Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục theo Nghị quyết Hội nghị Trung ương 8 khóa XI (2013), việc phát triển năng lực học sinh (HS) trở thành mục tiêu trọng tâm của chương trình giáo dục phổ thông. Môn Vật lí, đặc biệt phần “Động lực học” lớp 10, đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành năng lực vật lí (NLVL) cho HS thông qua việc vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Tuy nhiên, thực trạng dạy học truyền thống còn nhiều hạn chế như HS thụ động, thiếu hứng thú và chưa phát triển được năng lực tư duy bậc cao. Mô hình lớp học đảo ngược (LHĐN) được xem là giải pháp đổi mới hiệu quả, tận dụng công nghệ thông tin (CNTT) để chuyển giao kiến thức cơ bản qua video bài giảng tại nhà, dành thời gian trên lớp cho hoạt động thực hành, thảo luận và phát triển năng lực.

Mục tiêu nghiên cứu là đề xuất quy trình tổ chức dạy học phần “Động lực học” Vật lí 10 theo mô hình LHĐN nhằm phát triển NLVL cho HS tại Trường THPT Nguyễn Thượng Hiền, TP Đà Nẵng, trong tháng 12 năm 2022. Nghiên cứu tập trung vào việc vận dụng phần mềm Quest/Conquest để đánh giá năng lực qua đề kiểm tra tự luận, đồng thời khảo sát thực trạng vận dụng mô hình LHĐN trong dạy học Vật lí ở các trường THPT. Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc nâng cao hiệu quả dạy học, phát triển năng lực tư duy, kỹ năng thực hành và vận dụng kiến thức của HS, góp phần đổi mới phương pháp dạy học phù hợp với xu hướng giáo dục hiện đại.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Năng lực được định nghĩa là sự huy động tổng hợp kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính cá nhân để thực hiện thành công một hoạt động trong điều kiện cụ thể. NLVL là năng lực chuyên biệt hình thành trong môn Vật lí, bao gồm ba thành phần chính: nhận thức vật lí, tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí và vận dụng kiến thức, kỹ năng đã học. Chương trình giáo dục phổ thông môn Vật lí 2018 nhấn mạnh phát triển NLVL qua các yêu cầu cần đạt (YCCĐ) như nhận biết, giải thích, vận dụng các định luật vật lí, đặc biệt trong phần “Động lực học”.

Mô hình LHĐN là phương thức dạy học kết hợp CNTT, đảo ngược quá trình truyền thống: HS tự học kiến thức mới qua video bài giảng tại nhà, thời gian trên lớp dành cho thảo luận, thực hành và vận dụng kiến thức. Mô hình này dựa trên thang tư duy Bloom, giúp HS phát triển tư duy bậc cao như phân tích, tổng hợp và đánh giá. Các yếu tố then chốt của LHĐN gồm môi trường giảng dạy linh hoạt, văn hóa học tập lấy HS làm trung tâm, nội dung học tập có chủ ý và giáo viên chuyên nghiệp.

Phần mềm Quest/Conquest ứng dụng lý thuyết đáp ứng câu hỏi (IRT) để phân tích đề kiểm tra tự luận, đánh giá độ khó, độ phân biệt câu hỏi và năng lực HS. Mô hình Rasch được sử dụng để kiểm định sự phù hợp của câu hỏi với năng lực HS, đảm bảo tính chính xác và tin cậy của kết quả đánh giá.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính gồm: khảo sát ý kiến 44 giáo viên (GV) và 228 HS tại các trường THPT, dữ liệu điểm kiểm tra đầu vào và sau thực nghiệm của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng tại Trường THPT Nguyễn Thượng Hiền, cùng các video bài giảng và phiếu học tập được thiết kế theo mô hình LHĐN.

Phương pháp phân tích bao gồm: phân tích định tính qua khảo sát, phỏng vấn; phân tích định lượng sử dụng phần mềm Quest/Conquest để đánh giá đề kiểm tra tự luận theo mô hình Rasch; phương pháp thống kê toán học để so sánh điểm số và đánh giá hiệu quả thực nghiệm.

Cỡ mẫu gồm 44 GV và 228 HS được chọn theo phương pháp chọn mẫu thuận tiện và ngẫu nhiên có chủ đích nhằm đảm bảo tính đại diện. Thời gian nghiên cứu tập trung trong tháng 12 năm 2022 tại TP Đà Nẵng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiểu biết và vận dụng mô hình LHĐN của GV: 90,9% GV đã biết về mô hình LHĐN, nhưng chỉ 38,6% GV áp dụng mô hình này trong dạy học. 45,5% GV cho rằng thời gian trên lớp quá ngắn để phát triển NLVL, 54,5% GV gặp khó khăn do cơ sở vật chất và số lượng HS đông, ảnh hưởng đến việc tổ chức hoạt động phát triển năng lực.

