a. Với giảng viên giảng dạy các môn chuyên ngành và cơ sở ngành:
100% giảng viên đưa các tình huống có vấn đề gắn với chuyên ngành học vào môn học để sinh viên tìm cách giải quyết, tuy nhiên, kết quả thu được từ sinh viên lại không như ý muốn. 56% giảng viên đánh giá năng lực GQVĐ của sinh viên ở mức độ trung bình, 15% đánh giá ở mức yếu. Theo giải thích của các giảng viên, sinh viên chưa nắm được các quy trình cơ bản để GQVĐ. Có giảng viên bên ngành Điện – Điện tử khẳng định đã từng nghiên cứu và áp dụng phương pháp giảng dạy mới nhưng không thành công nên phải chấp nhận quay lại dạy theo phương pháp truyền thống. Một giảng viên bên ngành Hóa cho rằng cái khó nhất để thu hút được sinh viên tích cực tham gia GQVĐ là tình huống giảng viên đặt ra phải thật hay, hấp dẫn, vừa tầm của sinh viên,
làm cho sinh viên có động lực tìm hiểu, khám phá. Và điều này thực sự là một thử thách khó khăn với giảng viên khi thiết kế bài học. Theo thống kê, tỉ lệ giảng viên ở các ngành không thường xuyên giao nhiệm vụ cho sinh viên chiếm hơn 80%. Như vậy, sinh viên không có cơ hội để bồi dưỡng năng lực GQVĐ gắn với chuyên ngành, và khó có thể đạt chuẩn năng lực đầu ra.
Hình 2.11 Mức độ (%) đánh giá năng lực giải quyết vấn đề trong chuyên ngành của SV
Khi được hỏi “Thầy/Cô có mong muốn sinh viên được bồi dưỡng năng lực GQVĐ gắn với chuyên ngành ngay từ khi học các môn đại cương hay không?” thì có tới 89,3% giảng viên đều đồng ý và cho rằng nếu sinh viên được bồi dưỡng sớm và biết vận dụng những kiến thức, kinh nghiệm, kĩ năng đã có vào giải quyết các vấn đề gắn với chuyên ngành thì đó là một điều đáng mong đợi. Sinh viên sẽ dễ dàng tiếp thu kiến thức chuyên ngành, hiểu sâu hơn và có thể sẵn sàng đối mặt với những vấn đề thực tiễn ngay sau khi tốt nghiệp. Một số giảng viên không đồng ý thì cho rằng sinh viên cứ học kiến thức đại cương cho chắc, vừa học đại cương vừa học chuyên ngành thì sẽ học không nổi. Tuy nhiên, giảng viên này đã hiểu nhầm thành sinh viên sẽ học kiến thức chuyên ngành ngay từ khi học đại cương. Ở đây vẫn là kiến thức của đại cương nhưng mượn vấn đề của chuyên ngành và trong quá trình đi GQVĐ, sinh viên sẽ vừa tiếp thu được kiến thức đại cương, vừa tiếp cận và hiểu thêm về một số kiến thức trong chuyên ngành.
Như vậy, phần lớn giảng viên chỉ truyền thụ những kiến thức cơ sở nhóm ngành và ngành, kiến thức chuyên ngành mà chưa chú ý đến việc bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho sinh viên trong quá trình học thông qua hoạt động giao nhiệm vụ cho sinh viên để giải quyết theo cá nhân, theo nhóm. Điều này dẫn tới hệ quả là tính thực tiễn và tính ứng dụng của sinh viên hiện nay là rất yếu, rất cần được bồi dưỡng.
Từ những khảo sát nêu trên, chúng tôi có một số ý kiến như sau:
- Cần phải xây dựng lại chương trình VLĐC: nên cấu trúc lại nội dung VLĐC theo các chủ đề lớn, cập nhật thêm kiến thức mới, ứng dụng mới, trong đó bổ sung thêm chủ đề về Vật lí hạt nhân vì kiến thức Vật lí hạt nhân đóng một vai trò quan trọng trong các chuyên ngành nhưng hiện nay trong chương trình VLĐC chưa có.
- Đưa các vấn đề thực tiễn vào dạy học VLĐC dưới dạng các nhiệm vụ (bài tập lớn, dự án, đề tài, tình huống có vấn đề) có liên quan đến chuyên ngành đào tạo của sinh viên để thể hiện sự gắn kết giữa kiến thức đại cương và kiến thức chuyên ngành. Đó là những nhiệm vụ mà trong đó phát sinh nhiều giả thuyết, cần sự nỗ lực giải quyết của một nhóm người, phù hợp với mục tiêu từng chủ đề và dựa trên những kiến thức, kinh nghiệm sẵn có của sinh viên, giúp sinh viên học sâu hơn về nội dung cần học. Khi đó sinh viên sẽ nhận thức được việc thực hiện nhiệm vụ không thể là những câu trả lời ngắn gọn, chính xác, và chỉ dựa trên tính toán với các công thức khô khan, khó nhớ.
