Tổng quan luận án

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

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Bối cảnh đổi mới giáo dục tại Việt Nam hiện nay đặt trọng tâm vào việc chuyển đổi mô hình giáo dục từ trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện phẩm chất và năng lực người học, theo định hướng của Nghị quyết số 29-NQ/TW và Chương trình giáo dục phổ thông 2018. Điều 39 Luật Giáo dục (Luật số: 43/2019/QH14) cũng xác định mục tiêu giáo dục đại học là đào tạo nguồn nhân lực có phẩm chất, năng lực và ý thức công dân.

Trong bộ môn Vật lí, kiến thức được xây dựng chủ yếu thông qua quan sát, thí nghiệm kết hợp với các thao tác tư duy logic (phân tích, so sánh, tổng hợp, khái quát hóa). Thí nghiệm giữ vai trò nền tảng trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông. Tuy nhiên, thực tế triển khai dạy học có sử dụng thí nghiệm ở các trường phổ thông còn nhiều hạn chế, trong đó nguyên nhân cốt lõi xuất phát từ việc giáo viên chưa được trang bị đầy đủ năng lực sử dụng thí nghiệm vào tổ chức hoạt động dạy học. Điều này đặt ra yêu cầu cấp thiết phải nâng cao chất lượng đào tạo sinh viên sư phạm Vật lí tại các trường đại học sư phạm.

Mục tiêu nghiên cứu

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 cử nhân sư phạm Vật lí ở các trường đại học.

Giả thuyết khoa học

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" sẽ 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

Văn bản luận án xác định 4 nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:

  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 và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Lí luận dạy học đại học; các phương pháp dạy học theo hướng phát triển năng lực; quá trình dạy học học phần Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thông.
  • Phạm vi nghiên cứu: Hoạt động dạy và học học phần Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thông (tập trung vào phần Cơ học và Nhiệt học) tại các cơ sở đào tạo giáo viên Vật lí.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã hệ thống hóa các nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến đề tài theo 3 hướng chính:

1. Các nghiên cứu về năng lực và năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học

  • Về khái niệm năng lực:
    • Từ điển Tiếng Việt (Nguyễn Thị Hồng Việt biên soạn, [65]): Năng lực là phẩm chất tâm lí và sinh lí tạo cho con người khả năng hoàn thành một hoạt động nào đó với chất lượng bảo đảm.
    • P. A. Rudich ([54]): Năng lực là quá trình vận dụng kiến thức, kỹ năng và kỹ xảo để thực hiện hiệu quả một hoạt động nhất định, chi phối bởi tâm lý con người.
    • Trần Trọng Thủy và Nguyễn Quang Uẩn ([62]): Năng lực là kết quả tốt con người đạt được thông qua hoạt động, là tổng hợp thuộc tính riêng biệt cá nhân phù hợp yêu cầu đặc trưng của hoạt động.
    • Xavier Roegiers ([53]): Năng lực là kết quả kết hợp kiến thức để thực hiện và đáp ứng tình huống cụ thể một cách tích hợp, tự nhiên.
    • Bernd Meier, Nguyễn Văn Cường ([37]): Năng lực là thuộc tính tâm lí phức hợp, là điểm hội tụ của kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo, kinh nghiệm, sự sẵn sàng hành động và trách nhiệm đạo đức.
    • OECD ([71]): Năng lực là khả năng thực hiện thành công nhiệm vụ, đáp ứng yêu cầu phức hợp trong bối cảnh cụ thể.
    • Jonh Erpenbek ([37]), Barnert ([21]), Howard Gardner ([68]), Denys Tremblay ([72]): Khẳng định năng lực gắn liền với hoạt động thực tiễn, khả năng huy động nguồn lực và có thể đo lường, đánh giá được.
  • Về năng lực sử dụng thí nghiệm:
    • Josephy ([69]): Hoạt động thực nghiệm trong Vật lí gồm 4 quy trình: Lập kế hoạch (Plan), Thực hiện (Perform), Diễn giải (Interpret), Giao tiếp (Communicate).
    • Millar ([70]): Hoạt động thực hành (Practical work) bao gồm các hoạt động quan sát, thao tác trên đối tượng nghiên cứu ở phòng thí nghiệm và tại nhà.
    • Lin Zang ([77]): Phân tích nhân tố phương pháp dạy học ảnh hưởng đến năng lực vận dụng kiến thức, kỹ năng của học sinh khi sử dụng thí nghiệm.
    • Woolnough ([76]): Nhấn mạnh vai trò của năng lực sử dụng thí nghiệm của giáo viên tại các nước đang phát triển.
    • Nguyễn Đức Thâm (1998, [57]): Xác định cấu trúc năng lực của người giáo viên vật lí tương lai gồm 5 yêu cầu (xác định vai trò thí nghiệm, vận hành thiết bị, sử dụng thí nghiệm vào dạy học, thiết kế phương án thí nghiệm, chế tạo dụng cụ đơn giản).
    • Lý Thị Thu Phương ([48]): Khảo sát năng lực thực nghiệm dưới góc độ nhận thức khoa học và thiết kế phương án thí nghiệm kiểm chứng giả thuyết.
    • Nguyễn Văn Biên ([2]): Xác định các năng lực thành tố của năng lực thực nghiệm ở học sinh.