  2. Thái độ và phương pháp dạy học của HS: 48,7% HS đồng ý và 31,6% hoàn toàn đồng ý rằng GV thường truyền đạt kiến thức mới một chiều, thể hiện sự thụ động trong học tập. Tuy nhiên, 47,8% HS thích GV lồng ghép kiến thức thực tiễn, 34,6% mong muốn được chủ động tìm hiểu qua tình huống học tập và dự án.

  3. Hiệu quả thực nghiệm sư phạm: Qua phân tích điểm kiểm tra đầu vào và sau thực nghiệm, lớp thực nghiệm áp dụng mô hình LHĐN có mức tăng năng lực trung bình cao hơn lớp đối chứng khoảng 15-20%. Phân tích bằng phần mềm Quest cho thấy các câu hỏi trong đề kiểm tra phù hợp với mô hình Rasch, với giá trị INFIT MNSQ nằm trong khoảng 0,77 đến 1,30, đảm bảo độ tin cậy và tính hợp lệ của đề thi.

  4. Phát triển năng lực vật lí của HS: HS trong lớp thực nghiệm thể hiện sự tiến bộ rõ rệt ở các chỉ số hành vi như nhận biết khái niệm, giải thích mối quan hệ lực và chuyển động, vận dụng định luật Newton trong các tình huống thực tế. Tỉ lệ HS đạt mức độ vận dụng kiến thức cao tăng từ khoảng 30% lên gần 50% sau thực nghiệm.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy mô hình LHĐN giúp HS phát triển năng lực tư duy bậc cao, tăng tính chủ động và hứng thú học tập. Việc HS tự học qua video bài giảng tại nhà tạo điều kiện cho việc tiếp thu kiến thức cơ bản, trong khi thời gian trên lớp được sử dụng hiệu quả cho hoạt động thực hành, thảo luận và giải quyết vấn đề. So sánh với các nghiên cứu quốc tế, kết quả phù hợp với xu hướng giáo dục hiện đại, nhấn mạnh vai trò của công nghệ và phương pháp dạy học tích cực.

Tuy nhiên, khó khăn về điều kiện cơ sở vật chất, kỹ năng CNTT của HS và GV, cũng như thói quen học tập truyền thống vẫn là rào cản cần khắc phục. Việc sử dụng phần mềm Quest/Conquest giúp đánh giá chính xác năng lực HS, hỗ trợ GV điều chỉnh phương pháp dạy học phù hợp hơn.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh điểm trung bình trước và sau thực nghiệm, bảng phân phối mức độ năng lực HS, và đồ thị đường cong đặc trưng câu hỏi ICC minh họa sự phù hợp của đề thi với năng lực HS.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng và phổ biến video bài giảng chất lượng: GV cần được đào tạo kỹ năng biên tập video bài giảng hấp dẫn, phù hợp với trình độ HS, cập nhật thường xuyên để duy trì sự mới mẻ và hiệu quả. Thời gian thực hiện: 6 tháng; chủ thể: Ban giám hiệu, tổ bộ môn Vật lí.

  2. Tăng cường đào tạo kỹ năng CNTT cho GV và HS: Tổ chức các khóa tập huấn về sử dụng CNTT, khai thác tài liệu số và phần mềm đánh giá như Quest/Conquest nhằm nâng cao năng lực ứng dụng công nghệ trong dạy và học. Thời gian: 3 tháng; chủ thể: Trung tâm CNTT trường, phòng đào tạo.

  3. Tổ chức lớp học linh hoạt, phân nhóm nhỏ: Giảm sĩ số lớp học hoặc tổ chức nhóm nhỏ để GV dễ dàng quản lý, hỗ trợ HS phát triển năng lực cá nhân, tăng cường hoạt động tương tác trên lớp. Thời gian: triển khai ngay; chủ thể: Ban giám hiệu, phòng giáo dục.

  4. Xây dựng hệ thống đánh giá năng lực toàn diện: Kết hợp đánh giá qua phần mềm Quest/Conquest với đánh giá thường xuyên qua hoạt động nhóm, thuyết trình, dự án nhằm phản ánh chính xác năng lực HS. Thời gian: 1 năm; chủ thể: GV bộ môn, tổ chuyên môn.

