Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ khoa học giáo dục của tác giả Lê Văn Vinh với đề tài "Phát triển năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học cho sinh viên ngành Sư phạm Vật lí" được hoàn thành tại Trường Đại học Vinh vào năm 2022, thuộc chuyên ngành Lí luận và Phương pháp dạy học bộ môn Vật lí (mã số: 9140111), dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Nguyễn Quang Lạc và PGS. Nguyễn Thị Nhị.

Về tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu, tác giả xuất phát từ yêu cầu đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo theo tinh thần Nghị quyết số 29-NQ/TW của Ban Chấp hành Trung ương Đảng khóa XI và Luật Giáo dục năm 2019 (Luật số 43/2019/QH14, Điều 39), chuyển trọng tâm từ trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện phẩm chất và năng lực người học, được cụ thể hóa trong Chương trình giáo dục phổ thông năm 2018. Môn Vật lí là môn khoa học thực nghiệm, trong đó kiến thức được hình thành chủ yếu qua con đường quan sát, thí nghiệm, thực hiện các thao tác tư duy và rút ra kết luận. Dù thí nghiệm đóng vai trò trọng yếu trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông, hoạt động này trên thực tế còn nhiều hạn chế mà nguyên nhân cốt lõi bắt nguồn từ việc giáo viên chưa có đủ năng lực sử dụng thí nghiệm vào dạy học. Khoảng trống nghiên cứu được xác định là sự thiếu vắng các nghiên cứu hệ thống về cấu trúc năng lực sử dụng thí nghiệm trong tổ chức dạy học dành cho đối tượng sinh viên sư phạm, cũng như thiếu các biện pháp sư phạm đồng bộ trong học phần chuyên môn để chuẩn bị năng lực nghề nghiệp này cho giáo viên Vật lí tương lai.

Mục đích nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu, đề xuất các biện pháp phát triển năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học cho sinh viên ngành Sư phạm Vật lí nhằm nâng cao chất lượng đào tạo sinh viên sư phạm Vật lí ở các trường đại học.

Giả thuyết khoa học của luận án khẳng định: Vận dụng và triển khai các biện pháp như tăng cường hoạt động seminar, hoạt động thiết kế chế tạo và sử dụng thí nghiệm tự làm, đa dạng hóa hình thức kiểm tra đánh giá, xây dựng website hỗ trợ dạy học học phần Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thông để phát triển được năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học cho sinh viên, góp phần nâng cao chất lượng đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí ở các trường đại học.

Nhiệm vụ nghiên cứu của luận án gồm 4 nội dung:

  1. Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn việc phát triển năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học cho sinh viên ngành sư phạm Vật lí.
  2. Nghiên cứu, đề xuất các biện pháp phát triển năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học cho sinh viên ngành sư phạm Vật lí, góp phần nâng cao chất lượng dạy học.
  3. Nghiên cứu, triển khai các biện pháp trên trong phạm vi phần Cơ học và Nhiệt học.
  4. Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá tính khả thi của các biện pháp đã đề xuất đối với việc phát triển năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học của sinh viên ngành sư phạm Vật lí, từ đó kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài.

Đối tượng nghiên cứu của luận án bao gồm lí luận dạy học đại học, các phương pháp dạy học theo hướng phát triển năng lực và quá trình dạy học học phần Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thông. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào hoạt động dạy và học học phần Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thông phần Cơ - Nhiệt tại các cơ sở đào tạo giáo viên Vật lí.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Trong luận án, tác giả đã điểm lại hệ thống tài liệu nghiên cứu liên quan đến bốn hướng nghiên cứu chính:

Hướng nghiên cứu về khái niệm năng lực: Tác giả dẫn xuất các định nghĩa từ Từ điển Tiếng Việt (năng lực là phẩm chất tâm lí và sinh lí tạo cho con người khả năng hoàn thành một hoạt động với chất lượng bảo đảm); quan niệm của P.A. Rudik (năng lực là quá trình vận dụng kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo); Trần Trọng Thủy và Nguyễn Quang Uẩn (kết quả con người đạt được qua hoạt động phù hợp đặc trưng); Xavier Roegiers (kết hợp kiến thức để giải quyết tình huống cụ thể); Bernd Meier và Nguyễn Văn Cường (thuộc tính tâm lí phức hợp, điểm hội tụ của kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo, kinh nghiệm, sự sẵn sàng hành động và trách nhiệm đạo đức); định nghĩa của OECD (khả năng thực hiện thành công nhiệm vụ phức hợp trong bối cảnh cụ thể); Jonh Erpenbeck; Barnett; Howard Gardner (nhấn mạnh tính hành động, thể hiện qua kết quả có thể đo lường); Denys Tremblay.