- Sử dụng Dạy học trên cơ sở vấn đề - PBL vào tiến trình dạy học: việc toàn bộ bài học được xây dựng dựa trên một vấn đề sẽ kích thích tính tò mò và sự hứng thú của sinh viên. sinh viên sẽ xác định những gì họ đã biết, những gì họ cần biết, phải làm như thế nào và ở đâu để có thể tìm kiếm thu thập thông tin mới nhằm GQVĐ. Khi đó, việc học tập sẽ không trở nên nhàm chán và sinh viên nhận thấy ý nghĩa của môn học trong chuyên ngành đào tạo của mình.
- Thay đổi cách đánh giá truyền thống sang đánh giá năng lực: từ việc đánh giá bằng điểm số thông qua học thuộc lý thuyết, nhớ công thức và giải được các bài tập thì nay giảng viên sẽ đánh giá sinh viên qua cả một quá trình thực hiện GQVĐ thông qua việc xây dựng các công cụ đánh giá với các tiêu chí cụ thể, rõ ràng. Sinh viên sẽ không còn bị áp lực điểm số thông qua khả năng tái hiện nội dung kiến thức đã học cần thể hiện trong bài thi.
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ NỘI DUNG KIẾN THỨC TRONG CHƯƠNG TRÌNH VLĐC NHẰM BỒI DƯỠNG
NĂNG LỰC GQVĐ CHO SINH VIÊN 3.1 Phân tích đặc điểm một số nội dung kiến thức trong VLĐC
Mặc dù sinh viên khối kĩ thuật đã được trang bị kiến thức cơ bản về Vật lí phổ thông, tuy nhiên do cách học còn thụ động, chỉ thuộc các định nghĩa, khái niệm, công thức và áp dụng để làm bài tập chứ chưa thật sự hiểu bản chất vấn đề, các kĩ năng tìm tòi khám phá và GQVĐ có liên quan đến kiến thức môn học cũng chưa được hình thành. Một phần là do cách dạy truyền thống của giảng viên, thêm nữa là do áp lực thi cử nên không có điều kiện tiếp xúc với các mô hình dạy học tích cực. Hơn nữa trong đánh giá thang điểm hết môn cũng phân chia trọng số với 20% là điểm chuyên cần và thái độ học tập, 20% là điểm kiểm tra giữa kỳ, 60% là điểm thi cuối kỳ, và không có điểm đánh giá quá trình thực hiện nhiệm vụ cũng như tham gia học tập GQVĐ có trong thực tiễn thông qua bài học.
Trên cơ sở phân tích đặc điểm nội dung học phần VLĐC trong chương trình khung dành cho sinh viên khối kĩ thuật, chúng tôi nhận thấy có nhiều kiến thức rất hữu ích và có thể ứng dụng vào việc giải quyết các vấn đề thực tiễn có liên quan đến chuyên ngành đào tạo của sinh viên. Có thể thấy quan hệ giữa các chuyên ngành đào tạo ở Trường Đại học Bà Rịa–Vũng Tàu với một số kiến thức VLĐC cần thiết để giải quyết các vấn đề thực tiễn của chuyên ngành:
Bảng 3.1 Mối liên hệ giữa kiến thức Vật lí với chuyên ngành đào tạo
STT Chuyên ngành đào tạo Kiến thức Vật lí
1 Điện công nghiệp và dân dụng, điện tử công nghiệp, điều khiển và tự động hóa
Cơ học (cơ học vật rắn, cơ học chất lưu), Điện – Từ (trường tĩnh điện, dòng điện không đổi, từ trường, cảm ứng điện từ, trường điện từ); Nhiệt học (nguyên lí thứ hai nhiệt động học), Vật lí hạt nhân (điện nguyên tử, điện tử hạt nhân)
2 Xây dựng dân dụng và công nghiệp
Cơ học (động lực học chất điểm, các định luật bảo toàn trong cơ học, cơ học vật rắn, cơ học
chất lưu), Vật lí hạt nhân (kiểm tra không phá hủy mẫu bằng tia phóng xạ), Điện – từ (trường tĩnh điện. từ trường không đổi, cảm ứng điện từ, trường điện từ).
