Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề (NLGQVĐ) cho học sinh trung học phổ thông (THPT) trở thành yêu cầu cấp thiết nhằm đáp ứng nhu cầu nhân lực chất lượng cao. Theo báo cáo của ngành giáo dục, chương trình giáo dục phổ thông 2018 đã nhấn mạnh việc phát triển năng lực cho học sinh, trong đó NLGQVĐ được xem là một trong những năng lực cốt lõi. Tuy nhiên, thực tế dạy học môn Vật lí, đặc biệt là phần “Công, năng lượng, công suất” lớp 10, vẫn chủ yếu tập trung vào việc truyền đạt kiến thức và giải bài tập mang tính toán học, chưa khai thác sâu các bài tập có nội dung thực tiễn (BTCNDTT) để phát triển năng lực này.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là biên soạn và sử dụng BTCNDTT trong dạy học phần “Công, năng lượng, công suất” nhằm phát triển NLGQVĐ cho học sinh lớp 10. Nghiên cứu được thực hiện tại một số trường THPT tỉnh Hải Dương trong năm học 2022-2023, với đối tượng là học sinh lớp 10 và giáo viên bộ môn Vật lí. Việc áp dụng BTCNDTT được kỳ vọng sẽ giúp học sinh không chỉ nắm vững kiến thức vật lí mà còn phát triển kỹ năng phân tích, tổng hợp, suy luận và vận dụng kiến thức vào thực tiễn, từ đó nâng cao hiệu quả học tập và năng lực giải quyết các vấn đề thực tế.

Theo khảo sát, có khoảng 90% giáo viên nhận thấy BTCNDTT có vai trò quan trọng trong việc phát triển NLGQVĐ, tuy nhiên chỉ khoảng 54% giáo viên thường xuyên sử dụng bài tập này trong các tiết học. Học sinh cũng thể hiện sự hứng thú cao với các bài tập gắn liền thực tiễn, với hơn 83% học sinh thích tìm hiểu các hiện tượng thực tiễn liên quan đến bài học. Nghiên cứu góp phần làm rõ cơ sở lý luận, xây dựng hệ thống bài tập thực tiễn và tiến trình dạy học phù hợp, đồng thời đánh giá hiệu quả thực nghiệm nhằm nâng cao chất lượng dạy học môn Vật lí.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính: lý thuyết phát triển năng lực giải quyết vấn đề và lý thuyết dạy học dựa trên bài tập có nội dung thực tiễn.

  1. Lý thuyết năng lực giải quyết vấn đề (NLGQVĐ): NLGQVĐ được hiểu là khả năng huy động tổng hợp kiến thức, kỹ năng, thái độ và động cơ để giải quyết các tình huống thực tiễn mà không có giải pháp sẵn có. Cấu trúc NLGQVĐ gồm các thành tố: tìm hiểu vấn đề, diễn đạt lại vấn đề, tìm kiếm thông tin, đề xuất giải pháp, lập kế hoạch thực hiện, thực hiện giải pháp, đánh giá và điều chỉnh, phát hiện tình huống mới. Mỗi thành tố được phân thành các mức độ biểu hiện từ cơ bản đến nâng cao, giúp đánh giá chính xác năng lực của học sinh trong học tập vật lí.

  2. Lý thuyết dạy học bài tập có nội dung thực tiễn (BTCNDTT): BTCNDTT là bài tập gắn liền với các vấn đề thực tế đời sống, sản xuất và sinh hoạt hàng ngày, giúp học sinh vận dụng kiến thức vật lí vào giải quyết các tình huống thực tiễn. Nguyên tắc xây dựng BTCNDTT bao gồm: tính chính xác, khoa học, cập nhật; phù hợp với nội dung chương trình và trình độ học sinh; có tính hệ thống, logic; gần gũi với kinh nghiệm và thực tiễn của học sinh. Việc sử dụng BTCNDTT trong dạy học giúp phát triển năng lực tư duy, kỹ năng giải quyết vấn đề và tăng cường hứng thú học tập.

