Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 04/11/2013 của Hội nghị Trung ương 8 khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo đã xác định rõ định hướng đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kỹ năng của người học; khắc phục triệt để lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc. Đồng thời, Nghị quyết nhấn mạnh việc tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật tri thức và chuyển từ hình thức học chủ yếu trên lớp sang tổ chức hình thức học tập đa dạng có ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông. Cùng với đó, Quyết định số 4660/QĐ-BGDĐT ngày 04/12/2019 của Bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành các mô đun phát triển giáo viên, trong đó Mô đun 9 "Ứng dụng công nghệ thông tin, khai thác và sử dụng thiết bị công nghệ trong dạy học và giáo dục học sinh trung học phổ thông môn Vật lí" đặt ra yêu cầu giáo viên phải vận dụng phần mềm, học liệu số và các hệ thống quản lý học tập trực tuyến vào thiết kế kế hoạch bài dạy và kiểm tra đánh giá.

Trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018, chương “Động lực học” thuộc môn Vật lí 10 (bộ sách Kết nối tri thức với cuộc sống) bao gồm nhiều nội dung kiến thức gắn liền với thực tiễn đời sống mà học sinh đã từng tiếp cận ở mức độ định tính tại cấp trung học cơ sở. Việc áp dụng các phương pháp truyền thống dễ gây nhàm chán, chưa phát huy được tính chủ động và khả năng tự nghiên cứu của học sinh. Mô hình lớp học đảo ngược (Flipped Classroom) là giải pháp sư phạm đáp ứng định hướng lấy người học làm trung tâm, chuyển việc tiếp nhận thông tin cơ bản ra ngoài lớp học thông qua học liệu số, dành thời gian trên lớp cho các hoạt động tương tác, thảo luận chuyên sâu và phát triển năng lực tự học.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là đề xuất được quy trình dạy học theo mô hình lớp học đảo ngược định hướng phát triển năng lực tự học và tổ chức dạy học chương “Động lực học” – Vật lí 10 Kết nối tri thức theo quy trình đã đề xuất nhằm phát triển năng lực tự học cho học sinh.

Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài gồm 7 nhiệm vụ cụ thể:

  1. Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc tổ chức dạy học theo mô hình lớp học đảo ngược.
  2. Nghiên cứu cơ sở lý luận về phát triển năng lực tự học của học sinh.
  3. Nghiên cứu mục tiêu dạy học (yêu cầu cần đạt), chương trình, cấu trúc và nội dung của chương “Động lực học” – Vật lí 10 Kết nối tri thức.
  4. Xây dựng tiến trình dạy học chương “Động lực học” – Vật lí 10 Kết nối tri thức theo mô hình lớp học đảo ngược định hướng phát triển năng lực tự học.
  5. Thực nghiệm sư phạm đánh giá tính khả thi, hiệu quả của đề tài ở trường THPT.
  6. Khảo sát thực trạng năng lực tự học của học sinh thông qua mô hình lớp học đảo ngược.
  7. Phân tích, sử dụng thống kê toán học để xử lý số liệu thực nghiệm sư phạm.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Mô hình lớp học đảo ngược phát triển năng lực tự học; Quá trình dạy học chương “Động lực học” – Vật lí 10 Kết nối tri thức.
  • Phạm vi không gian: Các trường Trung học phổ thông trên địa bàn thành phố Đà Nẵng.
  • Phạm vi đối tượng thực nghiệm: Học sinh lớp 10 THPT.
  • Phạm vi nội dung kiến thức: 3 bài học thuộc chương “Động lực học” – Vật lí 10 (Bộ sách Kết nối tri thức với cuộc sống), bao gồm: Bài 14 (Định luật 1 Newton), Bài 15 (Định luật 2 Newton) và Bài 16 (Định luật 3 Newton).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng hệ thống cơ sở lý luận dựa trên các quan điểm học thuật về mô hình lớp học đảo ngược và lý thuyết phát triển năng lực tự học:

  • Khái niệm mô hình lớp học đảo ngược (Flipped Classroom / Flipped Learning) được tiếp cận theo Garrison và Kanuka (2004), Strayer (2012) và định nghĩa của Mạng lưới Học tập Đảo ngược (Flipped Learning Network). Lịch sử mô hình gắn liền với các công trình của Alison King (1993), Lage, Platt và Treglia (2000), Salman Khan (2004 với Khan Academy), Aaron Sams và Jonathan Bergman (2007 tại Trường Trung học Woodland Park, Colorado).
  • Sự đối sánh giữa lớp học truyền thống và lớp học đảo ngược dựa trên thang đo 6 cấp độ tư duy Bloom (Ghi nhớ, Thông hiểu, Vận dụng, Phân tích, Đánh giá, Sáng tạo): Trong lớp học đảo ngược, hai bậc nhận thức thấp (Ghi nhớ, Thông hiểu) được học sinh tự thực hiện tại nhà qua bài giảng số; bốn bậc nhận thức cao hơn (Vận dụng, Phân tích, Đánh giá, Sáng tạo) được thực hiện trên lớp dưới sự hướng dẫn của giáo viên và sự hợp tác của bạn học.
  • Năng lực tự học được tổng hợp từ các định nghĩa trong Từ điển Giáo dục học, quan điểm của N.A. Rubakin, Từ điển Bách khoa Việt Nam, Trần Trọng Thủy và Nguyễn Quang Uẩn. Tác giả tham chiếu mô hình biểu hiện năng lực tự học của Candy (12 biểu hiện thuộc 2 nhóm: Phương pháp học và Tính cách) và Taylor (3 yếu tố: Kỹ năng, Tính cách, Thái độ).

Cấu trúc khung năng lực tự học được xây dựng gồm 4 năng lực thành tố với 10 chỉ số hành vi:

Năng lực thành tố Chỉ số hành vi Nội dung mã hóa
1. Xác định mục đích học tập TH1.1 Tự xác định kiến thức, kỹ năng cần học
TH1.2 Tự xác định kiến thức, kỹ năng liên quan đã có, đã biết
2. Lập kế hoạch tự học TH2.1 Xác định phong cách học tập của bản thân
TH2.2 Lựa chọn phương pháp học tập
TH2.3 Xây dựng thời gian biểu tự học
3. Tiến hành kế hoạch tự học TH3.1 Làm việc với tài liệu
TH3.2 Làm việc với người hỗ trợ
TH3.3 Rèn luyện trên đối tượng vật chất / phương tiện
4. Đánh giá điều chỉnh hoạt động học tập TH4.1 Tự đánh giá kết quả của bản thân
TH4.2 Tự đánh giá điều chỉnh kế hoạch học tập

Phương pháp nghiên cứu thực tế được tác giả triển khai bao gồm:

  1. Phương pháp nghiên cứu lý luận: Phân tích các văn bản quy phạm pháp luật, nghị quyết của Đảng, thông tư của Bộ Giáo dục và Đào tạo; nghiên cứu chương trình giáo dục phổ thông 2018 môn Vật lí, sách giáo khoa, sách giáo viên và các tài liệu chuyên ngành về mô hình dạy học kết hợp.
  2. Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức dạy học thực nghiệm các bài học đã thiết kế theo mô hình lớp học đảo ngược tại lớp thực nghiệm và tiến hành dạy học theo phương pháp thông thường tại lớp đối chứng ở trường THPT trên địa bàn thành phố Đà Nẵng.
  3. Phương pháp thống kê toán học: Thu thập và xử lý định lượng số liệu điểm kiểm tra của học sinh thông qua lập bảng tần số, tần suất, tần suất tích lũy, tính các tham số đặc trưng thống kê và kiểm định sai khác bằng phép thử T-Test với sự hỗ trợ của phần mềm thống kê.
  4. Phương pháp chuyên gia: Trao đổi, xin ý kiến đánh giá và góp ý từ các giáo viên giảng dạy môn Vật lí tại các trường THPT đối với hệ thống video bài giảng số, phiếu học tập và kế hoạch bài dạy.

Nguồn dữ liệu của nghiên cứu gồm tài liệu chương trình SGK Vật lí 10 Kết nối tri thức, phiếu học tập, kết quả phiếu khảo sát thái độ học tập trực tuyến và dữ liệu điểm số thực nghiệm sư phạm.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn dạy học theo mô hình lớp học đảo ngược và phát triển năng lực tự học của học sinh

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý luận về mô hình lớp học đảo ngược và năng lực tự học. Tác giả phân tích bảng so sánh ưu điểm và nhược điểm của mô hình:

Đối tượng Ưu điểm Nhược điểm
Người học - Phù hợp sự phát triển tư duy cá nhân.
- Chủ động học tập, tối ưu hóa thời gian.
- Phát triển kỹ năng CNTT, thuyết trình, giải quyết vấn đề.
- Phụ thuộc vào điều kiện hạ tầng công nghệ (máy tính, Internet).
- Dễ bị động nếu thiếu ý thức tự giác.
- Khó tiếp cận tài liệu nếu kỹ năng CNTT hạn chế.
Giáo viên - Tổ chức hoạt động dạy học tương tác hiệu quả.
- Có thời gian mở rộng kiến thức và hỗ trợ cá nhân hóa.
- Khai thác nguồn học liệu mở và học liệu dùng chung.
- Đòi hỏi kỹ năng CNTT cao để thiết kế bài giảng số.
- Mất nhiều thời gian chuẩn bị học liệu.
- Khó kiểm soát, giám sát việc chuẩn bị bài ở nhà của học sinh.

