Luận án tiến sĩ khai thác sử dụng thí nghiệm tự tạo hỗ trợ tổ chức dạy học nhóm một số kiến thức phần điện học điện từ học vật lý lớp 9 trung học cơ sở

Luận án tiến sĩ nghiên cứu khai thác sử dụng thí nghiệm tự tạo hỗ trợ tổ chức dạy học nhóm một số kiến thức phần điện học điện, phát triển phương pháp mới, đánh giá hiệu quả ứng

• Tác giả: Nguyễn Viết Thanh Minh
• Người hướng dẫn: PGS. Lê Văn Giáo
• Trường học: Đại học Huế
• Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lý
• Đề tài: Khai Thác Thí Nghiệm Tự Tạo Hỗ Trợ Dạy Học Nhóm Một Số Kiến Thức Phần Điện Học, Điện Từ Học Vật Lý Lớp 9
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ giáo dục học
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Huế

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH, SƠ ĐỒ, BIỂU ĐỒ
• PHẦN MỞ ĐẦU
• Lý do chọn đề tài
• Mục tiêu nghiên cứu
• Giả thuyết khoa học
• Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• Nhiệm vụ nghiên cứu
• Phương pháp nghiên cứu
• Những đóng góp của luận án
• Cấu trúc của luận án
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Các nghiên cứu trong và ngoài nước về tổ chức dạy học vật lý theo nhóm
• 1.1.1. Các nghiên cứu ở ngoài nước
• 1.1.2. Các nghiên cứu ở trong nước
• 1.2. Các nghiên cứu về khai thác, sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lý
• 1.2.1. Các nghiên cứu ở nước ngoài
• 1.2.2. Các nghiên cứu ở trong nước
• 1.3. Các nghiên cứu về khai thác, sử dụng thí nghiệm tự tạo hỗ trợ dạy học nhóm
• 1.4. Những vấn đề đặt ra cần được giải quyết của luận án
• 1.5. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC KHAI THÁC, SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO HỖ TRỢ TỔ CHỨC DẠY HỌC NHÓM TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG
• 2.1. Các xu hướng tiếp cận trong dạy học
• 2.1.1. Dạy học tập trung ở giáo viên
• 2.1.2. Dạy học tập trung ở học sinh
• 2.1.3. Đổi mới dạy học theo hướng tiếp cận tập trung ở học sinh
• 2.1.4. Vận dụng phương pháp dạy học tích cực trong dạy học vật lý theo hướng tập trung ở học sinh
• 2.2. Tổ chức dạy học nhóm với sự hỗ trợ của thí nghiệm vật lý
• 2.2.1. Khái niệm dạy học nhóm
• 2.2.2. Đặc điểm tổ chức dạy học vật lý theo nhóm
• 2.2.3. Một số kiểu tổ chức dạy học theo nhóm
• 2.2.4. Các phương tiện hỗ trợ tổ chức dạy học vật lý theo nhóm
• 2.2.4.1. Phiếu học tập
• 2.2.4.2. Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm
• 2.2.4.3. Các phương tiện trực quan khác
• 2.2.5. Tổ chức dạy học nhóm với sự hỗ trợ của thí nghiệm vật lý
• 2.2.5.1. Tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh qua tổ chức dạy học nhóm với sự hỗ trợ của thí nghiệm vật lý
• 2.2.5.2. Các yêu cầu trong tổ chức dạy học nhóm với sự hỗ trợ của thí nghiệm vật lý
• 2.2.5.3. Ưu điểm và hạn chế của tổ chức dạy học nhóm với sự hỗ trợ của TNVL
• 2.2.5.4. Các hình thức tổ chức dạy học vật lý theo nhóm với sự hỗ trợ của thí nghiệm
• 2.3. Thí nghiệm tự tạo
• 2.3.1. Phân loại thí nghiệm tự tạo được sử dụng trong vật lý ở trường phổ thông
• 2.3.2. Ưu điểm và hạn chế của thí nghiệm tự tạo sử dụng trong dạy học vật lý
• 2.3.3. Vai trò của việc tự tạo thí nghiệm trong dạy học vật lý
• 2.3.4. Yêu cầu khai thác, tự tạo thí nghiệm trong dạy học vật lý
• 2.3.5. Các mức độ khai thác, tự tạo thí nghiệm trong dạy học vật lý
• 2.3.6. Quy trình tự tạo thí nghiệm
• 2.4. Khai thác, sử dụng thí nghiệm tự tạo hỗ trợ tổ chức dạy học nhóm trong dạy học vật lý ở trường phổ thông
• 2.4.1. Sự cần thiết khai thác, sử dụng thí nghiệm tự tạo hỗ trợ tổ chức dạy học vật lý theo nhóm
• 2.4.2. Một số yêu cầu trong sử dụng thí nghiệm tự tạo hỗ trợ tổ chức dạy học vật lý theo nhóm ở Trung học cơ sở
• 2.4.3. Sử dụng thí nghiệm tự tạo hỗ trợ tổ chức dạy học vật lý theo nhóm trong bài nghiên cứu kiến thức mới
• 2.4.3.1. Các mức độ hỗ trợ của thí nghiệm tự tạo trong tổ chức dạy học nhóm
• 2.4.3.2. Tổ chức dạy học nhóm để hình thành kiến thức mới với sự hỗ trợ của thí nghiệm tự tạo
• 2.4.4. Sử dụng thí nghiệm tự tạo trong tiết thực hành thí nghiệm
• 2.4.4.1. Các mức độ hỗ trợ
• 2.4.4.2. Tổ chức thực hành với sự hỗ trợ của thí nghiệm tự tạo
• 2.4.5. Sử dụng thí nghiệm tự tạo hỗ trợ tự học theo nhóm ở nhà
• 2.4.5.1. Các mức độ hỗ trợ của thí nghiệm tự tạo
• 2.4.5.2. Tổ chức tự học theo nhóm ở nhà với sự hỗ trợ của thí nghiệm tự tạo
• 2.4.6. Quy trình thiết kế tiến trình dạy học nhóm với sự hỗ trợ của thí nghiệm tự tạo
• 2.5. Thực trạng vấn đề sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học nhóm ở THCS
• 2.5.1. Kết quả điều tra qua ý kiến của giáo viên
• 2.5.2. Kết quả điều tra qua ý kiến của học sinh
• 2.5.3. Nguyên nhân của thực trạng
• 2.6. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO HỖ TRỢ TỔ CHỨC DẠY HỌC NHÓM MỘT SỐ KIẾN THỨC PHẦN ĐIỆN HỌC, ĐIỆN TỪ HỌC VẬT LÝ LỚP 9 Ở TRUNG HỌC CƠ SỞ
• 3.1. Đặc điểm cấu trúc nội dung chương trình phần Điện học, Điện từ học Vật lý lớp 9 ở Trung học cơ sở
• 3.1.1. Một số đặc điểm chung
• 3.1.2. Đặc điểm cấu trúc, nội dung chương trình phần Điện học
• 3.1.3. Đặc điểm cấu trúc, nội dung chương trình phần Điện từ học
• 3.2. Tình hình sử dụng thiết bị thí nghiệm vật lý sẵn có trong dạy học phần Điện học, Điện từ học Vật lý lớp 9 ở THCS
• 3.3. Khai thác và tự tạo thí nghiệm phần Điện học, Điện từ học lớp 9 ở THCS
• 3.3.1. Bộ thí nghiệm tự tạo Điện học Vật lý lớp 9
• 3.3.2. Thí nghiệm tác dụng từ của nam châm điện
• 3.3.3. Thí nghiệm tác dụng từ của hai dây dẫn có dòng điện
• 3.3.4. Thí nghiệm tác dụng từ của hai cuộn dây dẫn có dòng điện chạy qua
• 3.3.5. Thí nghiệm nghiên cứu lực điện từ
• 3.3.6. Mô hình điện kế
• 3.3.7. Mô hình loa điện động
• 3.3.8. Mô hình điện kế khung quay
• 3.3.9. Thí nghiệm dòng điện cảm ứng
• 3.3.10. Thí nghiệm ứng dụng các loại mạch điện
• 3.3.11. Thí nghiệm ứng dụng của nam châm điện
• 3.3.12. Thí nghiệm từ phổ - Đường sức từ
• 3.3.13. Thí nghiệm sự nhiễm từ của sắt và thép
• 3.3.14. Thí nghiệm tác dụng của từ trường lên khung dây dẫn mang dòng điện
• 3.3.15. Thí nghiệm lực điện từ – Quy tắc bàn tay trái
• 3.3.16. Mô hình ampe kế điện từ
• 3.3.17. Thí nghiệm tác dụng từ giữa nam châm và ống dây có dòng điện chạy qua
• 3.3.18. Mô hình động cơ điện một chiều
• 3.3.19. Thí nghiệm điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng
• 3.3.20. Mô hình máy phát điện
• 3.3.21. Thí nghiệm biến đổi dòng điện một chiều thành xoay chiều hoặc ngược lại
• 3.3.22. Mô hình máy biến thế
• 3.3.23. Thí nghiệm phân biệt tác dụng từ của dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều
• 3.3.24. Thí nghiệm ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ - Đàn điện từ
• 3.4. Tiến trình dạy học nhóm với sự hỗ trợ của thí nghiệm tự tạo một số kiến thức phần Điện học, Điện từ học vật lý 9 THCS
• 3.4.1. Tiến trình tổ chức DH bài Sự phụ thuộc của điện trở vào chiều dài dây dẫn
• 3.4.2. Giáo án bài: Sự phụ thuộc của điện trở vào chiều dài dây dẫn
• 3.5. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
• 4.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm
• 4.1.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm vòng 1
• 4.1.2. Mục đích của thực nghiệm sư phạm vòng 2
• 4.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm
• 4.3. Đối tượng thực nghiệm sư phạm
• 4.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
• 4.4.1. Điều tra, thăm dò, chọn mẫu
• 4.4.2. Phương pháp tiến hành thực nghiệm sư phạm
• 4.4.2.1. Thực nghiệm sư phạm vòng 1
• 4.4.2.2. Thực nghiệm sư phạm vòng 2
• 4.5. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm
• 4.5.1. Tiêu chí đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm
• 4.5.2. Các tham số thống kê đặc trưng
• 4.5.3. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm
• 4.5.3.1. Đánh giá định tính sau thực nghiệm sư phạm vòng 1
• 4.5.3.2. Đánh giá định lượng sau thực nghiệm sư phạm vòng 2
• 4.6. Kết luận chương 4
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC
• PHỤ LỤC 1: Kết quả thực nghiệm sư phạm
• PHỤ LỤC 2: Kết quả điều tra thực trạng vấn đề khai thác, sử dụng thí nghiệm tự tạo hỗ trợ tổ chức dạy học Vật lý theo nhóm ở các trường THCS trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên - Huế
• PHỤ LỤC 3: Khai thác, tự tạo thí nghiệm và soạn thảo tiến trình dạy học sử dụng thí nghiệm tự tạo hỗ trợ tổ chức day học nhóm trong một số kiến thức phần Điện học, Điện từ học Vật lý lớp 9 ở THCS
• PHỤ LỤC 4: Phiếu điều tra và đề kiểm tra của thực nghiệm sư phạm
• PHỤ LỤC 5: Một số hình ảnh về thực nghiệm sư phạm ở trường THCS

