Tổng quan luận án
Công trình nghiên cứu "Phát triển năng lực làm việc với sách giáo khoa cho học sinh trong dạy học phần “Điện học” Vật lí 11 nâng cao Trung học phổ thông" được thực hiện bởi nghiên cứu sinh Đỗ Văn Năng dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Lê Công Triêm. Luận án thuộc chuyên ngành Lí luận và Phương pháp dạy học bộ môn Vật lí (mã số: 62 14 01 11), bảo vệ tại Trường Đại học Sư phạm – Đại học Huế vào năm 2015.
Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu
Trong bối cảnh giáo dục chú trọng hình thành và phát triển các năng lực phục vụ học tập suốt đời (năng lực tự học, học cách học, năng lực cá nhân, năng lực công nghệ thông tin và truyền thông), sách giáo khoa (SGK) Vật lí giữ vai trò là phương tiện hỗ trợ trong mọi phương pháp và hình thức tổ chức dạy học ở cấp trung học phổ thông (THPT). Tuy nhiên, tác giả chỉ ra thực trạng:
- Cả giáo viên (GV) và học sinh (HS) đều chưa có phương pháp sử dụng SGK Vật lí một cách khoa học.
- Giáo viên chưa có và chưa được hướng dẫn phương pháp tổ chức cho học sinh làm việc với sách; học sinh chưa biết cách khai thác tối ưu nguồn dữ liệu từ SGK vào quá trình học tập và tự học, dẫn đến việc chức năng của SGK chưa được phát huy đầy đủ, học sinh thiếu tính chủ động và sáng tạo.
- Phần “Điện học” trong chương trình Vật lí lớp 11 nâng cao mang đặc thù gồm nhiều kiến thức cơ bản về điện tích và dòng điện; hầu hết các hiện tượng, định luật và bản chất dòng điện đều trừu tượng, khó hình dung và khó tiếp cận trực tiếp bằng thực nghiệm thông thường. Dù vậy, SGK chứa hệ thống thông tin hỗ trợ phong phú qua kênh chữ và kênh hình. Việc trang bị năng lực khai thác hai kênh này là cơ sở giúp học sinh lĩnh hội tri thức và phát triển năng lực tự học.
Mục tiêu, giả thuyết và nhiệm vụ nghiên cứu
- Mục tiêu nghiên cứu: Xác định hệ thống kĩ năng làm việc với SGK Vật lí theo hướng phát triển năng lực làm việc với SGK Vật lí; từ đó đề xuất quy trình tổ chức rèn luyện cho học sinh các kĩ năng làm việc với SGK Vật lí và sử dụng quy trình này để thiết kế các tiến trình dạy học thuộc phần “Điện học” Vật lí lớp 11 nâng cao.
- Giả thuyết khoa học: Nếu xác định được hệ thống kĩ năng làm việc với SGK Vật lí, xây dựng được quy trình phát triển năng lực làm việc với SGK Vật lí và vận dụng quy trình này để thiết kế, sử dụng tiến trình dạy học vào phần “Điện học” thì sẽ phát triển được năng lực làm việc với SGK Vật lí cho học sinh và góp phần nâng cao chất lượng dạy học Vật lí.
- Nhiệm vụ nghiên cứu (gồm 4 nhiệm vụ):
- Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của việc phát triển năng lực làm việc với SGK Vật lí cho học sinh THPT.
- Xác định hệ thống kĩ năng, cách rèn luyện kĩ năng, cách đánh giá năng lực làm việc với SGK Vật lí cho học sinh THPT.
- Xây dựng và vận dụng quy trình tổ chức rèn luyện kĩ năng làm việc với SGK Vật lí cho học sinh để thiết kế bài giảng thuộc phần “Điện học” theo hướng phát triển năng lực làm việc với SGK Vật lí.
- Thực nghiệm sư phạm để kiểm tra giả thuyết khoa học và tính khả thi của đề tài.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Năng lực làm việc với SGK Vật lí và quy trình tổ chức rèn luyện kĩ năng làm việc với SGK Vật lí cho học sinh THPT.
- Đối tượng thực nghiệm: Học sinh lớp 11 THPT và giáo viên đang trực tiếp giảng dạy môn Vật lí.
- Phạm vi không gian: Thực nghiệm sư phạm được tiến hành tại Trường THPT Trần Kỳ Phong và Trường THPT Số 1 Bình Sơn, huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi.
- Phạm vi thời gian: Quá trình nghiên cứu và thực nghiệm được triển khai qua 2 giai đoạn: vòng 1 trong năm học 2013 – 2014 và vòng 2 trong năm học 2014 – 2015.
- Phạm vi nội dung: Hệ thống kiến thức thuộc phần “Điện học” trong chương trình và sách giáo khoa Vật lí lớp 11 nâng cao THPT.
Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án
Các hướng nghiên cứu trước đây
Luận án đã hệ thống hóa các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến đề tài theo ba nhóm nội dung chính:
-
Nghiên cứu về vai trò và thực trạng sử dụng sách giáo khoa:
- Tài liệu quốc tế về vai trò SGK: X. Lasley II, Fuller, Clarke, Heyneman, Jamison, Lockheed khẳng định vị trí nền tảng của SGK trong nhà trường. Sapôvalencô nhấn mạnh SGK là phương tiện dạy học quan trọng nhất vì giữ vai trò chủ yếu và liên kết trực tiếp hoặc gián tiếp với mọi phương tiện khác. Iôskareva xác định SGK giữ vai trò lớn trong việc hình thành kĩ năng và kĩ xảo học tập.
- Thực trạng sử dụng SGK: Nghiên cứu của Sepulveda-Stuardo và Farrell (1983) tại Chile; Fuller và Snyder (1991) tại Botswana; Sharita Bharuthram (2012) tại Australia; Abdul Razaq Ahmad, Mohd Mahzan Awang, Ahmad Ali Seman và Ramle bin Abdullah (2013) tại Malaysia; các công trình tại Mỹ của Barton và Wilder (1966), Weiss (1987), Shannon (1987), Turner (1988) đều phản ánh thực tế xem SGK là phương tiện dạy học thiết yếu nhưng việc khai thác còn nhiều hạn chế.
-
Nghiên cứu về làm việc với sách:
- Theo hướng kĩ thuật đọc sách: X. Povarlin (nhấn mạnh phương pháp đọc do mục đích quy định); A. Primacôvxki ("Phương pháp đọc sách"); N. Rubakin ("Tự học như thế nào"); Bobbi Deporter và Mike Hernaki ("Phương pháp học tập siêu tốc khơi dậy năng lực tiềm ẩn trong bạn").
- Theo hướng phương pháp dạy học: X. Gruzinxki xem làm việc với sách như một phương pháp dạy học, song chưa mô tả chi tiết các kĩ năng thành phần. Một số tác giả khác đã bước đầu liệt kê các thao tác như đọc, ghi chép, xử lí nội dung, phân tích hình vẽ, biểu bảng, sơ đồ, đồ thị.
-
Các nghiên cứu trong nước:
- Các tác giả như Thái Duy Tuyên, Vũ Trọng Rỹ, Phạm Thế Dân... đã xem làm việc với SGK là một phương pháp dạy học và chỉ ra các kĩ năng học tập với SGK nói chung. Tuy nhiên, các nghiên cứu này chưa xây dựng hệ thống thao tác chuyên biệt cho SGK môn Vật lí cấp THPT.
Khoảng trống nghiên cứu luận án lựa chọn giải quyết
Từ việc phân tích tổng quan tài liệu, luận án xác định các khoảng trống học thuật cần bổ sung:
- Chưa có công trình phân tích cụ thể cấu trúc chức năng của SGK Vật lí THPT theo hướng tiếp cận kênh thông tin để phát triển năng lực làm việc với sách.
- Thiếu một hệ thống kĩ năng làm việc với SGK Vật lí được phân loại chi tiết theo kênh chữ và kênh hình kèm theo quy trình thao tác rèn luyện cụ thể cho học sinh.
- Chưa có quy trình dạy học hoàn chỉnh (chuẩn bị, tổ chức rèn luyện, kiểm tra đánh giá) và bộ tiêu chí đánh giá định lượng, định tính năng lực làm việc với SGK Vật lí tương thích với các kiểu bài học trên lớp.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Khung lý thuyết và khái niệm nền tảng
- Khái niệm Năng lực làm việc với SGK Vật lí: Luận án định nghĩa đây là khả năng người học có thể khai thác, xử lí, sử dụng linh hoạt các thông tin từ các kênh thông tin của SGK Vật lí một cách có chủ đích trong các tình huống học tập và nghiên cứu, nhằm đạt hiệu quả học tập cao nhất. Năng lực này gắn liền với động cơ, hứng thú, niềm tin, tinh thần trách nhiệm và tính sẵn sàng giải quyết nhiệm vụ.
- Cấu trúc SGK Vật lí THPT: Được phân tích theo hai trục tiếp cận:
- Theo nội dung: Các phần, chương, bài học (tình huống học tập, kiến thức, tóm tắt, câu hỏi/bài tập, bài đọc thêm, thực hành, tổng kết, phụ lục).
- Theo kênh thông tin: Kênh chữ (phần chữ lớn, chữ nhỏ, câu hỏi, bài tập, thông tin bổ sung) và kênh hình (hình vẽ, hình ảnh chụp, bảng số liệu, đồ thị, sơ đồ).
Hệ thống kĩ năng làm việc với SGK Vật lí
Luận án phân lập hệ thống kĩ năng thành hai nhánh độc lập và có quan hệ hỗ trợ:
-
Hệ thống kĩ năng làm việc với kênh chữ:
- Nhóm kĩ năng thu thập thông tin: Gồm các kĩ năng đọc để tìm kiếm thông tin, đọc tập hợp thông tin, tìm ý chính.