2. Các nghiên cứu về chế tạo và sử dụng thí nghiệm tự làm trong dạy học Vật lí

  • Quốc tế: Tổ chức Les petits débrouillards (Canada), chương trình của UNESCO về phát triển thiết bị giáo dục tự tạo giá rẻ tại Châu Á và Châu Đại Dương ([73]); Michael Vollmer và Klaus Peter Möllmann ([75]) nghiên cứu phân loại và vai trò thí nghiệm tự làm; L. Znamenxki ([52]) phân định phương pháp, kỹ thuật chuẩn bị thí nghiệm với phương pháp sử dụng thí nghiệm vào dạy học; James and Schaff (1975) và Voltmer and James (1982) ([52]) xác định 70 năng lực thực hiện thí nghiệm cho giáo viên khoa học tự nhiên.
  • Việt Nam: Các công trình nghiên cứu về thí nghiệm tự làm ở bậc THCS của Nguyễn Văn Hòa ([24]), Hà Hùng, Lê Cao Phan ([27]), Võ Hoàng Ngọc ([42]), Đồng Thị Diện ([13]); ở bậc THPT có Lê Văn Giáo ([19]), Nguyễn Hùng Liễu ([34]), Phạm Thị Phú ([45], [46]) (xây dựng quy trình bồi dưỡng năng lực chế tạo và sử dụng thiết bị thí nghiệm cho sinh viên vật lí qua phương pháp seminar, dạy học vi mô - microteaching), Ngô Quang Sơn ([55]) (chế tạo 8 thí nghiệm tự làm phần Dao động và Sóng lớp 12).

3. Các nghiên cứu về kiểm tra - đánh giá năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học

  • Quốc tế: L. Znamenxki ([52]) (đánh giá qua quan sát và báo cáo thí nghiệm); Shulman ([64]) (đánh giá cả kiến thức và khả năng thực thi hành động trong các tiết học thực nghiệm).
  • Việt Nam: Nguyễn Như Ý ([66]), Bửu Kế, Trần Bá Hoành, Dương Thiệu Tống, Nguyễn Hữu Châu ([8]) (nghiên cứu cơ sở lý luận kiểm tra - đánh giá); Lê Đức Ngọc ([41]) (đánh giá kỹ năng qua trắc nghiệm mô phỏng, biểu diễn, hồ sơ bài học); Phạm Kim Chung ([9]) (kiểm tra đánh giá kỹ năng sử dụng thí nghiệm của sinh viên).

Khoảng trống nghiên cứu luận án lựa chọn giải quyết

Tổng quan tài liệu cho thấy:

  1. Các công trình trước đây chủ yếu tập trung vào năng lực thực nghiệm của học sinh phổ thông hoặc dừng lại ở kỹ năng thao tác thí nghiệm khảo sát thuần túy của giáo viên, chưa làm rõ một cách hệ thống năng lực sử dụng thí nghiệm trong tổ chức hoạt động dạy học của sinh viên sư phạm.
  2. Chưa có hệ thống tiêu chí chất lượng và biểu hiện hành vi được cụ thể hóa theo các mức độ chuẩn mực để đo lường, đánh giá sự phát triển năng lực sử dụng thí nghiệm của sinh viên đại học sư phạm.
  3. Chưa có quy trình tổng thể gắn kết việc chế tạo thiết bị tự làm, ứng dụng công nghệ thông tin (website dạy học) và đổi mới đánh giá quá trình vào học phần Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thông.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và khung phân tích