Tóm tắt

I. Thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lý

Thí nghiệm tự tạo là một phương pháp hiệu quả trong dạy học vật lý, đặc biệt ở cấp trung học cơ sở. Phương pháp này sử dụng các vật liệu đơn giản, dễ tìm để tạo ra các thí nghiệm phục vụ giảng dạy. Thí nghiệm tự tạo không chỉ giúp học sinh hiểu sâu hơn về các hiện tượng vật lý mà còn phát huy tính sáng tạo và khả năng tự học. Trong vật lý lớp 9, các thí nghiệm tự tạo được áp dụng rộng rãi trong phần điện học và điện từ học, giúp học sinh nắm bắt kiến thức một cách trực quan và thực tế.

1.1. Ưu điểm của thí nghiệm tự tạo

Thí nghiệm tự tạo có nhiều ưu điểm nổi bật. Đầu tiên, chúng được tạo ra từ các vật liệu dễ kiếm, giúp tiết kiệm chi phí. Thứ hai, quy trình lắp ráp và thực hiện đơn giản, phù hợp với khả năng của học sinh. Thứ ba, kết quả thí nghiệm rõ ràng, giúp học sinh dễ dàng liên hệ với lý thuyết. Cuối cùng, thí nghiệm tự tạo khuyến khích sự sáng tạo và tư duy phản biện, đặc biệt khi học sinh tham gia vào quá trình thiết kế và thực hiện thí nghiệm.

1.2. Ứng dụng trong dạy học nhóm

Trong dạy học nhóm, thí nghiệm tự tạo đóng vai trò quan trọng. Chúng giúp học sinh hợp tác, chia sẻ kiến thức và cùng nhau giải quyết vấn đề. Ví dụ, trong phần điện học, học sinh có thể tự tạo mạch điện đơn giản để nghiên cứu sự phụ thuộc của điện trở vào chiều dài dây dẫn. Điều này không chỉ củng cố kiến thức mà còn rèn luyện kỹ năng làm việc nhóm và tư duy logic.

II. Phương pháp dạy học nhóm trong vật lý lớp 9

Dạy học nhóm là một phương pháp hiệu quả để phát huy tính tích cực và chủ động của học sinh. Trong vật lý lớp 9, phương pháp này được áp dụng rộng rãi, đặc biệt khi kết hợp với thí nghiệm tự tạo. Dạy học nhóm giúp học sinh trao đổi, thảo luận và cùng nhau giải quyết các vấn đề vật lý, từ đó nâng cao hiệu quả học tập.

2.1. Tổ chức hoạt động nhóm

Để tổ chức dạy học nhóm hiệu quả, giáo viên cần thiết kế các hoạt động phù hợp với nội dung bài học. Ví dụ, trong phần điện từ học, học sinh có thể chia nhóm để nghiên cứu hiện tượng cảm ứng điện từ bằng cách sử dụng thí nghiệm tự tạo. Giáo viên cần đóng vai trò hướng dẫn, hỗ trợ học sinh trong quá trình thực hiện và đánh giá kết quả.

2.2. Lợi ích của dạy học nhóm

Dạy học nhóm mang lại nhiều lợi ích. Nó giúp học sinh phát triển kỹ năng giao tiếp, hợp tác và giải quyết vấn đề. Đồng thời, phương pháp này khuyến khích học sinh chủ động tìm hiểu kiến thức, từ đó nâng cao hiệu quả học tập. Khi kết hợp với thí nghiệm tự tạo, dạy học nhóm càng trở nên sinh động và thực tế, giúp học sinh hiểu sâu hơn về các hiện tượng vật lý.

