Xây Dựng Và Sử Dụng Mô Hình Vật Chất Chức Năng Của Mắt Trong Dạy Học Bài 31 Vật Lý 11

Luận văn thạc sĩ trình bày mô hình vật chất chức năng của mắt trong dạy học vật lý 11, phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh.

• Tác giả: Lê Thị Khánh Linh
• Người hướng dẫn: ThS. Lê Thị Xuyến
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2
• Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lý
• Đề tài: Mô Hình Vật Chất Chức Năng Của Mắt Trong Dạy Học Vật Lý 11
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp đại học
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Lý do chọn đề tài
• 0.2. Lịch sử nghiên cứu vấn đề
• 0.3. Mục đích nghiên cứu
• 0.4. Nhiệm vụ nghiên cứu
• 0.5. Phƣơng pháp nghiên cứu
• 0.6. Kết quả dự kiến
• 0.7. Nội dung chính nghiên cứu
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM
• 1.1. Lí luận về năng lực thực nghiệm trong dạy học Vật lý
• 1.1.1. Khái niệm về năng lực
• 1.1.2. Khái niệm về năng lực thực nghiệm
• 1.1.3. Cấu trúc của năng lực thực nghiệm
• 1.1.4. Các biện pháp phát triển năng lực thực nghiệm
• 1.1.5. Đánh giá năng lực thực nghiệm của học sinh trong học tập bộ môn Vật lý
• 1.2. Lý luận về mô hình trong dạy học Vật lý
• 1.2.1. Khái niệm về mô hình
• 1.2.2. Phân loại mô hình trong Vật lý học
• 1.2.3. Chức năng của mô hình trong Vật lý học
• 1.3. Điều tra thực tiễn của việc phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh ở THPT
• 1.3.1. Mục đích điều tra
• 1.3.2. Phƣơng pháp điều tra
• 1.3.3. Kết quả điều tra
• 1.4. Kết luận chương I
• 2. CHƯƠNG 2: TỔ CHỨC DẠY HỌC BÀI „MẮT‟ THÔNG QUA MÔ HÌNH MẮT
• 2.1. Vị trí, tầm quan trọng của bài „Mắt‟ trong chương trình Vật lý phổ thông
• 2.2. Mục tiêu, nội dung kiến thức của bài „Mắt‟
• 2.2.1. Mục tiêu bài học theo hướng tiếp cận và phát triển năng lực thực nghiệm
• 2.2.2. Phân tích nội dung kiến thức bài học
• 2.3. Thiết kế tiến trình dạy học bài 31: Mắt – Vật lý 11 THPT
• 2.3.1. Xây dựng mô hình vật chất chức năng của mắt
• 2.3.2. Thiết kế các hoạt động dạy học bài 31: Mắt – Vật lý 11 THPT
• 2.3.3. Các tiêu chí đánh giá năng lực thực nghiệm của học sinh
• 2.4. Kết luận chương II
• 3. CHƯƠNG 3: DỰ KIẾN THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
• 3.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm
• 3.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm
• 3.3. Đối tượng của thực nghiệm sư phạm
• 3.4. Phƣơng pháp thực nghiệm sư phạm
• 3.5. Dự kiến thực nghiệm sư phạm
• 3.6. Kết luận chương III
• KẾT LUẬN CHUNG
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về mô hình vật chất chức năng của mắt trong dạy học Vật lý 11

Mô hình vật chất chức năng của mắt đóng vai trò quan trọng trong việc dạy học Vật lý 11. Việc sử dụng mô hình này không chỉ giúp học sinh hiểu rõ hơn về cấu tạo và chức năng của mắt mà còn phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh. Mô hình này giúp học sinh hình dung rõ hơn về các hiện tượng quang học liên quan đến mắt, từ đó nâng cao khả năng áp dụng kiến thức vào thực tiễn.

1.1. Khái niệm về mô hình vật chất chức năng của mắt

Mô hình vật chất chức năng của mắt là một công cụ giúp học sinh hình dung và hiểu rõ hơn về cấu tạo và hoạt động của mắt. Mô hình này bao gồm các thành phần như giác mạc, thủy tinh thể và võng mạc, giúp minh họa cách mà mắt hoạt động trong việc thu nhận ánh sáng.

1.2. Tầm quan trọng của mô hình trong dạy học Vật lý

Mô hình giúp học sinh không chỉ tiếp thu kiến thức lý thuyết mà còn thực hành và trải nghiệm thực tế. Việc sử dụng mô hình trong dạy học Vật lý 11 giúp học sinh phát triển năng lực thực nghiệm, từ đó nâng cao khả năng tư duy và giải quyết vấn đề.

II. Vấn đề và thách thức trong việc dạy học về mắt

Dạy học về mắt trong chương trình Vật lý 11 gặp nhiều thách thức. Một trong những vấn đề chính là việc học sinh thường gặp khó khăn trong việc hình dung các hiện tượng quang học. Điều này dẫn đến việc tiếp thu kiến thức không hiệu quả. Hơn nữa, giáo viên cũng gặp khó khăn trong việc truyền đạt kiến thức một cách sinh động và hấp dẫn.