- Nhóm kĩ năng xử lí thông tin: Gồm lập dàn ý, lập bảng, lập sơ đồ, đánh giá thông tin.
- Nhóm kĩ năng vận dụng thông tin: Vận dụng thông tin trả lời câu hỏi định tính, vận dụng thông tin giải bài tập định lượng.
-
Hệ thống kĩ năng làm việc với kênh hình:
- Kĩ năng làm việc với hình vẽ.
- Kĩ năng làm việc với hình ảnh (ảnh chụp).
- Kĩ năng làm việc với bảng biểu.
- Kĩ năng làm việc với đồ thị.
- Kĩ năng làm việc với sơ đồ.
Quy trình thao tác rèn luyện kĩ năng
Tác giả cụ thể hóa quá trình rèn luyện thông qua các bước thao tác chuẩn:
| Nhóm kĩ năng / Kênh hình |
Các bước tiến hành thao tác rèn luyện theo quy chuẩn của luận án |
| Thu thập thông tin (kênh chữ) |
- Bước 1: Xác định vị trí thông tin cần thu thập qua đề mục.
- Bước 2: Đọc lướt nội dung, gạch chân từ khóa, số liệu, công thức.
- Bước 3: Đọc kĩ các thông tin cần thiết.
- Bước 4: Viết ra các ý chính và tóm tắt thông tin cần thiết. |
| Xử lí thông tin (kênh chữ) |
- Bước 1: Xác định mục tiêu cần xử lí thông tin.
- Bước 2: Phân tích, lựa chọn thông tin cần thiết.
- Bước 3: Chế biến thông tin (lập dàn ý, lập bảng, lập sơ đồ, đánh giá). |
| Vận dụng thông tin (kênh chữ) |
- Bước 1: Xác định mục tiêu vận dụng thông tin.
- Bước 2: Chỉ ra liên hệ giữa thông tin với yêu cầu nhận thức.
- Bước 3: Giải quyết bài toán nhận thức. |
| Làm việc với hình vẽ |
- Bước 1: Quan sát toàn diện hình vẽ, đọc ghi chú hình vẽ.
- Bước 2: Phân tích, nhận định nội dung ẩn trong hình vẽ.
- Bước 3: Lựa chọn nội dung, giải quyết nhiệm vụ nhận thức. |
| Làm việc với hình ảnh |
- Bước 1: Quan sát toàn diện hình, đọc ghi chú, tìm điểm nhấn.
- Bước 2: Phân tích, nhận định nội dung kiến thức ẩn trong hình ảnh.
- Bước 3: Lựa chọn nội dung, giải quyết nhiệm vụ nhận thức. |
| Làm việc với bảng biểu |
- Bước 1: Xem ghi chú về bảng biểu đang quan sát.
- Bước 2: Xem thông tin tổng quát về nội dung các cột, các dòng.
- Bước 3: Thiết lập quan hệ giữa các dòng, cột với nội dung cần giải quyết.
- Bước 4: Vận dụng thông tin giải quyết nhiệm vụ nhận thức. |
| Làm việc với đồ thị |
- Bước 1: Quan sát số lượng, tên gọi các trục của đồ thị, đơn vị đo.
- Bước 2: Nhận xét đồ thị có dạng đường gì, tính chất biến thiên của các đại lượng.
- Bước 3: Viết ra biểu thức liên hệ giữa các đại lượng.
- Bước 4: Khái quát hóa quan hệ giữa các đại lượng trong đồ thị.
- Bước 5: Vận dụng thông tin và giải quyết nhiệm vụ nhận thức. |
| Làm việc với sơ đồ |
- Bước 1: Đọc ghi chú sơ đồ.
- Bước 2: Xác định từ khóa trung tâm chứa nội dung chính.
- Bước 3: Xác định các thông tin bổ sung, minh họa.
- Bước 4: Phân tích mối liên hệ, rút ra nội dung tổng quát.
- Bước 5: Vận dụng giải quyết nhiệm vụ học tập, nhận thức. |
Các biện pháp rèn luyện và tiêu chí đánh giá
- Bốn biện pháp rèn luyện: Làm mẫu; hướng dẫn giải thích; tổ chức luyện tập; kiểm tra điều chỉnh.
- Tám tiêu chí đánh giá năng lực làm việc với SGK:
- Viết ra được các ý chính từ kênh chữ.
- Sơ đồ hóa được kênh chữ.
- Hình ảnh hóa được kênh chữ.
- Toán học hóa được kênh chữ.
- Đọc được các kênh hình.
- Xác định được các đại lượng, đơn vị đo, giá trị cực đại, cực tiểu từ đồ thị, bảng biểu.
- Viết ra được phương trình mô tả mối liên hệ giữa các đại lượng trên đồ thị, bảng biểu.
- Khái quát hóa được mối liên hệ giữa các đại lượng cho trên đồ thị, bảng biểu, diễn đạt được kênh hình.
