Luận án Hình thành và phát triển kỹ năng dạy học với thí nghiệm cho sinh viên đại học ngành sư phạm Vật lý trong đào tạo theo học chế tín chỉ

Chuyên ngành: LÍ LUẬN VÀ PPDH BỘ MÔN VẬT LÍ Mã số: 9140111 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học PGS.TS. MAI VĂN TRINH PGS.TS. HÀ VĂN HÙNG NGHỆ AN - 2020 i LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo Sau Đại học, Lãnh đạo và quý Thầy Cô ở Viện Sư phạm Tự nhiên, Trường Đại học Vinh đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập, triển khai nghiên cứu đề tài và hoàn thành công tác thực nghiệm đề tài. Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với cán bộ hướng dẫn khoa học PGS.TS. Mai Văn Trinh, PGS.TS. Hà Văn Hùng đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi thực hiện đề tài này. Cuối cùng, tôi xin gởi lời cảm ơn đối với gia đình, đồng nghiệp và bạn bè đã động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện nghiên cứu đề tài. Nghệ An, Tháng 8 năm 2020 Tác giả Lê Minh Thanh Châu ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Mai Văn Trinh và PGS.TS. Hà Văn Hùng. Tôi xin bảo đảm, các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực, được trích dẫn rõ ràng và chưa từng được công bố trong các công trình khác. Nghệ An, Tháng 8 năm 2020 Tác giả Lê Minh Thanh Châu iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN STT Từ viết tắt Từ viết đầy đủ 1 ĐC Đối chứng 2 GV Giảng viên 4 HS Học sinh 5 KN Kỹ năng 6 KNDHTN Kỹ năng dạy học với thí nghiệm 7 NXB Nhà xuất bản 8 PPDH Phương pháp dạy học 9 SV Sinh viên 10 THPT Trung học phổ thông 11 THTN Thực hành thí nghiệm 12 TN Thí nghiệm 13 TNg Thực nghiệm 14 TNVLTHPT Thí nghiệm vật lý trung học phổ thông 15 TNSP Thực nghiệm sư phạm iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................... i LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................ ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN .......................................... iii MỤC LỤC ...................................................................................................................... iv DANH MỤC BẢNG, BIỂU ĐỒ, HÌNH, SƠ ĐỒ ....................................................... viii PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1 1. Lý do chọn đề tài ......................................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................................... 2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................................... 2 3.1. Đối tượng nghiên cứu ...................................................................................... 2 3.2. Phạm vi nghiên cứu ......................................................................................... 2 4. Giả thuyết khoa học ..................................................................................................... 2 5. Nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................................................. 2 6. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................. 3 6.1. Các phương pháp nghiên cứu lý luận .............................................................. 3 6.2. Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn ........................................................... 3 6.3. Thực nghiệm sư phạm ..................................................................................... 3 6.4. Phương pháp thống kê toán học ...................................................................... 3 7. Đóng góp mới của luận án ........................................................................................... 3 8. Cấu trúc luận án ........................................................................................................... 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................................. 5 1.1. Các kết quả nghiên cứu về hình thành và phát triển kỹ năng dạy học với thí nghiệm cho sinh viên sư phạm vật lý ở nước ngoài ........................................................ 5 1.2. Các kết quả nghiên cứu về hình thành và phát triển kỹ năng dạy học với thí nghiệm cho sinh viên sư phạm vật lý ở Việt Nam ........................................................ 10 1.3. Những vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu ............................................................... 14 Kết luận chương 1 ..................................................................................................... 16 CHƯƠNG 2. LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VẤN ĐỀ HÌNH THÀNH ............... 17 VÀ PHÁT TRIỂN KỸ NĂNG DẠY HỌC VỚI THÍ NGHIỆM CHO SINH VIÊN SƯ PHẠM VẬT LÝ ...................................................................................................... 17 v 2.1. Kỹ năng dạy học ................................................................................................. 17 2.1.1. Kỹ năng ....................................................................................................... 17 2.1.2. Khái niệm kỹ năng dạy học ........................................................................ 20 2.1.3. Quá trình dạy học ở đại học theo hệ thống tín chỉ ...................................... 21 2.1.3.1. Đặc điểm về nội dung và PPDH ở đại học .............................................. 21 2.1.3.2. Đào tạo tín chỉ .......................................................................................... 22 2.2. Kỹ năng dạy học với thí nghiệm vật lý trong đào tạo sinh viên sư phạm .......... 23 2.2.1. Thí nghiệm và vai trò của thí nghiệm trong dạy học vật lý ........................ 23 2.2.2. Kỹ năng dạy học với thí nghiệm vật lý ....................................................... 31 2.2.2.1. Khái niệm kỹ năng dạy học với thí nghiệm vật lý ................................... 31 2.2.2.2. Các cấp độ và kỹ năng thành phần .......................................................... 34 2.2.2.3. Các nhóm kỹ năng dạy học với thí nghiệm vật lý ................................... 35 2.3. Thực trạng hình thành và phát triển kỹ năng dạy học với thí nghiệm của sinh viên sư phạm ngành vật lý ............................................................................................. 46 2.3.1. Mục đích khảo sát ....................................................................................... 46 2.3.2. Đối tượng khảo sát ...................................................................................... 46 2.3.3. Phương pháp khảo sát ................................................................................. 46 2.3.4. Kết quả điều tra thực trạng ......................................................................... 47 2.4. Sự cần thiết đề xuất các biện pháp hình thành và phát triển kỹ năng dạy học với thí nghiệm cho sinh viên sư phạm Vật lý trong đào tạo theo hệ thống tín chỉ ........ 54 2.5. Các nguyên tắc đề xuất biện pháp hình thành và phát triển kỹ năng dạy học với thí nghiệm cho sinh viên sư phạm vật lý trong đào tạo theo tín chỉ ....................... 55 2.5.1. Nguyên tắc đảm bảo tính mục tiêu ............................................................. 55 2.5.2. Nguyên tắc đảm bảo tính thực tiễn ............................................................ 56 2.5.3. Nguyên tắc đảm bảo tính hiệu quả, biến SV thành chủ thể của quá trình hình thành kỹ năng. .................................................................................. 56 2.5.4. Nguyên tắc đảm bảo tính khả thi ................................................................ 56 2.6. Biện pháp 1. Đổi mới cấu trúc nội dung chương trình học phần Thí nghiệm vật lý phổ thông theo hướng phát triển kỹ năng dạy học với thí nghiệm cho sinh viên sư phạm trong đào tạo theo tín chỉ ................................................................................ 57 2.6.1. Mục tiêu của đổi mới .................................................................................. 57 vi 2.6.2. Nội dung ..................................................................................................... 57 2.6.3. Cách thức thực hiện .................................................................................... 58 2.6.4. Điều kiện thực hiện ..................................................................................... 64 2.7. Biện pháp 2. Đổi mới phương pháp dạy học theo tiếp cận năng lực và đặc biệt chú trọng phát triển kỹ năng dạy học với thí nghiệm cho sinh viên ............................. 64 2.7.1. Mục tiêu ...................................................................................................... 64 2.7.2. Nội dung và cách thức thực hiện ................................................................ 64 2.7.3. Điều kiện thực hiện ..................................................................................... 70 2.8. Biện pháp 3. Bồi dưỡng kỹ năng chế tạo, sử dụng thiết bị thí nghiệm tự tạo.... 71 2.8.1. Mục tiêu ...................................................................................................... 71 2.8.2. Nội dung ..................................................................................................... 71 2.8.3. Cách thức thực hiện .................................................................................... 71 2.8.4. Điều kiện thực hiện ..................................................................................... 73 2.9. Biện pháp 4. Đổi mới các hình thức kiểm tra đánh giá kỹ năng dạy học với thí nghiệm của sinh viên ..................................................................................................... 74 2.9.1. Mục tiêu ...................................................................................................... 74 2.9.2. Nội dung ..................................................................................................... 74 2.9.3. Cách thức thực hiện .................................................................................... 74 2.9.4. Điều kiện thực hiện ..................................................................................... 80 Kết luận chương 2 ..................................................................................................... 81 CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC NHẰM HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN KỸ NĂNG DẠY HỌC VỚI THÍ NGHIỆM CHO SINH VIÊN SƯ PHẠM TRONG DẠY HỌC THEO TÍN CHỈ HỌC PHẦN “THÍ NGHIỆM VẬT LÝ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG” ...................................................................................... 82 3.1. Tiến trình tổ chức dạy học “Hình thành và phát triển kỹ năng dạy học với thí nghiệm vật lý” cho sinh viên sư phạm .......................................................................... 