  • Khái niệm năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học: Luận án định nghĩa 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 phương pháp dạy học), kỹ năng (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.
  • Tiếp cận cấu trúc năng lực: Luận án kết hợp 2 cách tiếp cận: tiếp cận theo nguồn gốc hợp thành (kiến thức, kỹ năng, thái độ/niềm tin) và tiếp cận theo năng lực bộ phận (Hợp phần $\rightarrow$ Thành tố $\rightarrow$ Hành vi).
  • Khung phân loại mức độ năng lực: Căn cứ thang nhận thức Bloom (Nhớ, Hiểu, Vận dụng, Phân tích, Tổng hợp, Đánh giá), luận án xác lập 5 mức độ năng lực sử dụng thí nghiệm:
    • Mức độ 1: Bắt chước chưa thành công (thao tác máy móc, chưa chính xác, phụ thuộc hoàn toàn vào giảng viên).
    • Mức độ 2: Bắt chước thành công (chủ động thao tác nhưng còn sai sót, cần giảng viên hỗ trợ để hoàn thành).
    • Mức độ 3: Bắt chước thành thục (độc lập thực hiện thành thạo theo quy trình có sẵn, đạt yêu cầu cơ bản).
    • Mức độ 4: Sáng tạo chưa thành công (tự lực tìm tòi, đánh giá được ưu nhược điểm của phương án nhưng chưa khắc phục trọn vẹn).
    • Mức độ 5: Sáng tạo thành công (tự lực hoàn toàn, đánh giá và đề xuất được phương án tối ưu, hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ).
Nhóm năng lực thành tố (NLTT) Các năng lực cụ thể thành phần
Nhóm NLTT 1: Sử dụng thí nghiệm trong nghiên cứu - NL1.1: Thiết kế phương án thí nghiệm (PATN) nghiên cứu (gồm 7 năng lực: NL1.1.1 Xác định mục đích; NL1.1.2 Xác định biến số/chỉ số đo; NL1.1.3 Lựa chọn dụng cụ; NL1.1.4 Xây dựng sơ đồ lắp ráp; NL1.1.5 Xây dựng quy trình tiến hành; NL1.1.6 Xác định cách thức quan sát/thu thập/trình bày số liệu; NL1.1.7 Xác định cách thức xử lí/phân tích số liệu).
- NL1.2: Thực hiện PATN nghiên cứu (gồm 6 năng lực: NL1.2.1 Sử dụng dụng cụ phổ biến; NL1.2.2 Chuẩn bị, lắp đặt theo sơ đồ; NL1.2.3 Tiến hành thí nghiệm; NL1.2.4 Quan sát, thu thập số liệu; NL1.2.5 Trình bày và xử lí số liệu; NL1.2.6 Phân tích số liệu rút ra kết luận).
- NL1.3: Đánh giá tính khả thi của việc thiết kế và thực hiện PATN (gồm 2 năng lực: NL1.3.1 Đánh giá tính khả thi hoạt động thiết kế; NL1.3.2 Đánh giá tính khả thi hoạt động tiến hành).
Nhóm NLTT 2: Sửa chữa và chế tạo thí nghiệm Các năng lực phát hiện hỏng hóc, sửa chữa thiết bị sẵn có và thiết kế, chế tạo các bộ thí nghiệm tự làm từ nguyên vật liệu đơn giản.
Nhóm NLTT 3: Tổ chức hoạt động dạy học với thí nghiệm Các năng lực soạn kế hoạch bài dạy gắn với thí nghiệm, điều khiển học sinh thực hiện thí nghiệm, hướng dẫn xử lí số liệu và hình thành kiến thức mới qua con đường thực nghiệm.
  • Khung phân tích chất lượng dạy học học phần: Dựa trên quan điểm của Nguyễn Thị Mỹ Lộc (7 cấp độ chất lượng và phân biệt chất lượng thiết kế - chất lượng thi công), Nguyễn Phương Nga (các lĩnh vực đánh giá cơ sở giáo dục) và Lê Trọng Thắng (các biện pháp nâng cao chất lượng đào tạo), luận án xác định 5 yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến học phần gồm: Nội dung dạy học, Phương pháp dạy học, Phương tiện dạy học, Hình thức tổ chức dạy học, Hình thức kiểm tra đánh giá.