Phương pháp nghiên cứu thực tiễn và phân tích dữ liệu
- Phương pháp quan sát định tính: Sử dụng phiếu quan sát hoạt động làm việc với SGK (đánh giá các mức: hoàn thành, không hoàn thành, cần hướng dẫn, cần ít hướng dẫn, không cần hướng dẫn).
- Phương pháp kiểm tra định lượng: Thiết kế bài kiểm tra năng lực đầu vào và đầu ra; xây dựng bảng phân phối tần suất lũy tích.
- Kỹ thuật xử lí thống kê: Tính toán điểm trung bình ($\bar{X}$), độ lệch chuẩn ($S$), hệ số biến thiên ($V%$), sai số tiêu chuẩn ($m$), độ lệch chuẩn gộp ($s_p$), và kiểm định tham số $t$-Student độc lập:
$$t = \frac{\bar{X}{TNg} - \bar{X}{ĐC}}{s_p \sqrt{\frac{1}{n_{TNg}} + \frac{1}{n_{ĐC}}}}$$
với công thức tính sai số tiêu chuẩn gộp:
$$s_p = \sqrt{\frac{(n_{TNg}-1)S_{TNg}^2 + (n_{ĐC}-1)S_{ĐC}^2}{n_{TNg} + n_{ĐC} - 2}}$$
Giá trị thực nghiệm $t$ được so sánh với giá trị tới hạn $t_\alpha$ tra từ bảng Student tại mức ý nghĩa $\alpha = 0,05$ với bậc tự do $f = n_{TNg} + n_{ĐC} - 2$.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Tổng quan nghiên cứu về phát triển năng lực làm việc với sách giáo khoa trong dạy học ở Trung học phổ thông
Chương 1 tập trung khảo cứu các tài liệu học thuật về vai trò, vị trí của SGK và phương pháp sử dụng sách trong hoạt động dạy học. Tác giả chứng minh rằng trên thế giới và tại Việt Nam, SGK luôn được coi là phương tiện dạy học trung tâm. Tuy nhiên, các nghiên cứu trước đây chủ yếu dừng lại ở việc xem việc đọc sách như một kĩ thuật tiếp nhận tri thức chung hoặc xem việc sử dụng SGK là một phương pháp dạy học đơn lẻ mà chưa mô tả thành hệ thống kĩ năng chuyên biệt có thể đo lường.
Chương này chỉ ra thực trạng dạy học Vật lí ở trường phổ thông: giáo viên có sử dụng SGK nhưng phương pháp mang tính kinh nghiệm, ngẫu hứng, chưa hình thành quy trình bài bản để tổ chức cho học sinh làm việc độc lập. Do đó, luận án xác định cơ sở khoa học để thiết kế quy trình phát triển năng lực làm việc với SGK và xây dựng hệ thống kĩ năng thành phần tương thích với cấu trúc của môn học.
Chương 2: Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc phát triển năng lực làm việc với sách giáo khoa cho học sinh Trung học phổ thông trong dạy học Vật lí
Chương 2 làm rõ cấu trúc SGK Vật lí gồm hai trục: trục nội dung và trục kênh thông tin (kênh chữ và kênh hình). Tác giả thiết lập cơ sở lý thuyết cho khái niệm năng lực làm việc với SGK, khẳng định năng lực này được hình thành thông qua việc rèn luyện hệ thống kĩ năng thu thập, xử lí, vận dụng từ kênh chữ kết hợp với kĩ năng phân tích hình vẽ, hình ảnh, bảng biểu, đồ thị và sơ đồ.
Nội dung trọng tâm của chương là đề xuất hai mô hình quy trình:
- Quy trình tổng quát phát triển năng lực làm việc với SGK (3 giai đoạn):
- Giai đoạn 1: Chuẩn bị (gồm 4 bước: Xác định mục tiêu bài dạy; Phân tích bài dạy; Xác định kĩ năng làm việc với SGK; Lập kế hoạch làm việc với SGK).
- Giai đoạn 2: Tổ chức rèn luyện (gồm 4 bước: Định hướng; Học sinh làm việc với SGK; Thảo luận; Tổng kết).
- Giai đoạn 3: Đánh giá (gồm 2 bước: Tổ chức kiểm tra; Đánh giá kết quả).
- Quy trình tổ chức rèn luyện kĩ năng làm việc với SGK cho học sinh: Gồm 2 giai đoạn đầu của quy trình tổng quát (Chuẩn bị và Tổ chức rèn luyện).
Khung quy trình được vận hành theo 3 mức độ thích ứng với năng lực thực tế của học sinh:
- Mức độ 1 (khi học sinh chưa có hoặc có kĩ năng ở mức thấp): GV làm mẫu và hướng dẫn tỉ mỉ $\rightarrow$ GV và HS cùng thực hiện $\rightarrow$ HS làm việc, GV quan sát và điều chỉnh.
- Mức độ 2 (khi học sinh đã có kĩ năng nhưng chưa thành thạo hoặc còn thụ động): GV định hướng $\rightarrow$ HS tự thực hiện $\rightarrow$ GV kiểm tra và điều chỉnh.