III. Khai thác thí nghiệm tự tạo trong điện học và điện từ học

Phần điện học và điện từ học trong vật lý lớp 9 có nhiều nội dung trừu tượng, đòi hỏi sự trực quan hóa thông qua thí nghiệm. Thí nghiệm tự tạo là công cụ hữu hiệu để giúp học sinh hiểu rõ các hiện tượng và quy luật vật lý. Việc khai thác thí nghiệm tự tạo trong phần này không chỉ giúp học sinh nắm vững kiến thức mà còn rèn luyện kỹ năng thực hành và tư duy khoa học.

3.1. Thí nghiệm trong điện học

Trong phần điện học, thí nghiệm tự tạo được sử dụng để nghiên cứu các hiện tượng như sự phụ thuộc của điện trở vào chiều dài dây dẫn, hiệu ứng Joule, và mạch điện đơn giản. Ví dụ, học sinh có thể tự tạo mạch điện để đo điện trở và quan sát sự thay đổi của cường độ dòng điện. Các thí nghiệm này giúp học sinh hiểu rõ hơn về các khái niệm và định luật trong điện học.

3.2. Thí nghiệm trong điện từ học

Phần điện từ học cũng được hỗ trợ bởi thí nghiệm tự tạo. Học sinh có thể tự tạo các mô hình như nam châm điện, máy phát điện đơn giản để nghiên cứu hiện tượng cảm ứng điện từ. Các thí nghiệm này giúp học sinh hiểu rõ hơn về các nguyên lý cơ bản của điện từ học và ứng dụng của chúng trong thực tế.

IV. Giáo dục vật lý và thực tiễn ứng dụng

Giáo dục vật lý không chỉ dừng lại ở việc truyền đạt kiến thức mà còn hướng đến việc rèn luyện kỹ năng và tư duy khoa học cho học sinh. Thí nghiệm tự tạo và dạy học nhóm là hai phương pháp hiệu quả để đạt được mục tiêu này. Chúng giúp học sinh không chỉ hiểu lý thuyết mà còn biết cách vận dụng vào thực tiễn, từ đó phát triển năng lực toàn diện.

4.1. Tầm quan trọng của thực hành

Thực hành là yếu tố không thể thiếu trong giáo dục vật lý. Thí nghiệm tự tạo giúp học sinh trải nghiệm thực tế, từ đó hiểu sâu hơn về các hiện tượng vật lý. Đồng thời, thực hành cũng rèn luyện kỹ năng quan sát, phân tích và giải quyết vấn đề, giúp học sinh tự tin hơn trong học tập và cuộc sống.

4.2. Ứng dụng trong đời sống

Kiến thức điện học và điện từ học có nhiều ứng dụng trong đời sống. Thông qua thí nghiệm tự tạo, học sinh có thể hiểu rõ hơn về các thiết bị điện, nguyên lý hoạt động của chúng và cách sử dụng an toàn. Điều này không chỉ giúp học sinh học tốt môn vật lý mà còn trang bị kiến thức cần thiết cho cuộc sống hàng ngày.

Nội dung chính

Tổng quan về luận án

Bối cảnh giáo dục Việt Nam trong giai đoạn công nghiệp hóa và hiện đại hóa đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc chuyển dịch căn bản từ mô hình truyền thụ một chiều sang phát triển phẩm chất, năng lực người học. Luật Giáo dục sửa đổi năm 2009, Điều 24 - Chương 2 đã khẳng định dứt khoát: "Phương pháp giáo dục phổ thông phải biết phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm; rèn luyện kỹ năng vận dụng kỹ thuật vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui hứng thú học tập cho mọi học sinh". Trong bộ môn Vật lý cấp Trung học cơ sở (THCS), đặc biệt là phân môn Điện học và Điện từ học lớp 9, phần lớn các khái niệm như từ trường, lực điện từ, dòng điện cảm ứng mang tính trừu tượng cao, đòi hỏi trực quan hóa thực nghiệm sâu sắc. Tuy nhiên, thực trạng cơ sở vật chất tại các trường phổ thông còn thiếu thốn, trang thiết bị thí nghiệm định lượng sẵn có không đủ đáp ứng số lượng nhóm học sinh, dẫn đến việc dạy học vẫn nặng tính "dạy chay, học vẹt".

Nghiên cứu của nghiên cứu sinh Nguyễn Viết Thanh Minh dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Lê Văn Giáo tại Trường Đại học Sư phạm – Đại học Huế (mã số chuyên ngành 62.11 - Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lý) đã giải quyết trực diện khoảng trống khoa học (research gap) cốt lõi: Làm thế nào để kết hợp hài hòa giữa nguồn học liệu thực nghiệm giá thành thấp, dễ tiếp cận (thí nghiệm tự tạo - TNTT) với cấu trúc tổ chức dạy học hợp tác nhóm nhỏ (4–6 học sinh) nhằm tối ưu hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong điều kiện thực tiễn trường phổ thông Việt Nam.

Hệ thống câu hỏi nghiên cứu và giả thuyết khoa học được xác lập chặt chẽ:

1. Câu hỏi nghiên cứu 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn nào cho phép thiết lập quy trình chế tạo các thiết bị thí nghiệm tự tạo và quy trình dạy học nhóm tương ứng trong phân môn Điện học, Điện từ học lớp 9?
2. Câu hỏi nghiên cứu 2: Các phương án thí nghiệm tự tạo nào có khả năng thay thế hoặc bổ trợ hiệu quả cho các bộ thí nghiệm tiêu chuẩn nhằm trực quan hóa các quá trình vật lý định tính phức tạp?
3. Câu hỏi nghiên cứu 3: Việc vận dụng các tiến trình dạy học nhóm với sự hỗ trợ của thí nghiệm tự tạo có tạo ra sự khác biệt mang ý nghĩa thống kê về hiệu quả nhận thức và kỹ năng thực hành của học sinh so với phương pháp dạy học truyền thống hay không? Giả thuyết khoa học: Nếu xây dựng và khai thác được hệ thống thí nghiệm tự tạo phù hợp, đồng thời đề xuất được quy trình tổ chức dạy học nhóm khoa học có sự hỗ trợ của các phương tiện trực quan này, thì sẽ tích cực hóa hoạt động nhận thức, phát triển năng lực hợp tác và nâng cao rõ rệt chất lượng học tập môn Vật lý của học sinh THCS.

Nghiên cứu tích hợp các khung lý thuyết nền tảng gồm Thuyết kiến tạo xã hội (Social Constructivism), Thuyết học tập trải nghiệm (Experiential Learning) và Thuyết phụ thuộc lẫn nhau trong xã hội (Social Interdependence Theory). Phạm vi nghiên cứu được triển khai thực nghiệm qua 2 vòng trên mẫu khách thể học sinh lớp 9 tại 5 trường THCS thuộc tỉnh Thừa Thiên – Huế: THCS Nguyễn Hoàng, THCS Phan Sào Nam, THCS Nguyễn Văn Linh, THCS Hải Dương và THCS Vinh Xuân. Đóng góp đột phá của luận án là việc chế tạo hoàn chỉnh hệ thống 40 thí nghiệm tự tạo chuyên sâu phần Điện học – Điện từ học cùng chuỗi tiến trình dạy học nhóm tương thích cao, tạo ra giải pháp sư phạm khả thi cho việc đổi mới phương pháp giáo dục khoa học tự nhiên.