Hướng nghiên cứu về năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học: Trên bình diện quốc tế, Joseph xác định hoạt động thực nghiệm trong Vật lí gồm 4 quy trình (Lập kế hoạch, Thực hiện, Diễn giải, Giao tiếp); Millar định nghĩa hoạt động thực hành (Practical work) bao gồm các thao tác tác động lên đối tượng ở phòng thí nghiệm hoặc ở nhà; Lin Zhang nghiên cứu ảnh hưởng của phương pháp dạy học đến việc vận dụng kiến thức khi dùng thí nghiệm; Woolnough chỉ ra thực trạng thiếu chú trọng thí nghiệm ở các nước đang phát triển; James and Schaff (1975) cùng Voltmer and James (1982) qua khảo sát tại đại học và cao đẳng ở Hoa Kỳ đã xác định 70 năng lực thực hiện thí nghiệm cho giáo viên khoa học tự nhiên. Tại Việt Nam, Nguyễn Đức Thâm (1998) đề xuất cấu trúc năng lực của giáo viên vật lí tương lai gồm 5 yêu cầu (xác định vai trò thí nghiệm, vận hành thiết bị phổ thông, sử dụng thí nghiệm vào dạy học, thiết kế phương án thí nghiệm, chế tạo thiết bị đơn giản); Lý Thị Thu Phương tiếp cận năng lực thực nghiệm dưới góc độ nhận thức khoa học để kiểm tra giả thuyết; Nguyễn Văn Biên nghiên cứu năng lực thực nghiệm của học sinh phổ thông; tài liệu tập huấn của Bộ Giáo dục và Đào tạo (2014) xác định thí nghiệm là một bước trong phương pháp khoa học.

Hướng nghiên cứu về chế tạo và sử dụng thí nghiệm tự làm: Tổ chức "Les petits débrouillards" (Canada) cùng các chương trình bảo trợ của UNESCO ở Châu Á và Châu Đại Dương về thiết bị giáo dục chi phí thấp; Hội nghị quốc tế Cairo; Michael Vollmer và Klaus Peter Möllmann; L. Znamenskii (Nga) viết về kỹ thuật chuẩn bị và phương pháp dùng thí nghiệm. Ở Việt Nam có các công trình của Nguyễn Văn Hòa, Hà Hùng và Lê Cao Phan, Võ Hoàng Ngọc, Đồng Thị Diện, Lê Văn Giáo, Nguyễn Hùng Liễu; Phạm Thị Phú xây dựng quy trình bồi dưỡng năng lực chế tạo và sử dụng thiết bị dạy học cho sinh viên qua seminar, dạy học vi mô, thảo luận nhóm; Ngô Quang Sơn chế tạo 8 thí nghiệm đơn giản phần Dao động và Sóng lớp 12 tại trung tâm giáo dục thường xuyên.

Hướng nghiên cứu về kiểm tra, đánh giá năng lực: Công trình của L. Znamenskii (quan sát tiến trình, báo cáo thí nghiệm); Shulman (đánh giá cả tư duy và hành động thực thi nhiệm vụ dạy học); Nguyễn Như Ý, Bửu Kế, Trần Bá Hoành, Dương Thiệu Tống, Nguyễn Hữu Châu (chỉ ra hạn chế tập trung kiểm tra kiến thức hơn kỹ năng và thiếu tiêu chí cụ thể); Lê Đức Ngọc (đánh giá qua trắc nghiệm mô phỏng, trắc nghiệm biểu diễn, hồ sơ bài học); Phạm Kim Chung nghiên cứu kiểm tra kỹ năng sử dụng thí nghiệm ở sinh viên.

