Thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm tra những vấn đề sau:
Kiểm tra thái độ học tập (sự hứng thú học tập ), khả năng lĩnh hội tri thức mới (tri thức sự kiện và tri thức phương pháp) và khả năng hiểu sâu sắc, vận dụng kiến thức toán học vào vật lí của tập thể học sinh khi giảng dạy các giáo viên đã sử dụng tài liệu bồi dưỡng các kiến thức và kỹ năng toán học.
90
Đánh giá tính hiệu quả của việc bồi dưỡng những kiến thức toán học đã đề xuất: Đặc biệt là hiệu quả của việc nắm bắt các hiện tượng và định luật vật lí trong chương" Dao động cơ" vật lí 12 chương trình nâng cao.
Đánh giá, kiểm tra khả năng hiểu biết và kỹ năng vận dụng để giải bài tập vật lí của học sinh trước và sau khi tiến hành thực nghiệm sư phạm.
3.1.3. Đối tượng thực nghiệm
- Học sinh lớp 12 Trường THPT An Lão – Hải Phòng
- Thời gian từ tháng 08 năm 2012 đến hết tháng 09 năm 2012
- Chúng tôi chọn hai lớp thực nghiệm (TN) và hai lớp đối chứng (ĐC). Đây là các lớp 12 diện đại trà, học theo chương trình ban KHTN thuộc một vùng nông thôn (trình độ tương đương nhau và cùng một môi trường học tập) - Để đảm bảo tính phổ biến của mẫu, bốn lớp được chọn trong khối 12 có học lực trung bình về các môn học tự nhiên (chủ yếu về vật lý). Bảng 3.1 đưa ra một vài thông số cho lớp làm mẫu thực nghiệm sư phạm.
Bảng 3.1. Sĩ số của các lớp đối chứng và thực nghiệm
STT Lớp ĐC/ TN Sỹ số học sinh 1. 12A3 ĐC 52 2. 12A4 ĐC 55 3. 12A6 TN 53 4. 12A7 TN 53 3.2. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm .
3.2.1. Phương pháp và quá trình tiến hành TNSP
Chúng tôi chọn hai lớp thực nghiệm và hai lớp đối chứng đảm bảo yêu cầu thực nghiệm. Điểm trung bình đầu vào của các lớp ĐC và TN về môn vật lí là tương đương nhau.
Quá trình TNSP được tiến hành song song dạy ở cả lớp thực nghiệm và lớp đối chứng trong cùng một thời gian, cùng nội dung chương trình chương “ Dao động cơ” vật lí 12, chương trình nâng cao.
91
Trong quá trình TNSP, chúng tôi chú ý quan sát thái độ, ý thức học tập của học sinh các lớp ĐC và TN để đánh giá một cách khách quan nhất chất lượng của các giờ học. Sau mỗi tiết dạy tổ chức trao đổi để rút kinh nghiệm cho các bài học sau.
Cuối đợt thực nghiệm, chúng tôi đã cho học sinh ở các lớp làm bài kiểm tra viết 45 phút để đánh giá sơ bộ và so sánh sự tiến bộ của học sinh trong việc nâng cao chất lượng và nắm vững kiến thức của chương "Dao động cơ".
Chúng tôi tiến hành song song giữa các lớp thực nghiệm và lớp đối chứng trong cùng thời điểm với chương trình có nội dung như sau:
Lớp thực nghiệm: Giáo viên dạy theo mô hình do tác giả biên soạn Lớp đối chứng: Giáo viên dạy theo phương pháp truyền thống của trường.
Trong quá trình TNSP, các giáo viên được phân công dạy ở các lớp luôn trao đổi thông tin thông qua dự giờ các tiết học của chương "Dao động cơ" vật lí 12 chương trình nâng cao.
Cho học sinh làm bài kiểm tra có cùng nội dung ở cả lớp thực nghiệm và lớp đối chứng: thời gian làm bài kiểm tra 45 phút theo hình thức trắc nghiệm khách quan và tự luận. Nội dung bài kiểm tra bao gồm các nội dung cơ bản của chương " Dao động cơ" vật lí 12 chương trình nâng cao.
Cuối cùng là phần phân tích và đánh giá kết quả: Để đánh giá về mặt định tính chúng tôi dựa trên khả năng nắm bắt thông tin của học sinh trên lớp của các lớp đối chứng và thực nghiệm thông qua các buổi dự giờ và nhận xét của các giáo viên. Về mặt định lượng, chúng tôi căn cứ vào kết quả của các bài kiểm tra 45 phút sau khi TNSP để đánh giá nhận thức của học sinh.