Phương pháp nghiên cứu

  • Phương pháp nghiên cứu lý luận: Phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa tài liệu lí luận dạy học đại học, chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí, chương trình giáo dục phổ thông môn Vật lí, các giáo trình và tài liệu hướng dẫn thực hành.
  • Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Điều tra thực trạng bằng phiếu hỏi đối với giảng viên và sinh viên tại các trường đại học sư phạm; dự giờ, nghiên cứu giáo án, trao đổi chuyên môn về nội dung, cấu trúc năng lực và quy trình dạy học.
  • Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức dạy học thực nghiệm qua 2 vòng trên các lớp đối chứng (ĐC) và lớp thực nghiệm (TN); thu thập số liệu định tính và định lượng; sử dụng công cụ thống kê tính điểm trung bình cộng để so sánh mức độ phát triển của từng nhóm năng lực thành tố (NLTT1, NLTT2, NLTT3).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Chương 1 trình bày tổng quan lịch sử nghiên cứu về khái niệm năng lực, năng lực thực nghiệm và năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở phạm vi trong nước và quốc tế. Tác giả phân tích các công trình về chế tạo thiết bị thí nghiệm tự làm từ các phong trào giáo dục thế giới (Canada, UNESCO, Nga, Mỹ) đến các tác giả Việt Nam. Đồng thời, chương này tổng kết các hình thức kiểm tra - đánh giá năng lực dạy học và năng lực thực hành thí nghiệm. Trên cơ sở phân tích khoảng trống học thuật, chương 1 xác định 4 định hướng nghiên cứu tiếp theo của luận án: làm rõ vị trí vai trò học phần; xác lập cấu trúc năng lực sử dụng thí nghiệm; phân tích các yếu tố ảnh hưởng; đề xuất các biện pháp dạy học và kiểm tra đánh giá phần Cơ - Nhiệt.

Chương 2: Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc phát triển năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí của sinh viên

Chương 2 luận giải vị trí của học phần Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thông như một mắt xích bản lề kết nối kiến thức khoa học cơ bản (Vật lí đại cương, chuyên ngành Cơ - Nhiệt - Điện - Quang) và lí luận dạy học với thực tiễn giảng dạy tại trường phổ thông (các học phần tập giảng, thực tập sư phạm). Tác giả so sánh sự khác biệt giữa học phần này với học phần Thí nghiệm vật lí đại cương (vốn chỉ thuần túy đo đạc chính xác để kiểm chứng lý thuyết).

Chương 2 phân tích chi tiết 5 yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng dạy học học phần:

  1. Nội dung: Phải gắn kết với chương trình phổ thông, có độ mở để kích thích sáng tạo.
  2. Phương pháp: Chuyển từ truyền thụ sang hỗ trợ người học tự lực, tích cực.
  3. Phương tiện: Đa dạng hóa, kết hợp thiết bị truyền thống, hiện đại và thí nghiệm tự làm.
  4. Hình thức tổ chức: Đa dạng hóa hoạt động học tập qua seminar, chế tạo đồ dùng, tập giảng.
  5. Kiểm tra đánh giá: Chuyển trọng tâm từ kiểm tra ghi nhớ sang đánh giá quá trình và chuẩn đầu ra năng lực.

Tác giả xây dựng cấu trúc năng lực sử dụng thí nghiệm gồm 3 nhóm NLTT, phân cấp theo thang Bloom thành 5 mức độ hành vi từ M1 đến M5. Các bảng ma trận tiêu chí chất lượng (từ Bảng 2.3 đến Bảng 2.10 trong văn bản) mô tả tường minh hành vi cho từng năng lực cụ thể của NLTT1 (NL1.1, NL1.2, NL1.3), NLTT2 và NLTT3. Cuối chương là kết quả điều tra thực trạng dạy học học phần tại các cơ sở đào tạo, chỉ ra những bất cập về thời lượng, phương tiện và cách thức kiểm tra đánh giá.

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 đề xuất 4 nguyên tắc sư phạm: Đảm bảo tính pháp chế, Đảm bảo tính thực tiễn, Đảm bảo tính khách quan - khoa học, và Đảm bảo tính mục đích. Nội dung học phần hiện hành được cấu trúc lại thành các chủ đề dạy học.