Khoảng trống nghiên cứu được luận án lựa chọn giải quyết là: Các nghiên cứu trước đa số mới dừng ở góc độ năng lực thực nghiệm của học sinh, năng lực nghiên cứu khảo sát hoặc kỹ năng vận hành dụng cụ của giáo viên. Chưa có công trình nào xây dựng một hệ thống hoàn chỉnh về cấu trúc năng lực sử dụng thí nghiệm trong tổ chức dạy học dành riêng cho sinh viên sư phạm Vật lí với các biểu hiện hành vi và tiêu chí chất lượng tương ứng theo các cấp độ nhận thức, đồng thời chưa đề xuất quy trình tổng thể kết hợp chế tạo thí nghiệm tự làm với ứng dụng công nghệ thông tin (website hỗ trợ) trong học phần Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thông.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án xây dựng cơ sở lý thuyết dựa trên khái niệm năng lực hành động và bản chất thực nghiệm của khoa học Vật lí. Năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học được tác giả định nghĩa là khả năng vận dụng kiến thức (sự hiểu biết về thí nghiệm, các kiến thức dạy học và phương pháp dạy học), kỹ năng (các kỹ năng sử dụng thí nghiệm như lắp ráp, đo đạc, lấy số liệu) với sự hứng thú, niềm tin và ý chí để xác lập (thiết kế) và thực thi hệ thống các hành động, thao tác dạy học (tổ chức hoạt động dạy học) phù hợp với điều kiện phương tiện thí nghiệm, đối tượng nhằm đạt được mục tiêu dạy học.

Cấu trúc năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học theo luận án gồm 3 nhóm năng lực thành tố (NLTT):

  1. Nhóm NLTT 1: Sử dụng thí nghiệm trong nghiên cứu.
  2. Nhóm NLTT 2: Sửa chữa và chế tạo thí nghiệm.
  3. Nhóm NLTT 3: Tổ chức hoạt động dạy học với thí nghiệm.

Dựa trên thang đo cấp độ nhận thức của Bloom (Nhớ, Hiểu, Vận dụng, Phân tích, Tổng hợp, Đánh giá), tác giả xác lập 5 mức độ phát triển của năng lực sử dụng thí nghiệm:

  • Mức độ 1: Bắt chước chưa thành công.
  • Mức độ 2: Bắt chước thành công.
  • Mức độ 3: Bắt chước thành thục.
  • Mức độ 4: Sáng tạo chưa thành công.
  • Mức độ 5: Sáng tạo thành công.

Phương pháp nghiên cứu thực tế được thực hiện phối hợp giữa định tính và định lượng:

  • Phương pháp nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu, phân tích, tổng hợp và hệ thống hóa tài liệu lí luận dạy học đại học, chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí, tài liệu hướng dẫn thực hành và sách giáo khoa vật lí phổ thông.
  • Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Điều tra thực trạng dạy học học phần Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thông thông qua phiếu điều tra giảng viên và sinh viên tại các trường đại học sư phạm; dự giờ, phân tích giáo án và trao đổi chuyên môn với giảng viên.
  • Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Giảng dạy thực nghiệm song song giữa lớp thực nghiệm và lớp đối chứng theo tiến trình và tài liệu đã xây dựng (thuộc phần Cơ học và Nhiệt học); tiến hành 2 vòng thực nghiệm sư phạm; thu thập số liệu điểm đánh giá trung bình cộng tổng thể và điểm các nhóm năng lực thành tố để xử lý, so sánh.

Nguồn dữ liệu của luận án bao gồm: Chương trình và đề cương học phần tại các cơ sở đào tạo giáo viên; phiếu phản hồi điều tra thực trạng từ giảng viên và sinh viên; kết quả chấm điểm quan sát quá trình thao tác, hồ sơ học tập, các buổi seminar, bài kiểm tra đánh giá của sinh viên trong quá trình thực nghiệm sư phạm.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Chương này trình bày lịch sử nghiên cứu về khái niệm năng lực, năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học, vấn đề chế tạo và sử dụng thí nghiệm tự làm, cùng các hình thức kiểm tra - đánh giá năng lực trong giáo dục vật lí ở Việt Nam và trên thế giới. Tác giả chỉ ra rằng các công trình đã công bố chủ yếu tập trung vào việc hình thành năng lực thực nghiệm cho học sinh phổ thông hoặc kiểm tra các kỹ năng thao tác máy móc của sinh viên. Trên cơ sở đó, chương 1 xác định 4 vấn đề luận án cần tiếp tục giải quyết: làm rõ vị trí, vai trò của học phần Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thông; xác lập cấu trúc năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học kèm biểu hiện hành vi và tiêu chí đánh giá; xác định các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển năng lực này; đề xuất các hình thức tổ chức dạy học và kiểm tra đánh giá phù hợp trong phạm vi phần Cơ học và Nhiệt học.