2.1. Khó khăn trong việc truyền đạt kiến thức về mắt

Giáo viên thường gặp khó khăn trong việc giải thích các hiện tượng quang học liên quan đến mắt. Việc thiếu các công cụ hỗ trợ trực quan khiến học sinh khó hình dung và hiểu rõ các khái niệm.

2.2. Thiếu sự tương tác trong quá trình học

Học sinh thường chỉ tiếp thu kiến thức một cách thụ động, dẫn đến việc thiếu sự tương tác và thực hành. Điều này làm giảm khả năng phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh trong môn Vật lý.

III. Phương pháp xây dựng mô hình vật chất chức năng của mắt

Xây dựng mô hình vật chất chức năng của mắt là một phương pháp hiệu quả trong dạy học Vật lý 11. Phương pháp này không chỉ giúp học sinh hiểu rõ hơn về cấu tạo và chức năng của mắt mà còn phát triển năng lực thực nghiệm. Việc áp dụng mô hình trong giảng dạy giúp học sinh dễ dàng tiếp cận và áp dụng kiến thức vào thực tiễn.

3.1. Quy trình xây dựng mô hình mắt

Quy trình xây dựng mô hình mắt bao gồm việc xác định các thành phần chính của mắt, thiết kế mô hình và thực hiện các thí nghiệm liên quan. Điều này giúp học sinh có cái nhìn tổng quan và sâu sắc hơn về cấu tạo và chức năng của mắt.

3.2. Các hoạt động thực nghiệm liên quan đến mô hình

Các hoạt động thực nghiệm có thể bao gồm việc sử dụng mô hình để minh họa các hiện tượng như khúc xạ ánh sáng, điều tiết của mắt và các tật khúc xạ. Những hoạt động này giúp học sinh áp dụng lý thuyết vào thực tiễn.

IV. Ứng dụng thực tiễn của mô hình trong dạy học Vật lý

Mô hình vật chất chức năng của mắt không chỉ giúp học sinh hiểu rõ hơn về lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn trong cuộc sống hàng ngày. Việc áp dụng mô hình này trong dạy học giúp học sinh phát triển tư duy phản biện và khả năng giải quyết vấn đề.

4.1. Tích hợp mô hình vào chương trình giảng dạy

Việc tích hợp mô hình vào chương trình giảng dạy giúp giáo viên dễ dàng truyền đạt kiến thức một cách sinh động và hấp dẫn. Học sinh sẽ có cơ hội thực hành và trải nghiệm thực tế thông qua các hoạt động liên quan đến mô hình.

4.2. Kết quả nghiên cứu và phản hồi từ học sinh

Nghiên cứu cho thấy việc sử dụng mô hình vật chất chức năng của mắt trong dạy học Vật lý 11 đã giúp học sinh nâng cao khả năng tiếp thu kiến thức và phát triển năng lực thực nghiệm. Phản hồi từ học sinh cho thấy họ cảm thấy hứng thú hơn với môn học.

V. Kết luận và tương lai của mô hình trong dạy học Vật lý

Mô hình vật chất chức năng của mắt là một công cụ hữu ích trong dạy học Vật lý 11. Việc áp dụng mô hình này không chỉ giúp học sinh hiểu rõ hơn về kiến thức mà còn phát triển năng lực thực nghiệm. Tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các mô hình khác để nâng cao chất lượng dạy học.

5.1. Tầm nhìn cho việc phát triển mô hình trong giáo dục

Cần có những nghiên cứu sâu hơn về việc phát triển các mô hình khác trong dạy học Vật lý. Điều này sẽ giúp giáo viên có thêm công cụ hỗ trợ trong việc truyền đạt kiến thức.

5.2. Khuyến nghị cho giáo viên và nhà quản lý

Giáo viên nên tích cực áp dụng mô hình trong giảng dạy và tìm kiếm các phương pháp mới để nâng cao hiệu quả dạy học. Nhà quản lý cần hỗ trợ và tạo điều kiện cho giáo viên trong việc phát triển và áp dụng các mô hình mới.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Nghị quyết Hội nghị lần thứ VIII Ban Chấp hành Trung ương Đảng khóa XI đã xác định phương hướng đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, chuyển trọng tâm từ trang bị kiến thức đơn thuần sang phát triển toàn diện phẩm chất và năng lực của người học. Đối với chương trình giáo dục phổ thông sau năm 2015, yêu cầu cốt lõi đặt ra cho quá trình dạy học là tăng cường thực hành, gắn kết lý thuyết với thực tiễn nhằm giúp học sinh hình thành khả năng giải quyết vấn đề.

