Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh nước ta đang đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa và phát triển kinh tế tri thức, việc đổi mới giáo dục phổ thông trở thành yêu cầu cấp thiết nhằm phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao. Theo Luật Giáo dục sửa đổi năm 2009 và Nghị quyết số 29-NQ/TW năm 2013, phương pháp giáo dục phổ thông cần phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động và sáng tạo của học sinh, đồng thời bồi dưỡng kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Trong dạy học Vật lý, đặc biệt là phần Nhiệt học lớp 10, việc sử dụng thí nghiệm học sinh tự làm được xem là một giải pháp hiệu quả nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh.

Nghiên cứu tập trung vào việc tổ chức dạy học một số kiến thức phần Nhiệt học - Vật lý lớp 10 với việc sử dụng thí nghiệm học sinh tự làm nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh. Phạm vi nghiên cứu được thực hiện tại các trường trung học phổ thông, trong đó có khảo sát thực trạng tại trường Trung tâm GDNN - GDTX Uông Bí, Quảng Ninh. Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng và tổ chức cho học sinh chế tạo dụng cụ thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm nhằm phát triển năng lực sáng tạo, đồng thời đánh giá tính khả thi và hiệu quả của giải pháp này.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc đổi mới phương pháp dạy học Vật lý, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục phổ thông, phát triển năng lực sáng tạo và kỹ năng thực hành thí nghiệm cho học sinh. Qua đó, tạo điều kiện cho học sinh vận dụng kiến thức vào thực tiễn, phát triển tư duy sáng tạo và kỹ năng hợp tác trong học tập.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Năng lực được hiểu là khả năng thực hiện hiệu quả các hành động, giải quyết các nhiệm vụ dựa trên sự kết hợp tri thức, kỹ năng, kỹ xảo và kinh nghiệm. Sáng tạo là năng lực tạo ra các giải pháp mới mẻ, độc đáo và hữu ích cho vấn đề thực tiễn. Năng lực sáng tạo của học sinh trong học tập thể hiện qua khả năng phát hiện vấn đề mới, đề xuất nhiều giải pháp, vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề và phát hiện các quy luật bất hợp lý.

Thí nghiệm học sinh tự làm là các thí nghiệm do giáo viên và học sinh tự thiết kế, gia công, lắp ráp từ các vật liệu, linh kiện dễ kiếm trong đời sống, nhằm phục vụ trực tiếp cho quá trình dạy và học. Thí nghiệm này có ưu điểm về tính khả thi, chi phí thấp, dễ thực hiện và phát huy tính sáng tạo của học sinh.

Khung lý thuyết nghiên cứu dựa trên các mô hình phát triển năng lực sáng tạo trong dạy học, quy trình tự làm thí nghiệm gồm các bước: đề xuất phương án thí nghiệm, chuẩn bị vật liệu, gia công chế tạo, lắp ráp, tiến hành thí nghiệm và hoàn thiện thí nghiệm. Ngoài ra, nghiên cứu còn dựa trên các lý thuyết về phương pháp dạy học tích cực, phát triển năng lực học sinh và vai trò của thí nghiệm trong dạy học Vật lý.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm khảo sát thực trạng dạy học và sử dụng thí nghiệm tự làm tại các trường THPT, phỏng vấn giáo viên, điều tra học sinh, quan sát hoạt động học tập và thực nghiệm sư phạm. Cỡ mẫu khảo sát gồm giáo viên dạy Vật lý và học sinh lớp 10 tại trường Trung tâm GDNN - GDTX Uông Bí, Quảng Ninh.

Phương pháp phân tích dữ liệu sử dụng thống kê mô tả, phân tích định tính và đánh giá dựa trên tiêu chí năng lực sáng tạo. Thời gian nghiên cứu kéo dài trong năm học 2018-2019, bao gồm giai đoạn khảo sát thực trạng, thiết kế thí nghiệm tự làm, tổ chức dạy học thử nghiệm và đánh giá kết quả.

Quy trình nghiên cứu gồm: nghiên cứu lý luận, điều tra thực trạng, thiết kế và chế tạo thí nghiệm tự làm từ vật liệu tái chế như vỏ lon, chai nhựa; tổ chức dạy học thực nghiệm; thu thập và phân tích dữ liệu nhằm đánh giá hiệu quả phát triển năng lực sáng tạo của học sinh.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Thực trạng sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lý: 52% giáo viên cho biết hiếm khi sử dụng thí nghiệm do thiết bị hiện có khó sử dụng, nhanh hỏng và thiếu thốn. Chỉ 38% giáo viên thường xuyên sử dụng thí nghiệm, trong đó 12% có cải tiến hoặc tự làm thí nghiệm mới. 48% giáo viên đánh giá thiết bị thí nghiệm hiện tại chưa đủ số lượng và chất lượng, đặc biệt trong phần Nhiệt học lớp 10.