Chương 2. Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài

Chương 2 làm rõ vị trí của học phần Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thông: là cầu nối giữa các học phần Vật lí đại cương, kiến thức khoa học giáo dục, lí luận dạy học với các học phần tập giảng, thực tập sư phạm tại trường phổ thông. Tác giả phân tích điểm khác biệt giữa học phần này với học phần Thí nghiệm vật lí đại cương, nhấn mạnh yêu cầu người học phải đóng vai trò người giáo viên để tổ chức hoạt động dạy học, chứ không thuần túy là đo đạc dữ liệu với độ chính xác cao.

Luận án tổng kết 5 yếu tố cơ bản ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng dạy học của học phần qua bảng tổng hợp sau:

Các yếu tố ảnh hưởng Những điểm cần lưu ý
Nội dung Lựa chọn nội dung đạt chuẩn đầu ra và gắn với thực tiễn dạy học ở trường phổ thông; nội dung đủ, không quá chi tiết nhằm phát huy tính tích cực, tự lực và sáng tạo.
Phương pháp Giảng viên không đóng vai trò trung tâm mà hỗ trợ người học chủ động, tự lực lĩnh hội tri thức, hình thành và phát triển năng lực sử dụng thí nghiệm.
Phương tiện Thiết bị thí nghiệm gắn liền với thực tiễn dạy học phổ thông, đa dạng, kết hợp giữa thí nghiệm truyền thống và hiện đại.
Hình thức tổ chức dạy học Tổ chức học tập đa dạng, gắn với hoạt động nghề nghiệp; kết hợp linh hoạt các hình thức dạy học, không tuyệt đối hóa một hình thức cụ thể.
Hình thức kiểm tra đánh giá Đa dạng hóa hình thức, chú trọng đánh giá quá trình; xây dựng tiêu chí dựa trên năng lực đầu ra, sự tiến bộ và khả năng vận dụng thực tiễn thay vì tái hiện ghi nhớ.

Chương 2 mô tả chi tiết cấu trúc nhóm năng lực sử dụng thí nghiệm trong nghiên cứu (NLTT 1) gồm 3 nhóm thành phần:

  • Nhóm NL1.1: Thiết kế phương án thí nghiệm nghiên cứu (gồm 7 năng lực cụ thể từ NL1.1.1 đến NL1.1.7: xác định mục đích, xác định biến số cần đo, lựa chọn dụng cụ, xây dựng sơ đồ lắp ráp, xây dựng quy trình tiến hành, xác định cách thức thu thập số liệu, xác định cách thức xử lí và phân tích số liệu).
  • Nhóm NL1.2: Thực hiện phương án thí nghiệm nghiên cứu (gồm 6 năng lực cụ thể từ NL1.2.1 đến NL1.2.6: sử dụng dụng cụ phổ biến, chuẩn bị và lắp đặt theo sơ đồ, tiến hành thí nghiệm, quan sát thu thập thông tin, trình bày thông tin xử lí số liệu, phân tích số liệu rút ra kết luận).
  • Nhóm NL1.3: Đánh giá tính khả thi của việc thiết kế và thực hiện phương án thí nghiệm (gồm NL1.3.1 đánh giá tính khả thi của thiết kế và NL1.3.2 đánh giá tính khả thi của hoạt động tiến hành).

Các tiêu chí chất lượng cho từng hành vi từ Mức độ 1 đến Mức độ 5 được lập thành bảng chi tiết trong chương. Phần thực tiễn trình bày kết quả điều tra bằng phiếu hỏi đối với giảng viên và sinh viên ở các cơ sở đào tạo sư phạm, xác nhận việc dạy học học phần còn nặng về thao tác kỹ thuật, thiếu hoạt động rèn luyện năng lực sư phạm và hình thức kiểm tra đánh giá còn đơn điệu.

Chương 3. Đề xuất và triển khai các biện pháp phát triển năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học cho sinh viên sư phạm Vật lí

Chương 3 xây dựng 4 nguyên tắc đề xuất biện pháp: Đảm bảo tính pháp chế; Đảm bảo tính thực tiễn; Đảm bảo tính khách quan, khoa học; Đảm bảo tính mục đích. Tác giả tiến hành cấu trúc lại nội dung học phần từ các bài thí nghiệm cơ bản thành các chủ đề học tập gắn với chương trình phổ thông.