- Mức độ 3 (khi học sinh tương đối thành thạo, chủ động giải quyết nhiệm vụ): GV giao nhiệm vụ $\rightarrow$ HS tự định hướng và thực hiện $\rightarrow$ GV kiểm tra và điều chỉnh.
Khảo sát thực trạng cho thấy thuận lợi cơ bản là SGK Vật lí rất phổ biến, nội dung kiểm tra bám sát sách. Ngược lại, khó khăn là đề thi hiện hành chủ yếu kiểm tra kiến thức đơn thuần, học sinh có thói quen dùng SGK tùy tiện và phụ thuộc vào việc học thêm.
Chương 3: Tổ chức dạy học phần “Điện học” Vật lí lớp 11 nâng cao theo hướng phát triển năng lực làm việc với sách giáo khoa
Chương 3 triển khai vận dụng cơ sở lí luận vào chương trình thực tế. Tác giả phân tích đặc điểm phần “Điện học” Vật lí 11 nâng cao: kiến thức về điện tích, điện trường, dòng điện không đổi mang tính trừu tượng cao, khó quan sát trực tiếp, nhưng SGK đã cung cấp nhiều hình vẽ cấu tạo mạch, sơ đồ nguyên lí, đồ thị phụ thuộc và bảng số liệu thực nghiệm.
Tác giả đề xuất cách thức tổ chức rèn luyện cho học sinh cả trong và ngoài giờ lên lớp; áp dụng linh hoạt cho 4 kiểu bài học:
- Bài nghiên cứu kiến thức mới: Vận dụng ở các khâu kiểm tra bài cũ, chiếm lĩnh tri thức mới, vận dụng và củng cố.
- Bài ôn tập: Tổ chức cho học sinh sơ đồ hóa, lập bảng so sánh, vẽ đồ thị hệ thống hóa toàn bộ chương.
- Bài thực hành: Hướng dẫn học sinh khai thác SGK để nắm bắt quy trình tiến hành thí nghiệm, lập bảng ghi số liệu và xử lí sai số.
- Bài kiểm tra, đánh giá: Thiết kế câu hỏi đòi hỏi học sinh phải sử dụng kĩ năng tra cứu, xử lí sơ đồ, đồ thị mới giải quyết được vấn đề (học sinh làm việc độc lập, không thảo luận).
Luận án đã thiết kế phương án dạy học cho 08 bài giảng trong phần "Điện học". Điển hình là bài soạn chi tiết cho Bài 14: Định luật Ôm đối với các loại mạch điện. Mắc các nguồn điện thành bộ (thời lượng 2 tiết). Kế hoạch bài dạy minh họa việc tổ chức cho học sinh làm việc ở Mức độ 3:
- Phân tích nội dung: Khai thác sơ đồ thí nghiệm hình 14.1, bảng số liệu 14.1 và đồ thị 14.2 để hình thành định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn điện; khai thác hình 14.4 để xây dựng công thức cho đoạn mạch chứa máy thu điện; so sánh hình 14.6a và 14.6b để thiết lập công thức tổng quát.
- Thiết bị hỗ trợ: Bản scan các hình 14.1, 14.2, bảng 14.1; máy chiếu; phiếu học tập nhóm; phiếu quan sát hoạt động làm việc với SGK.
- Tiến trình bài dạy gồm 5 hoạt động:
- Hoạt động 1 (5 phút): Tạo tình huống vào bài (kiểm tra định luật Ôm toàn mạch, đặt vấn đề tính hiệu điện thế đoạn mạch chứa nguồn, máy thu).
- Hoạt động 2 (15 phút): Tìm hiểu định luật Ôm đối với đoạn mạch chứa nguồn điện thông qua làm việc với SGK (chia nhóm 4-6 học sinh; Định hướng phát phiếu học tập $\rightarrow$ Học sinh nghiên cứu bảng 14.1, đồ thị 14.2 $\rightarrow$ Thảo luận nhóm $\rightarrow$ Giáo viên tổng kết, chính xác hóa).
- Hoạt động 3 (10 phút): Tìm biểu thức định luật Ôm cho đoạn mạch chứa máy thu điện (quan sát hình 14.4, tính công và điện năng tiêu thụ, viết biểu thức 14.6).
- Hoạt động 4 (7 phút): Thiết lập công thức tổng quát của định luật Ôm cho các loại đoạn mạch (so sánh hình 14.6a và 14.6b, viết công thức và nêu điều kiện quy ước chiều dòng điện).
- Hoạt động 5 (8 phút): Củng cố nội dung học tập và giải bài tập số 3 trang 73 SGK Vật lí 11 nâng cao.
- Nhiệm vụ về nhà: Giải câu hỏi C2, C4; chuẩn bị vật dụng thực hành (1 pin 1,5V mới, 1 pin cũ, 5 đoạn dây đồng bọc cách điện dài 10 cm).