82 3.2. Tiến trình dạy học một số nội dung cụ thể của học phần “Thí nghiệm vật lý trung học phổ thông” nhằm phát triển kỹ năng dạy học với thí nghiệm cho sinh viên. 89 3.2.1. Tiến trình dạy học chủ đề 1 ........................................................................ 89 3.2.2. Tiến trình dạy học chủ đề 2 ........................................................................ 98 3.2.3. Tiến trình dạy học chủ đề 3 ...................................................................... 108 vii Kết luận chương 3 ................................................................................................... 116 CHƯƠNG 4. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ................................................................ 117 4.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm ................................................................ 117 4.2. Tiến trình TNSP ............................................................................................... 117 4.2.1. Đối tượng TNSP ....................................................................................... 117 4.2.2. Nội dung TNSP ......................................................................................... 117 4.3. Phương pháp TNSP .......................................................................................... 118 4.4. Kết quả TNSP .................................................................................................. 118 4.4.1. Phương thức thực nghiệm sư phạm .......................................................... 118 4.4.2. Thực nghiệm sư phạm vòng thứ nhất ....................................................... 121 4.4.3. Thực nghiệm sư phạm vòng thứ hai ......................................................... 128 4.4.4. Kết luận chung về thực nghiệm sư phạm ................................................. 136 Kết luận chương 4 ................................................................................................... 139 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 140 1. Kết luận ............................................................................................................... 140 2. Kiến nghị ............................................................................................................. 140 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 142 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 143 PHỤ LỤC .................................................................................................................... 149 viii DANH MỤC BẢNG, BIỂU ĐỒ, HÌNH, SƠ ĐỒ Bảng: Bảng 2.1. Cấp độ mục tiêu nhận thức ........................................................................... 32 Bảng 2.2. Cấp độ mục tiêu KN tâm vận ........................................................................ 33 Bảng 2.3. Thang đánh giá sự thực hiện ......................................................................... 33 Bảng 2.4. Cấp độ mục tiêu “KNDHTN trong dạy học vật lý” ...................................... 34 Bảng 2.5. Nhóm KN dạy học cần rèn luyện cho SV sư phạm ...................................... 35 Bảng 2.6. Nhóm KN thiết kế TN ................................................................................... 37 Bảng 2.7. Các KN DH vật lý cần rèn luyện cho SV sư phạm vật lý ............................. 38 Bảng 2.8. Thang đo KN TN theo mức độ các tiêu chí .................................................. 39 Bảng 2.9. Thang đo KNDHTN theo mức độ các tiêu chí ............................................. 42 Bảng 2.10. Tỷ lệ SV muốn thay đổi các yếu tố trong quá trình rèn luyện KNDHTN .. 46 Bảng 2.11. KN SV cần được rèn luyện thông qua học phần TNVLTHPT ................... 48 Bảng 2.12. Thống kê các loại thí nghiệm được dùng .................................................... 67 Bảng 2.13. Bảng mức độ thành thạo kỹ năng theo thang đo Dreyfus ........................... 75 Bảng 2.14. Cấu trúc KN tổ chức dạy học TN vật lý của SV sư phạm vật lý ................ 76 Bảng 2.15. Phân mức hình thành KN tổ chức dạy học TN vật lý của SV .................... 78 Bảng 4.1. Bảng phân phối tần số điểm lớp Thực nghiệm và ĐC ................................ 135 Bảng 4.2. Bảng phân phối tần số tích lũy điểm lớp Thực nghiệm và ĐC ................... 135 Bảng 4.3. Bảng gia trị thống kê đặc trưng ................................................................... 136 Bảng 4.4. Phân tích phương sai điểm kiểm tra ............................................................ 137 Bảng 4.5. So sánh giá trị trung bình và kiểm định giả thuyết H0 của bài kiểm tra ..... 137 Sơ đồ: Sơ đồ 2.1. Cấu trúc của TN trong dạy học .................................................................... 23 Sơ đồ 2.2. Cấu trúc tâm lý của hoạt động...................................................................... 31 Sơ đồ 2.3. Vị trí học phần TNVLTHPT trong chương trình đào tạo cử nhân sư phạm vật lý ............................................................................................................. 58 Sơ đồ 2.4. Chương trình học phần TNVLTHPT phần điện, quang học ........................ 59 Sơ đồ 2.5. Cấu trúc của kỹ năng dạy học với TNVL .................................................... 69 Sơ đồ 2.6. Quy trình hướng dẫn chế tạo thí nghiệm tự làm .......................................... 70 Sơ đồ 2.7. Quy trình tổ chức tiến hành thí nghiệm tự tạo ............................................. 72 Sơ đồ 3.1. Quy trình bồi dưỡng tổ chức giờ học TNVLTHPT ..................................... 84 ix Đồ thị: Đồ thị 4.1. Đồ thị phân phối điểm số lớp ĐC và lớp Thực nghiệm ............................ 132 Đồ thị 4.2. Đồ thị phân phối tần suất lũy tích ĐC và lớp Thực nghiệm ..................... 132 1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Có thể nói việc phát triển KN thực hành của SV là một trong những mục tiêu hàng đầu và việc đổi mới PPDH là một trong những giải pháp chiến lược quan trọng để hiện thực hóa mục tiêu “Chiến lược phát triển giáo dục Việt Nam giai đoạn 2011 – 2020” [1]. Quá trình dạy học được quy định bởi mục tiêu và nội dung dạy học, PPDH chỉ có thể phát huy hiệu quả khi được lựa chọn và sử dụng phù hợp với phương tiện dạy học, đặc điểm nhận thức, trình độ, phong cách học tập và môi trường học tập của SV trong nhà trường. Học phần TNVLTHPT là khâu thực hành nghề rất quan trọng trong quá trình đào tạo giáo viên THPT. Vì vậy, việc tổ chức tốt hoạt động dạy học học phần này sẽ là cơ sở quan trọng để bổ sung, củng cố, khắc sâu và mở rộng những kiến thức chuyên môn, nghiệp vụ sư phạm mà SV đã được học. Đồng thời, việc tổ chức tốt dạy học học phần này cũng sẽ hình thành, trau dồi những KN nghề nghiệp cho các giáo sinh. Đây là cơ sở để họ thực hiện tốt các nhiệm vụ và thích ứng nhanh trong các môi trường công tác sau này ở trường phổ thông. Để có năng lực, KNDHTN, SV sư phạm nhất thiết phải được luyện tập trong hoạt động thực tiễn, phải được trải nghiệm trong thực tế. Hình thành KNDHTN cho SV sẽ giúp hoàn thiện KN nghề khi họ tham gia thực hành nghề nghiệp ở các trường phổ thông. Tuy nhiên, thực tế tại các trường đào tạo sư phạm cho thấy, phương tiện dạy học của các trường khác nhau; phong cách học tập và môi trường học tập của các SV khác nhau. Do đó, để nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy học học phần TNVLTHPT, GV phải lựa chọn và sử dụng PPDH phù hợp với những thay đổi có thể xảy ra đối với phương tiện dạy học, trình độ, phong cách học tập và môi trường học tập của SV. Trong thực tiễn dạy học, với vai trò là chủ thể của quá trình dạy học, GV phải có khả năng sử dụng linh hoạt PPDH tương ứng với những thay đổi khác nhau của phương tiện dạy học, trình độ, đối tượng và môi trường học tập trong quá trình tổ chức dạy học học phần TNVLTHPT. Dựa trên cơ sở đó sẽ tạo được nhiều cơ hội học tập cho SV, kích thích tính tích cực, chủ động, sáng tạo của SV đồng thời khơi dậy được các tiềm năng phong phú vốn có của SV. Hiện nay, việc rèn luyện tay nghề cho SV sư phạm ở các trường đại học đã có nhiều cải tiến và đã thu được một số kết quả nhất định. Tuy nhiên, kết quả vẫn chưa đạt 2 như mong muốn, chưa đáp ứng được yêu cầu của xã hội. Trong thời gian qua, nhiều giáo viên trẻ, mới tốt nghiệp vẫn chưa đáp ứng được các yêu cầu về giảng dạy, chưa quan tâm nhiều về KN dạy học và đặc biệt là KNDHTN. Có thể thấy rõ một trong những nguyên nhân chính là quá trình đào tạo và rèn luyện ở trường sư phạm còn nặng tính hàn lâm, chưa chú ý nhiều đến các đặc điểm của SV và hoạt động rèn luyện nghề nghiệp của họ. Cho đến nay, quá trình dạy và học TN được tổ chức trong môi trường làm việc vẫn còn cứng nhắc, gò bó về không gian, thời gian và điều kiện thực hiện. Hoạt động tổ chức rèn luyện phát triển KNDHTN cho SV còn chưa được thực hiện và chưa có phương án triển khai để tạo ra nhiều cơ hội giúp SV học tập đạt hiệu quả. Những yêu cầu về mặt lý luận và thực tiễn nêu trên đã đặt ra nhiệm vụ cần phải tiếp tục nghiên cứu hình thành và phát triển KNDHTN cho SV ở các trường đào tạo sư phạm. Với mong muốn góp phần giải quyết vấn đề đã nêu, chúng tôi chọn nghiên cứu đề tài: “Hình thành và phát triển kỹ năng dạy học với thí nghiệm cho sinh viên đại học ngành sư phạm Vật lý trong đào tạo theo tín chỉ”. 2. Mục tiêu nghiên cứu Đề xuất các nguyên tắc, biện pháp hình thành và phát triển KNDHTN của SV sư phạm vật lý ở các trường đào tạo sư phạm trong dạy học học phần TNVLTHPT. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1. Đối tượng nghiên cứu Các biện pháp hình thành và phát triển KNDHTN của SV sư phạm ngành vật lý trong đào tạo theo học chế tín chỉ, học phần TNVLTHPT. 3.2. Phạm vi nghiên cứu Hoạt động dạy học học phần TNVLTHPT ở các trường đào tạo sư phạm. 4. Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng và sử dụng các biện pháp hình thành và phát triển KNDHTN trong dạy học học phần TNVLTHPT thì sẽ hình thành và phát triển được KNDHTN cho SV sư phạm vật lý ở các trường đào tạo sư phạm. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu 5.1. Nghiên cứu cơ sở lý luận - Lý luận về đổi mới giáo dục, về phát triển năng lực và các quan điểm dạy học hiện đại trong đào tạo SV ngành sư phạm. - Những lý luận về hình thành và phát triển KNDHTN cho SV sư phạm vật lý. 3 5.2. Nghiên cứu cơ sở thực tiễn - Khảo sát, đánh giá thực trạng dạy học theo hướng phát triển năng lực và rèn luyện KNDHTN cho SV ở trường đào tạo sư phạm. 5.3. Thực nghiệm sư phạm Tổ chức TNSP nhằm đánh giá tính khả thi của các biện pháp đã đề xuất đối với việc phát triển KNDHTN cho SV sư phạm vật lý. 6. Phương pháp nghiên cứu 6.1. Các phương pháp nghiên cứu lý luận - Phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa cơ sở lý luận về việc phát triển KNDHTN của SV sư phạm vật lý ở trường đào tạo sư phạm. - Nghiên cứu chương trình học phần TNVLTHPT, các giáo trình, tài liệu hướng dẫn THTN của học phần này ở một số cơ sở đào tạo giáo viên vật lý, nội dung sách giáo khoa vật lý phổ thông và những tài liệu tham khảo có liên quan để xác định mức độ nội dung, yêu cầu kiến thức, KN mà SV sư phạm vật lý cần nắm vững. - Nghiên cứu ứng dụng công nghệ thông tin hỗ trợ rèn luyện KNDHTN khi dạy học học phần TNVLTHPT. 