Các khái niệm chuyên ngành được sử dụng gồm: công, năng lượng, công suất, động năng, thế năng, cơ năng, hiệu suất, năng lực giải quyết vấn đề, bài tập có nội dung thực tiễn.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm sư phạm nhằm đảm bảo tính khoa học và thực tiễn.

  • Nguồn dữ liệu: Bao gồm tài liệu chuyên ngành, chương trình giáo dục phổ thông môn Vật lí 2018, sách giáo khoa, các bài tập vật lí có nội dung thực tiễn, khảo sát ý kiến giáo viên và học sinh tại các trường THPT tỉnh Hải Dương (158 học sinh, 22 giáo viên).

  • Phương pháp phân tích: Phân tích định tính và định lượng các dữ liệu thu thập được từ khảo sát, quan sát, phỏng vấn và kết quả thực nghiệm sư phạm. Sử dụng thống kê mô tả để đánh giá mức độ sử dụng BTCNDTT và phát triển NLGQVĐ của học sinh.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong năm học 2022-2023, gồm các giai đoạn: khảo sát thực trạng (3 tháng), biên soạn bài tập và thiết kế tiến trình dạy học (4 tháng), thực nghiệm sư phạm (3 tháng), phân tích kết quả và hoàn thiện luận văn (2 tháng).

  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Lựa chọn ngẫu nhiên các lớp 10 tại ba trường THPT tiêu biểu của tỉnh Hải Dương nhằm đảm bảo tính đại diện và khách quan.

  • Lý do lựa chọn phương pháp: Phương pháp thực nghiệm sư phạm kết hợp khảo sát giúp đánh giá trực tiếp hiệu quả của việc sử dụng BTCNDTT trong phát triển NLGQVĐ, đồng thời thu thập ý kiến phản hồi từ giáo viên và học sinh để điều chỉnh phù hợp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Thực trạng biên soạn và sử dụng BTCNDTT: Trên 90% giáo viên hiểu đúng về đặc điểm của BTCNDTT, tuy nhiên chỉ khoảng 86% bài tập biên soạn có minh chứng thực tế đi kèm, và chỉ 54,5% giáo viên thường xuyên sử dụng bài tập này trong dạy học phần “Công, năng lượng, công suất”. Nguyên nhân chính gồm thiếu tài liệu, năng lực học sinh chưa cao và thời gian dạy học hạn chế.

  2. Ảnh hưởng của BTCNDTT đến NLGQVĐ: 72,7% giáo viên đánh giá BTCNDTT rất hữu ích trong việc phát triển NLGQVĐ cho học sinh. Học sinh thể hiện thái độ tích cực với các bài tập thực tiễn, với 83,5% thích tìm hiểu các hiện tượng thực tiễn liên quan đến bài học và 89,2% cảm thấy hứng thú khi làm các bài tập thực tiễn.

  3. Biểu hiện năng lực giải quyết vấn đề của học sinh: Qua khảo sát, 100% giáo viên cho rằng học sinh có thể vận dụng kiến thức để trả lời các câu hỏi liên quan đến đời sống, 86,4% học sinh có khả năng phân tích tình huống thực tiễn, 77,3% biết thu thập dữ liệu bài toán. Tuy nhiên, có đến 81,8% giáo viên nhầm lẫn giữa năng lực tự học và NLGQVĐ khi đánh giá học sinh.

  4. Khó khăn trong triển khai: Giáo viên gặp khó khăn trong việc lồng ghép kiến thức vật lí vào các hiện tượng thực tiễn một cách khoa học, sợ không theo kịp tiến độ chương trình, và thiếu tài liệu bài tập thực tiễn. Học sinh chưa nhận thức đúng tầm quan trọng của NLGQVĐ, thiếu tự giác và gặp khó khăn trong việc đọc hiểu đề bài thực tiễn.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc biên soạn và sử dụng BTCNDTT trong dạy học phần “Công, năng lượng, công suất” có tác động tích cực đến việc phát triển NLGQVĐ của học sinh. Số liệu minh chứng qua khảo sát và thực nghiệm sư phạm cho thấy học sinh có sự tiến bộ rõ rệt trong việc nhận biết vấn đề, phân tích và đề xuất giải pháp khi được tiếp cận bài tập thực tiễn.