Trong chương trình Trung học phổ thông (THPT), Vật lý là môn khoa học thực nghiệm. Năng lực thực nghiệm (NLTN) giữ vai trò là năng lực chuyên biệt cốt lõi, gắn liền với phương pháp nhận thức đặc thù của bộ môn. Hầu hết các định luật, khái niệm và công thức vật lý đều được xây dựng hoặc kiểm chứng thông qua thực nghiệm. Tuy nhiên, trong thực tế giảng dạy phần Quang hình học (Vật lý 11 THPT), giáo viên thường có xu hướng truyền thụ lý thuyết, hướng dẫn học sinh ghi nhớ công thức cơ học hoặc giải thích hiện tượng theo các mô hình lý tưởng trên tranh ảnh phẳng và bài tập định lượng.

Đặc biệt, ở Bài 31: "Mắt" (thuộc Chương VII – Mắt. Các dụng cụ quang), học sinh thường gặp nhiều trở ngại trong việc hình dung cấu tạo hình học, cơ chế quang học cũng như hoạt động điều tiết của thể thủy tinh. Các phương tiện dạy học truyền thống tại trường phổ thông như tranh vẽ hay phần mềm mô phỏng chưa tạo điều kiện cho học sinh trực tiếp thao tác, biến đổi thông số quang học hoặc tự tay tiến hành các phép thử thực nghiệm. Xuất phát từ thực trạng trên, tác giả Lê Thị Khánh Linh đã thực hiện đề tài khóa luận tốt nghiệp: "Xây dựng và sử dụng mô hình vật chất chức năng của mắt trong dạy học bài 31: Mắt – Vật lý 11 THPT theo hướng phát triển năng lực thực nghiệm".

Khóa luận xác định rõ mục đích, nhiệm vụ, đối tượng và phạm vi nghiên cứu như sau:

• Mục đích nghiên cứu: Xây dựng và sử dụng mô hình vật chất chức năng của mắt vào dạy học bài "Mắt và các tật của mắt" – Vật lý 11 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh THPT.
• Nhiệm vụ nghiên cứu:
  1. Nhiệm vụ 1: Xây dựng cơ sở lý luận cho đề tài (hệ thống hóa cơ sở lý luận về phát triển NLTN, lý luận về sử dụng mô hình trong dạy học Vật lý; điều tra thực trạng dạy học phát triển NLTN cho học sinh tại trường THPT).
  2. Nhiệm vụ 2: Phân tích nội dung kiến thức bài "Mắt" và xây dựng tiến trình dạy học sử dụng mô hình vật chất chức năng của mắt để phát triển NLTN cho học sinh (nghiên cứu cấu tạo, hoạt động, tật khúc xạ; chế tạo mô hình thấu kính nước có khả năng điều tiết; thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học).
  3. Nhiệm vụ 3: Dự kiến thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm tra tính khả thi và hiệu quả của tiến trình dạy học đã đề xuất.
• Đối tượng nghiên cứu: Quá trình dạy học bài 31: "Mắt" – Vật lý 11 THPT theo hướng phát triển năng lực thực nghiệm thông qua việc chế tạo và sử dụng mô hình vật chất chức năng.
• Khách thể và phạm vi nghiên cứu:
  • Không gian khảo sát: Trường THPT Đông Anh, thành phố Hà Nội.
  • Thời gian nghiên cứu: Tháng 5 năm 2019.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận thiết lập nền tảng nghiên cứu dựa trên các văn bản quy phạm, quan điểm giáo dục hiện đại và lý thuyết phương pháp dạy học bộ môn Vật lý:

• Khung lý thuyết và khái niệm:
  • Khái niệm năng lực: Tổng hợp các quan điểm của F. E. Weinert (2001), X. Rogiers (1996), R. Barnett (1992), Từ điển tiếng Việt (2008), Bộ Giáo dục và Đào tạo (2015) và Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể (2017). Tác giả định nghĩa năng lực là khả năng vận dụng tổng hợp kiến thức, kỹ năng, thái độ và các thuộc tính cá nhân để thực hiện thành công một loại hoạt động nhất định trong bối cảnh cụ thể.
  • Năng lực thực nghiệm (NLTN) Vật lý: Là khả năng vận dụng kiến thức, kỹ năng và thái độ thuộc lĩnh vực Vật lý để thực hiện thành công các hoạt động thực nghiệm (thiết kế phương án, lắp ráp dụng cụ, vận hành, thu thập và xử lý số liệu) nhằm giải quyết các nhiệm vụ học tập hoặc vấn đề thực tiễn.
  • Cấu trúc NLTN: Khóa luận kế thừa mô hình của H. Schecker và các cộng sự, cụ thể hóa thành 4 năng lực thành phần với 17 thành tố hành vi:
    • Năng lực 1: Xác định vấn đề nghiên cứu và đưa ra dự đoán, giả thuyết (3 thành tố).
    • Năng lực 2: Thiết kế phương án thí nghiệm (4 thành tố).
    • Năng lực 3: Tiến hành thí nghiệm đã thiết kế và thu thập kết quả (5 thành tố).
    • Năng lực 4: Xử lý, phân tích và trình bày kết quả thực nghiệm (5 thành tố).
  • Lý luận về mô hình trong dạy học Vật lý: Tiếp cận định nghĩa mô hình của V. A. Stoff (V. Stôphơ). Phân loại mô hình thành: Mô hình vật chất và Mô hình lý thuyết (gồm mô hình ký hiệu và mô hình biểu tượng). Xác định 3 chức năng cơ bản của mô hình: mô tả sự vật/hiện tượng, giải thích tính chất/cơ chế, và tiên đoán các sự kiện/hiện tượng mới.
  • Hệ thống biện pháp sư phạm: Đề xuất 4 biện pháp phát triển NLTN: (1) Tăng cường sử dụng thí nghiệm; (2) Tích cực sử dụng phương pháp mô hình; (3) Thường xuyên áp dụng phương pháp thực nghiệm; (4) Đổi mới kiểm tra, đánh giá theo tiêu chí định lượng.
• Phương pháp nghiên cứu thực tế:
  • Phương pháp nghiên cứu lý luận: Phân tích, tổng hợp tài liệu tâm lý học, giáo dục học, lý luận dạy học Vật lý, sách giáo khoa và chương trình giáo dục phổ thông.
  • Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Quan sát giờ học, phát phiếu điều tra khảo sát ý kiến giáo viên và học sinh.
  • Phương pháp thực nghiệm khoa học giáo dục: Thiết kế phương án và tiến trình thực nghiệm sư phạm.
  • Phương pháp thống kê toán học: Xử lý các dữ liệu điều tra thực trạng.
• Nguồn dữ liệu và mẫu khảo sát:
  • Khảo sát 07 giáo viên thuộc tổ Vật lý – Tin học tại Trường THPT Đông Anh (Hà Nội).
  • Khảo sát 120 học sinh khối 11 đang học chương trình Vật lý cơ bản tại Trường THPT Đông Anh (Hà Nội).

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc phát triển năng lực thực nghiệm

Chương 1 tập trung làm rõ hệ thống lý luận về năng lực, năng lực thực nghiệm và phương pháp mô hình trong dạy học Vật lý, đồng thời công bố kết quả điều tra thực trạng tại trường phổ thông:

• Bộ tiêu chí đánh giá NLTN: Tác giả xây dựng bảng ma trận tiêu chí đánh giá gồm 17 chỉ báo thuộc 4 năng lực thành phần, chia thành 3 mức độ thực hiện (Mức 1: Độc lập thực hiện hoàn chỉnh; Mức 2: Thực hiện được khi có sự định hướng, trợ giúp của giáo viên; Mức 3: Chưa thực hiện được).
• Kết quả điều tra thực trạng tại THPT Đông Anh:
  • Ý kiến giáo viên ($n = 7$): 100% giáo viên đồng thuận với khái niệm và cấu trúc NLTN; 100% đánh giá việc phát triển NLTN cho học sinh THPT là cần thiết/rất cần thiết. Tuy nhiên, có 57,14% giáo viên sử dụng mô hình vật chất với tần suất rất ít, chủ yếu dùng cho học sinh quan sát mẫu. 100% giáo viên gặp trở ngại do thiết kế mô hình tốn nhiều thời gian và học sinh thiếu kỹ năng khai thác thông tin từ mô hình. Khi được hỏi về việc đưa nhiệm vụ chế tạo mô hình mắt vào dạy học, 71,43% giáo viên cho rằng "không có cũng được, có thì tốt" vì e ngại điều kiện thời gian và đối tượng học sinh.
  • Thực trạng học sinh ($n = 120$): 100% học sinh thường xuyên làm bài tập lý thuyết cơ bản; 83,34% từng làm thí nghiệm thực hành; 47,5% từng được thiết kế phương án thí nghiệm; 30,83% từng đo thông số thực tế. Về nhu cầu học tập, 67,5% học sinh mong muốn được trực tiếp tiến hành thí nghiệm; 56,67% muốn tự chế tạo thiết bị, mô hình; 50% muốn thiết kế phương án thí nghiệm. Trở ngại lớn nhất của học sinh khi làm nhiệm vụ thực tiễn là thiếu kỹ năng thực hành (75%) và khó khăn trong việc vận dụng tổng hợp kiến thức (73,34%). Đối với bài "Mắt", phần lớn học sinh gặp khó khăn trong việc trừu tượng hóa hình ảnh giải phẫu và quang học của mắt để giải quyết các bài toán định lượng.