6.2. Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn Quan sát quá trình dạy học học phần TNVLTHPT ở các trường đào tạo sư phạm và phỏng vấn GV, SV, nhằm tìm hiểu thực tiễn việc phát triển KNDHTN và hình thức học tập trong dạy học học phần TNVLTHPT, phần Điện và Quang học. 6.3. Thực nghiệm sư phạm - Tiến hành giảng dạy song song lớp ĐC và lớp thực nghiệm cho SV sư phạm vật lý theo phương án đã xây dựng. - Trên cơ sở kết quả thu được trong quá trình TNSP để đánh giá tính khả thi, tính hiệu quả của các biện pháp được đề xuất trong đề tài. 6.4. Phương pháp thống kê toán học Vận dụng toán thống kê để phân tích, đánh giá các kết quả nghiên cứu đạt được. 7. Đóng góp mới của luận án 7.1. Về lý luận: − Đề tài hệ thống và phát triển lý luận về hình thành và phát triển KNDHTN cho SV sư phạm vật lý. 4 − Đưa ra nhóm KN và các KN thành phần thuộc KNDHTN. − Đề xuất 4 biện pháp dạy học để phát triển KNDHTN trong dạy học học phần TNVLTHPT: đổi mới cấu trúc và nội dung của chương trình môn học, đổi mới PPDH và kiểm tra đánh giá, bồi dưỡng KN tự chế tạo thiết bị TN. 7.2. Về thực tiễn: − Kết quả nghiên cứu của đề tài được vận dụng vào việc hình thành và phát triển KNDHTN cho SV sư phạm vật lý trong dạy học học phần TNVLTHPT. - Nghiên cứu triển khai và TNSP các biện pháp đã đề xuất trong dạy học học phần TNVLTHPT, cụ thể: xây dựng 5 tiến trình dạy học học phần TNVLTHPT. 8. Cấu trúc luận án Ngoài phần mở đầu, phụ lục, luận án được chia thành 4 phần: Chương 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu (11 trang) Chương 2. Lý luận và thực tiễn của vấn đề hình thành và phát triển kỹ năng dạy học với thí nghiệm cho SV sư phạm vật lý (65 trang) Chương 3. Thiết kế tiến trình dạy học nhằm hình thành và phát triển kỹ năng dạy học với thí nghiệm cho SV sư phạm trong dạy học theo tín chỉ học phần “thí nghiệm vật lý trung học phổ thông” (34 trang) Chương 4. Thực nghiệm sư phạm (26 trang) 5 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Các kết quả nghiên cứu về hình thành và phát triển kỹ năng dạy học với thí nghiệm cho sinh viên sư phạm vật lý ở nước ngoài Việc dạy học với TN vật lý đã được các nhà khoa học giáo dục Nga như L.I. Reznicop, A.V. Pioruskin, P.A. Znamenxki quan tâm và nghiên cứu từ rất sớm. Trong quyển “Những cơ sở của phương pháp giảng dạy vật lý”, các tác giả đã chỉ rõ các dạng TN, yêu cầu, phương pháp, hình thức tổ chức và kỹ thuật sử dụng TN trong dạy học vật lý, đồng thời cũng nêu ra yêu cầu cần phân biệt rõ phương pháp và kỹ thuật chuẩn bị TN vật lý với phương pháp vận dụng TN vật lý ở trường phổ thông. Một số học giả khác như Usova (1988), Kondrative (1989) cũng đã chỉ ra các KN TN cần hình thành và phát triển ở SV sư phạm vật lý. Tuy nhiên, việc nghiên cứu về KNDHTN của SV sư phạm chưa được các tác giả đề cập đến [36], [47]. Trong công trình nghiên cứu “Năng lực thực nghiệm của giáo viên vật lý tương lai” của M.C Pavlova (2010), trên cơ sở nghiên cứu các công trình của A.K Markova, O.E Lebedev, V.A Slastenina, V.I Colomina, V.V Bashev và nhiều người khác, M.C Pavlova đã cho thấy sự cần thiết của việc phát triển KN thực nghiệm cho giáo viên vật lý tương lai và với sự phát triển của các tiêu chuẩn Quốc gia về giáo dục, đòi hỏi cụ thể hóa các tiêu chuẩn đó trong từng lĩnh vực chuyên ngành cụ thể. Theo M.C Pavlova, giáo viên vật lý tương lai cần có các năng lực sau: - Hiểu biết về thiết bị TN và khả năng sử dụng các thiết bị TN ở trường phổ thông. - Dựa trên kiến thức về phương pháp thực nghiệm để thiết kế các TN sử dụng trong dạy học (dành cho HS nghiên cứu), khả năng bố trí, lắp đặt và tiến hành TN theo thiết kế. - Tổ chức TN biểu diễn, nắm vững các kỹ thuật triển khai và tiến hành các kỹ thuật đó, chỉ ra được mối quan hệ giữa TN với các vấn đề lý thuyết. - Vận dụng được một số PPDH để tổ chức hoạt động học tập của HS với TN. Thông qua nghiên cứu của M.C Pavlova có thể thấy được những năng lực cần hình thành ở SV sư phạm vật lý. Tuy nhiên, trong nghiên cứu trên, việc xác định và mô tả những KN thành phần của KNDHTN vật lý cần hình thành, phát triển ở SV sư phạm chưa được đề cập đến nhiều. Qua nghiên cứu những hoạt động trong phòng TN của giáo viên và HS, các nhà giáo dục cho rằng, việc sử dụng TN trong dạy học vật lý chưa thực hiện đúng vai trò của 6 nó. Theo Beisenher, cần có khóa học đặc biệt về KN THTN và kỹ thuật chuẩn bị cho giáo viên vật lý tương lai. Tuy nhiên, rất ít công trình nghiên cứu xác định những KN cần rèn luyện cho SV trong các khóa học này [48], [49], [50]. Tại Mỹ, trong công trình nghiên cứu của James and Schaff, Voltmer and James (1982), qua khảo sát ở trường đại học và cao đẳng tại Mỹ, các tác giả xác định 70 KN thực hiện TN cần thiết của giáo viên dạy các môn khoa học tự nhiên và chia thành các nhóm KN TN chung cho các môn khoa học tự nhiên và KN riêng cho các môn cụ thể như hóa học và vật lý. Trong đó, chủ yếu là các KN sử dụng các dụng cụ TN [51]. Trong dự án “Vai trò, đào tạo và chất lượng của giáo viên vật lý phổ thông, 1988” (The Role, Education, and Qualifications of the High School Physics Teacher) của Hội giáo viên vật lý Mỹ, các thành viên của dự án cho rằng: Giáo viên cần học kiến thức vật lý bằng các phương pháp nghiên cứu khoa học, qua đó giáo viên có cơ hội trải nghiệm quá trình tìm tòi, đồng thời rèn luyện các KN TN. Với các KN nền tảng này, giáo viên có thể sử dụng các PPDH để hướng dẫn HS tìm tòi kiến thức. Đồng thời, cũng cần có khóa học về PPDH vật lý, tăng cường các hoạt động thực hành dạy học như là lập kế hoạch và thực hành dạy học ở trường phổ thông [52]. Trong công trình nghiên cứu “Các KN học tập và giảng dạy các môn khoa học thực nghiệm” của Peter Nonnon (2005) tại Trường Đại học Montreal (Canada) cho thấy một yêu cầu cấp thiết là cải cách chương trình đào tạo giáo viên dạy các môn khoa học tự nhiên, chú trọng việc rèn luyện các KN dạy các môn khoa học thực nghiệm. Tuy nhiên, trong nghiên cứu này, Peter Nonnon chưa đề cập đến các KNDHTN cần hình thành và phát triển ở SV sư phạm [54]. Hiện nay, nhiều quốc gia đã và đang xây dựng các Chuẩn quốc gia về giáo dục. Trong các Chuẩn nghề nghiệp cho giáo viên dạy các môn khoa học tự nhiên đều xác định sự cần thiết hình thành và phát triển KN thực nghiệm cho giáo viên. Tuy nhiên, những KN sử dụng TN trong dạy học cần thiết của giáo viên vật lý tương lai chưa được xác định rõ ràng và mô tả cụ thể [50], [51], [52], [53]. Phần lớn các nhà khoa học giáo dục ở Nga và các nước Đông Âu như A.V. Khutorskoi (2001), P.I. Pidkasistui (2002), S.E. Kameneski (2000) .v.v theo cách tiếp cận hoạt động để nghiên cứu quá trình dạy học (cách tổ chức, thứ tự qui trình thực hiện các thao tác hoạt động, các dạng hoạt động của quá trình lên lớp, các loại hình giờ lên 7 lớp v.v.) và đã có nhiều nghiên cứu về quá trình, biện pháp hình thành và phát triển KN nói chung và KN dạy học cho SV sư phạm nói riêng [61], [67]. Theo công trình nghiên cứu “Phát triển các khóa học vật lý trong đào tạo giáo viên theo hướng dẫn “tìm tòi” và thực hành ngoài trời” (Developing an introductory physics course in teacher education using guided inquiry and outdoors approaches) của Oleg Popov và Irina Tevel (2005), các tác giả cho rằng: Hoạt động hướng dẫn THTN cho SV sư phạm ở Nga hiện nay vẫn thực hiện theo các bước nghiêm ngặt và khá giống như cách hướng dẫn nấu ăn (Cookbook lab). Những đổi mới theo hướng tìm tòi (Inquiry) được nhiều nhà khoa học Nga hưởng ứng, họ...qua quá trình hình thành động cơ dạy học đến việc tích lũy hệ thống tri thức và rèn luyện KN trong các điều kiện hoàn cảnh nhất định. Đã có nhiều định nghĩa khác nhau về KN dạy học nhưng đều thống nhất là KN dạy học có những đặc điểm cụ thể như: - KN dạy học là tổ hợp các hành động giảng dạy đã được người dạy nắm vững. KN dạy học biểu hiện mặt kỹ thuật của hành động giảng dạy và mặt năng lực giảng dạy của mỗi người dạy. Người có KN dạy học nghĩa là có năng lực giảng dạy ở một mức độ đáp ứng được yêu cầu đặt ra. - KN dạy học và kết quả học tập có quan hệ mật thiết với nhau. Nó là yếu tố mang tính mục đích, luôn hướng tới mục đích của hoạt động giảng dạy và học tập và có ảnh hưởng quan trọng đến kết quả học tập đạt được. 21 - KN dạy học là một hệ thống bao hàm trong nó những KN chuyên biệt theo các lĩnh vực chuyên biệt. - KN dạy học là một hệ thống mở, mang tính phức tạp nhiều tầng bậc và mang tính phát triển và trong đó có những KN cơ bản. - Nét đặc trưng của KN dạy học cơ bản là chúng có liên hệ mật thiết với chất lượng và kết quả dạy học. KN dạy học có những hình thái phát triển liên tục trong suốt thời gian giảng dạy ở nhà trường, KN dạy học có tính khả thi, thiết thực đối với người dạy. Trong điều kiện dạy học hiện nay cũng như trong lý luận và thực tiễn, KN dạy học được xem xét dưới hai góc độ cụ thể. Góc độ thứ nhất là góc độ tiếp cận cấu trúc hoạt động dạy học, trong đó người ta nghiên cứu những KN, kỹ xảo, thủ thuật, thao tác trí tuệ, hoạt động tư duy trong dạy học. Còn theo góc độ thứ hai, là theo cấu trúc của quá trình dạy học thì cần xem xét các KN, kỹ xảo dạy học bên ngoài, nghĩa là cách thức tiến hành công tác dạy học. Theo đó, KN dạy học là một dạng hành động được thực hiện có tính kỹ thuật, tự giác, dựa trên tri thức về dạy học, khả năng vận động và những điều kiện tâm sinh lý của cá nhân chủ thể hoạt động dạy học như nhu cầu, tình cảm, ý chí, tính tích cực cá nhân nhằm đạt được kết quả theo mục đích hoặc tiêu chí đã định, hoặc theo chuẩn hay qui định. KN dạy học chính là hành động dạy học được thực hiện có ý thức, có kỹ thuật và có hiệu quả cao. 2.1.3. Quá trình dạy học ở đại học theo hệ thống tín chỉ Đáp ứng yêu cầu đổi mới hiện nay, giáo dục đại học coi trọng việc bồi dưỡng ý thức tự giác trong học tập và năng lực tự học, tự nghiên cứu cũng như việc rèn luyện KN thực hành của SV. Với yêu cầu đó, việc bồi dưỡng KN tự học cho SV là một trong các mục tiêu giáo dục đào tạo của các trường đại học trong thời kỳ đổi mới. 2.1.3.1. Đặc điểm về nội dung và PPDH ở đại học - Nội dung dạy học mang tính chất định hướng nghề nghiệp: Mọi môn học đều định hướng phát triển năng lực nghề nghiệp cho SV. - Nội dung đào tạo có tính chất tích hợp cao (tích hợp chương trình, tích hợp các môn, tích hợp kiến thức...). Kiến thức của mỗi đối tượng học tập, môn học, mỗi hoạt động học tập, phương tiện dạy học đều chứa đựng kiến thức của các lĩnh vực khoa học khác có liên quan. - Nội dung dạy học có tính khoa học và thực tiễn cao. 22 - Nội dung học tập ở bậc đại học vừa mang tính học thuật vừa mang tính nghề nghiệp. Dưới góc độ học thuật, nội dung kiến