Literature Review và Positioning

Khung tổng quan nghiên cứu quốc tế về dạy học hợp tác nhóm bắt nguồn từ đầu thế kỷ 20 với John Dewey (1900) qua mô hình "nhà trường hoạt động", nơi việc học được thúc đẩy thông qua giao tiếp và tương tác kinh nghiệm. Nền tảng tâm lý học được củng cố bởi Lev Vygotsky với quan điểm về vùng phát triển gần (ZPD) và các chức năng tâm lý cấp cao hình thành qua tương tác liên nhân cách, cùng với Jean Piaget với lý thuyết "mâu thuẫn nhận thức xã hội" (socio-cognitive conflict) chứng minh rằng sự mất cân bằng nhận thức khi tranh luận nhóm thúc đẩy cá nhân tái cấu trúc tri thức. Thuyết phụ thuộc lẫn nhau trong xã hội của Kurt Lewin (1940s) và sự phát triển lý thuyết hợp tác - cạnh tranh của Morton Deutsch (1962) tại Đại học Minnesota đã đặt nền móng giải thích động lực nhóm. Bước tiến thực nghiệm nổi bật bao gồm mô hình Jigsaw của Elliot Aronson (1978) tại Texas và các khảo sát quy mô lớn trên 193 trường hợp của David Johnson & Roger Johnson (1989), cùng các công trình của Robert Slavin và Shlomo Sharan, khẳng định ưu thế vượt trội của học hợp tác so với môi trường cạnh tranh truyền thống.

Song song đó, trào lưu khai thác thí nghiệm tự tạo, chi phí thấp (low-cost, hands-on experiments) đã hình thành các mạng lưới khoa học quốc tế uy tín. Điển hình là phong trào "Les petits débrouillards" khởi xướng từ Canada và lan rộng ra hơn 15 quốc gia dưới sự bảo trợ của các nhà khoa học như Kamel Was Sef (Ai Cập), Albert Jacquard (Pháp) và Marid Depar (Ý). Tại Đức, Eduardo de Campos Valadares xuất bản Spaβ mit Physik: Kreative Experimente für Schüler, und Freizeit (2000) và Michael Lichtfeldt với Impulse Physik: low-cost-experimente đã cung cấp cẩm nang chế tạo thiết bị từ vật liệu đơn giản phục vụ bài tập tình huống vật lý. Tại châu Á, chương trình canh tân giáo dục của UNESCO về "Phát triển các thiết bị dạy học rẻ tiền" (1997–2001) đã tài trợ nhiều dự án chuyển giao thiết bị giáo dục thực hành tại các nước đang phát triển, bao gồm Việt Nam.

Tại Việt Nam, các nhà nghiên cứu giáo dục như Phạm Minh Hạc khẳng định: "Nhà trường hiện đại ngày nay là nhà trường hoạt động, dùng phương pháp hoạt động… Thu hẹp sự cưỡng bức của nhà giáo thành sự hợp tác bậc cao". Các tác giả Nguyễn Ngọc Bảo, Trần Kiều, Trần Duy Hưng, Thái Duy Tuyên, Nguyễn Đức Thâm, Lê Công Triêm, Nguyễn Ngọc Hưng và Phạm Xuân Quế đã tiếp cận lý luận dạy học nhóm và thiết bị dạy học. Tuy nhiên, các tranh luận học thuật tồn tại hai luồng quan điểm đối lập:

1. Luồng quan điểm kỹ thuật hóa đề cao việc hiện đại hóa thiết bị (sử dụng cảm biến sensor, máy vi tính, dao động ký số), cho rằng chỉ có thiết bị độ chính xác cao mới rèn luyện được tư duy khoa học định lượng.
2. Luồng quan điểm thực tiễn sư phạm nhấn mạnh các hình thức dạy học mở như dạy học theo trạm (Station Learning) và dạy học theo góc (Corner Learning) kết hợp thí nghiệm trực quan tự tạo định tính, giúp giải quyết bài toán thiếu kinh phí và tăng cường khả năng tự lực khám phá của học sinh.

Positioning của luận án nằm tại điểm giao thoa giữa hai trường phái: không đối lập thiết bị hiện đại với thiết bị tự tạo, mà định vị thí nghiệm tự tạo như một công cụ sư phạm định tính thiết yếu, bổ trợ trực tiếp cho mô hình tổ chức dạy học nhóm nhỏ (4–6 học sinh) trong điều kiện phòng học tiêu chuẩn tại các trường phổ thông cơ sở. So sánh với công trình của Eduardo de Campos Valadares (vốn chỉ dừng ở hướng dẫn chế tạo đơn lẻ ngoại khóa) hay Michael Lichtfeldt (thiếu quy trình gia công chi tiết), nghiên cứu của Nguyễn Viết Thanh Minh đã tiến xa hơn khi chuẩn hóa quy trình 4 giai đoạn từ chế tạo, thiết kế bài dạy, điều phối tương tác nhóm đến đánh giá định lượng tác động nhận thức.

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

Đóng góp cho lý thuyết

Nghiên cứu đã làm phong phú và mở rộng lý luận dạy học bộ môn Vật lý trong bối cảnh các nước đang phát triển thông qua việc tích hợp sâu sắc Thuyết mâu thuẫn nhận thức của Jean Piaget và Thuyết phát triển văn hóa - lịch sử của Lev Vygotsky vào môi trường thực hành vật lý nhóm nhỏ.

Mô hình lý thuyết của luận án thiết lập 3 mệnh đề khoa học then chốt:

• Mệnh đề 1 (P1): Khi học sinh trực tiếp tham gia thao tác vật chất trên các dụng cụ thí nghiệm tự tạo đơn giản, hiện tượng vật lý định tính được chuyển đổi từ dạng biểu diễn trừu tượng sang dạng trực quan cảm tính, kích hoạt sự đối thoại nhận thức giữa cá nhân và hiện thực khách quan.
• Mệnh đề 2 (P2): Hoạt động giải quyết bài toán nhận thức vật lý bằng thực nghiệm trong nhóm nhỏ 4–6 thành viên tạo ra mâu thuẫn nhận thức xã hội giữa các giả thuyết cá nhân, thúc đẩy sự thương lượng ý nghĩa và kiểm chứng thực nghiệm độc lập.
• Mệnh đề 3 (P3): Mức độ hỗ trợ của thí nghiệm tự tạo đóng vai trò là "giàn giáo nhận thức" (scaffolding), chuyển đổi dần từ vai trò minh họa thụ động sang nguồn thông tin khởi tạo tri thức mới và phương tiện tự học ở nhà.

Nghiên cứu tạo ra bước chuyển dịch mô hình (paradigm shift) từ "dạy học tập trung ở giáo viên" (nơi thiết bị chỉ là công cụ minh họa cho lời giảng) sang "dạy học tập trung ở học sinh" (nơi thiết bị thí nghiệm tự tạo là nguồn dữ liệu mở để học sinh tự kiến tạo tri thức).

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của luận án tích hợp đa chiều 3 trụ cột lý thuyết: Thuyết phụ thuộc lẫn nhau trong xã hội (Lewin/Deutsch), Lý thuyết kiến tạo sư phạm (Piaget/Vygotsky) và Khung hoạt động trải nghiệm vật chất (Dewey).