Chương này cũng thiết lập bộ tiêu chí đánh giá năng lực Vật lí theo 3 thành phần chính: Nhận thức vật lí (mã hóa VL1.1 đến VL1.7), Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí (VL2.1 đến VL2.6), và Vận dụng kiến thức, kỹ năng đã học (VL3.1 đến VL3.4). Đồng thời, tác giả xây dựng bộ tiêu chí đánh giá năng lực tự học trong môn Vật lí gồm 6 tiêu chí định mức (Tốt, Đạt, Không đạt): (1) Xác định mục tiêu tự học, (2) Xây dựng kế hoạch tự học, (3) Thực hiện các nhiệm vụ học tập, (4) Hệ thống hóa và vận dụng kiến thức vào thực tiễn, (5) Trao đổi và phổ biến thông tin, (6) Hoàn thành nhiệm vụ.

Về mặt quy trình, tác giả xác lập 2 giai đoạn tổ chức dạy học đảo ngược:

  • Giai đoạn 1 (Tìm hiểu thông tin mới - thực hiện ở nhà): Giáo viên cung cấp video bài giảng và học liệu; học sinh tự học, ghi chép, hoàn thành phiếu học tập, làm bài tập mức độ thấp và thảo luận trực tuyến.
  • Giai đoạn 2 (Đào sâu kiến thức - thực hiện tại lớp): Giáo viên tổ chức thảo luận, điều phối hoạt động nhóm, giải đáp thắc mắc, chốt kiến thức trọng tâm; học sinh thuyết trình, phản biện và giải quyết bài toán thực tiễn.

Chương 2: Thiết kế tiến trình dạy học chương “Động lực học” – Vật lí 10 Kết nối tri thức theo mô hình lớp học đảo ngược

Chương 2 tập trung vào việc thiết kế bài dạy cụ thể cho 3 bài học trong tổng số 10 bài của chương “Động lực học”:

Bài học Thời lượng Nội dung trọng tâm
Bài 14: Định luật I Newton 2 tiết - Lực và chuyển động (Thí nghiệm lịch sử của Galilei và nhận định của Aristotle).
- Định luật I Newton.
- Khái niệm quán tính và ứng dụng giải thích hiện tượng đời sống, an toàn giao thông.
Bài 15: Định luật II Newton 2 tiết - Biểu thức $\vec{a} = \frac{\vec{F}}{m}$ hay $\vec{F} = m\vec{a}$.
- Khối lượng là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật.
- Đơn vị lực trong hệ SI.
Bài 16: Định luật III Newton 1 tiết - Phát biểu định luật: $\vec{F}{AB} = -\vec{F}{BA}$.
- Đặc điểm của cặp lực và phản lực trực đối (cùng giá, ngược chiều, cùng độ lớn, đặt vào 2 vật khác nhau).

Tiến trình dạy học được thiết kế chi tiết gồm hai hợp phần:

  1. Kịch bản video bài giảng ở nhà: Cấu trúc hóa theo 4 hoạt động gồm Khởi động (đặt tình huống nhận thức qua video thực tế), Hình thành kiến thức (quan sát hiện tượng, phân tích mô hình, phát biểu định luật), Luyện tập (trả lời câu hỏi trong phiếu học tập) và Vận dụng mở rộng (xử lý tình huống thực tế, liên hệ qua kênh hỗ trợ trực tuyến).
  2. Kế hoạch dạy học trên lớp: Phân chia thời lượng chặt chẽ (ví dụ ở Bài 14 gồm Hoạt động 1: Báo cáo kết quả tự học theo nhóm - 25 phút; Hoạt động 2: Giải bài tập vận dụng và giải quyết vấn đề theo nhóm - 15 phút; Hoạt động 3: Giao phiếu hướng dẫn tự học cho bài tiếp theo - 5 phút).

Tác giả hoàn thiện bộ công cụ đánh giá gồm các Phiếu hướng dẫn tự học kèm Phiếu học tập (PHT) cho từng bài và Rubric đánh giá sự phát triển năng lực tự học của học sinh.