thức có tính hàn lâm, chuyên sâu với hàm lượng trí tuệ lớn (khác với các kiến thức phổ thông). Dưới góc độ nghề nghiệp, nội dung học tập lại có tính trực quan và thực tiễn. 2.1.3.2. Đào tạo tín chỉ Đào tạo theo hệ thống tín chỉ trong các trường đại học thể hiện quan điểm lấy SV làm trung tâm, trong đó tự học, tự nghiên cứu được xem là mục tiêu chính. Có thể nói, đây là phương thức đưa giáo dục đại học thực hiện được mục tiêu là SV sẽ tự học, tự nghiên cứu, phát huy nội lực, chủ động, sáng tạo trong quá trình học tập của mình. Việc tự học và bồi dưỡng KN tự học là cốt lõi của phương thức dạy học theo tín chỉ [15], [26]. Trong đào tạo theo tín chỉ, thì tín chỉ được xem là đại lượng dùng để đo khối lượng kiến thức, KN của một môn học mà SV cần phải tích lũy trong một khoảng thời gian nhất định thông qua các hình thức: - Học tập trên lớp. - Học tập trong phòng TN, thực tập theo sự hướng dẫn của GV. - Tự học ngoài lớp như đọc sách, nghiên cứu hoặc chuẩn bị bài một cách tự lực ngoài giờ lên lớp. Trong đào tạo, tín chỉ còn được hiểu là khối lượng lao động của SV trong một khoảng thời gian nhất định và trong những điều kiện học tập tiêu chuẩn nhất định. Trong quy định, thường thì hoạt động dạy - học theo tín chỉ được tổ chức theo ba hình thức là lên lớp, thực hành, và tự học của SV. Các hình thức đầu được tổ chức trực tiếp giữa GV và SV. Hình thức thứ ba không có sự tiếp xúc trực tiếp giữa giáo viên và SV. Trong hình thức này, giáo viên giao nội dung để SV tự học, tự nghiên cứu, tự thực hành theo nhiệm vụ học tập. Như vậy, ba hình thức tổ chức dạy học này tương ứng với ba kiểu giờ tín chỉ là giờ tín chỉ lên lớp, giờ tín chỉ thực hành và giờ tín chỉ tự học của SV. Theo đó phương thức đào tạo theo tín chỉ coi trọng tự học trong cơ cấu giờ học của SV. Do đó, SV ngoài việc nghe giảng và thực hành trên lớp, còn được giao những nội dung để tự học, tự thực hành, tự nghiên cứu một cách độc lập. Các nội dung này được đưa vào thời khóa biểu để phục vụ cho công tác quản lý và chúng phải được đưa vào nội dung các bài kiểm tra thường xuyên và bài thi hết môn học theo quy định đối với SV. Như vậy, trong phương 23 thức đào tạo theo tín chỉ, thì vai trò của SV được đặc biệt coi trọng và việc định hướng lấy SV làm trung tâm được quán triệt từ khâu thiết kế chương trình, biên soạn nội dung giảng dạy và sử dụng phương pháp giảng dạy trong trường đại học. 2.2. Kỹ năng dạy học với thí nghiệm vật lý trong đào tạo sinh viên sư phạm 2.2.1. Thí nghiệm và vai trò của thí nghiệm trong dạy học vật lý 2.2.1.1. Thí nghiệm vật lý Đã có nhiều định nghĩa về TN. Trong từ điển tiếng Việt “TN là làm thử theo những điều kiện, nguyên tắc đã được xác định để nghiên cứu, chứng minh, ...” [29]. Theo Nguyễn Đức Thâm định nghĩa thì: “TN vật lý là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào các đối tượng của hiện thực khách quan. Thông qua sự phân tích các điều kiện mà trong đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể thu nhận được tri thức mới ” [38], [39]. Trong dạy học vật lý, TN, là một bước trong phương pháp khoa học dùng để phân minh giữa mô hình hay giả thuyết khoa học. Như vậy, TN cũng được sử dụng để kiểm tra tính chính xác của một lý thuyết hoặc một giả thuyết mới như sơ đồ (2.1). Sơ đồ 2.1. Cấu trúc của thí nghiệm trong dạy học Hiện tượng, quá trình vật lý Xuất hiện vấn đề Hình thành giả thuyết Thí nghiệm Kết luận TN mở đầu TN NC hiện tượng TN cũng cố TN minh họa TN trực diện TN thực hành TN VL ở nhà TN khảo sát 24 Thực hiện TN hoặc kiểm chứng thực nghiệm có thể được xem như phương pháp khoa học để trả lời một câu hỏi hoặc khảo sát vấn đề đặt ra. Tiến hành TN, trước hết đó là thực hiện quan sát đối tượng. Tiếp đó đặt ra câu hỏi, hoặc nảy sinh vấn đề và sau đó là đề ra giả thuyết. Bước tiếp theo là sử dụng TN để kiểm tra giả thuyết đặt ra. Các kết quả TN được phân tích, rồi vạch ra kết luận khoa học và đó có thể là một lý thuyết mới hoặc một minh chứng cho một vấn đề khoa học đã có sẵn. Như vậy, TN đóng nhiều vai trò trong khoa học và một trong những vai trò quan trọng của nó là để kiểm tra lý thuyết và cung cấp cơ sở cho kiến thức khoa học được ghi nhận. Từ sự phân tích trên, chúng ta có thể quan niệm: TN vật lý là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào các đối tượng của hiện thực khách quan [14], [16], [27], [38]. Bằng cách phân tích các điều kiện mà trong đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, SV có thể thu nhận được tri thức mới. Như vậy, với cách định nghĩa trên, TN vật lý có hai dấu hiệu chính đó là: - Đối tượng nghiên cứu là hiện thực khách quan. - Trong TN diễn ra sự tác động có chủ định của chủ thể nghiên cứu lên đối tượng nghiên cứu, làm biến đổi đối tượng nghiên cứu theo mục đích, trình tự nghiên cứu riêng của mình và nhận được các kết quả tương ứng. Chúng ta có thể nhận thấy là TN vật lý có một số đặc điểm như sau: - TN phải được lựa chọn và thiết lập có chủ định theo mục đích đề ra. - Các điều kiện đó có thể làm biến đổi được, khống chế và kiểm soát được như dự định của chủ thể nghiên cứu. - Phải quan sát, đo đạc được sự biến đổi của các đại lượng cần nghiên cứu nhờ các giác quan hoặc các phương tiện trợ giúp quan sát, đo đạc. - TN có thể lặp lại được. Do đó, có nhiều cách phân loại TN vật lý, dựa trên những tiêu chí khác nhau sẽ có những loại TN khác nhau. Làm TN vật lý là để qua đó thu nhận được tri thức mới, nhưng TN vật lý dùng cho HS trong nhà trường khác với TN vật lý của các nhà nghiên cứu. Tiến hành làm TN vật lý là hoạt động có mục đích, có cách thức thực hiện, có thứ tự các hành động, thao tác và sử dụng các phương tiện tương ứng với các điều kiện được xác định. Tiến hành TN là hoạt động nhận thức, nhưng khác với các hoạt động suy luận lý thuyết đơn thuần, khi 25 làm TN vật lý người ta phải sử dụng phối hợp các giác quan, các thao tác chân tay với các thao tác trí tuệ. Có thể phân loại TN như sau: - TN biểu diễn: TN do HS và TN do giáo viên biểu diễn (Căn cứ vào chủ thể thực hiện TN) - TN nghiên cứu (Căn cứ vào mục đích TN): + Dùng TN làm TN nghiên cứu và TN minh họa + TN dùng kiểm tra dự đoán và TN kiểm chứng + TN nêu vấn đề và TN giải quyết vấn đề + TN đối chứng, so sánh, phân tích − TN căn cứ vào mức độ phát triển tư duy tích cực của HS 2.2.2.1. Vai trò của thí nghiệm trong dạy học vật lý a) Các chức năng của thí nghiệm theo quan điểm của lý luận nhận thức trong dạy học vật lý ở trường phổ thông [38] * Thí nghiệm được xem là phương tiện của việc thu nhận kiến thức. Mỗi giai đoạn của quá trình nhận thức phụ thuộc vào vốn hiểu biết của con người về đối tượng cần nghiên cứu. Do đó, nếu SV hoàn toàn chưa có hoặc có ít hiểu biết về đối tượng cần nghiên cứu thì TN được sử dụng để thu nhận những kiến thức mới. Trong trường hợp đó, TN được sử dụng như là câu hỏi và chỉ có thể thông qua TN mới trả lời được. Có thể nói rằng, quá trình thiết kế phương án TN và việc tiến hành TN cũng như việc xử lý các kết quả quan sát, đo đạc sau đó chính là quá trình tìm câu trả lời cho câu hỏi đặt ra. Từ đó, TN được sử dụng phân tích hiện thực khách quan và thông qua quá trình thiết lập nó một cách chủ quan để thu nhận tri thức khách quan trong quá trình nhận thức [38]. Trong giai đoạn đầu của quá trình nhận thức một hiện tượng, một quá trình vật lý thì TN được sử dụng để cung cấp cho SV những dữ liệu cảm tính như các biểu tượng, các số liệu đo đạc về hiện tượng, quá trình cần tìm. Các dữ liệu này tạo điều kiện cho SV đưa ra những giả thuyết, và là cơ sở cho những khái quát hóa về tính chất hay mối liên hệ phổ biến của các đại lượng vật lý trong việc nghiên cứu hiện tượng, quá trình vật lý cần quan tâm. 26 * TN là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức thu nhận được Chức năng nổi bật của TN trong dạy học vật lý theo quan điểm của lý luận nhận thức chính là dùng để kiểm tra tính đúng đắn của các tri thức mà SV đã thu nhận. Trong nhiều trường hợp, kết quả của TN phủ định tính đúng đắn của tri thức mà SV đã lĩnh hội. Trong trường hợp đó, đòi hỏi SV phải đưa ra giả thuyết khoa học mới và lại phải kiểm tra giả thuyết đó thông qua các TN phù hợp. Chính nhờ đó, 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 của nhận thức. Thực tiễn dạy học vật lý ở trường phổ thông cho thấy một số kiến thức được rút ra bằng suy luận logic chặt chẽ từ các kiến thức đã thu nhận trước đó. Trong những trường hợp này, SV cần tiến hành TN để kiểm tra tính đúng đắn của các tri thức đã thu nhận. * TN sử dụng trong việc vận dụng tri thức Trước hết ta thấy rằng, TN không những cho HS thấy được sự vận dụng trong thực tiễn của các kiến thức vật lý mà còn là bằng chứng cho thấy sự đúng đắn của các kiến thức thu nhận được. SV sẽ hiểu rõ, trong việc vận dụng các kiến 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, tính phức tạp chịu sự chi phối bởi nhiều định luật của các thiết bị cần chế tạo hoặc lý do về mặt kinh tế hay những nguyên nhân về mặt an toàn của thiết bị kỹ thuật. Với trường hợp này, TN được sử dụng như là phương tiện tạo cơ sở cho việc vận dụng các kiến thức đã thu được vào thực tiễn đời sống kỹ thuật [38]. * Thí nghiệm là thành phần của các phương pháp nhận thức Nội dung quan trọng của việc hình thành những kiến thức cơ bản vật lý ở trường phổ thông chính là việc bồi dưỡng cho HS các phương pháp nhận thức trong nghiên cứu vật lý như phương pháp thực nghiệm, phương pháp mô hình hóa. Để thực hiện được mục đích trên, TN đóng vai trò quan trọng trong việc bồi dưỡng cả hai phương pháp nhận thức vật lý này trong quá trình dạy học. * Thí nghiệm sử dụng trong phương pháp thực nghiệm Có 4 giai đoạn trong phương pháp thực nghiệm: - Giai đoạn làm xuất hiện vấn đề cần giải đáp và câu hỏi cần trả lời. - Giai đoạn đề xuất giả thuyết. 