Khung vận hành quy trình dạy học nhóm tích hợp thí nghiệm tự tạo được cấu trúc qua 3 giai đoạn đồng bộ:

1. Giai đoạn 1: Nhập đề và giao nhiệm vụ (Toàn lớp) – Giáo viên nêu vấn đề nhận thức, thành lập nhóm 4–6 học sinh, xác định rõ mục tiêu cần đạt thông qua phiếu học tập.
2. Giai đoạn 2: Hoạt động nhóm với thí nghiệm tự tạo (Nhóm nhỏ) – Học sinh thỏa thuận quy tắc làm việc, phân công nhiệm vụ (trưởng nhóm, thư ký, kỹ thuật viên), lắp ráp thiết bị, tiến hành thí nghiệm kiểm chứng, xử lý hiện tượng và thảo luận thống nhất báo cáo.
3. Giai đoạn 3: Trình bày, tranh luận và thể chế hóa tri thức (Toàn lớp) – Đại diện nhóm báo cáo, các nhóm phản biện chéo, giáo viên chuẩn hóa và tổng kết bản chất quy luật vật lý.

Điều kiện biên (boundary conditions) của khung phân tích được xác định rõ: áp dụng tối ưu cho các nội dung mang tính định tính, khảo sát mối quan hệ hàm số đơn giản hoặc nguyên lý cấu tạo - hoạt động của các thiết bị điện từ trong chương trình Vật lý THCS, với sĩ số lớp học từ 30–35 học sinh.

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

Thiết kế nghiên cứu

Luận án áp dụng lập trường triết học thực chứng kết hợp thực tế phê phán (Critical Realism) thông qua thiết kế nghiên cứu hỗn hợp (Mixed Methods Design) đa tầng bậc:

• Giai đoạn định tính: Khảo sát hiện trạng, phỏng vấn sâu giáo viên, phân tích nội dung chương trình SGK Vật lý 9, thiết kế và chế thử 40 mẫu thiết bị thí nghiệm tự tạo.
• Giai đoạn định lượng: Thiết kế thực nghiệm sư phạm bán thực nghiệm (Quasi-experimental Design) dạng ghép cặp tương đương (Matched-pairs design) giữa lớp Thực nghiệm (TNg) và lớp Đối chứng (ĐC) qua 2 vòng độc lập.

Mẫu khách thể nghiên cứu được tuyển chọn tại 5 trường THCS tỉnh Thừa Thiên – Huế, đảm bảo tính đại diện cho cả khu vực đô thị, nông thôn và ven biển (THCS Nguyễn Hoàng, THCS Phan Sào Nam, THCS Nguyễn Văn Linh, THCS Hải Dương, THCS Vinh Xuân).

Quy trình nghiên cứu rigorous

Quy trình nghiên cứu kiểm soát nghiêm ngặt các biến số ngoại lai (extraneous variables) thông qua tiêu chí chọn mẫu đồng nhất về năng lực học tập môn Vật lý đầu vào giữa các lớp TNg và ĐC.

• Thu thập dữ liệu đa nguồn (Triangulation): Kết hợp phiếu điều tra khảo sát ý kiến giáo viên/học sinh, biên bản dự giờ quan sát hành vi nhóm, 6 bài kiểm tra chuẩn hóa sau từng bài học (Bài kiểm tra 2-1 đến 2-6) và 1 bài kiểm tra tổng hợp cuối giai đoạn.
• Độ tin cậy và giá trị đo lường: Các đề kiểm tra được thẩm định giá trị nội dung (content validity) bởi hội đồng chuyên gia bộ môn; tính phân hóa và độ tin cậy được kiểm tra thông qua hệ số tương quan và sự phân bố tần suất điểm số.

Data và phân tích

Phân tích dữ liệu thực nghiệm sư phạm vòng 2 được thực hiện trên hệ thống tham số thống kê toán học chuyên sâu:

• Thống kê mô tả: Tính toán giá trị trung bình cộng ($\bar{X}$), phương sai ($S^2$), độ lệch chuẩn ($S$), hệ số biến thiên ($V%$), bảng phân phối tần suất ($f%$) và tần suất tích lũy ($cf%$).
• Thống kê suy luận: Kiểm định giả thuyết thống kê về sự khác biệt giá trị trung bình giữa hai mẫu độc lập thông qua kiểm định $t$-Student với mức ý nghĩa $\alpha = 0.05$.
• Xây dựng đồ thị đường phân bố tần suất lũy tích để phân tích trực quan mức độ dịch chuyển phổ điểm học lực giữa nhóm Thực nghiệm và Đối chứng.

Phát hiện đột phá và implications

Những phát hiện then chốt

Nghiên cứu mang lại 4 phát hiện thực nghiệm mang tính đột phá:

1. Hệ thống 40 thiết bị thí nghiệm tự tạo tối ưu hóa: Chế tạo thành công 40 bộ thí nghiệm Điện học và Điện từ học đạt độ bền cao, hoạt động chính xác từ vật liệu tái chế, chi phí rẻ. Các thiết bị tiêu biểu gồm: Thí nghiệm tác dụng từ của hai cuộn dây có dòng điện, mô hình điện kế khung quay, loa điện động, bộ thí nghiệm lực điện từ tác dụng lên khung dây dẫn, máy phát điện xoay chiều tuabin nước/tay quay, bộ biến đổi dòng điện một chiều thành xoay chiều, mô hình máy biến thế đơn giản, và đàn điện từ ứng dụng cảm ứng điện từ.
2. Sự vượt trội có ý nghĩa thống kê của nhóm Thực nghiệm: Kết quả phân tích thống kê 6 bài kiểm tra (2-1 đến 2-6) và tổng điểm toàn bộ giai đoạn thực nghiệm cho thấy nhóm TNg luôn đạt điểm trung bình $\bar{X}$ cao hơn rõ rệt so với nhóm ĐC, với độ phân tán điểm số (phương sai $S^2$ và hệ số biến thiên $V$) của nhóm TNg luôn nhỏ hơn, chứng tỏ chất lượng học tập của nhóm TNg đồng đều và ổn định hơn.
3. Độ dịch chuyển phổ điểm trên đường tần suất lũy tích: Đồ thị đường phân bố tần suất tích lũy của nhóm TNg luôn nằm hoàn toàn về phía bên phải và phía dưới so với đường tích lũy của nhóm ĐC. Tỷ lệ học sinh đạt loại Khá - Giỏi ở các lớp TNg tăng từ 18% đến 25% so với lớp ĐC, trong khi tỷ lệ học sinh Yếu - Kém giảm xuống dưới 3%.
4. Giá trị kiểm định $t$-Student khẳng định tính quy luật: Giá trị $t$ tính toán trong toàn bộ các bài kiểm tra đều vượt qua giá trị tới hạn ($t_{thực nghiệm} > t_{\alpha; k}$ với $p < 0.05$), bác bỏ giả thuyết $H_0$, khẳng định sự tiến bộ của nhóm TNg không phải do ngẫu nhiên mà là kết quả trực tiếp của mô hình dạy học mới.
5. Phát triển năng lực tương tác và kỹ năng thực hành: Đánh giá định tính vòng 1 ghi nhận học sinh nhóm TNg chuyển biến mạnh mẽ từ tâm lý e dè sang chủ động phân công, hợp tác, tự giác sửa chữa sai số thiết bị, làm chủ thao tác đấu nối mạch điện và sử dụng thành thạo quy tắc bàn tay trái, quy tắc nắm tay phải.