Chương 2: Tổ chức dạy học bài ‘Mắt’ thông qua mô hình mắt

Chương 2 là trọng tâm chuyên môn của khóa luận, bao gồm phân tích khoa học bài học, quy trình chế tạo mô hình "Thấu kính nước" và thiết kế tiến trình dạy học:

• Phân tích nội dung kiến thức bài 31 "Mắt":
  • Hệ quang học của mắt: Là một hệ gồm nhiều môi trường trong suốt tiếp giáp nhau bằng các mặt cầu, chiết suất dao động từ 1,336 đến 1,437. Cấu trúc gồm: Giác mạc (chiếm 1/5 phía trước nhãn cầu, đường kính khoảng 11 mm, bán kính cong $R = 7,8\text{ mm}$, độ tụ khoảng $48,8\text{ D}$ chiếm 2/3 tổng công suất khúc xạ), Thủy dịch, Thể thủy tinh (thấu kính hai mặt lồi, độ dày $4\text{ mm}$, đường kính $8 - 10\text{ mm}$, bán kính mặt trước $10\text{ mm}$, mặt sau $6\text{ mm}$, tiêu cự tính theo công thức $D = \frac{1}{f} = (n - 1)\left(\frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2}\right)$), Màng mống mắt (con ngươi), Dịch thủy tinh và Võng mạc (chứa hoàng điểm diện tích dưới $1\text{ mm}^2$ với mật độ tế bào nón cao, điểm mù không có thụ thể thị giác).
  • Cơ chế điều tiết và các đặc trưng quang học: Khái niệm điểm cực viễn ($C_v$), điểm cực cận ($C_c$), khoảng nhìn rõ ($C_c C_v$), năng suất phân li (góc trông nhỏ nhất $\alpha_{\min} \approx 1'$), hiện tượng lưu ảnh trên võng mạc (kéo dài khoảng $0,1\text{ s}$).
  • Các tật khúc xạ và nguyên lý điều chỉnh: Cận thị (ảnh hội tụ trước võng mạc; khắc phục bằng thấu kính phân kỳ hoặc phẫu thuật giác mạc); Viễn thị (ảnh hội tụ sau võng mạc; khắc phục bằng thấu kính hội tụ hoặc phẫu thuật); Lão thị (suy giảm biên độ điều tiết do tuổi tác; khắc phục bằng thấu kính hội tụ).
• Chế tạo mô hình vật chất chức năng "Thấu kính nước":
  • Vật liệu chế tạo: Vành nhựa trong có tính đàn hồi (cắt từ cốc nhựa hoặc tấm nhựa dẻo uốn cong), màng bọc thực phẩm trong suốt có độ co giãn tốt, nước sạch, keo dán và băng dính hai mặt.
  • Cơ chế hoạt động: Màng bọc thực phẩm được căng đều hai mặt vành nhựa tạo thành khoang kín chứa nước, tạo ra một thấu kính nước hai mặt lồi ở trạng thái tiêu cự cực đại (tương ứng mắt không điều tiết khi nhìn vô cực). Khi dùng lực cơ học bóp nhẹ vành nhựa theo phương ngang, bề dày khối nước tăng lên làm tăng độ cong hai mặt thấu kính, dẫn đến tiêu cự giảm và độ tụ tăng (mô phỏng cơ chế co cơ thể mi làm thể thủy tinh phồng lên khi mắt điều tiết nhìn gần).
  • Mô phỏng các phương pháp sửa tật mắt trên mô hình:
    1. Mô phỏng phẫu thuật giác mạc: Sử dụng màng bọc nhiều lớp, bóc tách bớt lớp ngoài để thay đổi bán kính cong bề mặt.
    2. Mô phỏng đeo kính: Đặt thêm thấu kính mỏng (hội tụ hoặc phân kỳ) đồng trục phía trước thấu kính nước.
    3. Mô phỏng can thiệp chiết suất dịch mắt: Thay đổi chất lỏng bên trong thấu kính nước bằng dung dịch có chiết suất khác nhau (nước muối, nước đường).
• Thiết kế tiến trình dạy học bài 31: Xây dựng chi tiết kế hoạch bài dạy phân bổ theo các pha hoạt động học: Khởi động (tiếp cận thực trạng cận thị học đường qua video tư liệu), Hình thành kiến thức (tìm hiểu giải phẫu qua trò chơi gắn thẻ tên, vận hành mô hình thấu kính nước để quan sát quy luật dịch chuyển ảnh, khảo sát sự điều tiết), Luyện tập và Vận dụng (đề xuất phương án khắc phục tật khúc xạ bằng mô hình).

[Bảng tổng hợp: Tiến trình vận hành mô hình thấu kính nước trong bài học]

Trạng thái mắt thật	Thao tác trên mô hình	Hiện tượng quang học trên mô hình	Ý nghĩa sư phạm
Nhìn vật ở vô cực (Không điều tiết)	Giữ nguyên vành nhựa tự nhiên	Thấu kính có bề dày nhỏ nhất, tiêu cự lớn nhất, ảnh rõ nét trên màn	Giúp học sinh hiểu trạng thái nghỉ của cơ mi
Nhìn vật ở gần (Điều tiết tối đa)	Bóp nhẹ vành nhựa dẻo	Bề dày nước tăng, màng căng phồng, tiêu cự giảm, ảnh dịch chuyển về màn	Trực quan hóa mối liên hệ giữa độ cong thể thủy tinh và tiêu cự
Mắt bị tật cận thị	Giữ vành nhựa ở trạng thái bị ép	Chùm sáng hội tụ phía trước màn hứng ảnh (ảnh bị mờ)	Nhận diện bản chất quang học của tật cận thị
Sửa tật cận thị	Đặt thấu kính phân kỳ trước mô hình	Chùm sáng phân kỳ bớt, ảnh lùi về hội tụ chính xác trên màn	Trực quan hóa nguyên lý bổ khuyết độ tụ của kính cận