27 - Giai đoạn từ giả thuyết dùng suy luận logic để rút ra hệ quả có thể kiểm tra bằng TN. - Giai đoạn xây dựng và thực hiện phương án TN để kiểm tra hiệu quả đã đạt được. Nếu kết quả TN phù hợp với hệ quả đã rút ra thì giả thuyết là đúng, nếu không phù hợp thì phải đề xuất giả thuyết mới. Như vậy chúng ta thấy rằng: TN đóng vai trò quan trọng ở giai đoạn đầu và ở giai đoạn cuối của phương pháp thực nghiệm. Ở giai đoạn đầu, đa số các thông tin về đối tượng cần nghiên cứu thường được thu nhận trong các TN đã tiến hành. Còn ở giai đoạn cuối của phương pháp thực nghiệm, việc kiểm tra tính đúng đắn của hệ quả rút ra cần thông qua việc xây dựng và thực hiện phương án TN để nghiên cứu một hiện tượng và qua đó xác định được mối quan hệ của đối tượng cần quan tâm. * Thí nghiệm sử dụng trong phương pháp mô hình Thông thường có 4 giai đoạn trong phương pháp mô hình: - Đầu tiên là thu thập các thông tin về đối tượng cơ sở. - Tiến hành xây dựng mô hình. - Tiến hành vận dụng mô hình để suy ra hệ quả. - Thực hiện kiểm tra hiệu quả trên đối tượng cơ sở. Dựa vào TN, các thông tin về đối tượng gốc sẽ được thu thập ở giai đoạn đầu của phương pháp mô hình hóa. Chủ động loại bỏ những yếu tố không quan tâm, tác động lên đối tượng thông qua TN, chúng ta có thể bố trí các dụng cụ quan sát, thu thập và xử lý số liệu thu nhận được. Qua đó, sẽ tìm được các thuộc tính, các mối quan hệ bản chất của đối tượng gốc, và đưa ra được mô hình phản ánh các mối quan hệ chính mà ta cần nghiên cứu. Trong giai đoạn thứ ba, chúng ta cho mô hình vận động tương tác với nhau, thông qua TN trên vật gốc và ở giai đoạn 4 đối chiếu kết quả thu được từ mô hình với những kết quả thu được trực tiếp trên vật gốc, ta kiểm tra được tính đúng đắn của mô hình và từ đó rút ra giới hạn áp dụng mô hình theo những tình huống cụ thể nhất định. b) Thí nghiệm vật lý theo quan điểm lý luận dạy học * Thí nghiệm được sử dụng trong tất cả các giai đoạn của quá trình dạy học TN được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học như đề xuất vấn đề cần nghiên cứu, hình thành kiến thức, củng cố kiến thức, kiểm tra, đánh giá kiến thức, vận dụng kiến thức vào thực tiễn 28 + TN dùng định hướng mục đích nghiên cứu, đề xuất vấn đề cần nghiên cứu. TN có hiệu quả trong việc sử dụng để tạo tình huống cố vấn đề nếu kết quả của TN mâu thuẫn với kiến thức đã biết, với kinh nghiệm sẵn có hoặc trái ngược với sự chờ đợi của HS. Trong trường hợp này, TN sẽ tạo ra nhu cầu, hứng thú tìm tòi kiến thức mới của HS lôi cuốn HS khám phá để tìm ra cái mới. TN cũng được sử dụng để tạo tình huống có vấn đề là các TN đơn giản và được tiến hành để gây hứng thú cho HS. + TN có vai trò quan trọng, không thể thay thế được trong giai đoạn hình thành kiến thức mới. TN sẽ cung cấp một cách hệ thống các dữ liệu thực nghiệm, để từ đó khái quát hóa quy nạp, kiểm tra được tính đúng đắn của giả thuyết hoặc hệ quả rút ra từ giả thuyết đã đề xuất. Ví dụ: TN về sự rơi nhanh như nhau của các vật nặng khác nhau (mẫu bấc, lông chim, ) trong ống thủy tinh đã hút hết khí xác nhận giả thuyết về sự ảnh hưởng của sức cản không khí lên sự rơi của các vật; TN xác định thời gian rơi t nhờ các độ cao khác h nhau cho biết h ~ t2, đã khẳng định tính đúng đắn của giả thuyết: sự rơi tự do của các vật là chuyển động nhanh dần đều, giả thuyết này được đề xuất dựa trên phép ngoại suy từ trường hợp vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng mà HS đã biết là chuyển động nhanh dần đều. Trong trường phổ thông, chúng ta biết có nhiều kiến thức được rút ra bằng phép suy luận logic chặt chẽ từ các kiến thức đã có. Thế nhưng, để thể hiện tính chất thực nghiệm của khoa học vật lý và làm tăng sự tin tưởng của HS vào tính chân thực của kiến thức, giáo viên cần phải tiến hành các TN kiểm chứng. Đây là việc làm cần thiết nhằm tăng cường hiệu quả dạy học. + TN có thể được sử dụng một cách đa dạng trong quá trình củng cố ôn tập, hệ thống hóa và vận dụng kiến thức, cũng như rèn luyện KN của HS. Việc sử dụng các TN ở giai đoạn củng cố cần phải có những yếu tố mới nhằm đào sâu, mở rộng các kiến thức đã biết của HS. Nhờ đó, HS thấy được các biểu hiện trong tự nhiên, các ứng dụng trong đời sống và sản xuất, kỹ thuật. Từ đó có thể thấy rằng, các TN được sử dụng trong giai đoạn củng cố, được tiến hành với các thiết bị TN sẵn có ở trường phổ thông. Các TN này có thể sử dụng với các dụng cụ sẵn có ở nhà, với các vật liệu dễ kiếm hoặc các dụng cụ TN đơn giản mà HS tự làm. TN có thể được sử dụng để hỗ trợ quá trình hệ thống hóa kiến thức của HS. Nếu tiến hành các TN song song sẽ tạo thuận lợi để HS so sánh, nhận ra được những điểm giống, khác nhau của các hiện tượng, quá trình vật lý trong tự nhiên. 29 + TN cũng có thể được dùng để kiểm tra, đánh giá kiến thức và KN của HS trong dạy học. Trong quá trình TN từ việc thiết kế các phương án TN, dự đoán hoặc giải thích hiện tượng, quá trình vật lý diễn ra trong TN, HS sẽ chứng tỏ khả năng của mình không những về kiến thức về sự kiện mà cả kiến thức về phương pháp và cả KN của mình. Trong thực tiễn dạy học, giáo viên có nhiều cách thức sử dụng TN để kiểm tra, đánh giá mức độ nắm vững kiến thức và KN của HS thông qua các yêu cầu khác nhau, như từ việc sử dụng TN đã biết đến việc sử dụng TN mới. * TN góp phần trong việc phát triển nhân cách toàn diện của HS ở trường phổ thông. + TN giúp nâng cao chất lượng kiến thức và rèn luyện KN, kỹ xảo cho HS trong nghiên cứu các hiện tượng vật lý. Trong quá trình dạy học, TN vật lý là bộ phận của các phương pháp nhận thức vật lý nên trong mối quan hệ với quá trình TN, HS sẽ được làm quen và vận dụng có ý thức các phương pháp nhận thức vào hoạt động học tập. HS sẽ được giáo dục các thói quen làm việc khoa học của người làm TN như: tuân thủ các giai đoạn của quá trình TN (đặt kế hoạch TN, lựa chọn dụng cụ và bố trí TN, tiến hành TN và xử lý kết quả TN), tìm hiểu kỹ cách sử dụng các dụng cụ TN trước khi sử dụng, lắp ráp các bộ phận thành các nhóm, bố trí TN rõ ràng, dễ quan sát và kiểm tra sự hoạt động của hệ thống các dụng cụ đã bố trí trước khi tiến hành TN, tuân thủ các quy tắc an toàn và chú ý đảm bảo các điều kiện mà TN phải thỏa mãn trong khi tiến hành TN, đánh giá phân tích sai số khi xử lý kết quả TN Ví dụ: cần rèn luyện cho HS sử dụng thành thạo đồng hồ đo điện vạn năng theo các bước sau: điều chỉnh kim về số 0 trước mỗi phép đo, sử dụng thang đo lớn nhất, nếu số chỉ nhỏ mới giảm dần đến thang đo sao cho kim chỉ một độ lệch dễ đọc, quá trình xác định các giá trị đo phải diễn ra theo các bước sau: xác định hệ số trong phép đo, đọc các số chỉ, tính giá trị đo bằng cách nhân hệ số với số trị. Để phát triển KN, kỹ xảo TN của HS, cần tăng dần mức độ yêu cầu đặt ra đối với HS trong các TN mà HS phải tiến hành: từ các TN đơn giản để tập sử dụng các dụng cụ đo đến các TN phức tạp không phải chỉ đo một đại lượng mà đo đồng thời nhiều đại lượng, từ TN giải quyết một nhiệm vụ riêng lẻ đến TN giải quyết một nhiệm vụ phức hợp, từ TN có bảng hướng dẫn chi tiết đến TN HS phải hoàn toàn tự lực. 30 + Các phương tiên TN góp phần kích thích hứng thú học tập vật lý, giúp tổ chức quá trình học tập tích cực, tự lực và sáng tạo của HS. Trong quá trình làm việc tự lực với TN của HS, các PTTN sẽ khiêu gợi sự hứng thú nhận thức, lòng tham muốn nghiên cứu, tạo niềm vui của sự thành công của HS, đồng thời giúp HS giải quyết được nhiệm vụ đặt ra và góp phần phát triển sự sáng tao của HS. + Các thiết bị TN còn là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc tập thể góp phần bồi dưỡng các phẩm chất đạo đức và hình thành nhân cách HS. Để thực hiên TN, đòi hỏi có sự phân công, phối hợp những công việc tự lực của HS trong tập thể và trong quá trình TN, đồng thời đã diễn ra một quá trình bồi dưỡng các phẩm chất đạo đức, các chuẩn mực hành động tập thể trong nhóm, lớp. Trong mối liên hệ với quá trình tự lực xây dựng kiến thức ở các TN, HS thu nhận được những quan điểm quan trọng của thế giới quan duy vật, đặc biệt là vai trò của thực tiễn trong việc nhận thức thế giới, có niềm tin dựa trên cơ sở vốn hiểu biết của mình về tính nhận thức được thế giới và về sự tồn tại khách quan của các mối liên hệ có tính quy luật trong tự nhiên. * Thí nghiệm là phương tiện đơn giản hóa và trực quan trong dạy học vật lý a) Trong tự nhiên và kỹ thuật, rất ít các hiện tượng, quá trình vật lý xảy ra dưới dạng thuần khiết. Để đơn giản hóa hiện tượng và dễ quan sát, chúng ta có thể sử dụng TN cô lập hiện tượng trong không gian phòng TN. Qua đó, chúng ta sẽ dễ dàng tìm ra mối liên hệ giữa các đại lượng vật lý. b) TN vật lý là phương tiện trực quan mà qua đó HS nhanh chóng thu được những thông tin cụ thể về các hiện tượng, quá trình vật lý. Để nghiên cứu các lĩnh vực của vật lý mà không thể tri giác trực tiếp được thì việc sử dụng trong dạy học vật lý các TN mô hình để trực quan hóa các hiện tượng, quá trình cần nghiên cứu là cần thiết. Tất cả các hiện tượng, quá trình vật lý diễn ra trong TN mô hình đơn giản hóa các hiện tượng, quá trình vật lý thực sẽ cung cấp cho HS các biểu tượng tương đối xác thực. Mô hình, TN còn được sử dụng để nghiên cứu các ứng dụng của vật lý trong kỹ thuật nhằm giới thiệu nguyên tắc của ứng dụng, hoạt động của các thiết bị, động cơ điện, máy phát điện và các máy, công cụ kỹ thuật khác 31 2.2.2. Kỹ năng dạy học với thí nghiệm vật lý 2.2.2.1. Khái niệm kỹ năng dạy học với thí nghiệm vật lý Những đặc điểm của khoa học vật lý đòi hỏi việc dạy học vật lý trong trường phổ thông phải dựa vào TN. TN là hoạt động, trong đó người nghiên cứu tạo nên hiện tượng, quá trình cần nghiên cứu diễn ra trong các điều kiện kiểm soát được để thu thập các thông tin về đối tượng nghiên cứu nhằm hỗ trợ việc xây dựng một giả thuyết khoa học hay tính đúng đắn của một giả thuyết khoa học (một thuộc tính của đối tượng nghiên cứu, mối quan hệ có tính qui luật trong hiện tượng, quá trình nghiên cứu...). Theo quan niệm của tác giả Nguyễn Đức Thâm thì cấu trúc năng lực thực nghiệm của người giáo viên vật lý cần có các KN: KN xác định đúng vai trò của TN trong quá trình hoạt động nhận thức của HS; KN vận hành những thiết bị TN chủ yếu thường dùng ở trường phổ thông, KN sử dụng TN vào dạy học; KN thiết kế phương án TN, KN chế tạo những thiết bị dụng cụ đơn giản phục vụ dạy học [39]. Trình bày về KN sử dụng TN cho SV sư phạm, tác giả Phạm Kim Chung đồng thời đề xuất và thử nghiệm các biện pháp phát triển KN sử dụng TN trong dạy học cho SV sư phạm vật lý khi dạy học phần “TN vật lý phổ thông” [11]. Tuy nhiên, về KNDHTN của giáo viên dạy các môn khoa học tự nhiên nói chung và vật lý nói riêng chưa được đề cập tới. Nhìn chung các nghiên cứu trong và ngoài nước đã đưa ra được một số KN sử dụng TN trong dạy học cần thiết của giáo viên vật lý. Thế nhưng, những KN này chưa được nghiên cứu hệ thống và chưa được mô tả cụ thể về KNDHTN cho giáo viên cũng như SV sư phạm ngành vật lý. Vì vậy, việc nghiên cứu xác định nội hàm khái niệm “KNDHTN trong dạy học vật lý” cũng như chỉ ra các thành phần của KN này một cách hệ thống, khoa học theo cấu trúc tâm lý của hoạt động (Sơ đồ 2.2) là rất cần thiết nhằm tạo cơ sở đề xuất các biện pháp phát triển những KN này cho SV. Sơ đồ 2.2. Cấu trúc tâm lý của hoạt động [40] HOẠT ĐỘNG ĐỘNG CƠ HÀNH ĐỘNG MỤC ĐÍCH THAO TÁC ĐIỀU KIỆN 32 KN hoạt động trí óc liên quan đến lĩnh vực nhận thức, tư duy và KN hoạt động chân tay (thao tác tay chân hoặc những sự vận động hoặc đòi hỏi có sự phối hợp giữa cơ bắp và hệ thần kinh) liên quan đến lĩnh vực tâm vận (psychomotor domain). Mỗi KN bao gồm hệ thống các thao tác trí tuệ và thực hành, thực hiện trọn vẹn hệ thống thao tác này sẽ đảm bảo đạt được mục đích đặt ra. Sự thực hiện một KN luôn được kiểm tra bằng ý thức [25]. Như vậy, KN có khả năng tập hợp nhằm vận dụng kiến thức (khái niệm, cách thức, phương pháp) để xác lập (thiết kế) một hệ thống hành động, thao tác phù hợp với mục đích hoạt động, điều kiện, phương tiện cụ thể và tiến hành (thực hiện) được hệ thống hành động, thao tác đó để giải quyết nhiệm vụ đặt ra. Các nhà tâm lý học Bloom và Harrow đã chỉ rõ các cấp độ mục tiêu theo lĩnh vực nhận thức (cognitive domain) và lĩnh vực tâm vận (psychomotor domain). Các cấp độ mục tiêu nhận thức và sự thực hiện tương ứng với các cấp độ mục tiêu được mô tả trong bảng (2.1) và bảng (2.2) [33]. Bảng 2.1. Cấp độ mục tiêu nhận thức Cấp độ Sự thực hiện Ghi nhớ Mô tả, nhắc lại sự việc, sự kiện Hiểu Trình bày, giải thích được nội dung của sự kiện, tính chất đặc trưng của sự vật, sự kiện Vận dụng Sử dụng kiến thức, KN trong trường hợp chung vào trường hợp riêng Phân tích Phát hiện, phân biệt các chi tiết, bộ phận cấu thành của thông tin hay tình huống Đánh giá Khả năng đưa ra nhận định, phán quyết đối với một vấn đề dựa trên các chuẩn mực, tiêu chí đã có Sáng tạo Khả năng tạo ra cái mới, xác lập thông tin, sự vật mới trên cơ sở những thông tin, sự vật đã có. 33 Bảng 2.2. Cấp độ mục tiêu KN tâm vận Cấp độ Sự thực hiện 1. Bắt chước Quan sát hoạt động và cố gắng làm lại. Thực hiện công việc máy móc, rập khuôn. 