Để có tư liệu đánh giá trước khi bắt đầu vào TNSP giáo viên (GV) cho học sinh làm bài kiểm tra đầu vào của các lớp ĐC và TN và sử dụng kết quả đó để làm căn cứ so sánh. Điểm kiểm tra trước khi TNSP được thống kê ở bảng 3.2.
92
Bảng 3.2. Điểm kiểm tra trƣớc khi tiến hành TNSP của các lớp đối chứng và thực nghiệm
Điểm số Lớp đối chứng Lớp thực nghiệm
Tần số (ni) Tổng điểm Tần số (ni) Tổng điểm 10 5 50 6 60 9 10 90 9 81 8 12 96 13 104 7 20 140 19 133 6 20 120 19 114 5 25 125 27 135 4 15 60 13 52 Tổng số 107 681 106 679 Điểm trung bình(X) 6,37 6,39
Phương sai mẫu(DX) 2,91 2,95
Độ lệch chuẩn(SX) 1,71 1,72
Nhìn vào bảng 3.2 ta có nhận xét: các lớp đối chứng và thực nghiệm đều có lực học khá và tương đương nhau (vì điểm trung bình lớp ĐC là 6,37; lớp TN là 6,39 và độ lệch chuẩn lớp ĐC là 1,71, TN là 1,72 xấp xỉ bằng nhau). Để có cơ sở khoa học vững chắc hơn chúng tôi sử dụng kiến thức thống kê so sánh hai giá trị trung bình nhằm kiểm định giả thiết H0 = " Chất lượng đầu vào môn vật lí của lớp đối chứng và thực nghiệm là tương đương" với đối thiết K0 = " Chất lượng đầu vào môn vật lí của lớp đối chứng và thực nghiệm là khác nhau".
Tra bảng phân phối Student bậc tự do F = 2N - 2 = (106+107) - 2 = 106,5 với mức ý nghĩa 0,05 và ta có mức tới hạn x 1,69.
Do kích thước hai mẫu đều lớn hơn 50 nên ta sử dụng công thức:
09 , 0 106 95 , 2 107 91 , 2 39 , 6 37 , 6 2 2 TN TN DC DC TN Dc n S n S X X Z
93
Như vậy: Z 0,09< x 1,69 nên ta có thể coi giả thiết H0 là chấp nhận được tức là chất lượng đầu vào môn vật lí của lớp đối chứng và thực nghiệm là tương đương nhau.
Những công thức được áp dụng để tính toán trong quá trình nghiên cứu là: Công thức tính trung bình cộng: nixi
n
X 1
Công thức tính phương sai: DX = 2
X S = 2 ) ( 1 1 X x n n i i Công thức tính độ lệch chuẩn: SX = 2 ) ( 1 1 n x X n i i
3.2.2. Xây dựng tiêu chí đánh giá
Dựa trên cơ sở TNSP với các lớp ĐC và TN tác giả xây dựng tiêu chí đánh giá như sau:
Về mặt định tính: Xem xét khả năng, thái độ, tinh thần học tập hiệu quả tiếp thu bài của học sinh các lớp đối chứng và thực nghiệm. Dựa trên các nhận xét đó, giáo viên có thể đánh giá được kết quả học tập của học sinh ở các lớp đối chứng và thực nghiệm. Từ đó có thể đưa ra những kết luận về sự tiến bộ và khả năng tiếp thu kiến thức của học sinh trong quá trình học chương " Dao động cơ", vật lí 12 chương trình nâng cao.
Về mặt định lượng: Dựa trên các kết quả thực tế của bài kiểm tra ở các lớp đối chứng và thực nghiệm với sự phân bố phổ điểm của các lớp đó. Từ đó có thể đưa ra những nhận xét về khả năng hiểu sâu sắc các kiến thức toán học sử dụng trong vật lí của chương.
Các tiêu chí đánh giá kết quả thực nghiệm theo phương pháp thống kê toán học. Những tính toán thống kê có thể cho các kết quả khả dĩ, để trên cơ sở đó chúng ta khẳng định mục đích của đề tài có đạt được hay không?
Các kết quả tính toán giá trị trung bình trên đây được mô tả trên đồ thị. Trên cơ sở đó chúng ta có thể so sánh và rút ra những nhận xét sau khi tiến hành TNSP.
94
3.3. Kết quả thực nghiệm sƣ phạm
3.3.1. Kết quả định tính
- Dựa trên kết quả nhận xét của các giáo viên ở các lớp ĐC và TN sau khi dạy học chương "Dao động cơ" vật lí 12, chương trình nâng cao, chúng tôi đưa ra nhận xét sơ bộ như sau:
- Học sinh các lớp thực nghiệm khả năng phát huy tính tự giác và hiểu sâu bài học hơn so với lớp đối chứng.