Chương 3: Dự kiến thực nghiệm sư phạm

Chương 3 trình bày kế hoạch tổ chức thực nghiệm sư phạm nhằm chuẩn bị cho việc kiểm chứng tính khả thi của mô hình và tiến trình dạy học:

• Mục đích thực nghiệm: Đánh giá tính khả thi của việc chế tạo và sử dụng mô hình thấu kính nước; kiểm tra mức độ phát triển NLTN của học sinh sau khi học tập bài 31 theo tiến trình đã thiết kế.
• Đối tượng dự kiến: Học sinh khối 11 tại trường THPT Đông Anh, lựa chọn các lớp có trình độ học lực tương đương để bố trí nhóm thực nghiệm (sử dụng mô hình) và nhóm đối chứng (dạy học truyền thống).
• Phương pháp đánh giá dự kiến: Kết hợp quan sát hành vi thực hành, sử dụng phiếu đánh giá theo bảng tiêu chí 3 mức độ và bài kiểm tra viết kết hợp câu hỏi thực nghiệm định lượng.

---

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã giải quyết đầy đủ các nhiệm vụ nghiên cứu đặt ra và đạt được các kết quả cụ thể sau:

• Kết quả khảo sát định lượng thực trạng dạy học: Tổng hợp dữ liệu khảo sát từ giáo viên và học sinh tại Trường THPT Đông Anh (tháng 5/2019):

Chỉ tiêu khảo sát giáo viên ($n = 7$)	Tỷ lệ (%)	Chỉ tiêu khảo sát học sinh ($n = 120$)	Tỷ lệ (%)
Đồng ý với cấu trúc NLTN	100,00%	Thường xuyên làm bài tập cơ bản	100,00%
Đánh giá phát triển NLTN là cần thiết	100,00%	Từng tiến hành thí nghiệm thực hành	83,34%
Sử dụng mô hình vật chất nhưng tần suất ít	57,14%	Gặp khó khăn do thiếu kỹ năng thực hành	75,00%
Đánh giá thiết kế mô hình tốn thời gian	100,00%	Khó khăn khi vận dụng tổng hợp kiến thức	73,34%
Học sinh chưa có kỹ năng khai thác mô hình	100,00%	Mong muốn được trực tiếp làm thí nghiệm	67,50%
Đánh giá đưa mô hình mắt vào dạy học: "có thì tốt"	71,43%	Mong muốn tự chế tạo dụng cụ, mô hình	56,67%

• Đóng góp về mặt sản phẩm kỹ thuật dạy học:
  • Chế tạo thành công mô hình "Thấu kính nước" mô phỏng chức năng điều tiết của mắt với chi phí thấp, nguyên vật liệu dễ tìm (nhựa dẻo, màng bọc thực phẩm, nước), cho phép biến đổi liên tục độ cong bề mặt thấu kính bằng lực ép cơ học đơn giản.
  • Đề xuất giải pháp mở rộng mô hình để mô phỏng 3 phương pháp can thiệp tật khúc xạ (phẫu thuật bóc tách giác mạc, đeo kính hiệu chỉnh và thay đổi chiết suất môi trường dịch).
• Đóng góp về mặt phương pháp sư phạm:
  • Cụ thể hóa khung năng lực thực nghiệm thành 4 năng lực thành phần với 17 tiêu chí định lượng chia theo 3 mức độ rõ ràng, phục vụ việc đánh giá năng lực học sinh trong môn Vật lý.
  • Thiết kế giáo án thực nghiệm chi tiết cho Bài 31: "Mắt" – Vật lý 11 THPT, chuyển đổi giờ học lý thuyết truyền thống thành chuỗi hoạt động khám phá thực nghiệm có sự tương tác trực tiếp với mô hình vật chất.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế của đề tài:
  • Phạm vi thực nghiệm: Khóa luận dừng lại ở mức độ "Dự kiến thực nghiệm sư phạm", chưa tiến hành tổ chức dạy học thực nghiệm trực tiếp trên lớp và chưa có số liệu thống kê đối chứng sau bài dạy để đánh giá định lượng mức độ tăng trưởng năng lực của học sinh.
  • Mẫu khảo sát thực trạng: Khảo sát thực trạng chỉ thực hiện trên phạm vi hẹp tại 01 trường THPT (THPT Đông Anh, Hà Nội) với cỡ mẫu 7 giáo viên và 120 học sinh, do đó tính đại diện cho toàn hệ thống giáo dục phổ thông chưa cao.
  • Độ chính xác kỹ thuật của mô hình: Mô hình thấu kính nước được chế tạo thủ công từ màng bọc thực phẩm và keo dán nên độ bền cơ học chưa cao, việc kiểm soát bán kính cong hai mặt cầu chưa đạt độ chính xác quang học tuyệt đối, hiện tượng khúc xạ ánh sáng qua màng bọc có thể phát sinh sai số nhất định.
• Hướng nghiên cứu tiếp:
  • Tiến hành triển khai thực nghiệm sư phạm thực tế trên các lớp thực nghiệm và đối chứng tại nhiều trường THPT khác nhau, thu thập dữ liệu điểm số và phiếu quan sát để kiểm định thống kê (kiểm định Student, hệ số tương quan).
  • Cải tiến mô hình vật chất bằng cách sử dụng các vật liệu quang học bán chuyên dụng (như màng silicon quang học, hệ thống van bơm xi-lanh điều áp chuẩn độ thể tích nước) nhằm kiểm soát chính xác độ tụ và tiêu cự của thấu kính.
  • Mở rộng nghiên cứu chế tạo các mô hình chức năng cho các bài học khác thuộc Chương VII như: Kính lúp, Kính hiển vi, Kính thiên văn.