2. Làm được Thực hiện theo sự hướng dẫn khái quát hơn là quan sát. Thực hiện công việc như hướng dẫn nhưng còn nhiều thao tác thừa. 3. Làm chính xác Độc lập thực hiện thao tác đúng, chính xác ở mức độ thành thạo mà không cần hướng dẫn, hầu như không có thao tác, động tác thừa. 4. Làm biến hóa Kết hợp nhiều thao tác theo trình tự một cách thuần thục trong hoàn cảnh mới. Thực hiện công việc chuẩn xác trong các hoàn cảnh và điều kiện khác nhau. 5. Làm thuần thục Thực hiện công việc với độ chính xác, tốc độ cao, một cách tự nhiên, đòi hỏi ít sự cố gắng về thể chất và trí tuệ Các thang cấp độ trên được áp dụng vào đánh giá KN đơn lẻ của người học theo từng giai đoạn trong quá trình luyện tập thực hành. Khi đánh giá về KN thực hiện của người tốt nghiệp các khóa học, ở nhiều nước đã sử dụng thang đánh giá sự thực hiện (Performance Rating Scale - PRS). Có sáu bậc thể hiện cấp độ KN thực hiện từ thấp đến cao được mô tả trong bảng (2.3). Bảng 2.3. Thang đánh giá sự thực hiện Cấp độ Mô tả 1 Thực hiện được công việc nhưng cần có sự giám sát liên tục và sự trợ giúp chút ít. 2 Thực hiện được công việc đáp ứng nhu cầu nhưng cần có sự giám sát định kỳ và sự trợ giúp chút ít. 3 Thực hiện được công việc, không cần sự giám sát và trợ giúp nào. 4 Thực hiện được công việc với tốc độ và chất lượng cao, không cần sự giám sát và trợ giúp nào. 5 Thực hiện được công việc với tốc độ và chất lượng cao, có sáng kiến và tính thích nghi với các tình huống, vấn đề đặc biệt. 34 6 Thực hiện được công việc với tốc độ và chất lượng cao, có sáng kiến và tính thích nghi để có thể hướng dẫn, chỉ đạo người khác thực hiện công việc đó. Căn cứ vào kết quả nghiên cứu lý luận về KN và dựa vào các thang đánh giá của các nhà tâm lý học Bloom và Harrow, chúng ta nhận thấy “KNDHTN của SV sư phạm” có thuộc tính tổng hợp, liên quan đến lĩnh vực nhận thức, tư duy (KN thiết kế), lẫn lĩnh vực tâm vận (KN thực hiện). Theo chúng tôi, khi đánh giá KN này cần điều chỉnh, sắp xếp và áp dụng các thang đánh giá trên cho phù hợp với các nhóm KN đã xây dựng. Từ những cơ sở lý luận trên, chúng ta thấy rằng trong dạy học vật lý, TN do giáo viên thực hiện hoặc giáo viên và HS thực hiện hoặc do HS thực hiện dưới sự điều hành của giáo viên trong quá trình dạy học là nhằm đạt được mục đích dạy học. Và như vậy, có thể hiểu khái niệm KNDHTN là: Nếu coi KN dạy học là KN tổ chức, điều khiển của giáo viên đối với quá trình hoạt động nhận thức của HS để đạt được mục đích dạy học thì KNDHTN được hiểu là KN tổ chức, điều khiển quá trình hoạt động nhận thức của HS thông qua sử dụng các TN nhằm xây dựng một giả thuyết khoa học hay kiểm tra tính đúng đắn của một giả thuyết khoa học, qua đó đạt được mục đích dạy học đặt ra. Từ cơ sở lý luận trên, trong luận án này chúng tôi hiểu: KNDHTN là khả năng vận dụng kiến thức đã có để xác lập hệ thống các hành động, các thao tác dạy học thông qua sử dụng các TN nhằm đạt được mục tiêu dạy học. 2.2.2.2. Các cấp độ và kỹ năng thành phần Căn cứ vào khái niệm KNDHTN trong dạy học vật lý, vào các cấp độ mục tiêu nhận thức của Bloom và cấp độ mục tiêu tâm vận của Harrow và thang đánh giá sự thực hiện (PRS), chúng tôi xác định các cấp độ mục tiêu KNDHTN trong dạy học của SV sư phạm vật lý được mô tả cụ thể ở bảng 2.4. Bảng 2.4. Cấp độ mục tiêu “KNDHTN trong dạy học v...của ánh sáng đơn sắc qua khe Y-âng. − Kỹ năng - Rèn luyện kỹ năng lựa chọn và sử dụng các dụng cụ thí nghiệm để tạo ra hệ vân giao thoa. - Rèn luyện kỹ năng làm việc độc lập và làm việc theo nhóm. - Rèn luyện kỹ năng trình bày và biễu diễn thí nghiệm trước lớp. − Thái độ - Tích cực, tự giác, chủ động trong thực hiện nhiệm vụ, có tinh thần hợp tác trong làm việc nhóm. - Nghiêm túc trong giờ học, tích cực tham gia xây dựng kiến thức. II. Qui trình dạy học thí nghiệm 1. Làm nảy sinh vấn đề (kiến thức xuất phát): Khi hai sóng ánh sáng đơn sắc phát ra từ hai nguồn kết hợp giao nhau thì có hiện tượng giao thoa. Hình 1a Hình 1b Sơ đồ thí nghiệm giao thoa khe Y-âng (H.1a); Hệ vân giao thoa trên màn (H. 1b) D a S 1 S 1 S M PL-43 Khoảng vân ( khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối cạnh nhau ) D i a = , trong đó  là bước sóng của ánh sáng đơn sắc, D là khoảng cách từ khe Y-âng đến màn quan sát và a là khoảng cách giữa hai khe. Nếu đo được i, D và a thì bước sóng của ánh sáng đơn sắc được xác định theo công thức ia D  = Vì ánh sáng trắng là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc khác nhau và khoảng vân phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng, nên khi hai chùm ánh sáng trắng giao nhau, ta sẽ quan sát thấy trên màn có nhiều hệ vân giao thoa của các sóng ánh sáng đơn sắc và chúng không trùng khít nhau III. Lựa chọn dụng cụ thí nghiệm Bài thực hành này được đưa ra hai phương án thí nghiệm để lựa chọn. Nhiều trường phổ thông có các thiết bị thí nghiệm phù hợp với phương án 1 (sử đèn laze bán dẫn), do đó yêu cầu HS thực hành theo phương án này. Phương án thí nghiệm 2 được đưa vào phần đọc thêm. Tuy nhiên, nếu các trường có bộ thí nghiệm kính giao thoa là một hệ đồng trục dùng nguồn ánh sáng trắng, thì có thể thực hành theo phương án 2 (được trình bày trong mục IV) Phương án 1: Dùng đèn laze bán dẫn * Dụng cụ thí nghiệm - Đèn laze bán dẫn 1  5 mW - Tấm chứa khe Y-âng gồm 2 khe hẹp, song song, cách nhau a = 0,4 mm - Màn hứng vân giao thoa - Các đế để đặt đèn, tấm chứa khe Y- âng và màn hứng vân giao thoa - Thước cuộn chia đến milimet IV. Các bước tiến hành thí nghiệm 1. Phương án 1: Dùng đèn laze bán dẫn. Tìm hiểu kỹ cấu tạo của hệ đồng trục này. a. Bước 1. Cố định đèn laze và tấm chứa khe Y-âng lên giá đỡ Hình 2: Bộ thí nghiệm xác định bước sóng ánh sáng laze bán dẫn PL-44 - Nối đèn vào nguồn điện xoay chiều 220V và điều chỉnh tấm chứa khe Y-âng sao cho chùm tia laze phát ra từ đèn chiếu đều vào khe Y-âng kép. - Đặt màn hứng vân song song và cách tấm chứa khe Y-âng kép khoảng 1m để làm xuất hiện trên màn hệ vân giao thoa rõ nét. - Dùng thước đo khoảng cách D1 từ khe Y-âng tới màn và khoảng cách l1 giữa 6 vân sáng hoặc 6 vân tối liên tiếp. Điền các giá trị D1, l1 vào bảng số liệu 1. Tính, ghi vào bảng số liệu khoảng vân 5 1 1 l i = và bước sóng ánh sáng laze theo công thức ia D  = b. Bước 2. Lặp lại bước thí nghiệm trên ứng với hai giá trị D lớn hơn D1 bằng cách dịch chuyển màn hứng vân giao thoa - Tính  , , ghi các kết quả thu được vào bảng số liệu 1 Bảng 1: Xác định bước sóng ánh sáng laze Lần thí nghiệm D (mm) l (mm) ( ) 5 l i mm= ( ) ia mm D  = 1 2 3 Tính  , dùng các công thức: N N +++ = 21 ; N k k N  −   =  , trong đó chỉ số k biểu diễn lần đo thứ k, N là số lần đo (lấy N = 3)  =    - Đưa ra nhận xét 2) Phần đọc thêm:Phương án 2: Sử dụng kính giao thoa là một hệ đồng trục, nguồn ánh sáng trắng 2.1. Dụng cụ thí nghiệm: Kính giao thoa là một hệ đồng trục gồm các bộ phận sau: Hình 3: Sơ đồ kính giao thoa PL-45 - Nguồn sáng: Đèn pin 3V – 1,5W (1) - Ống hình trụ L1 chứa các khe gồm + Đĩa tròn (2) có khe hẹp S dọc theo đường kính đĩa và được gắn cố định ở đầu ống. + Đĩa tròn (3) nằm ở đầu kia của ống, có hai khe S1, S2 rộng 1 10 mm, song song với khe S, cách nhau 0,25 mm. Đĩa (3) được gắn vào mặt phẳng của một thấu kính hội tụ có tiêu cự bằng khoảng cách từ đĩa (2) tới đĩa (3) - Ống quan sát hình trụ L2 có đường kính bằng đường kính ống L1, gồm: + Kính lúp (5) nằm ở đầu ống, đóng vai trò là một thị kính + Màn hứng vân giao thoa (4) là một đĩa trong suốt, có thước chia đến 1 10 mm để đo khoảng vân, nằm ở gần tiêu diện của kính lúp. Vị trí của màn hứng vân được đánh dấu bằng vạch M ở bên ngoài ống L2 Đèn và ống L1 được gắn khít đồng trục trong ống định hướng L3 sao cho dây tóc bóng đèn nằm song song với các khe. Ở thành ống L3 có khe L nằm trước đĩa tròn (2) để lắp kính lọc sắc và có vạch đánh dấu vị trí K của hai khe S1, S2. Ống quan sát L2 lồng khít trong ống định hướng L3 và có thể dịch chuyển được dọc theo ống L3 để thay đổi khoảng cách từ hai khe (3) tới màn (4) - Kính lọc sắc màu đỏ và kính lọc sắc màu xanh - Thước chia đến milimet 2.2. Các bước tiến hành thí nghiệm Tìm hiểu kỹ cấu tạo của hệ đồng trục này Bước 1. Xác định bước sóng của ánh sáng đỏ - Đặt kính lọc sắc màu đỏ vào khe L và bật công tắc đèn pin - Đặt mắt nhìn hệ vân giao thoa qua kính lúp (5) và xoay nhẹ ống quan sát L2 sao cho các vạch chia trên thước ở màn (4) song song với các vân giao thoa. - Dịch chuyển ống L2 ( kéo ra hoặc đẩy vào ) tới khi điểm giữa của tất cả các vân sáng hoặc tất cả các vân tối trùng với các vạch chia trên thước. Khi đó khoảng vân i = 0,1mm - Dùng thước đo khoảng cách D1 = KM từ khe Y-âng tới màn và ghi vào bảng số liệu 2 PL-46 - Xê dịch ống quan sát L2 hai lần để tìm vị trí của màn mà ta cho rằng các vạch chia trên thước ở màn trùng với điểm giữa của các vân sáng hoặc các vân tối. Dùng thước đo D2, D3 tương ứng và ghi vào bảng số liệu 2. Bước 2. Xác định bước sóng của ánh sáng xanh. - Lặp lại các bước thí nghiệm trên với kính lọc sắc màu xanh - Các số liệu thí nghiệm xác định bước sóng của ánh sáng đỏ và bước sóng của ánh sáng xanh đều đưa vào bảng số liệu 2 Lấy a = 0,250mm  0,005mm; i = 0,100mm  0,005mm Bảng 2: Số liệu thí nghiệm dùng kính giao thoa là một hệ đồng trục Lần thí nghiệm D1 (mm) D2 (mm) D3 (mm) D (mm) D (mm) ia D  = (mm)  (mm)   =  (mm) Ứng với kính lọc sắc đỏ Ứng với kính lọc sắc xanh - Tính D, D, ,   theo các công thức: N DD D N k k − = ; trong đó Dk là giá trị lần đo thứ k; N là số lần thí nghiệm (thực hiện thí nghiệm 3 lần cho mỗi loại kính lọc sắc) ia D  = ; i a D i a D        = + +    - Mô tả hệ vân giao thoa của hai chùm ánh sáng trắng và giải thích kết quả quan sát được PL-47 - Mô tả sự thay đổi của hệ vân sau khi thay đổi D V. Những vấn đề cần lưu ý khi thí nghiệm 1. Chú ý dùng đèn laze bán dẫn - Không được nhìn trực tiếp vào đèn laze vì dễ hỏng mắt - Hệ vân giao thoa được quan sát trực tiếp trên màn hình mà không cần phải quan sát qua thị kính. 2. Chú ý dùng kính giao thoa là một hệ đồng trục, nguồn ánh sáng trắng: (Đối với phần thuộc phương án 2) Đèn và ống L1 được gắn khít đồng trục trong ống định hướng L3 sao cho dây tóc bóng đèn nằm song song với các khe. Ở thành ống L3 có khe L nằm trước đĩa tròn (2) để lắp kính lọc sắc và có vạch đánh dấu vị trí K của hai khe S1, S2. Ống quan sát L2 lồng khít trong ống định hướng L3 và có thể dịch chuyển được dọc theo ống L3 để thay đổi khoảng cách từ hai khe (3) tới màn (4). Để đảm bảo sự đồng trục trong quá trình làm thí nghiệm, ống định hướng L3 cần được giữ cố định, điều chỉnh ống L2 sao cho các vạch chia của thước trên màn (4) có phương thẳng đứng (mặt phẳng của màn (4) song song với mặt phẳng của hai khe S1, S2). - Sai số của kết quả thí nghiệm phụ thuộc rất nhiều vào kỹ năng thí nghiệm, vào thị lực khi quan sát vân giao thoa. Hãy điều chỉnh sao cho hệ vân to và rõ tới khi điểm giữa của tất cả các vân sáng hoặc tất cả các vân tối trùng với các vạch chia trên thước. Khi đó khoảng vân i = 0,1mm thì hãy đo khoảng cách D VI. Câu hỏi mở rộng 1. Trong phương án 1, vì sao phải đặt màn hứng vân giao thoa song song với tấm chứa khe Y-âng ? Nếu đặt nghiêng một góc 450 thì có ảnh hưởng gì đến thí nghiệm ? 