  5. Khuyến khích HS phát triển thói quen tự học và đặt câu hỏi: Tạo môi trường học tập tích cực, khuyến khích HS chủ động nghiên cứu, trao đổi và phản hồi qua các kênh trực tuyến và trên lớp. Thời gian: liên tục; chủ thể: GV, phụ huynh, HS.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Giáo viên Vật lí THPT: Nắm bắt phương pháp dạy học hiện đại, áp dụng mô hình LHĐN để nâng cao hiệu quả giảng dạy và phát triển năng lực học sinh.

  2. Nhà quản lý giáo dục: Đánh giá và xây dựng chính sách, kế hoạch đào tạo, trang bị cơ sở vật chất phù hợp để triển khai mô hình LHĐN trong các trường phổ thông.

  3. Sinh viên ngành Sư phạm Vật lí: Học tập, nghiên cứu phương pháp dạy học tích cực, ứng dụng công nghệ thông tin trong giảng dạy môn Vật lí.

  4. Nhà nghiên cứu giáo dục: Tham khảo cơ sở lý luận, phương pháp nghiên cứu và kết quả thực nghiệm về mô hình LHĐN và phát triển năng lực học sinh trong giáo dục phổ thông.

Câu hỏi thường gặp

  1. Mô hình lớp học đảo ngược là gì?
    Mô hình LHĐN là phương pháp dạy học trong đó HS tự học kiến thức mới qua video bài giảng tại nhà, thời gian trên lớp dành cho thảo luận, thực hành và vận dụng kiến thức. Ví dụ, HS xem bài giảng về định luật Newton ở nhà, trên lớp làm thí nghiệm và giải bài tập nâng cao.

  2. Lợi ích chính của mô hình LHĐN trong dạy học Vật lí là gì?
    LHĐN giúp HS phát triển tư duy bậc cao, tăng tính chủ động, hứng thú học tập và kỹ năng thực hành. Thời gian trên lớp được sử dụng hiệu quả cho hoạt động tương tác và giải quyết vấn đề thực tế.

  3. Phần mềm Quest/Conquest được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu?
    Phần mềm này phân tích đề kiểm tra tự luận theo mô hình Rasch, đánh giá độ khó, độ phân biệt câu hỏi và năng lực HS, giúp GV điều chỉnh đề thi và phương pháp dạy học phù hợp.

  4. Khó khăn khi áp dụng mô hình LHĐN là gì?
    Bao gồm điều kiện cơ sở vật chất hạn chế, kỹ năng CNTT của GV và HS chưa đồng đều, thói quen học tập truyền thống và sự thiếu động lực tự học của HS.

  5. Làm thế nào để GV hỗ trợ HS hiệu quả trong mô hình LHĐN?
    GV cần thiết kế video bài giảng hấp dẫn, tổ chức hoạt động nhóm trên lớp, theo dõi và phản hồi kịp thời qua các kênh trực tuyến, đồng thời khuyến khích HS chủ động học tập và đặt câu hỏi.

Kết luận

  • Đề tài đã đề xuất quy trình tổ chức dạy học phần “Động lực học” Vật lí 10 theo mô hình lớp học đảo ngược nhằm phát triển năng lực vật lí cho học sinh THPT.
  • Kết quả thực nghiệm cho thấy mô hình LHĐN giúp HS nâng cao năng lực nhận thức, vận dụng kiến thức và kỹ năng thực hành, với mức tăng năng lực trung bình khoảng 15-20%.
  • Phần mềm Quest/Conquest được ứng dụng hiệu quả trong đánh giá năng lực HS, đảm bảo tính chính xác và tin cậy của đề kiểm tra.
  • Khó khăn chủ yếu là điều kiện cơ sở vật chất, kỹ năng CNTT và thói quen học tập truyền thống của HS và GV.
  • Đề xuất các giải pháp đào tạo kỹ năng CNTT, xây dựng video bài giảng chất lượng, tổ chức lớp học linh hoạt và hệ thống đánh giá toàn diện để nâng cao hiệu quả mô hình LHĐN.

Next steps: Triển khai đào tạo GV, xây dựng hệ thống video bài giảng, áp dụng mô hình tại các lớp khác và mở rộng nghiên cứu đánh giá hiệu quả lâu dài.

Call to action: Các nhà trường và giáo viên nên chủ động tiếp cận, áp dụng mô hình lớp học đảo ngược để nâng cao chất lượng dạy học Vật lí, đồng thời phối hợp với các đơn vị chuyên môn để phát triển năng lực học sinh toàn diện.