  2. Năng lực sáng tạo và hứng thú học tập của học sinh: 88% học sinh chưa nắm chắc kiến thức, đặc biệt các nội dung liên quan thí nghiệm và vận dụng thực tiễn. 66% học sinh cho biết giáo viên chỉ làm thí nghiệm một vài lần trong giờ học, 62% chưa từng được học thí nghiệm tự làm. Tuy nhiên, 90% học sinh mong muốn được sử dụng thí nghiệm nhiều hơn để tăng hứng thú và tích cực học tập.

  3. Hiệu quả của thí nghiệm học sinh tự làm: Qua thực nghiệm sư phạm, việc tổ chức dạy học với thí nghiệm tự làm từ vỏ lon và chai nhựa giúp học sinh phát huy tính tích cực, tự lực và sáng tạo. Học sinh chủ động đề xuất phương án thí nghiệm, tự gia công, lắp ráp và tiến hành thí nghiệm, từ đó nâng cao kỹ năng thực hành và tư duy sáng tạo.

  4. Phát triển năng lực sáng tạo: Học sinh thể hiện khả năng phát hiện vấn đề mới, đề xuất nhiều giải pháp, vận dụng kiến thức để giải thích hiện tượng vật lý và cải tiến thí nghiệm. Kết quả đánh giá cho thấy năng lực sáng tạo của học sinh tăng trung bình khoảng 25% so với trước khi áp dụng phương pháp thí nghiệm tự làm.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc sử dụng thí nghiệm học sinh tự làm là giải pháp khả thi và hiệu quả trong phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh lớp 10. Nguyên nhân thành công là do thí nghiệm tự làm phù hợp với đặc điểm tâm sinh lý học sinh, kích thích hứng thú học tập và phát huy tính chủ động, sáng tạo trong quá trình học.

So sánh với các nghiên cứu trong và ngoài nước, kết quả này tương đồng với xu hướng sử dụng thí nghiệm đơn giản, rẻ tiền nhằm tăng cường hoạt động thực hành và phát triển tư duy sáng tạo. Việc tự làm thí nghiệm còn giúp khắc phục hạn chế về cơ sở vật chất, thiết bị thí nghiệm tại các trường phổ thông.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ tần suất sử dụng thí nghiệm của giáo viên, biểu đồ mức độ nắm chắc kiến thức và hứng thú học tập của học sinh trước và sau khi áp dụng thí nghiệm tự làm, cũng như bảng đánh giá năng lực sáng tạo với các tiêu chí cụ thể.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường đào tạo và bồi dưỡng giáo viên về thiết kế và sử dụng thí nghiệm tự làm: Tổ chức các khóa tập huấn chuyên sâu nhằm nâng cao kỹ năng gia công, lắp ráp và tổ chức dạy học với thí nghiệm tự làm. Mục tiêu đạt 80% giáo viên được đào tạo trong vòng 1 năm, do Sở Giáo dục và Đào tạo chủ trì.

  2. Phát triển bộ công cụ thí nghiệm tự làm từ vật liệu tái chế: Thiết kế và cung cấp các bộ dụng cụ thí nghiệm đơn giản, dễ làm từ vỏ lon, chai nhựa để các trường phổ thông sử dụng. Mục tiêu trang bị cho 100% trường THPT trong địa bàn nghiên cứu trong 2 năm tới, do các trường phối hợp với trung tâm nghiên cứu giáo dục thực hiện.

  3. Tổ chức các hoạt động học tập nhóm và dự án sáng tạo sử dụng thí nghiệm tự làm: Khuyến khích học sinh tham gia các hoạt động nhóm, dự án nghiên cứu khoa học nhỏ nhằm phát huy năng lực sáng tạo và kỹ năng thực hành. Mục tiêu 70% học sinh tham gia các hoạt động này trong năm học tiếp theo, do giáo viên chủ nhiệm và tổ chuyên môn tổ chức.

  4. Xây dựng hệ thống đánh giá năng lực sáng tạo dựa trên thí nghiệm tự làm: Áp dụng bộ tiêu chí đánh giá năng lực sáng tạo cụ thể, khách quan để theo dõi và nâng cao chất lượng dạy học. Mục tiêu hoàn thiện và áp dụng hệ thống đánh giá trong 1 năm, do các nhà nghiên cứu giáo dục và trường học phối hợp thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Giáo viên Vật lý trung học phổ thông: Nghiên cứu cung cấp phương pháp và công cụ thiết thực để đổi mới phương pháp dạy học, phát triển năng lực sáng tạo và kỹ năng thực hành thí nghiệm cho học sinh.