Chương 4: Thực nghiệm sư phạm
Chương 4 trình bày quá trình thực nghiệm sư phạm tại tỉnh Quảng Ngãi nhằm kiểm chứng tính khả thi của quy trình và kiểm định giả thuyết khoa học.
- Thực nghiệm vòng 1 (Năm học 2013 – 2014): Thực hiện trên 12 lớp 11 với 540 học sinh. Mục đích là đánh giá tính hợp lí của quy trình tổ chức rèn luyện, kiểm tra mức độ phù hợp của các bài giảng và tiêu chí đánh giá, từ đó chỉnh sửa và chuẩn bị cho vòng thực nghiệm chính thức.
- Thực nghiệm vòng 2 (Năm học 2014 – 2015): Tiến hành trên 12 lớp 11 với tổng số 551 học sinh, chia thành hai nhóm có trình độ xuất phát tương đương nhau:
- Nhóm Thực nghiệm (TNg): 275 học sinh.
- Nhóm Đối chứng (ĐC): 276 học sinh.
Dữ liệu định lượng từ các bài kiểm tra được tổng hợp chi tiết qua các bảng thống kê:
Bảng 4.15: Phân phối tần suất lũy tích điểm kiểm tra (%)
| Nhóm |
Giai đoạn |
Số lượng (SL) |
Điểm 0 |
Điểm 1 |
Điểm 2 |
Điểm 3 |
Điểm 4 |
Điểm 5 |
Điểm 6 |
Điểm 7 |
Điểm 8 |
Điểm 9 |
Điểm 10 |
| TNg |
Đầu vào |
275 |
0 |
0 |
0 |
7,6 |
31,6 |
64,7 |
85,1 |
94,9 |
98,9 |
100 |
100 |
| ĐC |
Đầu vào |
276 |
0 |
0 |
2,5 |
12,6 |
35,1 |
64,8 |
81,8 |
94,5 |
99,2 |
100 |
100 |
| TNg |
Đầu ra |
275 |
0 |
0 |
0 |
3,3 |
24,8 |
56,4 |
78,2 |
89,8 |
95,6 |
98,6 |
100 |
| ĐC |
Đầu ra |
276 |
0 |
0 |
2,5 |
9,0 |
28,9 |
63,3 |
85,4 |
94,8 |
98,9 |
100 |
100 |
Bảng 4.16: Các tham số thống kê đặc trưng
| Thời điểm |
Nhóm |
Số lượng (SL) |
Trung bình ($\bar{X}$) |
Độ lệch chuẩn ($S$) |
Biến thiên ($V%$) |
Sai số ($m$) |
Khoảng tin cậy ($\bar{X} \pm m$) |
Độ lệch gộp ($s_p$) |
Giá trị kiểm định ($t$) |
| Khảo sát đầu vào |
TNg |
275 |
5,17 |
1,30 |
25,15 |
0,08 |
5,17 ± 0,08 |
1,37 |
0,70 |
|
ĐC |
276 |
5,10 |
1,40 |
27,45 |
0,08 |
5,10 ± 0,08 |
|
|
| Khảo sát đầu ra |
TNg |
275 |
5,54 |
1,45 |
26,17 |
0,09 |
5,54 ± 0,09 |
1,40 |
3,09 |
|
ĐC |
276 |
5,17 |
1,34 |
25,92 |
0,08 |
5,17 ± 0,08 |
|
|
Kết quả kiểm định giả thiết thống kê:
- Bậc tự do: $f = n_{TNg} + n_{ĐC} - 2 = 275 + 276 - 2 = 549$. Với mức ý nghĩa $\alpha = 0,05$, giá trị tới hạn Student là $t_\alpha = 1,96$.
- Ở đầu vào: $t = 0,70 < t_\alpha = 1,96$. Chấp nhận giả thiết $H_0$, bác bỏ giả thiết $H_1$. Sự khác biệt giữa $\bar{X}{TNg}$ và $\bar{X}{ĐC}$ không có ý nghĩa thống kê, chứng tỏ năng lực làm việc với SGK của hai nhóm trước thực nghiệm là tương đương nhau.
- Ở đầu ra: $t = 3,09 > t_\alpha = 1,96$. Bác bỏ giả thiết $H_0$, chấp nhận giả thiết $H_1$. Điểm trung bình của nhóm thực nghiệm ($\bar{X} = 5,54$) cao hơn có ý nghĩa thống kê so với nhóm đối chứng ($\bar{X} = 5,17$).
- Về mặt định tính: Quan sát sư phạm chỉ ra rằng học sinh lớp thực nghiệm tiến bộ rõ rệt về kĩ năng tự đọc, phân tích sơ đồ và lập biểu bảng; giờ dạy của giáo viên diễn ra thuận lợi, giảm bớt sự vất vả trong truyền đạt một chiều và phát huy tính tự giác học tập của học sinh.