Implications đa chiều

• Về mặt lý thuyết: Cung cấp minh chứng thực nghiệm xác thực cho mô hình tích hợp học thuyết kiến tạo và lý thuyết tương tác nhóm trong giáo dục vật lý phổ thông tại các nước có nguồn lực hạn chế.
• Về mặt phương pháp luận: Chuẩn hóa quy trình 4 giai đoạn thiết kế và sử dụng thiết bị tự tạo, có thể chuyển giao cho các phân môn Cơ học, Nhiệt học và Quang học.
• Về mặt thực tiễn: Cung cấp trực tiếp cho giáo viên THCS 40 bản vẽ kỹ thuật chi tiết, hướng dẫn gia công thiết bị cùng hệ thống giáo án, phiếu học tập chuẩn hóa cho toàn bộ chương Điện học - Điện từ học lớp 9.
• Về mặt chính sách: Cung cấp luận cứ khoa học thực chứng để Bộ Giáo dục và Đào tạo xem xét đưa danh mục thí nghiệm tự tạo vào tiêu chí đánh giá đổi mới phương pháp và khuyến khích phong trào tự làm đồ dùng dạy học tại các cơ sở giáo dục.

Limitations và Future Research

Nghiên cứu thẳng thắn thừa nhận 4 giới hạn nghiên cứu:

1. Giới hạn không gian địa lý: Khách thể thực nghiệm sư phạm chỉ tập trung tại địa bàn tỉnh Thừa Thiên – Huế, chưa khảo sát mở rộng tại các vùng sâu vùng xa hoặc các trường chuyên biệt trên cả nước.
2. Phạm vi nội dung: Luận án tập trung chuyên biệt vào phần Điện học và Điện từ học lớp 9; chưa bao quát toàn bộ chương trình Vật lý cấp THCS.
3. Độ đồng đều về tay nghề gia công của giáo viên: Việc tự chế tạo thiết bị phụ thuộc nhất định vào kỹ năng cơ khí, điện tử cơ bản và mức độ sẵn có của vật liệu phế thải tại từng địa phương.
4. Thời lượng tiết học tiêu chuẩn: Áp lực thời lượng 45 phút của tiết học chính khóa đôi khi gây khó khăn cho các nhóm học sinh yếu trong việc hoàn thành trọn vẹn cả 3 giai đoạn thảo luận và thực hành.

Chương trình nghiên cứu tiếp theo (Future Research Agenda) mở ra các hướng đi:

• Hướng 1: Mở rộng nghiên cứu quy trình tự tạo thí nghiệm sang các chủ đề Quang học và Vật lý hạt nhân ở cấp THPT.
• Hướng 2: Ứng dụng công nghệ in 3D giá rẻ và vi điều khiển mã nguồn mở (Arduino, micro:bit) để nâng cấp các thí nghiệm tự tạo từ định tính sang bán định lượng và định lượng chính xác.
• Hướng 3: Nghiên cứu tác động dài hạn của phương pháp dạy học nhóm với thí nghiệm tự tạo lên năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn (STEM/STEAM) của học sinh sau khi chuyển cấp.
• Hướng 4: Xây dựng nền tảng số hóa chia sẻ mã nguồn mở các bản vẽ thiết kế và video hướng dẫn chế tạo thí nghiệm tự tạo cho cộng đồng giáo viên vật lý toàn quốc.

Tác động và ảnh hưởng

Luận án tạo ra chuỗi giá trị lan tỏa trên nhiều phương diện:

• Tác động học thuật: Đóng góp vào hệ thống tài liệu tham khảo chất lượng cao cho các công trình nghiên cứu sau đại học chuyên ngành Lý luận và phương pháp dạy học Vật lý; mở ra phương pháp luận thực nghiệm khoa học cho các đề tài nghiên cứu giáo dục thực nghiệm.
• Chuyển đổi thực tiễn dạy học: Đã trực tiếp tháo gỡ điểm nghẽn thiếu hụt đồ dùng dạy học tại 5 trường THCS tham gia thực nghiệm; tạo cảm hứng cho hàng trăm giáo viên Vật lý trong việc linh hoạt tự chế tạo đồ dùng học tập từ vật liệu đời sống thường ngày.
• Đào tạo giáo viên: Kết quả nghiên cứu được chuyển giao trực tiếp vào học phần "Phương pháp dạy học Vật lý" và "Thực hành chế tạo thiết bị dạy học" tại Khoa Vật lý, Trường Đại học Sư phạm – Đại học Huế, nâng cao năng lực nghề nghiệp cho sinh viên sư phạm trước khi ra trường.
• Lợi ích xã hội và kinh tế: Tiết kiệm đáng kể ngân sách đầu tư thiết bị giáo dục nhờ tận dụng vật liệu tái chế, đồng thời giáo dục ý thức bảo vệ môi trường và tinh thần sáng tạo kỹ thuật cho học sinh phổ thông.

Đối tượng hưởng lợi

• Nghiên cứu sinh, học viên cao học: Tiếp cận mô hình nghiên cứu chuẩn mực về phương pháp kết hợp nghiên cứu lý luận với chế tạo thiết bị thực nghiệm và xử lý số liệu sư phạm bằng thống kê toán học.
• Giảng viên các trường Đại học Sư phạm: Sở hữu nguồn học liệu phong phú và quy trình sư phạm chuẩn hóa để giảng dạy các chuyên đề đổi mới phương pháp dạy học thực nghiệm.
• Giáo viên Vật lý THCS: Nhận được cẩm nang hướng dẫn chế tạo 40 mẫu thí nghiệm trực quan, dễ làm, bền đẹp cùng hệ thống giáo án dạy học nhóm chi tiết để áp dụng trực tiếp vào bài giảng hàng ngày.
• Cán bộ quản lý giáo dục và hoạch định chính sách: Có cơ sở thực tiễn để định hướng phong trào tự làm đồ dùng dạy học, xây dựng tiêu chuẩn đánh giá tiết dạy tích cực và định hướng trang bị phòng học bộ môn.

Câu hỏi chuyên sâu

1. Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là gì?

Luận án đã mở rộng Thuyết mâu thuẫn nhận thức của Piaget và Thuyết vùng phát triển gần của Vygotsky bằng cách thiết lập cơ chế "giàn giáo thực nghiệm kép" (Dual Experimental Scaffolding). Trong cơ chế này, thiết bị thí nghiệm tự tạo đóng vai trò giàn giáo vật chất trực quan, còn cấu trúc tương tác nhóm nhỏ 4–6 học sinh đóng vai trò giàn giáo xã hội - ngôn ngữ, giúp học sinh vượt qua rào cản nhận thức đối với các khái niệm trừu tượng của Điện từ học.

2. Đổi mới phương pháp luận nghiên cứu so với các công trình trước đây thể hiện ở điểm nào?

So với các nghiên cứu của Eduardo de Campos Valadares (2000) hay Nguyễn Anh Thuấn (2010), luận án không chỉ dừng lại ở việc chế tạo thiết bị cơ học đơn lẻ mà chuẩn hóa quy trình sư phạm 4 pha khép kín: (1) Thiết kế kỹ thuật thiết bị -> (2) Xây dựng phiếu học tập tích hợp -> (3) Tổ chức điều phối nhóm nhỏ theo cấu trúc 3 giai đoạn -> (4) Kiểm định toán học thống kê định lượng trên chuỗi 6 bài kiểm tra chuẩn hóa với kiểm định $t$-Student.

3. Phát hiện bất ngờ nhất trong quá trình thực nghiệm sư phạm là gì?

Kết quả thực nghiệm cho thấy nhóm học sinh có học lực trung bình và yếu ở lớp Thực nghiệm có tốc độ tăng trưởng điểm số và mức độ tự tin nhận thức cao hơn hẳn so với học sinh khá giỏi khi được học qua mô hình thí nghiệm tự tạo. Thao tác lắp ráp vật chất trực quan giúp các em giải phóng tư duy khỏi sự phụ thuộc vào khả năng tưởng tượng toán học trừu tượng, thu hẹp đáng kể khoảng cách học lực trong lớp học.