Luận án đề xuất và triển khai 4 biện pháp đồng bộ:

  • Biện pháp 1 (BP1): Tăng cường hoạt động seminar, nội dung seminar gắn liền với hoạt động nghề nghiệp của người học. Tổ chức cho sinh viên thảo luận, bảo vệ phương án thí nghiệm, phân tích sư phạm và xử lí tình huống dạy học.
  • Biện pháp 2 (BP2): Tăng cường hoạt động thiết kế, chế tạo và sử dụng thí nghiệm tự làm (TNTL). Xây dựng quy trình chế tạo cụ thể và trực tiếp thiết kế, chế tạo 05 bộ thí nghiệm tự làm phục vụ dạy học phần Cơ - Nhiệt:
    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 chuyển động cùng phương cùng chiều, vuông góc, góc lệch bất kì).
    3. Bộ thí nghiệm khảo sát chuyển động của vật bị ném (ném ngang ở các độ cao khác nhau, ném xiên với các góc bắn khác nhau).
    4. Bộ thí nghiệm khảo sát các loại dao động (dao động điều hòa của con lắc lò xo, con lắc đơn, con lắc vật lí; dao động tắt dần; dao động cưỡng bức).
    5. Bộ thí nghiệm mô tả và khảo sát sóng cơ (sóng điểm cùng pha, ngược pha, sóng phẳng, sóng dừng trên dây, giao thoa sóng nước, nhiễu xạ sóng nước, cộng hưởng sóng âm trong cột khí).
  • Biện pháp 3 (BP3): Đa dạng hóa hình thức kiểm tra đánh giá, chú trọng đánh giá quá trình. Xây dựng rubric, kết hợp tự đánh giá, đánh giá đồng đẳng và đánh giá qua hồ sơ học tập, sản phẩm thí nghiệm, bài thuyết trình seminar.
  • Biện pháp 4 (BP4): Xây dựng website hỗ trợ dạy học học phần "Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thông". Thiết kế cấu trúc website cung cấp học liệu số, video hướng dẫn thí nghiệm, hệ thống bài tập trắc nghiệm đầu vào và diễn đàn trao đổi trực tuyến. Chương 3 hoàn thiện quy trình tổ chức dạy học tích hợp 4 biện pháp trên vào tiến trình đào tạo.

Chương 4: Thực nghiệm sư phạm

Chương 4 trình bày quá trình thực nghiệm sư phạm gồm 2 vòng tại các cơ sở đào tạo giáo viên Vật lí nhằm kiểm định tính khả thi của hệ thống biện pháp:

  • Chuẩn bị và tổ chức: Xây dựng tài liệu hướng dẫn, thiết kế giáo án phần Cơ - Nhiệt, tổ chức dạy học song song trên lớp đối chứng và lớp thực nghiệm.
  • Đánh giá thực nghiệm vòng 1: Phân tích định tính quá trình tham gia học tập, kỹ năng thao tác thí nghiệm và mức độ tương tác của sinh viên nhóm thực nghiệm so với nhóm đối chứng để rút kinh nghiệm điều chỉnh tiến trình.
  • Đánh giá thực nghiệm vòng 2: Kết hợp phân tích định tính và định lượng. Số liệu định lượng được tổng hợp qua các bảng điểm trung bình cộng chung và điểm số thành phần của từng nhóm năng lực:
    • Điểm trung bình cộng tổng thể của lớp thực nghiệm cao hơn lớp đối chứng.
    • Điểm trung bình cộng nhóm NLTT1 (Sử dụng thí nghiệm trong nghiên cứu) của lớp thực nghiệm đạt mức tiến bộ vượt bậc so với đối chứng.
    • Điểm trung bình cộng nhóm NLTT2 (Sửa chữa và chế tạo thí nghiệm) và nhóm NLTT3 (Tổ chức hoạt động dạy học với thí nghiệm) của lớp thực nghiệm thể hiện sự vượt trội về tính độc lập, khả năng chế tạo thiết bị tự làm và năng lực tổ chức bài giảng thực nghiệm.
    • Phân tích chi tiết đường phát triển điểm số của từng sinh viên điển hình trong lớp thực nghiệm qua các giai đoạn học tập chứng minh sự tăng trưởng liên tục về năng lực theo các tiêu chí đã xác lập.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt lý luận

