Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ DẠY HỌC THÍ NGHIỆM VẬT LÍ GẮN KẾT CUỘC SỐNG CỦA HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 1. Thí nghiệm Vật lí gắn kết cuộc sống 1. Khái niệm thí nghiệm Vật lí Thí nghiệm là một trong những phương pháp chính yếu trong nghiên cứu và dạy học ở các môn khoa học tự nhiên nói chung và môn vật lí nói riêng. Thí nghiệm được định nghĩa là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào các đối tượng của hiện thực khách quan.
Thông qua sự phân tích các điều kiện mà trong đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể thu nhận được tri thức mới. Thí nghiệm Vật lí có các đặc điểm (Phạm Hữu Tòng, 2001): - Các điều kiện của thí nghiệm phải được lựa chọn và thiết lập một cách có chủ định sao cho thông qua quá trình thí nghiệm, có thể trả lời được các câu hỏi đặt ra, có thể kiểm tra được các giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết. - Mỗi thí nghiệm có ba yếu tố cấu thành cần được xác định rõ, bao gồm: đối tượng cần nghiên cứu, phương tiện gây tác động lên đối tượng cần nghiên cứu và phương tiện quan sát, đo đạc để thu nhận các kết quả của sự tác động. - Các điều kiện của thí nghiệm có thể làm biến đổi được để ta có thể nghiên cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lượng nào đó, trong khi các đại lượng khác được giữ không đổi.
- Các điều kiện của thí nghiệm phải được khống chế, kiểm soát theo như dự định nhờ sử dụng các thiết bị thí nghiệm có độ chính xác ở mức độ cần thiết, nhờ quá trình phân tích thường xuyên các yếu tố của đối tượng cần nghiên cứu, làm giảm tối đa ảnh hưởng của các tác động gây nhiễu. - Đặc điểm đóng vai trò quan trọng của thí nghiệm là khả năng có thể quan sát được những biến đổi của đại lượng nào đó được gây ra bởi sự biến đổi của đại lượng khác. Điều này đạt được nhờ các giác quan của con người và sự hỗ trợ của các phương tiện quan sát, đo đạc. - Đặc tính có thể lặp lại của thí nghiệm, tức là: với các thiết bị thí nghiệm, các điều kiện thí nghiệm như nhau, khi bố trí lại hệ thống thí nghiệm, tiến hành lại 6 thí nghiệm thì hiện tượng, quá trình Vật lí phải diễn ra trong thí nghiệm giống như các lần thí nghiệm trước đó.
Trong phạm vi khóa luận này, chúng tôi hiểu thí nghiệm vật lí là sự tác động có chủ đích của con người vào các đối tượng vật lí, quan sát sự biến đổi của các đối tượng này nhằm mục đích nghiên cứu những kiến thức vật lí mới, hoặc kiểm chứng lại những quy luật vật lí đã biết trước đó. Khái niệm thí nghiệm Vật lí gắn kết cuộc sống Theo Võ Thị Minh Ngọc và các cộng sự (2018) thì thí nghiệm VL gắn kết với cuộc sống là các TN xuất phát từ các vấn đề trong cuộc sống, được thực hiện bằng các phương tiện gần gũi, thực hiện trong các hoàn cảnh cuộc sống và trả lời các câu hỏi VL cũng như câu hỏi gần gũi khác từ cuộc sống. Theo Nguyễn Đăng Thuấn (2018), thí nghiệm vật lí gắn kết với cuộc sống là các thí nghiệm xuất phát từ các vấn đề thực tiên cuộc sống, được thực hiện bằng các phương tiện gần gũi, thực hiện trong các hoàn cảnh cuộc sống và trả lời các câu hỏi gần gũi khác từ cuộc sống. Trong đề tài khóa luận này, thí nghiệm vật lí gắn kết cuộc sống được hiểu theo hai khía cạnh: - Thứ nhất, thí nghiệm xuất phát từ các vấn đề có trong thực tiễn cuộc sống hằng ngày của học sinh, học sinh phải vận dụng kiến thức vật lí để đi tìm lời giải cho những vấn đề này.
- Thứ hai, các dụng cụ thí nghiệm là những vật dụng quen thuộc với học sinh, HS có thể tự kiếm hoặc tự chế tạo một cách dễ dàng từ các nguyên liệu sẵn có xung quanh mình. Đặc điểm và vai trò của thí nghiệm Vật lí gắn kết cuộc sống (a) Đặc điểm của thí nghiệm gắn kết cuộc sống Theo Võ Thị Minh Ngọc và cộng sự (2018) thì thí nghiệm vật lí gắn kết cuộc sống có những đặc điểm như sau: - Thí nghiệm xuất phát từ các vấn đề, tình huống thực tiễn. Ví dụ, TN sự nổi xuất phát từ tình huống pha nước chanh ở nhà. Nếu chưa cho đường vào thì hạt chanh chìm xuống đáy cốc, còn nếu cho đường vào thì sau khi hòa tan hạt chanh nổi trên mặt nước.
7 - Thí nghiệm được thực hiện nhờ các phương tiện, hoặc trên các đối tượng gần gũi với cuộc sống. Ví dụ, TN sự co giãn nhiệt của chất khí theo nhiệt độ có thể sử dụng chai thủy tinh và quả trứng luộc. - Thí nghiệm giải quyết các vấn đề của cuộc sống. Ví dụ, TN thiết kế cầu từ các que kem theo các thiết kế khác nhau (khảo sát sự cân bằng) giúp giải thích được các câu hỏi về tính bền vững trong thiết kế cầu hình dạng cong lên.