2. Trong phương án 2, vì sao phải điều chỉnh dây tóc bóng đèn nằm song song với các khe? Nếu đặt vuông góc thì sao ? 3. Quan sát hiện tượng giao thoa của hai chùm ánh sáng trắng + Bỏ kính lọc sắc ra khỏi khe L + Đặt mắt nhìn hệ vân giao thoa qua kính lúp (5). Mô tả hệ vân giao thoa quan sát được và giải thích kết quả quan sát này + Nếu thay đổi D, hệ vân sẽ thay đổi như thế nào? Tiến hành thí nghiệm kiểm tra dự đoán PL-48 + Tại sao thấu kính hội tụ được gắn ở đĩa (3) người ta chọn tiêu cự của nó bằng khoảng cách từ đĩa (2) tới đĩa (3) VII. Báo cáo thực hành THỰC HÀNH XÁC ĐỊNH BƯỚC SÓNG ÁNH SÁNG Họ và tên:................................................Lớp:..............Nhóm:.................... Ngày làm thực hành:.................................................................................... Viết báo cáo theo các nội dung sau: 1. Mục đích thực hành .. .. 2. Tóm tắt lý thuyết Phương án 1: dùng đèn laze bán dẫn Hình vẽ 1.............................................................................................................. .. Công thức tính............................................................................................................ 3. Kết quả Bảng 1: Xác định bước sóng ánh sáng laze Lần thí nghiệm D (mm) l (mm) ( ) 5 l i mm= ( ) ia mm D  = 1 2 3 Tính  , dùng các công thức:  =    ; N k k N  −   =  , trong đó chỉ số k biểu diễn lần đo thứ k, N là số lần đo (lấy N = 3)  =    (dùng quy tắc làm tròn số liệu) - Đưa ra nhận xét Kết luận................................................................................................................. .. PL-49 3. Trả lời các câu hỏi a. Câu 1.................................................................................................................. ................................................................................................................................. b. Câu 2.................................................................................................................. ................................................................................................................................. c. Câu 3.................................................................................................................. ................................................................................................................................. Lưu ý: HS vẫn phải trả lời các câu hỏi mở rộng 2 và 3 mặc dù không trực tiếp làm thí nghiệm theo phương án 2 PL-50 Phụ lục 10. Đề xuất xây dựng đề cương học trình “Phát triển kỹ năng dạy học với thí nghiệm vật lý cho sinh viên sư phạm” ĐƠN VỊ HỌC TRÌNH Phát triển kỹ năng dạy học với thí nghiệm vật lý cho sinh viên sư phạm 1. Thông tin tổng quát về học trình: - Số tín chỉ 1 + Số tiết lý thuyết 8 + Số tiết thảo luận/bài tập 0 + Số tiết thực hành 14 + Số tiết hoạt động nhóm 0 + Số tiết tự học 45 2. Mô tả học trình Trang bị cơ sở lý luận và thực tiễn về kỹ năng dạy học với thí nghiệm. Giúp người học hình thành và phát triển KNDHTN. Nội dung bao gồm: lý luận về kỹ năn0g dạy học với thí nghiệm; thí nghiệm và vai trò của thí nghiệm trong dạy học vật lý; nhóm kỹ năng dạy học cần rèn luyện, bồi dưỡng; các nguyên tắc và biện pháp rèn luyện KNDHTN. Kết quả đầu ra sinh viên phải đạt: kỹ năng thiết kế thí nghiệm, triển khai thí nghiệm vào bài học chương trình vật lý Trung học phổ thông và kỹ năng đánh giá kết quả học tập của HS qua bài dạy. 3. Mục tiêu học trình Học trình giúp sinh viên đạt được những mục tiêu sau: Về kiến thức: Hiểulý luận về dạy học với TNVLTHPT. Về kỹ năng: Có kỹ năng thiết kế thí nghiệm và KNDHTN. Về thái độ: Rèn luyện thái độ và tư duy làm việc khoa học, có tinh thần tự giác trong học tập. Nỗ lực và trách nhiệm trong việc chuẩn bị cho nghề sư phạm. 4. Nội dung chi tiết học trình PL-51 Chương 2. Cơ sở lý luận và thực tiễn về kỹ năng dạy học với thí nghiệm vật lý ở trường phổ thông 1.1. Khái niệm kỹ năng dạy học 1.1.1. Khái niệm kỹ năng 1.1.2. Khái niệm kỹ năng dạy học 1.2. Kỹ năng dạy học với thí nghiệm vật lý 1.2.1. Kỹ năng dạy học với thí nghiệm 1.2.2. Nhóm kỹ năng dạy học với thí nghiệm cần thiết cho sinh viên sư phạm 1.3. Các nguyên tắc tổ chức rèn luyện và phát triển kỹ năng dạy học với thí nghiệm 1.4. Vận dụng vào dạy học các nội dung vật lý cụ thể 1.4.1. Phần điện học 1.4.2. Phần quang học 1.5. Vận dụng kỹ năng dạy học với thí nghiệm vào thực tiễn ở trường phổ thông 1.5.1. Rèn luyện nghiệp vụ sư phạm 1.5.2. Hoạt động trãi nghiệm thực tiễn 1.5.3. Thực tế dạy học ở trường phổ thông 5. Chuẩn đầu ra học trình Ký hiệu chuẩn đầu ra Mô tả chuẩn đầu ra Trình độ năng lực (1) (2) (3) G1 Trình bày được các khái niệm về: kỹ năng, kỹ năng dạy học. Trình bày được khái niệm và ví dụ về KNDHTN vật lý. 3 G2 Trình bày được các nhóm KNDHTN cần thiết 3 G3 Mô tả được cấu trúc của KNDHTN Xây dựng kế hoạch thực hiện thực tập dạy học với thí nghiệm trung học phổ thông với các biểu hiện kỹ năng cụ thể 4 6. Hướng dẫn tổ chức dạy học PL-52 Tuần/ Buổi Nội dung Hình thức tổ chức dạy học Yêu cầu đối với SV CĐR môn học 1 Chương 1. Cơ sở lý luận và thực tiễn về kỹ năng dạy học với thí nghiệm vật lý ở trường phổ thông 1.1. Khái niệm kỹ năng dạy học 1.1.1. Khái niệm kỹ năng 1.1.2. Khái niệm kỹ năng dạy học 1.2. Kỹ năng dạy học với thí nghiệm vật lý 1.2.1. Kỹ năng dạy học với thí nghiệm 4 tiết LT + 7 ThH . Chuẩn bị lý thuyết trong [1], [2] . Thảo luận chức năng vai trò của thí nghiệm vật lý trong quá trình dạy học G1; G2 2 1.2.2. Nhóm kỹ năng dạy học với thí nghiệm cần thiết cho sinh viên sư phạm 1.3. Các nguyên tắc tổ chức rèn luyện và phát triển kỹ năng dạy học với thí nghiệm 4 LT + 7 ThH . Chuẩn bị lý thuyết trong [2], [3] . Thảo luận, thiết kế thí nghiệm, thiết kế bài học G1; G2; G3 PL-53 3 1.4. Vận dụng vào dạy học các nội dung vật lý cụ thể 1.4.1. Phần điện học 1.4.2. Phần quang học 1.5. Vận dụng kỹ năng dạy học với thí nghiệm vào thực tiễn ở trường phổ thông 1.5.1. Rèn luyện nghiệp vụ sư phạm 1.5.2. Hoạt động trãi nghiệm thực tiễn 1.5.3. Thực tế dạy học ở trường phổ thông 7 ThH . Thảo luận, thiết kế thí nghiệm, thiết kế bài học, thiết kế tổ chức các hoạt động G3 7. Học liệu 7.1. Tài liệu bắt buộc [1] Bộ Giáo dục và Đào tạo (2010), Sách vật lí lớp 10, 11,12, NXB Giáo dục [2] Nguyễn Đức Thâm (chủ biên), Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế́ (2002), Phương pháp dạy học vật lí ở trường phổ thông, NXB ĐH Sư phạm. [3] Nguyễn Đức Thâm – Nguyễn Ngọc Hưng (1999), Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy vật lý ở trường phổ thông, NXB ĐH Quốc gia HN 7.2. Tài liệu tham khảo [4] Bộ Giáo dục và Đào tạo (2017). Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể. Hà Nội [5] Nguyễn Duy Thắng (2001), Thực hành vật lý đại cương, NXB Giáo dục 8. Quy định đối với học trình và yêu cầu của giảng viên - Sinh viên phải soạn kế hoạch dạy học chương trình vật lý trung học phổ thông, - Làm báo cáo thu hoạch về sự liên hệ các vấn đề đã học với chương trình môn vật lý ở trường phổ thông. 9. Phương pháp đánh giá học phần Thành phần đánh giá Bài đánh giá Tỷ lệ (%) Hình thức đánh giá PL-54 1. Đánh giá quá trình 1.1. Ý thức học tập Chuyên cần, thái độ học tập 10 1.2. Hồ sơ học tập - Bài tập ở nhà và trên lớp - Báo cáo thuyết trình, tham gia thảo luận, làm việc nhóm, ... 20 2. Đánh giá cuối kỳ Đánh giá cuối kỳ 70 10. Phụ trách học phần - Bộ môn phụ trách: - Khoa phụ trách: - Địa chỉ:. - E-mail: Thành phố Hồ Chí Minh ngày tháng năm 2019 PL-55 Phụ lục 11. Khung chương trình đề xuất mới của học phần HỌC PHẦN THÍ NGHIỆM VẬT LÝ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 1. Thông tin tổng quát về học phần: - Tên học phần (tiếng Việt): Thí nghiệm Vật lý Trung học Phổ thông (tiếng Anh): Teaching Physics Experiments in High Schools - Mã số học phần: - Thuộc khối kiến thức/kỹ năng: Kiến thức giáo dục đại cương Kiến thức cơ sở ngành Kiến thức ngành Kiến thức chuyên ngành (nếu có) - Số tín chỉ 2 + 1 + Số tiết lý thuyết 10 + 8 + Số tiết thảo luận/bài tập 0 + Số tiết thực hành 50 + 21 + Số tiết hoạt động nhóm 0 + Số tiết tự học 90 + 30 - Học phần tiên quyết: - Học phần song hành: 2. Mô tả học phần Trang bị kiến thức thí nghiệm vật lí ở trường THPT và kỹ năng dạy học với thí nghiệm. Giúp người học rèn luyện, nâng cao kỹ năng thực hành thí nghiệm cũng như khả năng thiết kế, thi công bài dạy học với thí nghiệm. Trang bị cơ sở lý luận và thực tiễn về kỹ năng dạy học với thí nghiệm. Giúp người học hình thành và phát triển KNDHTN. v PL-56 Nội dung bao gồm: lý luận về KNDHTN; thí nghiệm và vai trò của thí nghiệm trong dạy học vật lý; nhóm kỹ năng dạy học cần rèn luyện, bồi dưỡng; các nguyên tắc và biện pháp rèn luyện KNDHTN. Nội dung bao gồm luyện tập thực hành các bài thí nghiệm, thực hành hướng dẫn học sinh, cũng như xây dựng tiến trình thi công bài dạy học có sử dụng thí nghiệm trong chương trình vật lí THPT. Kết quả đầu ra sinh viên phải đạt: kỹ năng thiết kế thí nghiệm, triển khai thí nghiệm vào bài học chương trình vật lý phổ thông (Trung học cơ sở, Trung học phổ thông) và kỹ năng đánh giá kết quả học tập của học sinh qua bài dạy. 3. Mục tiêu học phần Học phần giúp sinh viên đạt được những mục tiêu sau: Về kiến thức: Hoàn thiện tri thức về vật lý trung học phổ thông, vận dụng lý luận dạy học bộ môn vào nội dung dạy học với thí nghiệm trong chương trình vật lí 10, 11, 12 như thí nghiệm biểu diễn và thí nghiệm thực hành. Về kỹ năng: Trên cơ sở nắm vững kiến thức vật lí THPT, người học rèn luyện bồi dưỡng kĩ năng thí nghiệm cũng như kĩ năng thiết kế bài dạy với thí nghiệm, đồng thời biết cách hướng dẫn, xử