới nhận xét:
+ Điểm trung bình cộng của học sinh các lớp đối chứng (từ 3,56 đến 5,13) luôn thấp hơn điểm của học sinh các lớp thực nghiệm (từ 5,27 đến 7,18) chứng tỏ chất lượng nắm vững kiến thức cơ bản của học sinh các lớp thực nghiệm cao hơn hẳn các lớp đối chứng.
+ Hệ số biến thiên của lớp thực nghiệm (39,9%) nhỏ hơn của các lớp đối chứng (70,34%) nghĩa là độ phân tán kiến thức quanh điểm trung bình của các lớp thực nghiệm nhỏ hơn.
+ Đường lũy tích của các lớp thực nghiệm nằm bên phải và phía dưới đường lũy tích của các lớp đối chứng. Điều này chứng tỏ chất lượng học tập của học sinh các lớp thực nghiệm tốt hơn, đồng thời tỉ lệ học sinh khá giỏi ở các lớp