- Thí nghiệm có sự tham gia hợp tác của các cá thể trong cuộc sống. Tức là có thể có sự hợp tác, tham gia, quan sát của người khác, cha mẹ hoặc bạn bè. - Thí nghiệm có thể được thực hiện tại nhà, trong không gian ngoài lớp học chứ không nhất định làm trong phòng TN. Ví dụ, TN về giao thoa sóng trên mặt nước có thể được thực hiện bằng cách rung hai quả cầu trên mặt hồ.
- Thí nghiệm có thể được HS quay lại, giới thiệu trên mạng Internet, tăng cường tính tương tác, phản hồi từ xã hội, qua đó giúp HS tăng sự tự tin, tích cực trong nghiên cứu TN và phát triển năng lực. (b) Vai trò của thí nghiệm gắn kết cuộc sống Theo Võ Thị Minh Ngọc và cộng sự (2018) thì thí nghiệm gắn kết cuộc sống có những vai trò như sau: - Quá trình học tập ngày nay cần hướng đến năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn của HS. Vì vậy, sử dụng TN gắn kết cuộc sống trong dạy học VL là có tính khả thi cao. Nó tạo điều kiện cho giáo viên - HS gắn kết các kiến thức VL vào thực tiễn, qua đó phát triển năng lực quan sát, giải quyết các vấn đề thực tiễn.
- Đó là sự hấp dẫn và gần gũi của các TN gắn kết cuộc sống với đối tượng HS. Những TN gắn kết cuộc sống thường dẫn đến những kết quả thú vị, những khía cạnh VL hấp dẫn trong cuộc sống, từ đó tạo sức hút mãnh liệt với đối tượng HS, nhất là HS trung học. Qua đó, giúp HS yêu thích khoa học nói chung và VL nói riêng, qua đó tạo động cơ học tập tốt cho HS. - TN gắn kết cuộc sống có thể được thực hiện ngoài nhà trường, vì vậy tạo cơ hội cho HS kết nối, tương tác với xã hội.
Hình thành năng lực giao tiếp, kĩ năng sống, thỏa mãn nhu cầu khẳng định. - TN gắn kết cuộc sống là con được tốt để thực hiện cá thể VL, đa dạng VL trong dạy học. Việc thực hiện TN cùng mục đích nhưng với các phương tiện, vật 8 dụng khác nhau của từng HS giúp giáo viên quan tâm tốt hơn đến từng đối tượng, có biện pháp giáo dục phù hợp hơn. - TN gắn kết cuộc sống, giúp HS từng bước hình thành khả năng tư duy độc lập, hoàn thiện quá trình tư duy của HS, bắt đầu từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng, bồi dưỡng năng lực tự học và năng lực sáng tạo.
- TN gắn kết cuộc sống bồi dưỡng cho học sinh tinh thần vượt khó, ý thức tiết kiệm, bảo vệ môi trường, hình thành tinh thần trách nhiệm. Năng lực thực nghiệm của học sinh THPT 1. Khái niệm năng lực Phạm trù năng lực được nhiều nhà khoa học nghiên cứu và tiếp cận ở nhiều góc độ khác nhau. Một số quan niệm đồng nhất năng lực là khả năng (hoặc tiềm năng) mà cá nhân thể hiện khi tham gia một hoạt động nào đó trong một thời điểm nhất định.
Một số quan điểm khác chú trọng đến việc xem năng lực ở yếu tố quyết định đến kết quả hoạt động trong thực tiễn của cá nhân. Ta có thể kể đến một số quan niệm về như: - Theo Nguyễn Thị Kim Dung và các cộng sự thì: "Năng lực là tổ hợp các kiến thức, kỹ năng, thái độ và kinh nghiệm cá nhân cho phép thực hiện có trách nhiệm và hiệu quả các hành động, giải quyết các nhiệm vụ, vấn đề trong những tình huống khác nhau thuộc các lĩnh vực, nghề nghiệp, xã hội hay cá nhân (Nguyễn Thị Kim Dung và các cộng sự, 2015). - Chương trình Giáo dục phổ thông tổng thể (Bộ giáo dục và Đào tạo, 2018) định nghĩa năng lực là thuộc tính cá nhân được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con người huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác như 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.
Trong phạm vi khóa luận này, năng lực được hiểu là khả năng huy động tổng hợp kiến thức, kỹ năng, thái độ, kinh nghiệm,. của con người nhằm thực hiện hoạt động và hướng tới mục đích cụ thể nào đó, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể. Khái niệm năng lực thực nghiệm của học sinh Trong nghiên cứu khoa học, thực nghiệm được hiểu là quá trình thu thập, phân tích thông tin để kiểm chứng cho một giả thuyết khoa học đã được đặt ra. Do đó, thực nghiệm có nghĩa rộng hơn thí nghiệm, cụ thể (Trương Xuân Cảnh, 2015), (Lê Vũ Trường Sơn, 2019): - Thực nghiệm có thể được thực hiện bằng việc nghiên cứu, tổng hợp, phân tích các tài liệu, các bằng chứng thu được.
(ví dụ trong nhiều nghiên cứu về lịch sử, khảo cổ. - Thực nghiệm có thể được thực hiện bằng việc theo dõi, quan sát các sự vật, hiện tượng vốn có trong tự nhiên (ví dụ trong nhiều nghiên cứu về thiên văn). - Thực nghiệm có thể được thực hiện bằng việc tiến hành các thí nghiệm: tạo ra những biến đổi ở đối tượng nghiên cứu để quan sát, thu thập dữ liệu (ví dụ trong nhiều nghiên cứu về y học, sinh học, hóa học, vật lí .