  1. Làm rõ và chuẩn hóa khái niệm năng lực, năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí phù hợp với bối cảnh đổi mới chương trình giáo dục phổ thông.
  2. Xây dựng hoàn chỉnh cấu trúc năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí gồm 3 nhóm năng lực thành tố (NLTT1: Sử dụng thí nghiệm trong nghiên cứu; NLTT2: Sửa chữa và chế tạo thí nghiệm; NLTT3: Tổ chức hoạt động dạy học với thí nghiệm), xác lập các biểu hiện hành vi và tiêu chí chất lượng tương ứng theo 5 mức độ phát triển dựa trên thang nhận thức Bloom.
  3. Hệ thống hóa các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng dạy học học phần Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thông, làm cơ sở lý luận cho việc đổi mới phương pháp đào tạo giáo viên.

Đóng góp mới về mặt thực tiễn

  1. Đề xuất và vận dụng thành công hệ thống 04 biện pháp sư phạm đồng bộ (tăng cường seminar nghề nghiệp; chế tạo và sử dụng thí nghiệm tự làm; đa dạng hóa kiểm tra đánh giá quá trình; khai thác website dạy học).
  2. Thiết kế và chế tạo thành công 05 bộ thí nghiệm tự làm phục vụ dạy học phần Cơ học và Nhiệt học (chất khí, công thức cộng vận tốc, chuyển động ném, dao động cơ, sóng cơ) có cấu tạo đơn giản, giá thành thấp, độ trực quan cao.
  3. Xây dựng 01 website hỗ trợ dạy học học phần cung cấp kho học liệu mở và công cụ quản lý hoạt động học tập của sinh viên.
  4. Xây dựng bộ công cụ kiểm tra - đánh giá năng lực sử dụng thí nghiệm (gồm hệ thống câu hỏi kiểm tra đầu vào, rubric đánh giá quá trình và tiêu chí đánh giá sản phẩm tự làm).
  5. Xây dựng tài liệu hướng dẫn và tiến trình dạy học học phần Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thông phần Cơ - Nhiệt theo định hướng phát triển năng lực.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất

  • Vận dụng rộng rãi cấu trúc năng lực, bộ công cụ đánh giá và các tiến trình dạy học đã xây dựng vào chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Vật lí tại các trường đại học sư phạm.
  • Trang bị cơ sở vật chất, linh kiện vật tư để tạo điều kiện cho sinh viên thực hành chế tạo thí nghiệm tự làm.
  • Tiếp tục đổi mới hình thức kiểm tra đánh giá kết quả học phần theo hướng đánh giá năng lực thực hiện và đánh giá quá trình, tránh hình thức thi lý thuyết tái hiện đơn thuần.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

Văn bản luận án giới hạn phạm vi nghiên cứu và thực nghiệm sư phạm trong nội dung phần Cơ học và Nhiệt học của học phần Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thông. Các phần kiến thức khác trong chương trình vật lí chưa được triển khai thiết kế bộ thí nghiệm tự làm và thực nghiệm sư phạm đồng bộ trong khuôn khổ nghiên cứu này.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Mở rộng phạm vi nghiên cứu và ứng dụng quy trình chế tạo thí nghiệm tự làm, các biện pháp sư phạm sang các phân môn còn lại của chương trình Vật lí phổ thông như: Điện học, Quang học, Vật lí hạt nhân và nguyên tử.
  • Nâng cấp các tính năng tương tác, ngân hàng học liệu số trên website hỗ trợ dạy học để đáp ứng hình thức đào tạo kết hợp (blended learning) tại các trường đại học sư phạm.

Giá trị tham khảo

  • Đối với giảng viên và các bộ môn Lí luận và Phương pháp dạy học Vật lí: Luận án cung cấp khung năng lực chi tiết kèm bảng tiêu chí chất lượng 5 mức độ, làm công cụ định lượng rõ ràng để thiết kế chương trình, tổ chức dạy học và đánh giá chuẩn đầu ra học phần Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thông.
  • Đối với sinh viên ngành sư phạm Vật lí và giáo viên phổ thông: Cung cấp tài liệu hướng dẫn kỹ thuật chi tiết để tự chế tạo và vận hành 05 bộ thí nghiệm tự làm phần Cơ - Nhiệt, đồng thời hướng dẫn phương pháp tổ chức các bài học thực nghiệm ở trường THPT.
  • Đối với các nhà nghiên cứu giáo dục và nghiên cứu sinh: Cung cấp cơ sở phương pháp luận về việc cấu trúc hóa năng lực nghề nghiệp của giáo viên và mô hình thiết kế thực nghiệm sư phạm 2 vòng kết hợp đánh giá định tính - định lượng.