3 Công nghệ thực phẩm Nhiệt học, Vật lí hạt nhân (chiếu xạ thực phẩm) 4 Hóa dầu, hóa dược, công
nghệ môi trường
Nhiệt học, Vật lí hạt nhân (dược chất phóng xạ, an toàn bức xạ môi trường, kĩ thuật soi tia gamma)
5 Cơ điện tử, cơ khí chế tạo máy, cơ khí ô tô
Cơ học (động lực học chất điểm, các định luật bảo toàn trong cơ học, cơ học vật rắn, cơ học chất lưu), Nhiệt học (nguyên lí thứ nhất và thứ hai nhiệt động học), Vật lí hạt nhân (kiểm tra không phá hủy bằng tia phóng xạ), Điện – từ (trường tĩnh điện, từ trường không đổi, cảm ứng điện từ, trường điện từ).
Trong đó phải kể đến kiến thức, kĩ năng của một số nội dung cơ bản như:
Cơ học
Kiến thức
-Hiểu rõ các khái niệm: chất điểm, chuyển động, hệ quy chiếu, phương trình chuyển động, phương trình quỹ đạo, quán tính; - Trình bày được các đại lượng véc tơ vận tốc dài, véc tơ vận tốc góc, véc tơ gia tốc, gia tốc tiếp tuyến, gia tốc pháp tuyến, véc tơ gia tốc góc, véc tơ lực, véc tơ động lượng (điểm đặc, phương, chiều, độ lớn, đơn vị, ý nghĩa);- Thiết lập được công thức tính vận tốc và gia tốc trong cơ học cổ điển; - Tìm ra các phương trình vận tốc, phương trình chuyển động đối với chuyển động thẳng biến đổi đều và chuyển động tròn biến đổi đều; - Hiểu và vận dụng ba định luật Niu tơn, các định lý về động lượng và xung lượng, định luật bảo toàn động lượng, hiểu rõ điều kiện để áp dụng định luật bảo toàn động lượng;- Hiểu và vận dụng phép biến đổi Galile và phát biểu được nguyên lý tương đối Galile; - Tìm ra công thức lực quán tính, lực quán tính ly tâm và xác định chiều của chúng.
- Vận dụng các công thức vận tốc, gia tốc, phương trình vận tốc, phương trình chuyển động để xác định các đại lượng đặc trưng cơ bản của chuyển động để giải các bài tập;Vận dụng công thức tổng hợp vận tốc, gia tốc để giải quyết các bài tập; - Vận dụng các kiến thức về chuyển động thẳng đều, chuyển động thẳng biến đổi đều và phân tích vận tốc để thiết lập phương trình chuyển động, phương trình vận tốc, phương trình quỹ đạo cho bài toán ném ngang, ném xiên, ném đứng.
Điện trường và vật dẫn
Kiến thức
- Hiểu rõ được các khái niệm: điện trường, cường độ điện trường, đường sức điện trường, điện thông, điện thế, hiệu điện thế, thế năng trường tĩnh điện;- Xác định được véc tơ cường độ điện trường, điện thế của điện tích diểm, hệ điện tích điểm rời rạc và của vật mang điện có kích thước đáng kể (quả cầu tích điện, vòng dây, nửa vòng dây, bán cầu,…); - Tìm ra được mối liên hệ giữa công của lực điện trường và điện thế;- Tính được công của lực điện trường và chứng tỏ trường tĩnh điện là trường lực thế; - Hiểu và vận dụng nguyên lý chồng chất điện trường và điện thế, mối liên hệ giữa điện trường và điện thế, định lý O.G đối với điện trường để xác định được cường độ điện trường và điện thế gây ra bởi điện tích điểm, hệ điện tích điểm, vật mang điện có kích thước đáng kể (quả cầu tích điện, mặt phẳng tích điện, vòng dây tròn tích điện...); - Tìm ra điều kiện để vật dẫn cân bằng tĩnh điện, nêu được các tính chất của vật dẫn ở trạng thái cân bằng tĩnh điện;-Hiểu được hiện tượng điện hưởng và ứng dụng của hiện tượng điện hưởng;- Xác định được điện dung của vật dẫn cô lập và điện dung của tụ điện;- Tính được năng lượng điện trường và mật độ năng lượng điện trường.
Kỹ năng
- Áp dụng nguyên lý chồng chất điện trường và điện thế để tìm cường độ điện trường, điện thế do hệ điện tích điểm, do vật mang điện có kích thước gây ra tại một điểm;- Vận dụng định lý O-G đối với điện trường để xác định cường độ điện trường gây bởi hệ điện tích điểm đối xứng, vật mang điện có hình dạng đối xứng; - Tính được năng lượng điện trường, mật độ năng lượng điện trường của vật mang điện và trong khoảng không gian giữa 2 bản tụ điện; - Vận dụng các kiến thức trường tĩnh điện và vật dẫn để tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một số thiết bị kỹ thuật.