  2. Nhà quản lý giáo dục và cán bộ chuyên môn: Tham khảo để xây dựng chính sách, kế hoạch đào tạo giáo viên và trang bị thiết bị thí nghiệm phù hợp, nâng cao chất lượng dạy học Vật lý phổ thông.

  3. Sinh viên, nghiên cứu sinh ngành Sư phạm Vật lý và Khoa học Giáo dục: Tài liệu tham khảo hữu ích về lý luận và thực tiễn đổi mới phương pháp dạy học, phát triển năng lực sáng tạo qua thí nghiệm tự làm.

  4. Các tổ chức, trung tâm nghiên cứu giáo dục và phát triển kỹ năng sáng tạo: Cơ sở để phát triển các chương trình đào tạo, dự án hỗ trợ đổi mới dạy học và phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh phổ thông.

Câu hỏi thường gặp

  1. Thí nghiệm học sinh tự làm là gì?
    Thí nghiệm học sinh tự làm là các thí nghiệm do giáo viên và học sinh tự thiết kế, gia công, lắp ráp từ vật liệu dễ kiếm trong đời sống nhằm phục vụ trực tiếp cho quá trình dạy và học. Ví dụ như sử dụng vỏ lon, chai nhựa để tạo dụng cụ thí nghiệm đơn giản.

  2. Lợi ích của việc sử dụng thí nghiệm tự làm trong dạy học Vật lý là gì?
    Thí nghiệm tự làm giúp phát huy tính tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh, rèn luyện kỹ năng thực hành, tăng hứng thú học tập và hỗ trợ vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Nghiên cứu cho thấy năng lực sáng tạo của học sinh tăng khoảng 25% khi áp dụng phương pháp này.

  3. Làm thế nào để giáo viên có thể tự tạo thí nghiệm cho học sinh?
    Giáo viên có thể tham gia các khóa đào tạo, tập huấn về thiết kế và gia công thí nghiệm tự làm, sử dụng các vật liệu tái chế như vỏ lon, chai nhựa, kết hợp với hướng dẫn chi tiết và quy trình chuẩn để tạo ra thí nghiệm phù hợp với nội dung bài học.

  4. Phương pháp đánh giá năng lực sáng tạo của học sinh như thế nào?
    Đánh giá dựa trên các tiêu chí như khả năng phát hiện và làm rõ vấn đề, đề xuất giải pháp, thực hiện và đánh giá giải pháp, tư duy độc lập. Việc đánh giá có thể kết hợp quan sát, bài tập thực hành và phản hồi từ học sinh.

  5. Có thể áp dụng thí nghiệm tự làm cho các môn học khác không?
    Có, nguyên tắc sử dụng vật liệu dễ kiếm, tự tạo dụng cụ thí nghiệm có thể áp dụng cho nhiều môn học khoa học tự nhiên như Hóa học, Sinh học, giúp phát triển kỹ năng thực hành và tư duy sáng tạo của học sinh.

Kết luận

  • Luận văn đã làm rõ cơ sở lý luận và thực tiễn về việc sử dụng thí nghiệm học sinh tự làm trong dạy học phần Nhiệt học - Vật lý lớp 10 nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh.
  • Thực trạng khảo sát cho thấy việc sử dụng thí nghiệm tự làm còn hạn chế do thiếu thiết bị và kỹ năng của giáo viên, trong khi học sinh mong muốn được tham gia nhiều hơn.
  • Thiết kế và áp dụng thí nghiệm tự làm từ vật liệu tái chế đã giúp học sinh phát huy tính tích cực, tự lực và sáng tạo, nâng cao kỹ năng thực hành và tư duy sáng tạo.
  • Đề xuất các giải pháp cụ thể nhằm đào tạo giáo viên, phát triển bộ công cụ thí nghiệm, tổ chức hoạt động học tập nhóm và xây dựng hệ thống đánh giá năng lực sáng tạo.
  • Khuyến nghị các nhà quản lý giáo dục, giáo viên và nhà nghiên cứu tiếp tục triển khai và mở rộng ứng dụng phương pháp này trong dạy học phổ thông.

Hành động tiếp theo: Các trường phổ thông nên triển khai đào tạo giáo viên và trang bị bộ dụng cụ thí nghiệm tự làm trong năm học tới để nâng cao chất lượng dạy học Vật lý. Các nhà nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển các mô hình thí nghiệm tự làm phù hợp với các phần kiến thức khác trong chương trình phổ thông.