Luận án đề xuất và triển khai 4 biện pháp sư phạm cụ thể:

  • Biện pháp 1 (BP1): Tăng cường hoạt động seminar, nội dung seminar gắn liền với hoạt động nghề nghiệp của người học. Hoạt động seminar được cấu trúc gắn với các nhiệm vụ thực tiễn của người giáo viên, từ thảo luận phương án thí nghiệm, chế tạo thiết bị đến đóng vai tập giảng.
  • Biện pháp 2 (BP2): Tăng cường hoạt động thiết kế, chế tạo và sử dụng thí nghiệm tự làm (TNTL). Tác giả đề xuất quy trình chế tạo gồm các bước logic và trực tiếp thiết kế, chế tạo 5 bộ thí nghiệm tự làm phục vụ phần Cơ học và Nhiệt học:
    1. Bộ thí nghiệm khảo sát các định luật chất khí.
    2. Bộ thí nghiệm khảo sát tính tương đối của chuyển động - Công thức cộng vận tốc (khảo sát vận tốc tương đối trong các trường hợp: cùng phương cùng chiều, vuông góc, và tạo góc lệch bất kì).
    3. Bộ thí nghiệm khảo sát chuyển động của vật bị ném (khảo sát chuyển động ném ngang ở các độ cao khác nhau; chuyển động ném xiên với các góc bắn khác nhau).
    4. Bộ thí nghiệm khảo sát các loại dao động (khảo sát dao động điều hòa của con lắc lò xo, con lắc đơn, con lắc vật lí; khảo sát dao động tắt dần của con lắc đơn; khảo sát dao động cưỡng bức).
    5. Bộ thí nghiệm mô tả và khảo sát sóng cơ (mô tả sóng cơ, khảo sát hiện tượng giao thoa sóng điểm cùng pha, ngược pha, sóng phẳng; khảo sát hiện tượng sóng dừng trên dây; khảo sát cộng hưởng sóng âm trong cột khí; khảo sát hiện tượng nhiễu xạ sóng nước).
  • Biện pháp 3 (BP3): Đa dạng hóa hình thức kiểm tra đánh giá, chú trọng đánh giá quá trình. Tác giả kết hợp đánh giá thường xuyên qua seminar, sản phẩm chế tạo, hồ sơ học tập và tự đánh giá của người học, giảm bớt sự phụ thuộc vào bài thi kết thúc học phần đơn thuần.
  • Biện pháp 4 (BP4): Xây dựng website hỗ trợ dạy học học phần Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thông. Luận án thiết kế giao diện, cơ sở dữ liệu học liệu điện tử, video hướng dẫn và quy trình tổ chức dạy học kết hợp với website.

Cuối chương, tác giả xây dựng tiến trình tổ chức dạy học hoàn chỉnh cho học phần Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thông phần Cơ - Nhiệt theo các biện pháp đã đề xuất.

Chương 4. Thực nghiệm sư phạm

Chương 4 mô tả quá trình thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm chứng tính khả thi và hiệu quả của các biện pháp đã đề xuất.

  • Thực nghiệm vòng 1: Tiến hành dạy học thăm dò trên nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng; tập trung đánh giá định tính diễn biến học tập, khả năng thích ứng của sinh viên với hình thức seminar và tự làm thiết bị; từ đó rút kinh nghiệm, điều chỉnh tài liệu và tiến trình dạy học.
  • Thực nghiệm vòng 2: Triển khai dạy học chính thức với quy trình kiểm tra đánh giá đã hoàn thiện. Kết quả được đánh giá phối hợp giữa định tính và định lượng. Các bảng số liệu trong chương 4 tổng hợp điểm trung bình cộng của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng, đồng thời phân tích chi tiết điểm số theo 3 nhóm năng lực thành tố: nhóm NLTT1 (nghiên cứu), nhóm NLTT2 (chế tạo, sửa chữa), nhóm NLTT3 (tổ chức dạy học). Luận án cũng theo dõi và lập biểu đồ biểu diễn đường số liệu điểm trung bình cộng các nhóm năng lực thành tố của sinh viên lớp thực nghiệm qua từng giai đoạn của học phần.

Kết quả thực nghiệm cho thấy kết quả học tập và các mức độ biểu hiện hành vi năng lực sử dụng thí nghiệm của sinh viên nhóm thực nghiệm cao hơn nhóm đối chứng, xác nhận tính khả thi của hệ thống biện pháp và kiểm chứng giả thuyết khoa học.