So với các nghiên cứu trước đây, kết quả này khẳng định vai trò quan trọng của việc gắn kiến thức vật lí với thực tiễn đời sống trong việc nâng cao năng lực tư duy và giải quyết vấn đề. Việc sử dụng các bài tập thực tiễn giúp học sinh phát triển kỹ năng vận dụng kiến thức vào các tình huống thực tế, từ đó tăng cường sự hứng thú và chủ động trong học tập.

Biểu đồ thể hiện sự tăng trưởng điểm số năng lực giải quyết vấn đề của học sinh qua các tiết học sử dụng BTCNDTT minh họa rõ nét hiệu quả của phương pháp này. Bảng so sánh mức độ sử dụng BTCNDTT giữa các trường cũng cho thấy sự khác biệt về nhận thức và năng lực của giáo viên ảnh hưởng đến kết quả học tập của học sinh.

Tuy nhiên, khó khăn về tài liệu, thời gian và năng lực của giáo viên, học sinh vẫn là những thách thức cần được giải quyết để nâng cao hiệu quả áp dụng BTCNDTT trong dạy học. Việc đào tạo, bồi dưỡng giáo viên và xây dựng hệ thống bài tập thực tiễn phong phú, phù hợp là những yếu tố then chốt.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường bồi dưỡng năng lực cho giáo viên: Tổ chức các khóa tập huấn chuyên sâu về biên soạn và sử dụng BTCNDTT, kỹ thuật dạy học phát triển NLGQVĐ, nhằm nâng cao năng lực chuyên môn và phương pháp giảng dạy. Thời gian thực hiện: trong vòng 6 tháng, chủ thể: Sở Giáo dục và Đào tạo phối hợp với các trường đại học sư phạm.

  2. Xây dựng hệ thống bài tập thực tiễn đa dạng, cập nhật: Phát triển bộ bài tập có nội dung thực tiễn phong phú, phù hợp với chương trình và điều kiện địa phương, đảm bảo tính khoa học và dễ hiểu cho học sinh. Thời gian: 1 năm, chủ thể: Ban biên soạn sách giáo khoa và các tổ chuyên môn trường THPT.

  3. Tăng cường áp dụng BTCNDTT trong các hoạt động dạy học: Khuyến khích giáo viên sử dụng bài tập thực tiễn trong các giai đoạn dạy học khác nhau như mở đầu bài, luyện tập, tự học và kiểm tra đánh giá để phát triển toàn diện NLGQVĐ. Thời gian: áp dụng ngay trong năm học, chủ thể: giáo viên bộ môn.

  4. Xây dựng tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề: Thiết kế các tiêu chí đánh giá cụ thể, khoa học để đo lường sự phát triển NLGQVĐ của học sinh qua từng giai đoạn học tập, giúp giáo viên điều chỉnh phương pháp dạy học phù hợp. Thời gian: 6 tháng, chủ thể: tổ chuyên môn và nhà trường.

  5. Tạo môi trường học tập tích cực, khuyến khích học sinh chủ động: Xây dựng môi trường lớp học thân thiện, khuyến khích học sinh đặt câu hỏi, thảo luận và tự tìm hiểu các vấn đề thực tiễn, từ đó nâng cao động lực và năng lực tự học. Thời gian: liên tục, chủ thể: giáo viên và nhà trường.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Giáo viên bộ môn Vật lí THPT: Luận văn cung cấp hệ thống bài tập thực tiễn và tiến trình dạy học cụ thể giúp giáo viên đổi mới phương pháp giảng dạy, phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh.

  2. Nhà quản lý giáo dục: Các cán bộ quản lý có thể tham khảo để xây dựng chính sách, kế hoạch bồi dưỡng giáo viên và phát triển chương trình đào tạo phù hợp với xu hướng đổi mới giáo dục.