lý những tình huống khó khăn có thể xảy ra mà học sinh trung học phổ thông có thể gặp phải trong quá trình dạy học Về thái độ: Rèn luyện thái độ và tư duy làm việc khoa học, có tinh thần tự giác trong học tập, tự nghiên cứu để đáp ứng được yêu cầu đào tạo theo hình thức tín chỉ. Biết phối hợp, làm việc theo nhóm; nghiêm túc trong công việc và phát huy tính độc lập trong suy nghĩ. Có tác phong của người làm công tác nghiên cứu khoa học và người giáo viên 4. Chuẩn đầu ra học phần Ký hiệu chuẩn đầu ra Mô tả chuẩn đầu ra Trình độ năng lực (1) (2) (3) G1 Trình bày được các khái niệm và ví dụ về: quá trình nhận thức khoa học trong vật lý, quá trình tổ chức hoạt động nhận thức. 3 PL-57 Ký hiệu chuẩn đầu ra Mô tả chuẩn đầu ra Trình độ năng lực (1) (2) (3) Trình bày được khái niệm và ví dụ về vai trò chức năng của dạy học với thí nghiệm vật lý. G2 Thành thạo sử dụng phương tiện dạy học. Xây dựng được sơ đồ thiết kế đồ dùng dạy học, thiết bị thí nghiệm tự chế tạo. 4 G3 Trình bày được các khái niệm về lý thuyết sai số, nguyên tắc vận hành an toàn thiết bị thí nghiệm vật lý phổ thông Tính được sai số, giới hạn đo của thiết bị. 3 G4 Mô tả được cấu trúc chương trình trung học phổ thông, chi tiết hóa chương trình vật lý lớp 10 trung học phổ thông Xây dựng kế hoạch thực hiện thực tập dạy học với thí nghiệm trung học phổ thông 4 G5 Mô tả được cấu trúc chương trình trung học phổ thông, chi tiết hóa chương trình vật lý lớp 11 trung học phổ thông Xây dựng kế hoạch thực hiện thực tập dạy học với thí nghiệm trung học phổ thông 4 G6 Mô tả được cấu trúc chương trình trung học phổ thông, chi tiết hóa chương trình vật lý lớp 12 trung học phổ thông Xây dựng kế hoạch thực hiện thực tập dạy học với thí nghiệm trung học phổ thông 4 G7 Trình bày được các khái niệm về: kỹ năng, kỹ năng dạy học. Trình bày được khái niệm và ví dụ về KNDHTN vật lý. 3 PL-58 Ký hiệu chuẩn đầu ra Mô tả chuẩn đầu ra Trình độ năng lực (1) (2) (3) G8 Trình bày được các nhóm KNDHTN cần thiết 3 G9 Mô tả được cấu trúc của KNDHTN Xây dựng kế hoạch thực hiện thực tập dạy học với thí nghiệm trung học phổ thông với các biểu hiện kỹ năng cụ thể 4 5. Nội dung chi tiết học phần Chương 1. Cơ sở lí luận về phương pháp sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí ở trường phổ thông 1.1. Các khái niệm chung 1.2. Quá trình nhận thức khoa học trong vật lý 1.3. Quá trình tổ chức hoạt động nhận thức vật lý 1.3.1. Vai trò của thí nghiệm trong dạy học vật lý 1.3.2. Thí nghiệm biểu diễn của giáo viên 1.3.3. Thí nghiệm thực hành của học sinh 1.3.4. Sự khác biệt giữa thí nghiệm biểu diễn và thực hành trong dạy học vật lý 1.3.5. Phương tiện dạy học và đồ dùng dạy học – thí nghiệm tự tạo 1.4. Các phương tiện dạy học trong dạy học vật lý 1.5. Phân loại phương tiện dạy học 1.5.1. Theo điều kiện sử dụng 1.5.2. Theo công nghệ và quá trình chế tạo sử dụng Chương 2. Cơ sở lý luận và thực tiễn về kỹ năng dạy học với thí nghiệm vật lý ở trường phổ thông 2.1. Khái niệm kỹ năng dạy học 2.1.1. Khái niệm kỹ năng 2.1.2. Khái niệm kỹ năng dạy học PL-59 2.2. Kỹ năng dạy học với thí nghiệm vật lý 2.2.1. Kỹ năng dạy học với thí nghiệm 2.2.2. Nhóm kỹ năng dạy học với thí nghiệm cần thiết cho sinh viên sư phạm 2.3. Các nguyên tắc tổ chức rèn luyện và phát triển kỹ năng dạy học với thí nghiệm 2.4. Vận dụng vào dạy học các nội dung vật lý cụ thể 2.4.1. Phần điện học 2.4.2. Phần quang học 2.5. Vận dụng kỹ năng dạy học với thí nghiệm vào thực tiễn ở trường phổ thông 2.5.1. Rèn luyện nghiệp vụ sư phạm 2.5.2. Hoạt động trãi nghiệm thực tiễn 2.5.3. Thực tế dạy học ở trường phổ thông Chương 3. Sơ lược về lý thuyết sai số và sử dụng thiết bị thí nghiệm vật lý THPT 3.1. Đo lường và các loại sai số 3.2. Một số khái niệm sai số trong lý thuyết xác suất 3.3. Cách xác định sai số 3.4. Các loại thiết bị, dụng cụ thường dùng trong thí nghiệm phổ thông và cách sử dụng hiệu quả Chương 4. Hướng dẫn triển khai sử dụng các bài thí nghiệm vào dạy học chương trình vật lý lớp 10 4.1. Khảo sát thực nghiệm chuyển động thẳng 4.2. Khảo sát gia tốc rơi tự do 4.3. Đo Hệ số căng bề mặt chất lỏng 4.4. Tổng hợp lực 4.5. Cân bằng của vật có trục quay cố định 4.6. Xác định hệ số ma sát 4.7. Khảo sát hiện tượng mao dẫn Chương 5. Hướng dẫn triển khai sử dụng các bài thí nghiệm vào dạy học chương trình vật lý lớp 11 5.1. Xác định chiết suất của nước và tiêu cự thấu kính phân kỳ 5.2. Kháo sát đặc tính chỉnh lưu của điôt bán dẫn và đặc tính khuyếch đại của tranzito 5.3. Khảo sát hiện tượng tự cảm PL-60 5.4. Lăng kính 5.5. Phản xạ toàn phần Chương 6. Hướng dẫn triển khai sử dụng các bài thí nghiệm vào dạy học chương trình vật lý lớp 12 6.1. Xác định chu kỳ dao động của con lắc đơn, con lắc lò xo và gia tốc trọng trường 6.2. Xác định tốc độ truyền âm 6.3. Khảo sát đoạn mạch xoay chiều có R, L, C nối tiếp 6.4. Xác định bước sóng ánh sáng 7. Học liệu 7.1. Tài liệu bắt buộc [6] Bộ Giáo dục và Đào tạo (2010), Sách vật lí lớp 10, 11,12, NXB Giáo dục [7] Nguyễn Đức Thâm (chủ biên), Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế (2002), Phương pháp dạy học vật lí ở trường phổ thông, NXB Đại học Sư phạm. [8] Nguyễn Đức Thâm – Nguyễn Ngọc Hưng (1999), Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy vật lý ở trường phổ thông, NXB ĐHQG HN 7.2. Tài liệu tham khảo [9] Nguyễn Duy Thắng (2001), Thực hành vật lý đại cương, NXB Giáo dục 8. Hướng dẫn tổ chức dạy học Tuần/ Buổi Nội dung Hình thức tổ chức dạy học Yêu cầu đối với SV CĐR môn học 1 Chương 1. Cơ sở lí luận về phương pháp sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí ở trường phổ thông 1.1. Các khái niệm chung 1.2. Quá trình nhận thức khoa học trong vật lý 1.3. Quá trình tổ chức hoạt động nhận thức vật lý 4 tiết LT -Chuẩn bị lý thuyết trong [1], [2] -Thảo luận chức năng vai trò của thí nghiệm vật lý trong chương G1 PL-61 Tuần/ Buổi Nội dung Hình thức tổ chức dạy học Yêu cầu đối với SV CĐR môn học 1.3.1. Vai trò của thí nghiệm trong dạy học vật lý 1.3.2. Thí nghiệm biểu diễn của giáo viên 1.3.3. Thí nghiệm thực hành của HS 1.3.4. Sự khác biệt giữa thí nghiệm biểu diễn và thực hành trong dạy học vật lý 1.3.5. Phương tiện dạy học và đồ dùng dạy học – thí nghiệm tự tạo 1.4. Các phương tiện dạy học trong dạy học vật lý 1.5. Phân loại phương tiện dạy học 1.5.1. Theo điều kiện sử dụng 1.5.2. Theo công nghệ và quá trình chế tạo sử dụng trình phổ thông 1 Chương 2. Cơ sở lý luận và thực tiễn về kỹ năng dạy học với thí nghiệm vật lý ở trường phổ thông 1.1. Khái niệm kỹ năng dạy học 1.1.1. Khái niệm kỹ năng 1.1.2. Khái niệm kỹ năng dạy học 1.2. Kỹ năng dạy học với thí nghiệm vật lý 1.2.1. Kỹ năng dạy học với thí nghiệm 4 tiết LT + 7 ThH . Chuẩn bị lý thuyết trong [1], [2] . Thảo luận chức năng vai trò của thí nghiệm vật lý trong quá trình dạy học G7; G8 PL-62 Tuần/ Buổi Nội dung Hình thức tổ chức dạy học Yêu cầu đối với SV CĐR môn học 2 1.2.2. Nhóm kỹ năng dạy học với thí nghiệm cần thiết cho sinh viên sư phạm 1.3. Các nguyên tắc tổ chức rèn luyện và phát triển kỹ năng dạy học với thí nghiệm 4 LT + 7 ThH . Chuẩn bị lý thuyết trong [2], [3] . Thảo luận, thiết kế thí nghiệm, thiết kế bài học G7; G8; G9 3 1.4. Vận dụng vào dạy học các nội dung vật lý cụ thể 1.4.1. Phần điện học 1.4.2. Phần quang học 1.5. Vận dụng kỹ năng dạy học với thí nghiệm vào thực tiễn ở trường phổ thông 1.5.1. Rèn luyện nghiệp vụ sư phạm 1.5.2. Hoạt động trãi nghiệm thực tiễn 1.5.3. Thực tế dạy học ở trường phổ thông 7 ThH . Thảo luận, thiết kế thí nghiệm, thiết kế bài học, thiết kế tổ chức các hoạt động G9 2 Chương 3. Sơ lược về lý thuyết sai số và sử dụng thiết bị thí nghiệm vật lý THPT 3.1. Đo lường và các loại sai số 3.2. Một số khái niệm sai số trong lý thuyết xác suất 3.3. Cách xác định sai số 4 tiết LT -Chuẩn bị lý thuyết trong [1], [2] -Trình bày về lý thuyết sai số và sử dụng an toàn thiết bị thí nghiệm G2; G3 PL-63 Tuần/ Buổi Nội dung Hình thức tổ chức dạy học Yêu cầu đối với SV CĐR môn học trong chương trình phổ thông 3 3.4. Các loại thiết bị, dụng cụ thường dùng trong thí nghiệm phổ thông và cách sử dụng hiệu quả thiết bị cơ, nhiệt, điện 2 tiết thảo luận + 2 tiết tập giảng Viết kế hoạch tập giảng G2; G3 4 3.4. Các loại thiết bị, dụng cụ thường dùng trong thí nghiệm phổ thông và cách sử dụng hiệu quả thiết bị quang học 2 tiết thảo luận + 2 tiết tập giảng Viết kế hoạch tập giảng G2; G3 5 Chương 4. Hướng dẫn triển khai sử dụng các bài thí nghiệm vào dạy học chương trình vật lý lớp 10 4.1. Khảo sát thực nghiệm chuyển động thẳng G2; G5; G6 6 4.2. Khảo sát gia tốc rơi tự do 4.3. Đo Hệ số căng bề mặt chất lỏng 2 tiết thảo luận + 2 tiết tập giảng Viết kế hoạch tập giảng G4 7 4.4. Tổng hợp lực 4.5. Cân bằng của vật có trục quay cố định 2 tiết thảo luận + 2 tiết tập giảng Viết kế hoạch tập giảng G5 PL-64 Tuần/ Buổi Nội dung Hình thức tổ chức dạy học Yêu cầu đối với SV CĐR môn học 8 4.6. Xác định hệ số ma sát 4.7. Khảo sát hiện tượng mao dẫn 2 tiết thảo luận + 2 tiết tập giảng Viết kế hoạch tập giảng G5 9 Chương 5. Hướng dẫn triển khai sử dụng các bài thí nghiệm vào dạy học chương trình vật lý lớp 11 5.1. Xác định chiết suất của nước và tiêu cự thấu kính phân kỳ 2 tiết thảo luận + 2 tiết tập giảng Viết kế hoạch tập giảng G5 10 5.2. Kháo sát đặc tính chỉnh lưu của diod bán dẫn và đặc tính khuyếch đại của tranzito 5.3. Khảo sát hiện tượng tự cảm 2 tiết thảo luận + 2 tiết tập giảng Viết kế hoạch tập giảng G5 11 5.4. Lăng kính 5.5. Phản xạ toàn phần 2 tiết thảo luận + 2 tiết tập giảng Viết kế hoạch tập giảng G5 12 Chương 6. Hướng dẫn triển khai sử dụng các bài thí nghiệm vào dạy học chương trình vật lý lớp 12 6.1. Xác định chu kỳ dao động của con lắc đơn, con lắc lò xo và gia tốc trọng trường 2 tiết thảo luận + 2 tiết tập giảng Viết kế hoạch tập giảng G2; G3; G5 13 6.2. Xác định tốc độ truyền âm 2 tiết thảo luận + 2 Viết kế hoạch tập giảng G2; G3; G5 PL-65 Tuần/ Buổi Nội dung Hình thức tổ chức dạy học Yêu cầu đối với SV CĐR môn học tiết tập giảng 14 6.3. Khảo sát đoạn mạch xoay chiều có R, L, C nối tiếp 2 tiết thảo luận + 2 tiết tập giảng Viết kế hoạch tập giảng G2; G3; G6 15 6.4. Xác định bước sóng ánh sáng 2 tiết thảo luận + 2 tiết tập giảng Viết kế hoạch tập giảng G2; G3; G6 9. Quy định đối với môn học và yêu cầu của giảng viên - Sinh viên phải soạn kế hoạch dạy học chương trình vật lý trung học phổ thông, - Làm báo cáo thu hoạch về sự liên hệ các vấn đề đã học với chương trình môn Vật lý ở trường phổ thông. 10. Phương pháp đánh giá học phần Thành phần đánh giá Bài đánh giá Tỷ lệ (%) Hình thức đánh giá 1. Đánh giá quá trình 1.1. Ý thức học tập Chuyên cần, thái độ học tập 10 1.2. Hồ sơ học tập - Bài tập ở nhà và trên lớp - Báo cáo thuyết trình, tham gia thảo luận, làm việc nhóm, ... 20 3. Đánh giá cuối kỳ Bài kiểm tra cuối kỳ 70 Vấn đáp 10. Phụ trách học phần - Bộ môn phụ trách: PL-66 - Khoa phụ trách: - Địa chỉ: - E-mail: Thành phố Hồ Chí Minh ngày tháng năm 2019