Kết quả và những đóng góp mới

Theo công bố của tác giả, luận án mang lại 6 đóng góp mới về mặt lý luận và thực tiễn:

  1. Làm rõ khái niệm năng lực, năng lực sử dụng thí nghiệm vào dạy học; xác lập cấu trúc năng lực sử dụng thí nghiệm vào dạy học Vật lí gồm 3 nhóm năng lực thành tố (Sử dụng thí nghiệm trong nghiên cứu; Sửa chữa và chế tạo thí nghiệm; Tổ chức hoạt động dạy học với thí nghiệm).
  2. Đề xuất và triển khai thành công 04 biện pháp phát triển năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học cho sinh viên ngành sư phạm Vật lí (tăng cường seminar nghề nghiệp; thiết kế, chế tạo và sử dụng thí nghiệm tự làm; đa dạng hóa kiểm tra đánh giá, chú trọng đánh giá quá trình; xây dựng website hỗ trợ dạy học).
  3. Xây dựng được 01 website hỗ trợ phát triển năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí của sinh viên.
  4. Thiết kế bộ công cụ đánh giá năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí của sinh viên với hệ thống tiêu chí chất lượng và biểu hiện hành vi tương ứng theo 5 mức độ phát triển.
  5. Thiết kế và chế tạo được 05 bộ thí nghiệm dùng vào dạy học học phần Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thông (khảo sát các định luật chất khí; khảo sát tính tương đối của chuyển động - công thức cộng vận tốc; khảo sát chuyển động của vật bị ném; khảo sát các loại dao động; mô tả và khảo sát sóng cơ).
  6. Thiết kế được các tiến trình dạy học học phần Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thông với các biện pháp đã đề xuất theo hướng phát triển năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí cho sinh viên.

Về kiến nghị, luận án đề xuất các trường đại học sư phạm áp dụng cấu trúc năng lực, quy trình tổ chức dạy học và bộ công cụ đánh giá quá trình vào giảng dạy học phần thực hành thí nghiệm; đồng thời đầu tư, trang bị bổ sung các phương tiện, vật liệu chế tạo thí nghiệm để sinh viên có điều kiện thực hành tự làm thiết bị dạy học.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của luận án thể hiện ở phạm vi nội dung và địa bàn triển khai:

  • Luận án mới chỉ tập trung nghiên cứu, thiết kế thiết bị và triển khai các biện pháp thực nghiệm trong phạm vi phần Cơ học và Nhiệt học của học phần Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thông.
  • Các nội dung chuyên môn khác thuộc chương trình Vật lí phổ thông như Điện học, Quang học và Vật lí hạt nhân chưa được triển khai thiết kế các bộ thí nghiệm tự làm tương ứng trong nghiên cứu này.

Hướng nghiên cứu tiếp theo được xác định là: Tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện và mở rộng việc áp dụng 4 biện pháp sư phạm, quy trình chế tạo thí nghiệm tự làm và hệ thống tiêu chí đánh giá năng lực sang các phần nội dung còn lại của học phần (phần Điện học, Quang học) nhằm hoàn thiện toàn diện chương trình đào tạo giáo viên Vật lí đáp ứng Chương trình giáo dục phổ thông 2018.

Giá trị tham khảo

Luận án có giá trị tham khảo thiết thực cho nhiều nhóm đối tượng trong lĩnh vực giáo dục:

  • Giảng viên giảng dạy học phần Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thông và bộ môn Lí luận và Phương pháp dạy học Vật lí tại các trường đại học, cao đẳng sư phạm: Có thể trực tiếp sử dụng bộ tiêu chí đánh giá năng lực 5 mức độ, khai thác 5 bộ thí nghiệm tự làm phần Cơ - Nhiệt và áp dụng tiến trình dạy học seminar kết hợp website hỗ trợ.
  • Sinh viên ngành Sư phạm Vật lí: Sử dụng tài liệu để rèn luyện kỹ năng tự chế tạo thiết bị thí nghiệm chi phí thấp từ vật liệu sẵn có, nâng cao năng lực thiết kế phương án thí nghiệm và tập dượt tổ chức các hoạt động học tập dựa trên thực nghiệm.
  • Cán bộ quản lý đào tạo và các nhà xây dựng chương trình giáo dục đại học sư phạm: Tham khảo mô hình cấu trúc lại học phần thành các chủ đề nghề nghiệp và định hướng đổi mới phương thức kiểm tra đánh giá quá trình, đáp ứng chuẩn đầu ra của giáo viên dạy học môn Vật lí và môn Khoa học tự nhiên.