  3. Sinh viên sư phạm Vật lí: Tài liệu giúp sinh viên hiểu rõ hơn về phương pháp dạy học tích cực, cách biên soạn bài tập thực tiễn và phát triển năng lực học sinh, chuẩn bị tốt cho công tác giảng dạy tương lai.

  4. Nghiên cứu sinh và nhà khoa học giáo dục: Luận văn cung cấp cơ sở lý luận và thực nghiệm về phát triển năng lực giải quyết vấn đề qua bài tập thực tiễn, làm nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực phương pháp dạy học Vật lí.

Câu hỏi thường gặp

  1. BTCNDTT là gì và tại sao quan trọng trong dạy học Vật lí?
    BTCNDTT là bài tập gắn liền với các tình huống thực tế đời sống, giúp học sinh vận dụng kiến thức vật lí vào giải quyết các vấn đề thực tiễn. Chúng quan trọng vì phát triển năng lực giải quyết vấn đề, tăng hứng thú học tập và liên hệ kiến thức với cuộc sống.

  2. Làm thế nào để xây dựng bài tập có nội dung thực tiễn phù hợp với học sinh lớp 10?
    Cần dựa trên mục tiêu dạy học, phân tích nội dung chương trình, lựa chọn các hiện tượng thực tế gần gũi với học sinh, đảm bảo tính khoa học, chính xác và phù hợp trình độ nhận thức của học sinh.

  3. Các bước giải bài tập có nội dung thực tiễn trong Vật lí là gì?
    Bao gồm: tìm hiểu đề bài, phân tích hiện tượng và xác lập mối quan hệ vật lí, luận giải và tính toán kết quả, xác nhận và đánh giá kết quả, rút ra bài học kinh nghiệm.

  4. Khó khăn thường gặp khi sử dụng BTCNDTT trong dạy học là gì?
    Khó khăn gồm thiếu tài liệu bài tập thực tiễn, năng lực học sinh chưa cao, thời gian dạy học hạn chế, giáo viên chưa quen với phương pháp dạy học phát triển năng lực.

  5. Làm sao để đánh giá hiệu quả phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh?
    Có thể sử dụng bộ tiêu chí đánh giá dựa trên các thành tố của NLGQVĐ như khả năng nhận biết vấn đề, đề xuất giải pháp, thực hiện và đánh giá giải pháp, kết hợp quan sát, phỏng vấn và kiểm tra kết quả học tập.

Kết luận

  • Biên soạn và sử dụng bài tập có nội dung thực tiễn trong dạy học phần “Công, năng lượng, công suất” giúp phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh lớp 10 một cách hiệu quả.
  • Hệ thống bài tập thực tiễn được xây dựng đảm bảo tính khoa học, phù hợp với chương trình và trình độ học sinh, góp phần nâng cao hứng thú và khả năng vận dụng kiến thức.
  • Thực nghiệm sư phạm tại các trường THPT tỉnh Hải Dương cho thấy học sinh có sự tiến bộ rõ rệt về năng lực giải quyết vấn đề sau khi áp dụng BTCNDTT.
  • Khó khăn về tài liệu, năng lực giáo viên và thời gian dạy học cần được khắc phục thông qua bồi dưỡng chuyên môn và xây dựng hệ thống bài tập phong phú hơn.
  • Đề xuất các giải pháp cụ thể nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng BTCNDTT, đồng thời khuyến khích các bên liên quan tiếp tục nghiên cứu và ứng dụng phương pháp này trong giáo dục phổ thông.

Hành động tiếp theo: Giáo viên và nhà trường nên bắt đầu áp dụng hệ thống bài tập thực tiễn đã biên soạn, đồng thời tham gia các khóa bồi dưỡng để nâng cao năng lực giảng dạy phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh. Các nhà quản lý giáo dục cần hỗ trợ về chính sách và tài liệu để nhân rộng mô hình này.