Kết quả và những đóng góp mới
Đóng góp mới về mặt lý luận
- Phân tích rõ chức năng và cấu trúc của SGK Vật lí THPT theo hai trục tiếp cận: nội dung và kênh thông tin (kênh chữ, kênh hình).
- Xác định hệ thống kĩ năng làm việc với SGK Vật lí gồm hệ thống kĩ năng làm việc với kênh chữ (thu thập, xử lí, vận dụng) và kĩ năng làm việc với kênh hình (hình vẽ, ảnh chụp, bảng biểu, đồ thị, sơ đồ), cùng các thao tác cụ thể cho từng kĩ năng.
- Xây dựng quy trình tổng quát phát triển năng lực làm việc với SGK Vật lí (3 giai đoạn: Chuẩn bị, Tổ chức rèn luyện, Đánh giá) và quy trình tổ chức rèn luyện kĩ năng làm việc với SGK trong dạy học THPT (2 giai đoạn).
- Đề xuất 3 mức độ sử dụng quy trình phù hợp với trình độ học sinh và hệ thống 8 tiêu chí đánh giá năng lực làm việc với SGK Vật lí của học sinh.
Đóng góp mới về mặt thực tiễn
- Khảo sát và đánh giá đúng thực trạng năng lực làm việc với SGK Vật lí của học sinh và mức độ quan tâm rèn luyện kĩ năng này của giáo viên tại các trường THPT.
- Thiết kế hệ thống 08 giáo án bài giảng thuộc phần “Điện học” Vật lí 11 nâng cao theo hướng tổ chức rèn luyện kĩ năng làm việc với SGK, kèm theo bộ phiếu học tập và phiếu quan sát hoạt động học tập.
- Chứng minh tính khả thi và hiệu quả của các biện pháp đề xuất qua hai vòng thực nghiệm sư phạm với 1.091 học sinh, khẳng định việc rèn luyện kĩ năng làm việc với SGK giúp nâng cao chất lượng học tập môn Vật lí.
Kiến nghị và giải pháp đề xuất từ luận án
- Các nhà nghiên cứu và giáo viên cần tiếp tục triển khai các phương pháp dạy học chú trọng phát triển năng lực làm việc với SGK Vật lí cho học sinh, đồng thời kết hợp linh hoạt với việc khai thác tài liệu điện tử.
- Cơ quan biên soạn SGK Vật lí THPT cần nghiên cứu cân đối tỉ lệ và nội dung giữa kênh chữ và kênh hình để tối ưu hóa khả năng khai thác của người học.
- Đổi mới công tác kiểm tra, đánh giá theo hướng không chỉ kiểm tra việc tái hiện kiến thức mà phải đánh giá được kĩ năng khai thác, xử lí thông tin từ SGK của học sinh.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế của công trình
- Luận án mới chỉ thực nghiệm trên phạm vi học sinh lớp 11 nâng cao tại hai trường THPT thuộc huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi; chưa mở rộng kiểm chứng trên đối tượng học sinh ban cơ bản hoặc các địa bàn có điều kiện kinh tế - xã hội khác nhau.
- Nội dung áp dụng giới hạn trong phạm vi phần "Điện học", chưa triển khai toàn diện sang các phần kiến thức khác của chương trình Vật lí THPT như Cơ học, Nhiệt học, Quang học hay Vật lí hạt nhân.
Hướng phát triển của đề tài
- Tiếp tục bổ sung và hoàn thiện cơ sở lí luận về phát triển năng lực làm việc với SGK cho học sinh THPT trong toàn bộ môn Vật lí.
- Mở rộng nghiên cứu kết hợp việc sử dụng SGK truyền thống với các phương tiện dạy học hiện đại, tài liệu học tập điện tử và dạy học trực tuyến.
- Xây dựng hệ thống ngân hàng đề kiểm tra đánh giá định kì tích hợp tiêu chí đo lường năng lực làm việc với SGK.
Giá trị tham khảo
Đối tượng thụ hưởng
- Nghiên cứu sinh và học viên cao học: Tham khảo khung lí thuyết về cấu trúc kênh thông tin SGK, thang đo 8 tiêu chí đánh giá năng lực làm việc với sách và quy trình kiểm định thống kê $t$-Student hai mẫu độc lập trong nghiên cứu khoa học giáo dục.
- Giáo viên Vật lí tại các trường THPT: Trực tiếp sử dụng hệ thống các bước rèn luyện kĩ năng kênh chữ, kênh hình và áp dụng mẫu giáo án Bài 14 cùng 08 bài học phần "Điện học" để đổi mới phương pháp giảng dạy trên lớp.
- Cán bộ quản lí giáo dục và nhà biên soạn sách: Tham khảo các kiến nghị liên quan đến việc cấu trúc kênh chữ, kênh hình trong SGK và định hướng xây dựng đề thi đánh giá năng lực tự học của học sinh.
Phần nội dung đáng tham khảo nhất
- Bảng thao tác hóa các bước làm việc với kênh chữ và kênh hình (Bảng 2.2 và 2.3 trong văn bản).