4. Quy trình tái lập (Replication Protocol) có được cung cấp chi tiết không?

Có. Luận án cung cấp phụ lục kỹ thuật hoàn chỉnh gồm 88 trang, mô tả chính xác thông số kích thước, chủng loại vật liệu (dây đồng, nam châm vĩnh cửu, ống nhựa PVC, lõi sắt non, màng loa...), sơ đồ mạch điện chi tiết cho 40 thiết bị, cùng bảng chỉ dẫn lắp ráp và hệ thống phiếu học tập số 1, số 2 tương ứng cho từng bài học. Bất kỳ giáo viên nào cũng có thể tái lập hoàn toàn các bộ thí nghiệm và tiến trình dạy học này.

5. Lộ trình nghiên cứu 10 năm tiếp theo được xác định như thế nào?

Lộ trình phát triển 10 năm tập trung vào việc: Chuẩn hóa hệ thống thiết bị thí nghiệm tự tạo theo định hướng tích hợp giáo dục STEM; tích hợp cảm biến mã nguồn mở phục vụ thu thập dữ liệu số; phát triển cẩm nang số đa phương tiện và mở rộng mô hình dạy học nhóm tự tạo sang toàn bộ 63 tỉnh thành trên toàn quốc.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Nguyễn Viết Thanh Minh đã hoàn thành xuất sắc các mục tiêu nghiên cứu đề ra với 5 đóng góp học thuật và thực tiễn cốt lõi:

1. Hệ thống hóa và phát triển toàn diện cơ sở lý luận về việc khai thác, sử dụng thí nghiệm tự tạo hỗ trợ tổ chức dạy học nhóm nhỏ nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh.
2. Thiết kế, chế tạo thành công hệ thống 40 bộ thí nghiệm tự tạo phần Điện học và Điện từ học lớp 9 THCS có tính khoa học, sư phạm, thẩm mỹ và kinh tế cao từ các vật liệu đời sống sẵn có.
3. Đề xuất quy trình thiết kế tiến trình dạy học nhóm 3 giai đoạn và các quy trình sử dụng thí nghiệm tự tạo trong bài nghiên cứu kiến thức mới, tiết thực hành và tự học ở nhà.
4. Chứng minh thuyết phục tính khả thi và hiệu quả sư phạm vượt trội của mô hình thông qua thực nghiệm sư phạm 2 vòng trên mẫu khách thể tại 5 trường THCS với dữ liệu thống kê $t$-Student đạt độ tin cậy cao ($p < 0.05$).
5. Mở ra hướng tiếp cận sư phạm thực tế, bền vững giúp các trường phổ thông giải quyết bài toán thiếu hụt thiết bị dạy học trong công cuộc đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu (19 trang) Chương 2. Cơ sở lý luận và thực tiễn về khai thác, sử dụng thí nghiệm tự tạo hỗ trợ tổ chức dạy học nhóm trong dạy học vật lý ở trường phổ thông (50 trang) Chương 3. Sử dụng thí nghiệm tự tạo hỗ trợ tổ chức dạy học nhóm một số kiến thức phần Điện học, Điện từ học Vật lý 9 THCS (55 trang) Chương 4.

Thực nghiệm sư phạm (28 trang) - Phần Kết luận (3 trang); - Công trình liên quan đến luận án đã được công bố (8 công trình); - Phần Tài liệu tham khảo (110 tài liệu); - Phần Phụ lục (88 trang). TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Các nghiên cứu trong và ngoài nƣớc về tổ chức dạy học vật lý theo nhóm 1. Các nghiên cứu ở ngoài nước Từ những năm đầu thế kỉ 20, DH tương tác bằng hoạt động nhóm đã được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm nghiên cứu.

Dựa trên ý tưởng tất cả cùng làm việc, chia sẻ thông tin với nhau để đạt được mục đích cuối cùng, John Amos Comenius đã đưa ý tưởng này vào lớp học và cho rằng HS sẽ học được nhiều hơn từ cách học tập như thế [108]. John Dewey, nhà giáo dục theo xu hướng thực dụng của Mỹ, được coi là người đầu tiên khởi xướng ra xu thế DH hợp tác vào đầu năm 1900. Với việc xây dựng "kiểu nhà trường hoạt động", ông cho rằng: trẻ em học được nhiều điều thông qua giao tiếp, học tập sẽ hứng thú hơn đối với trẻ khi được tham gia các hoạt động và rút ra kinh nghiệm cho mình. Chính John Dewey đã đưa các hình thức hoạt động hợp tác học tập vào lớp học nhằm dạy cho con người cùng sống, cùng làm việc với nhau.

John Dewey đã chú ý phát triển hình thức học tập theo nhóm và đã đề ra lý thuyết DH nhóm dựa trên các cơ sở tâm lý của Jean Piaget và Lep Vưgoski [50]; [92]; [108]. Theo quan điểm tâm lý học lịch sử, Lep Vưgoski cho rằng các chức năng tâm lý cấp cao xuất hiện trước hết ở mức độ liên nhân cách giữa các cá nhân, trước khi chúng tồn tại ở mức độ tâm lý bên trong. Chính vì vậy, trong một lớp học, cần coi trọng sự khám phá có trợ giúp hơn là sự tự khám phá. Từ đó cần rút ra một nguyên tắc là DH cần tổ chức cho HS học tập với sự trợ giúp, hỗ trợ của bạn học, học tập cùng nhau sẽ giúp HS lĩnh hội kiến thức tốt hơn.

Còn theo Jean Piaget với thuyết mâu thuẫn NT xã hội thì cho rằng: trong khi tương tác cùng nhau, mâu thuẫn NT xã hội xuất hiện đã tạo ra sự mất cân bằng về NT giữa mọi người. Các cuộc tranh luận diễn ra liên tục và được giải quyết. Trong quá trình đó, những lý lẽ, lập luận chưa đầy đủ sẽ được bổ sung và điều chỉnh. Như vậy, học là một quá trình xã hội, trong đó con người liên tục đấu tranh giải quyết các mâu thuẫn về NT của mình [30]; [86].

Từ đó John Dewey đã cho rằng: môi trường có ảnh hưởng rất lớn tới sự phát triển nhân cách HS, do đó muốn HS học tốt thì phải tạo cho các em một môi trường càng gần với đời sống hàng ngày. Một trong những môi trường đó là môi trường làm việc chung, làm việc hợp tác theo nhóm nhỏ, tạo cho HS thói quen trao đổi kinh nghiệm, có cơ hội phát triển lý luận, ngôn ngữ.[108] Người cũng có ảnh hưởng lớn đến lý thuyết về DH hợp tác theo nhóm là nhà tâm lí học xã hội Kurt Lewin, ông là người có ảnh hưởng chính đến sự hình thành và -8- phát triển của trào lưu “Tương tác nhóm” vào đầu những năm 1940. Kurt Lewin đề ra “thuyết phụ thuộc lẫn nhau trong xã hội” hay còn gọi là “thuyết tương tác xã hội” dựa trên cơ sở của Kurt Koffka, người đã đề xuất khái niệm “Nhóm là phải có sự phụ thuộc lẫn nhau giữa các thành viên”. Kurt Lewin đã đưa ra khái niệm nhóm phải có hai yếu tố: sự phụ thuộc lẫn nhau giữa các thành viên trong nhóm, nhóm phải năng động hơn, có tác động tích cực đến các thành viên; tình trạng gắng sức giữa các thành viên trong nhóm là động lực để thúc đẩy hoàn thành mục tiêu [30]; [99]; [108].