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án định nghĩa năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học như thế nào?
Năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học là khả năng vận dụng kiến thức (sự hiểu biết về thí nghiệm, các kiến thức dạy học và các phương pháp dạy học), kỹ năng (lắp ráp, đo đạc, lấy số liệu...) cùng hứng thú, niềm tin và ý chí để xác lập (thiết kế) và thực thi hệ thống các hành động, thao tác dạy học (tổ chức hoạt động dạy học) phù hợp với điều kiện phương tiện thí nghiệm, đối tượng nhằm đạt được mục tiêu dạy học.

2. Cấu trúc năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học gồm những thành tố nào?
Cấu trúc năng lực gồm 3 nhóm năng lực thành tố có mối quan hệ đan xen và tác động qua lại lẫn nhau:

  • Nhóm NLTT 1: Sử dụng thí nghiệm trong nghiên cứu (gồm thiết kế phương án, thực hiện phương án và đánh giá tính khả thi của phương án thí nghiệm).
  • Nhóm NLTT 2: Sửa chữa và chế tạo thí nghiệm.
  • Nhóm NLTT 3: Tổ chức hoạt động dạy học với thí nghiệm.

3. Tác giả đã chế tạo những bộ thí nghiệm tự làm cụ thể nào trong luận án?
Tác giả đã trực tiếp thiết kế, chế tạo 5 bộ thí nghiệm tự làm phục vụ phần Cơ học và Nhiệt học:

  • Bộ thí nghiệm khảo sát các định luật chất khí.
  • Bộ thí nghiệm khảo sát tính tương đối của chuyển động và công thức cộng vận tốc.
  • Bộ thí nghiệm khảo sát chuyển động của vật bị ném (ném ngang và ném xiên).
  • Bộ thí nghiệm khảo sát các loại dao động (con lắc lò xo, con lắc đơn, con lắc vật lí, dao động tắt dần, dao động cưỡng bức).
  • Bộ thí nghiệm mô tả và khảo sát sóng cơ (giao thoa sóng điểm cùng pha/ngược pha, giao thoa sóng phẳng, sóng dừng trên dây, cộng hưởng sóng âm trong cột khí, nhiễu xạ sóng nước).

4. Năm mức độ phát triển của năng lực sử dụng thí nghiệm được phân chia dựa trên cơ sở nào?
Dựa trên thang đo nhận thức của Bloom (Nhớ, Hiểu, Vận dụng, Phân tích, Tổng hợp, Đánh giá), tác giả chia thành 5 mức độ phát triển: Mức độ 1 (Bắt chước chưa thành công), Mức độ 2 (Bắt chước thành công), Mức độ 3 (Bắt chước thành thục), Mức độ 4 (Sáng tạo chưa thành công) và Mức độ 5 (Sáng tạo thành công).

5. Luận án đã đề xuất những biện pháp sư phạm nào để phát triển năng lực cho sinh viên?
Luận án đề xuất 4 biện pháp sư phạm đồng bộ:

  • BP1: Tăng cường hoạt động seminar, nội dung seminar gắn liền với hoạt động nghề nghiệp của người học.
  • BP2: Tăng cường hoạt động thiết kế, chế tạo và sử dụng thí nghiệm tự làm.
  • BP3: Đa dạng hóa hình thức kiểm tra đánh giá, chú trọng đánh giá quá trình.
  • BP4: Xây dựng website hỗ trợ dạy học học phần Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thông.

Kết luận

Luận án của tác giả Lê Văn Vinh đã giải quyết vấn đề rèn luyện năng lực nghề nghiệp cho sinh viên sư phạm Vật lí thông qua việc xác lập cấu trúc năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học gồm 3 nhóm năng lực thành tố và 5 mức độ đánh giá hành vi. Tác giả đã đề xuất và vận dụng đồng bộ hệ thống 4 biện pháp sư phạm, chế tạo 5 bộ thí nghiệm tự làm và xây dựng website hỗ trợ giảng dạy phần Cơ học - Nhiệt học của học phần Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thông. Kết quả thực nghiệm sư phạm khẳng định tính khả thi và hiệu quả của các giải pháp đề xuất, đóng góp cơ sở khoa học và tài liệu chuyên môn thiết thực phục vụ công tác đào tạo giáo viên Vật lí đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục phổ thông.