Câu hỏi thường gặp

1. Cấu trúc năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học của sinh viên sư phạm Vật lí gồm những thành phần nào?

Theo luận án, cấu trúc năng lực này bao gồm 3 nhóm năng lực thành tố chính:

  • Nhóm NLTT 1: Sử dụng thí nghiệm trong nghiên cứu (gồm 3 nhóm năng lực cụ thể: Thiết kế phương án thí nghiệm, Thực hiện phương án thí nghiệm, 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.

2. Luận án phân chia các mức độ phát triển năng lực sử dụng thí nghiệm như thế nào?

Dựa trên thang đo nhận thức Bloom, luận án xác định 5 mức độ phát triển năng lực:

  • 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.

3. Tác giả đã thiết kế và chế tạo những bộ thí nghiệm tự làm cụ thể nào?

Trong phạm vi phần Cơ học và Nhiệt học, tác giả đã chế tạo 05 bộ thí nghiệm tự làm gồm:

  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.
  3. Bộ thí nghiệm khảo sát chuyển động của vật bị ném (ném ngang và ném xiên).
  4. Bộ thí nghiệm khảo sát các loại dao động (điều hòa, tắt dần, cưỡng bức).
  5. Bộ thí nghiệm mô tả và khảo sát sóng cơ (sóng điểm, sóng phẳng, sóng dừng, giao thoa, nhiễu xạ, cộng hưởng âm).

4. Bốn biện pháp sư phạm trọng tâm được đề xuất trong luận án là gì?

  • Biện pháp 1 (BP1): Tăng cường hoạt động seminar, nội dung seminar gắn liền với hoạt động nghề nghiệp của người học.
  • Biện pháp 2 (BP2): Tăng cường hoạt động thiết kế, chế tạo và sử dụng thí nghiệm tự làm.
  • Biện pháp 3 (BP3): Đa dạng hóa hình thức kiểm tra đánh giá, chú trọng đánh giá quá trình.
  • Biện pháp 4 (BP4): Xây dựng website hỗ trợ dạy học học phần Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thông.

5. Sự khác biệt cơ bản giữa học phần "Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thông" và học phần "Thí nghiệm vật lí đại cương" là gì?

Học phần Thí nghiệm vật lí đại cương tập trung vào việc đo đạc với độ chính xác cao nhằm kiểm chứng hoặc xây dựng kiến thức hàn lâm. Trong khi đó, học phần Thực hành dạy học thí nghiệm vật lí phổ thông sử dụng các thiết bị gắn liền với chương trình phổ thông, chú trọng tính trực quan và đặc biệt rèn luyện kỹ năng sư phạm: soạn giáo án, thao tác biểu diễn, hướng dẫn học sinh làm thí nghiệm và tổ chức hoạt động dạy học bằng con đường thực nghiệm.

Kết luận

Luận án của nghiên cứu sinh Lê Văn Vinh đã giải quyết trọn vẹn nhiệm vụ nghiên cứu về cơ sở lí luận và thực tiễn của việc phát triển năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học cho sinh viên ngành sư phạm Vật lí. Đề tài đã xây dựng thành công cấu trúc năng lực chuẩn hóa gồm 3 nhóm năng lực thành tố với 5 mức độ biểu hiện hành vi rõ ràng, đồng thời đề xuất 04 biện pháp sư phạm đồng bộ gắn liền với việc chế tạo 05 bộ thí nghiệm tự làm và khai thác website hỗ trợ dạy học. Kết quả thực nghiệm sư phạm 2 vòng đã kiểm chứng tính khả thi và hiệu quả của các biện pháp đề xuất, đóng góp tư liệu có giá trị cho công tác đào tạo giáo viên Vật lí tại các trường đại học sư phạm ở Việt Nam.