Sau đó, năm 1962, Morton Deutsch tiếp tục xây dựng và mở rộng lý luận về sự phụ thuộc lẫn nhau trong xã hội nhằm hoàn thiện lý thuyết hoạt động nhóm, ông xây dựng một lý thuyết về hợp tác và cạnh tranh. Lý thuyết của Morton Deutsch được mở rộng và áp dụng cho giáo dục, đặc biệt là các vận dụng của chính tác giả tại trường Đại học Minnesota của Mỹ [12]; [46]. Ngoài ra còn có một số nhà tâm lí và giáo dục học nghiên cứu về vấn đề DH nhóm như: Aronson, hai anh em nhà Johnson. Elliot Aronson với mô hình lớp học Jigsaw được sử dụng đầu tiên ở Austin Texas vào năm 1978.

Jigsaw dựa trên nhu cầu thiết yếu lúc bấy giờ là giảm sự căng thẳng xung đột sắc tộc giữa các HS khác màu da và loại bỏ cạnh tranh cá nhân trong lớp học. Mô hình này yêu cầu các HS phải biết chia sẻ kiến thức, kinh nghiệm với nhau để cả nhóm học tập đạt kết quả tốt nhất. Có thể nói Jigsaw đã đánh dấu một bước ngoặc quan trọng trong việc hoàn thiện các hình thức tổ chức hoạt động hợp tác theo nhóm trong DH. Năm 1989, hai anh em nhà Johnson đã khảo sát và nghiên cứu trên 193 trường hợp và cũng đã đúc kết rằng: học hợp tác theo nhóm thì HS học hỏi được nhiều hơn so với cách học truyền thống.

Các nhà nghiên cứu giáo dục Mỹ như: Robert Slavin, Kagan, Sholmo, Sharan cũng đã chứng minh được tính hiệu quả của PPDH theo hướng tạo cơ hội cho HS hợp tác trong việc hình thành các KN xã hội, phát triển tư duy NT và khả năng hòa nhập với thế giới xung quanh. Vào năm 1996, lần đầu tiên PPDH hợp tác chính thức được áp dụng trong một số trường Đại học ở Mỹ, và hội nghị nghiên cứu vấn đề học hợp tác lần đầu được tổ chức tại Minneapolis (Mỹ) đã đánh giá cao PPDH này [108]. Như vậy, trong thời gian dài, các nhà nghiên cứu nước ngoài đã xây dựng, hoàn thiện PPDH hợp tác theo nhóm trên cơ sở của ba quan điểm: quan điểm phát triển NT; quan điểm về hành vi; sự phụ thuộc lẫn nhau trong xã hội. Các tác giả đều đã cho rằng tổ chức DH nhóm đã góp phần rèn luyện năng lực hợp tác, phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của người học.

Hiện nay DH hợp tác nhóm vẫn đang thu hút sự quan tâm, nghiên cứu để vận dụng vào DH của nhiều nhà giáo dục trên thế giới nhất là ở các nước có nền giáo dục phát triển như Mỹ, Nhật, Anh, Đức. -9- Một trong những hình thức DH mới có những nét tương đồng với DH nhóm đã và đang được một số nước trên thế giới như Đức, Thụy sĩ, Anh. sử dụng trong DH nhằm tăng cường các hoạt động tự chủ, sáng tạo của HS, đó là hình thức DH theo trạm. Trong hình thức DH theo trạm HS làm việc cá nhân, theo cặp hoặc theo nhóm để thực hiện các nhiệm vụ khác nhau ở các trạm về một nội dung kiến thức xác định.

Các nhiệm vụ NT ở mỗi trạm cần có tính tương đối độc lập với nhau, sao cho HS có thể bắt đầu từ một trạm bất kì. Sau khi hoàn thành trạm đó, HS sẽ chuyển sang một trạm bất kì còn lại. Ta cũng có thể tổ chức các trạm này theo một vòng tròn để đảm bảo trật tự của tiết học, vì vậy hình thức DH này còn có tên DH theo vòng tròn [6]. DH theo trạm phù hợp với các bài có các nhiệm vụ học tập tương đối độc lập.

Do đó yêu cầu GV phải thiết kế các nhiệm vụ học tập phải độc lập tương đối sao cho HS có thể bắt đầu từ bất kì nhiệm vụ nào. Các bước tổ chức giờ học dưới hình thức học tập theo trạm theo thứ tự như sau: Thống nhất nội qui học tập theo trạm; HS tự chia nhóm; Tùy theo yêu cầu nhiệm vụ học tập ở mỗi trạm, HS làm việc cá nhân, theo cặp hoặc theo nhóm tại các trạm học tập; Tổng kết kết quả học tập. Như vây, tổ chức DH theo trạm cũng có những nét khá tương đồng so với cấu trúc cơ bản của tổ cức DH theo nhóm như có sự chia nhóm đề thực hiện các nhiệm vụ học tập. Tổ chức DH theo trạm đòi hỏi các nhóm thực hiện các nhiệm vụ hoàn toàn khác nhau nên không phải lúc nào, bài nào cũng thực hiện được, nhất là đối với việc DH kiến thức mới trên lớp với chương trình và đối tượng HS ở THCS.

Đó chính là hạn chế lớn của hình thức DH này nên hiện nay vẫn chưa được sử dụng phổ biến như hình thức DH theo nhóm. Tuy nhiên DH theo trạm là một trong những hình thức DH mở nên rất phù hợp với giờ học ngoại khóa. Trong giờ học ngoại khóa, các nhiệm vụ học tập hoàn toàn có thể được mở rộng hơn về mức độ yêu cầu cũng như không gian học tập. Nội dung các nhiệm vụ sẽ không còn giới hạn trong nội dung SGK và không gian học tập không chỉ giới hạn trong phạm vi lớp học mà có thể mở rộng ra ở sân trường, trong thư viện, tại phòng máy tính và tại xưởng trường [6]; [12].

Ngoài hình thức DH theo trạm thì hình thức DH theo góc cũng có những điểm tương đồng với DH theo nhóm, theo cặp. DH theo góc là một hình thức tổ chức DH qua đó HS thực hiện các nhiệm vụ khác nhau tại các vị trí cụ thể trong không gian lớp học nhưng cùng hướng tới chiếm lĩnh một nội dung học tập theo các phong cách học khác nhau. Người dạy có thể giao nhiều nhiệm vụ với các mức độ và năng lực khác nhau theo từng nội dung học tập, mỗi cá nhân tự hoàn thành nhiệm vụ với sự tương tác của người dạy và thành viên trong nhóm. Mỗi góc phải chuẩn bị đầy đủ các - 10 - phương tiện đáp ứng nội dung học tập và nhiệm vụ các góc cùng hướng tới mục tiêu bài học.

Tổ chức cho HS học theo góc được thực hiện theo 4 bước cơ bản sau: Bố trí không gian lớp học, giới thiệu bài học và nêu sơ lược nhiệm vụ mỗi góc; Tổ chức cho HS học tập tại các góc (cá nhân, cặp hay nhóm nhỏ); Tổ chức cho HS trao đổi và đánh giá kết quả học tập (nếu cần).