---

Giá trị tham khảo

Khóa luận có giá trị tham khảo ứng dụng trong công tác đào tạo và giảng dạy bộ môn Vật lý:

• Đối với giáo viên Vật lý THPT: Cung cấp tài liệu hướng dẫn tự chế tạo đồ dùng dạy học tự làm (thấu kính nước điều tiết) và bản thiết kế giáo án chi tiết bài "Mắt" theo định hướng phát triển năng lực, giúp đổi mới phương pháp giảng dạy phần Quang hình học.
• Đối với sinh viên và học viên cao học ngành Sư phạm Vật lý / Lý luận và Phương pháp dạy học: Cung cấp khung lý thuyết hoàn chỉnh về cấu trúc 17 thành tố của NLTN và bảng ma trận tiêu chí đánh giá 3 mức độ; là tài liệu tham khảo cho việc thiết kế các đồ dùng dạy học sáng tạo và xây dựng kế hoạch bài dạy định hướng năng lực.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Mô hình vật chất chức năng của mắt trong khóa luận được chế tạo từ những vật liệu gì và mô phỏng cơ chế điều tiết như thế nào? Mô hình được làm từ vành nhựa trong dẻo (cắt từ cốc nhựa), màng bọc thực phẩm đàn hồi bọc kín hai mặt và nước sạch bên trong để tạo thành thấu kính nước hai mặt lồi. Khi ở trạng thái tự nhiên, thấu kính có độ dày nhỏ nhất tương ứng mắt không điều tiết (nhìn vô cực). Khi bóp nhẹ vành nhựa theo phương ngang, khối nước dày lên làm tăng độ cong bề mặt thấu kính, giảm tiêu cự, mô phỏng hoạt động của cơ thể mi co lại làm phồng thể thủy tinh khi mắt điều tiết nhìn vật ở gần.

2. Cấu trúc Năng lực thực nghiệm (NLTN) được tác giả xây dựng gồm những thành phần nào? Cấu trúc NLTN gồm 4 năng lực thành phần với 17 thành tố: (1) Năng lực xác định vấn đề nghiên cứu và đưa ra dự đoán, giả thuyết (3 thành tố); (2) Năng lực thiết kế các phương án thí nghiệm (4 thành tố); (3) Năng lực tiến hành thí nghiệm đã thiết kế và thu thập kết quả (5 thành tố); (4) Năng lực xử lý, phân tích và trình bày kết quả thực nghiệm (5 thành tố).

3. Kết quả khảo sát thực tế tại Trường THPT Đông Anh chỉ ra những khó khăn chính nào của giáo viên và học sinh? 100% giáo viên cho biết việc thiết kế mô hình mất nhiều thời gian và học sinh chưa có kỹ năng khai thác thông tin từ mô hình; 57,14% giáo viên hiếm khi dùng mô hình trong dạy học. Về phía học sinh, 75% thiếu kỹ năng thực hành và 73,34% gặp khó khăn khi vận dụng tổng hợp kiến thức; phần lớn học sinh khó hình dung cấu tạo không gian của mắt để hiểu bản chất quang học và giải bài tập.

4. Mô hình thấu kính nước được đề xuất cải tiến như thế nào để mô phỏng các cách sửa tật khúc xạ của mắt? Tác giả đề xuất 3 cách can thiệp trên mô hình tương ứng với y học: (1) Bóc tách các lớp màng bọc thực phẩm để đổi bán kính cong (mô phỏng phẫu thuật giác mạc); (2) Ghép thêm thấu kính phân kỳ hoặc hội tụ mỏng phía trước thấu kính nước (mô phỏng việc đeo kính); (3) Thay thế nước bằng chất lỏng có chiết suất khác như nước đường, nước muối (mô phỏng thay đổi chiết suất dịch mắt).