- Khung quy trình 3 giai đoạn tổ chức dạy học tương ứng với 3 mức độ độc lập của học sinh.
- Mẫu phiếu quan sát hoạt động làm việc với SGK và kế hoạch bài dạy chi tiết minh họa cho Bài 14.
Câu hỏi thường gặp
1. Luận án định nghĩa năng lực làm việc với SGK Vật lí như thế nào?
Năng lực làm việc với SGK Vật lí là khả năng người học có thể khai thác, xử lí, sử dụng linh hoạt các thông tin từ các kênh thông tin của SGK Vật lí một cách có chủ đích trong các tình huống học tập và nghiên cứu, nhằm đem lại hiệu quả học tập và nghiên cứu cao nhất cho bản thân.
2. Hệ thống kĩ năng làm việc với kênh hình gồm những thành phần nào?
Hệ thống kĩ năng làm việc với kênh hình bao gồm 5 kĩ năng thành phần tương ứng với các dạng biểu diễn trực quan trong SGK Vật lí:
- Kĩ năng làm việc với hình vẽ (thực hiện qua 3 bước).
- Kĩ năng làm việc với hình ảnh chụp (thực hiện qua 3 bước).
- Kĩ năng làm việc với bảng biểu (thực hiện qua 4 bước).
- Kĩ năng làm việc với đồ thị (thực hiện qua 5 bước).
- Kĩ năng làm việc với sơ đồ (thực hiện qua 5 bước).
3. Ba mức độ vận dụng quy trình tổ chức rèn luyện kĩ năng làm việc với SGK được phân chia ra sao?
- Mức độ 1: Áp dụng khi học sinh chưa có kĩ năng hoặc kĩ năng ở mức thấp. Giáo viên làm mẫu, hướng dẫn tỉ mỉ $\rightarrow$ GV và HS cùng thực hiện $\rightarrow$ HS thực hành dưới sự quan sát, điều chỉnh của giáo viên.
- Mức độ 2: Áp dụng khi học sinh đã có kĩ năng nhưng thao tác chưa thành thạo hoặc còn thụ động. Giáo viên định hướng $\rightarrow$ HS tự thực hiện $\rightarrow$ Giáo viên kiểm tra và điều chỉnh.
- Mức độ 3: Áp dụng khi học sinh đã có kĩ năng thành thạo, đạt mức chủ động độc lập. Giáo viên chỉ giao nhiệm vụ $\rightarrow$ HS tự định hướng và tự làm việc $\rightarrow$ Giáo viên kiểm tra và kết luận.
4. Kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 2 khẳng định điều gì về mặt số liệu thống kê?
Ở khảo sát đầu vào, giá trị kiểm định $t = 0,70 < 1,96$ ($p > 0,05$), cho thấy năng lực làm việc với SGK của nhóm Thực nghiệm ($\bar{X} = 5,17$) và nhóm Đối chứng ($\bar{X} = 5,10$) là tương đương. Ở khảo sát đầu ra, giá trị kiểm định đạt $t = 3,09 > 1,96$ ($p < 0,05$), chứng minh điểm trung bình của nhóm Thực nghiệm ($\bar{X} = 5,54$) cao hơn nhóm Đối chứng ($\bar{X} = 5,17$) có ý nghĩa thống kê, xác nhận tính đúng đắn của giả thuyết khoa học.
5. Trong bài dạy thực nghiệm minh họa (Bài 14), học sinh được rèn luyện kĩ năng làm việc với những kênh thông tin cụ thể nào?
Trong Bài 14 ("Định luật Ôm đối với các loại mạch điện. Mắc các nguồn điện thành bộ"), học sinh được tổ chức rèn luyện kĩ năng khai thác sơ đồ mạch điện (hình vẽ 14.1), bảng số liệu thực nghiệm (bảng 14.1), đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện (hình 14.2), cùng các sơ đồ đoạn mạch chứa máy thu và nguồn điện (hình 14.4, 14.6a, 14.6b) theo Mức độ 3 thông qua hoạt động nhóm và hoàn thành phiếu học tập.
Kết luận
Luận án tiến sĩ của tác giả Đỗ Văn Năng đã xây dựng một hệ thống cơ sở lí luận và thực tiễn về phát triển năng lực làm việc với sách giáo khoa cho học sinh trong dạy học Vật lí cấp THPT. Thông qua việc phân loại kĩ năng theo kênh chữ và kênh hình, đề xuất quy trình dạy học 3 giai đoạn với 3 mức độ thực hiện, nghiên cứu đã cung cấp phương pháp sư phạm giúp học sinh nâng cao tính chủ động và tự học. Dữ liệu thực nghiệm sư phạm trên 551 học sinh tại tỉnh Quảng Ngãi với kết quả kiểm định $t = 3,09$ ($p < 0,05$) đã xác nhận tính khả thi của quy trình và tính đúng đắn của giả thuyết khoa học mà đề tài đặt ra.