- Khả năng tiếp thu bài giảng và sự hứng thú học tập của học sinh ở lớp đối chứng kém hơn ở lớp thực nghiệm. Sự vận dụng kiến thức toán học vào giải thích các hiện tượng vật lí và giải các bài tập vật lí của học sinh ở lớp thực nghiệm là tốt hơn lớp đối chứng.
3.3.2. Kết quả định lượng
- Chúng tôi dựa trên kết quả các bài kiểm tra của hai lớp đối chứng và thực nghiệm để phân tích định lượng sau khi tiến hành TNSP chương " Dao động cơ" vật lí 12 chương trình nâng cao.
Các thông số để làm căn cứ đánh giá định lượng cho vấn đề TNSP được tiến hành như sau:
- Trung bình cộng được xác định bằng biểu thức: nixi
n
X 1
XĐC = 6,55; X TN = 7,28 - Phương sai của các giá trị x:
S2 = 2 ) ( 1 1 X x n n i i S2ĐC = 2,93; S2TN = 3,2. - Độ lệch chuẩn: S = 2 ) ( 1 1 n x X n i i SĐC = 1,71; STN = 1,79
95 - Hệ số biến thiên: V = X S .100% VĐC = 26,01%; VTN = 24,6%
Bảng (3.3) thống kê số điểm kiểm tra và các thông số đặc trưng thu được trong quá trình tính toán sau khi TNSP chương " Dao động cơ" vật lí 12 chương trình nâng cao của lớp đối chứng và lớp thực nghiệm. Từ bảng (3.3) cho thấy điểm trung bình của lớp thực nghiệm cao hơn nhiều so với lớp đối chứng. Phổ điểm từ khá đến giỏi của lớp thực nghiệm nhiều hơn lớp đối chứng và tỷ lệ điểm giỏi với số lượng nhiều hơn.
Bảng 3.3. Kết quả kiểm tra sau thời gian thực nghiệm sƣ phạm
Điểm số Lớp đối chứng Lớp thực nghiệm
Tần số (ni) Tổng điểm Tần số (ni) Tổng điểm 10 6 60 15 150 9 12 108 16 144 8 15 120 19 152 7 14 98 18 126 6 25 150 14 84 5 25 125 20 100 4 10 40 4 16 Tổng số 107 106 Điểm trung bình(X ) 6,55 7,28
Phương sai mẫu(DX) 2,93 3,20
Độ lệch chuẩn(SX) 1,71 1,79
Dựa vào những thông số trên ta thấy:
- Điểm trung bình cộng các bài kiểm tra của học sinh lớp thực nghiệm cao hơn lớp đối chứng.
96
- Độ lệch chuẩn và hệ số biến thiên ở lớp thực nghiệm nhỏ hơn so với lớp đối chứng. Điều này chứng tỏ mức độ phân tán ra khỏi điểm trung bình ở lớp thực nghiệm nhỏ hơn mức độ phân tán ở lớp đối chứng.
Vậy, có thể kết luận học sinh của các lớp thực nghiệm đã đạt chất lượng cao hơn, có khả năng nắm vững kiến thức toán học đã bồi dưỡng và vận dụng kiến thức đó vào tình huống cụ thể cao hơn lớp đối chứng.
Dựa vào bảng (3.4) tần số học sinh đạt điểm khá trở lên của lớp thực nghiệm nhiều hơn tần số học sinh đạt điểm khá của lớp đối chứng.
Bảng 3.4. Phân phối tần số: số học sinh đạt điểm xi Lớp Số HS % HS Đạt điểm xi (Wi%) Điểm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ĐC 107 0 0 0 10 25 25 14 15 12 6 TN 106 0 0 0 4 20 14 18 19 16 15 Dựa vào bảng 3.4 có thể nhận xét rằng:
- Số điểm học sinh đạt từ 7 trở lên của lớp thực nghiệm cao hơn nhiều so với lớp đối chứng. Điều này chứng tỏ khả năng nắm bắt kiến thức, kỹ năng trong nghiên cứu vật lí của lớp TN tốt hơn lớp ĐC.
- Tỷ lệ học sinh đạt điểm 6 trở xuống của lớp đối chứng cao hơn lớp thực nghiệm. Bảng (3.5) thấy rằng tỷ lệ phần trăm số học sinh đạt điểm dưới trung bình của lớp đối chứng cao hơn lớp thực nghiệm.