Từ trường và cảm ứng điện từ
Kiến thức
định được véc tơ cảm ứng từ, véc tơ cường độ từ trường gây ra bởi dòng điện thẳng, dòng điện tròn, ống dây, hạt mang điện chuyển động; - Trình bày được định lý O-G đối với từ trường; - Phân tích được điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch kín; - Hiểu và vận dụng định luật Lenz, định luật Faraday để xác định chiều dòng điện cảm ứng và độ lớn suất điện động cảm ứng;- Tìm ra năng lượng từ trường và mật độ năng lượng từ trường.
Kỹ năng
- Vận dụng được các công thức về lực từ, cảm ứng từ, cường độ từ trường, momen ngẫu lực từ, lực Lorenxơ, suất điện động cảm ứng, công của lực từ, suất điện động tự cảm, từ thông, hệ số tự cảm, năng lượng từ trường, mật độ năng lượng từ trường… để giải các bài tập; - Vận dụng được quy tắc bàn tay trái để xác định chiều của lực từ, lực Lorenxơ; -Vận dụng được định luật Lenz để xác định chiều của dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín; - Vận dụng được Định lý O.G đối với từ trường và định lý suất từ động đề tính cường độ từ trường do một số dòng điện có dạng đối xứng gây ra.
Vật lí hạt nhân
Kiến thức:
Hiểu rõ được các nội dung như: cấu tạo hạt nhân, kích thước hạt nhân, spin hạt nhân, mômen từ hạt nhân, lực hạt nhân, khối lượng và năng lượng liên kết hạt nhân, định luật phân rã, qui tắc di chuyển, họ phóng xạ tự nhiên, cân bằng phóng xạ, phóng xạ nhân tạo, sự phân rã β và hạt nơtrino, các nguyên tố siêu Uran, đơn vị đo lường phóng xạ…
Một số nội dung được mở rộng để hiểu sâu hơn về những ứng dụng của Vật lí hạt nhân trong thực tiễn ngành nghề như: bức xạ ion hóa, liều lượng bức xạ, tác dụng sinh học của bức xạ ion hóa…
Kĩ năng
Vận dụng các khái niệm và công thức để tính toán spin hạt nhân, mômen từ hạt nhân, lực hạt nhân, khối lượng và năng lượng liên kết hạt nhân, hoạt độ phóng xạ…
Như vậy, mục tiêu đào tạo nhấn mạnh việc trang bị cho SV kiến thức nền tảng để học các môn cơ sở, nhưng chưa đề cập đến việc rèn năng lực GQVĐ để giúp SV học tốt kiến thức chuyên ngành. Các mục tiêu kỹ năng chủ yếu nhấn mạnh đến vận dụng kiến thức lý thuyết để giải các bài tập đã được lý tưởng hóa, ít gắn với thực tiễn. Trong khi đó,
tính thực tiễn của kiến thức là một trong những yêu cầu đào tạo SV ngành kỹ thuật, SV phải được trang bị những kiến thức cần thiết nhằm phát triển năng lực giải quyết các bài toán kỹ thuật gắn với thực tiễn, qua đó nâng cao năng lực nghề nghiệp.
3.2. Tổ chức dạy học một số nội dung kiến thức trong VLĐC
Từ những phân tích về sự gắn kết giữa kiến thức VLĐC với kiến thức chuyên ngành tại BVU, chúng tôi thấy có thể thiết kế một số tiến trình dạy học VLĐC theo hướng gắn với chuyên ngành cho sinh viên. Trong khuôn khổ đề tài nghiên cứu, chúng tôi đã chọn mô hình dạy học trên cơ sở vấn đề PBL để thiết kế tiến trình dạy học một số nội dung kiến thức trong VLĐC có liên quan tới ngành: Điện – Điện tử, Cơ khí, Công nghệ thực phẩm. Xây dựng tình huống là đặc điểm nổi bật trong dạy học trên cơ sở vấn đề, trong đó các vấn đề trong tình huống là phi cấu trúc, đòi hỏi SV phải huy động các nguồn lực bên trong và bên ngoài để giải quyết.
3.2.1 Tiến trình PBL
PBL được chia thành ba giai đoạn: Giao nhiệm vụ, giải quyết nhiệm vụ, hoàn tất nhiệm vụ và được tóm tắt bằng sơ đồ sau:
GIẢI QUYẾT NHIỆM VỤ HOÀN TẤT NHIỆM VỤ GIAO