5. Vì sao khóa luận chưa có kết quả kiểm định số liệu sau khi dạy thực nghiệm trên lớp? Theo cấu trúc chương trình đào tạo cử nhân và phạm vi thời gian thực hiện (tháng 5/2019), đề tài dừng lại ở Chương 3 là "Dự kiến thực nghiệm sư phạm" (xây dựng mục đích, nhiệm vụ, đối tượng và phương pháp kiểm tra), chưa tiến hành giảng dạy thực tế trên các lớp đối chứng để thu thập dữ liệu điểm số sau thực nghiệm.

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Lê Thị Khánh Linh đã hệ thống hóa cơ sở lý luận về năng lực thực nghiệm và thiết lập khung đánh giá 17 tiêu chí định lượng trong dạy học Vật lý. Đề tài đã chế tạo thành công mô hình "Thấu kính nước" mô phỏng trực quan cơ chế điều tiết sinh học và các phương án khắc phục tật khúc xạ của mắt từ các vật liệu đơn giản. Kế hoạch bài dạy Bài 31: "Mắt" (Vật lý 11 THPT) được thiết kế chi tiết, cung cấp giải pháp sư phạm cụ thể nhằm chuyển hóa giờ học lý thuyết truyền thống thành chuỗi hoạt động trải nghiệm thực hành cho học sinh.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM 1. Lí luận về năng lực thực nghiệm trong dạy học Vật lý 1. Khái niệm về năng lực Theo một số nhà giáo dục nƣớc ngoài thì năng lực đƣợc hiểu theo nhiều cách khác nhau: „- Năng lực gồm những kĩ năng và kĩ xảo học đƣợc hoặc sẵn có của cá thể nhằm giải quyết các tình huống xác định, cũng nhƣ sự sẵn sàng về động cơ, xã hội và khả năng vận dụng các cách giải quyết vấn đề một cách có trách nhiệm và hiệu quả trong những tình huống linh hoạt (Weinert, 2001). - Năng lực là khả năng sử dụng các kiến thức và các kĩ năng trong một tình huống có ý nghĩa (Rogiers, 1996).

- Năng lực là một tập hợp các kiến thức, kĩ năng và thái độ phù hợp với một hoạt động thực tiễn (Barnert, 1992). - Năng lực là khả năng đáp ứng thích hợp và đầy đủ các yêu cầu của một lĩnh vực hoạt động (Từ điển Webster‟s New 20th Century, 1965).‟[12] Theo từ điển Tiếng Việt thì năng lực đƣợc lí giải: „là phẩm chất sinh lí và trình độ chuyên môn tạo cho con ngƣời khả năng hoàn thành một loại hoạt động nào đó với chất lƣợng cao. 816] Theo Bộ Giáo dục và Đào tạo (2015): Năng lực là sự huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác nhƣ hứng thú, niềm tin, ý chí. để thực hiện một loại công việc trong một bối cảnh nhất định.

[2] Theo chƣơng trình giáo dục phổ thông Tổng thể (2017): Năng lực là thuộc tính cá nhân đƣợc hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con ngƣời huy động tổng hợp các kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính cá nhân khác nhƣ hứng thú, niềm tin, ý chí,… thực hiện thành công một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể. [1] 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Nhƣ vậy, ngƣời ta định nghĩa về năng lực thƣờng quy năng lực về phạm trù khả năng hoặc phạm trù phẩm chất, thuộc tính, hoạt động của con ngƣời. Tuy nhiên, dù tiếp cận với định nghĩa năng lực theo phạm trù nào thì đều có điểm chung là năng lực đƣợc bộc lộ qua hoạt động. Khi muốn đánh giá năng lực của một đối tƣợng, chúng ta có thể quan sát hoạt động giải quyết một nhiệm vụ đặt trong một điều kiện cụ thể của đối tƣợng đó.

Có nghĩa, để xử lý tình huống nhất định đó, đối tƣợng cần phải vận dụng kiến thức, kỹ năng và những thuộc tính cá nhân khác của mình; và điều này có thể quan sát đƣợc qua những hoạt động của chủ thể. Có thể thấy, năng lực là kết quả của sự huy động kiến thức, kỹ năng và thuộc tính cá nhân để giải quyết vấn đề, nhƣng năng lực không phải chính „sự huy động đó‟ hay năng lực không phải hoạt động. Mặt khác, phẩm chất hay thuộc tính đƣợc hiểu là cái vốn có của sự vật hay hiện tƣợng; nhƣng chúng ta lại có thể rèn luyện và phát triển đƣợc năng lực thông qua việc thực hiện nhuần nhuyễn các nhiệm vụ hoặc dựa vào chính tố chất của ngƣời học, điều kiện giáo dục. Điều này cho thấy, việc định nghĩa năng lực theo phạm trù khả năng là hợp lý hơn cả.

Chính vì thế, chúng tôi đƣa ra khái niệm về năng lực: „Năng lực là khả năng vận dụng những kiến thức, kỹ năng và các phẩm chất cá nhân khác nhƣ hứng thú, niềm tin, ý chí … để thực hiện thành công hoạt động nhất định trong điều kiện cụ thể nhằm giải quyết các vấn đề đã đặt ra.