Bảng 3.5. Bảng tần suất luỹ tích: Số % học sinh đạt điểm xi trở xuống Lớp Số HS Số % HS đạt điểm xi trở xuống (Wi %) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ĐC 107 0% 0% 0% 9,35 23,36 23,36 13,08 14,01 11,22 5,61 TN 106 0% 0% 0% 3,77 18,87 13,21 16,98 17,92 15,09 14,15
97 Dựa vào bảng 3.5. Có nhận xét sau:
Lớp thực nghiệm có số học sinh đạt tỷ lệ phần trăm từ khá (7 điểm trở lên) đều cao hơn rất nhiều so với lớp đối chứng. Đặc biệt là mức độ điểm tối đa của lớp thực nghiệm lớn gấp 3 lần lớp đối chứng. Bảng 3.5 cũng cho thấy rằng số học sinh của lớp đối chứng có tỷ lệ từ trung bình khá trở xuống nhiều hơn lớp TN. Từ các số liệu này chúng tôi vẽ được đồ thị đường tần suất luỹ tích như hình 3.1.
+ Đồ thị đường tần số luỹ tích được thiết lập để so sánh giữa hai lớp đối chứng và thực nghiệm dựa trên kết quả của các bảng (3.3), (3.4), (3.5).
- Đường màu đỏ ứng với lớp thực nghiệm - Đường màu xanh ứng với lớp đối chứng
Đường luỹ tích ứng với lớp thực nghiệm nằm bên phải so với đường luỹ tích của lớp đối chứng. Điều này cho thấy kết quả học tập của học sinh các lớp thực nghiệm cao hơn so với các lớp đối chứng.
Song, một vấn đề đặt ra là kết quả đó thực chất là do phương pháp dạy học những nội dung kiến thức có liên quan đến phần bồi dưỡng kiến thức và kỹ
W(%) 100- 90 - 80 - 70 - 60 - ĐC 50 - TN 40 - 30 - 20 - 10 - 0 I I I I I I I I I I xi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
98
năng toán học trong quá trình giảng dạy vật lí hay chỉ do một cái gì đó ngẫu nhiên, may rủi? Để giải quyết vấn đề này, chúng tôi tiếp tục xử lý số liệu thực nghiệm bằng con đường kiểm định thống kê dựa trên xác suất thống kê. Vấn đề này được thực hiện như sau:
Bước 1: Tính 107 93 , 2 106 2 , 3 55 , 6 28 , 7 2 2 DC DC TN TN DC TN n S n S X X t = 3,04.
Bước 2: Chọn độ tin cậy là 0,95 (mức ý nghĩa α = 0,05). Tra bảng phân phối Student tìm giá trị tα,k ứng với cột α = 0,05; k =105 (k = n-1) tìm được tα,k(2phía) = 1,98.
Bước 3: So sánh t và tα,k : Ta có t > tα,k . Theo xác suất thống kê: nếu t > tα,k thì sự khác nhau giữa X ĐC và X TN là có ý nghĩa. Đây không phải là kết quả của sự may rủi hay ngẫu nhiên mà là kết quả mang ý nghĩa khoa học đã được thực tiễn chứng minh qua quá trình thực nghiệm sư phạm.
3.3.3. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm
Dựa trên kết quả TNSP của lớp đối chứng và lớp thực nghiệm mà chúng tôi đã đưa ra trên các bảng biểu, cùng với sự tính toán và xây dựng đồ thị tần số tích luỹ nhận thấy rằng việc bồi dưỡng kiến thức kỹ năng toán học trong dạy vật lí cho học sinh là rất cần thiết. Quá trình TNSP đã chứng minh rằng với sự kết hợp bồi dưỡng kiến thức toán học trong dạy học vật lí học sinh đã đạt kết quả cao hơn. Từ kết quả TNSP có thể cho rằng khi nắm được kiến thức toán học, học sinh có khả năng vận dụng các tri thức đó vào giải các bài tập vật lí. Điều này được thể hiện ở không khí học bài, xây dựng bài trên lớp và kết quả của bài kiểm tra.
Như vậy có thể khẳng định một cách chắc chắn rằng phương pháp dạy học có sử dụng việc bồi dưỡng kiến thức và kỹ năng toán học trong dạy học chương "Dao động cơ" vật lí 12 chương trình nâng cao là có hiệu quả hơn về mọi mặt so với phương pháp dạy học theo truyền thống trước đây.
99
Trên cơ sở kết quả thực nghiệm chúng tôi thấy rằng việc đưa đề tài này vào áp dụng cho trường THPT An Lão - Hải Phòng là minh chứng cụ thể cho