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Chương 3 trình bày việc tổ chức thực nghiệm sư phạm tại các lớp 10 THPT trên địa bàn thành phố Đà Nẵng:

  • Mục đích: Đánh giá tính khả thi của tiến trình dạy học đảo ngược đã thiết kế và kiểm chứng mức độ phát triển năng lực tự học cũng như kết quả lĩnh hội tri thức của học sinh.
  • Nội dung: Triển khai dạy học thực nghiệm theo quy trình 2 giai đoạn cho 3 bài học thuộc chương Động lực học.
  • Đánh giá định tính: Thu thập phản hồi của học sinh qua các biểu đồ khảo sát về sự hứng thú trong tiết học, mức độ tự chủ khi học trực tuyến tại nhà, tự đánh giá năng lực bản thân sau tiết học, dự định tiếp tục học tập trực tuyến và nguyện vọng về phương pháp giảng dạy.
  • Đánh giá định lượng: Tổng hợp kết quả kiểm tra kiến thức của học sinh lớp thực nghiệm và lớp đối chứng qua bảng phân phối tần số, tần suất, tần suất tích lũy; tính toán các giá trị thống kê đặc trưng (điểm trung bình, độ lệch chuẩn) và thực hiện kiểm định T-Test nhằm xác định ý nghĩa thống kê của sự khác biệt giữa hai nhóm.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đạt được các kết quả cụ thể sau:

  • Xây dựng hoàn chỉnh tiến trình dạy học theo mô hình lớp học đảo ngược cho 3 bài học trọng tâm (Bài 14, 15, 16) thuộc chương “Động lực học” – Vật lí 10 Kết nối tri thức, tích hợp hệ thống video bài giảng, phiếu hướng dẫn tự học và phiếu học tập.
  • Thiết lập khung đánh giá năng lực tự học gồm 4 thành tố, 10 chỉ số hành vi và bộ tiêu chí đánh giá 6 tiêu chuẩn chi tiết phù hợp với môn Vật lí theo Chương trình GDPT 2018.
  • Số liệu thực nghiệm sư phạm chỉ ra sự chuyển biến rõ rệt: Về mặt định tính, học sinh tăng cường sự tự giác, kỹ năng khai thác học liệu số và khả năng thảo luận nhóm; về mặt định lượng, điểm số của nhóm thực nghiệm đạt kết quả cao hơn nhóm đối chứng, được kiểm chứng thông qua bảng tần suất tích lũy và phép thử thống kê T-Test.

Các giải pháp và kiến nghị tác giả đề xuất:

  • Giáo viên cần xây dựng video bài giảng có thời lượng ngắn gọn, trọng tâm, tích hợp câu hỏi tương tác để duy trì sự tập trung của học sinh; đồng thời chủ động theo dõi và hỗ trợ kịp thời các học sinh gặp khó khăn trong việc tự học ở nhà.
  • Nhà trường cần quan tâm đầu tư, hoàn thiện cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin và đường truyền Internet, tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên và học sinh khai thác tài nguyên số.

Đóng góp của đề tài: Đề tài đã cụ thể hóa việc áp dụng mô hình lớp học đảo ngược vào một phân môn cụ thể (Vật lí 10) theo bộ sách giáo khoa mới (Kết nối tri thức với cuộc sống), đưa ra quy trình tổ chức dạy học và bộ công cụ đánh giá năng lực tự học có thể áp dụng trực tiếp trong thực tiễn dạy học THPT.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận có các giới hạn sau dựa trên phạm vi nghiên cứu được văn bản xác định:

  • Phạm vi nội dung thực nghiệm mới chỉ giới hạn ở 3 bài học (Bài 14, 15, 16) trong tổng số 10 bài của chương “Động lực học” môn Vật lí 10.
  • Địa bàn thực nghiệm chỉ triển khai trên đối tượng học sinh lớp 10 tại một số trường THPT trên địa bàn thành phố Đà Nẵng, chưa mở rộng ra các địa phương khác có điều kiện cơ sở hạ tầng công nghệ khác biệt.
  • Khó khăn thực tế phát sinh từ sự không đồng đều về thiết bị học tập cá nhân (máy tính, kết nối mạng) của học sinh và tâm lý thụ động của một bộ phận học sinh khi mới tiếp cận mô hình.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

  • Mở rộng thiết kế bài dạy theo mô hình lớp học đảo ngược cho toàn bộ các bài học còn lại của chương “Động lực học” và các chương khác trong chương trình Vật lí cấp THPT.
  • Tiếp tục hoàn thiện hệ thống học liệu số, ngân hàng câu hỏi đánh giá trực tuyến và tối ưu hóa quy trình kiểm soát hoạt động tự học của học sinh trước khi đến lớp.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là nguồn tài liệu tham khảo thiết thực cho các nhóm đối tượng:

  • Sinh viên, học viên chuyên ngành Sư phạm Vật lí và Sư phạm Khoa học tự nhiên: Tham khảo phương pháp luận thiết kế bài dạy theo mô hình kết hợp (Blended Learning) / lớp học đảo ngược và phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm sư phạm bằng thống kê toán học.
  • Giáo viên môn Vật lí tại các trường THPT: Có thể ứng dụng trực tiếp kế hoạch bài dạy, kịch bản video bài giảng, hệ thống phiếu học tập và bảng rubric đánh giá năng lực cho 3 định luật Newton trong chương trình Vật lí 10 Kết nối tri thức.
  • Cán bộ quản lý chuyên môn và nhà nghiên cứu giáo dục: Tham khảo khung cấu trúc 4 thành tố năng lực tự học và bộ tiêu chí 6 chuẩn đánh giá năng lực tự học chuyên biệt trong môn Vật lí theo định hướng đổi mới giáo dục.

Câu hỏi thường gặp

1. Trong mô hình lớp học đảo ngược của khóa luận, hoạt động dạy học được phân chia thành những giai đoạn nào? Mô hình được tổ chức theo 2 giai đoạn chính: Giai đoạn 1 (Tìm hiểu thông tin mới) diễn ra hoàn toàn ở nhà, nơi giáo viên cung cấp video bài giảng, học liệu số và học sinh tự học, ghi chép, làm bài tập mức độ thấp trên phiếu học tập. Giai đoạn 2 (Đào sâu kiến thức) diễn ra tại lớp, tập trung vào việc học sinh thuyết trình, thảo luận nhóm, giải quyết vấn đề và giáo viên giải đáp thắc mắc, chốt kiến thức trọng tâm.

2. Khung năng lực tự học trong đề tài gồm những thành tố nào? Khung năng lực tự học gồm 4 năng lực thành tố với 10 chỉ số hành vi: (1) Xác định mục đích học tập (TH1.1, TH1.2), (2) Lập kế hoạch tự học (TH2.1, TH2.2, TH2.3), (3) Tiến hành kế hoạch tự học (TH3.1, TH3.2, TH3.3), và (4) Đánh giá điều chỉnh hoạt động học tập (TH4.1, TH4.2).

3. Khóa luận chọn những bài học cụ thể nào trong chương “Động lực học” – Vật lí 10 để thiết kế tiến trình dạy học? Tác giả chọn 3 bài học trọng tâm thuộc bộ sách Kết nối tri thức với cuộc sống: Bài 14 - Định luật I Newton (thời lượng 2 tiết), Bài 15 - Định luật II Newton (thời lượng 2 tiết) và Bài 16 - Định luật III Newton (thời lượng 1 tiết).

4. Dữ liệu thực nghiệm sư phạm được xử lý bằng những phương pháp thống kê toán học nào? Tác giả sử dụng phương pháp thống kê toán học để lập bảng phân phối tần số, tần suất, tần suất tích lũy của điểm số kiểm tra, tính toán các đại lượng thống kê mô tả giữa lớp thực nghiệm và lớp đối chứng, đồng thời sử dụng phép kiểm định T-Test để so sánh sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa hai nhóm.

5. Tiến trình tổ chức hoạt động trên lớp của bài “Định luật 1 Newton” được phân bổ thời gian như thế nào? Trên lớp, bài học được tổ chức thành chuỗi 3 hoạt động chính: Hoạt động 1 là Báo cáo kết quả thảo luận nhóm và chốt kiến thức (25 phút); Hoạt động 2 là Học sinh giải bài tập vận dụng / giải quyết vấn đề theo nhóm (15 phút); Hoạt động 3 là Giao phiếu hướng dẫn tự học cho tiết sau (5 phút).

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Huỳnh Ngọc Thảo Nguyên đã nghiên cứu và triển khai thành công mô hình lớp học đảo ngược vào dạy học 3 bài về các định luật Newton thuộc chương “Động lực học” – Vật lí 10 (bộ sách Kết nối tri thức với cuộc sống). Đề tài đã xây dựng đồng bộ hệ thống kế hoạch bài dạy, video bài giảng, phiếu học tập và khung tiêu chí đánh giá năng lực tự học với 4 thành tố rõ ràng. Kết quả thực nghiệm sư phạm tại các trường THPT trên địa bàn thành phố Đà Nẵng đã khẳng định tính khả thi và hiệu quả của tiến trình dạy học trong việc nâng cao kết quả học tập và bồi dưỡng năng lực tự học cho học sinh.