CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH BẰNG VIỆC VẬN DỤNG THÍ NGHIỆM MỞ THÔNG QUA CHƯƠNG CHẤT KHÍ VẬT LÝ 10 CƠ BẢN 1. Năng lực thực nghiệm 1. Khái niệm năng lực Năng lực là một cấu trúc tâm lý rất phức tạp và có những đặc trưng riêng phù hợp với những yêu cầu của một hoạt động nhất định. Đề cập đến vấn đề năng lực, các nhà tâm lý học cho rằng chỉ một số năng lực có mầm mống di truyền các tư chất nhưng từ chỗ đó đến sự hình thành năng lực hoàn chỉnh, hình thành tài năng thiên tài, như từ mầm tới cây trổ hoa kết quả, còn rất xa.
Nhưng tư chất phải được nuôi dưỡng và phát triển đúng “thì” bằng những hoạt động thích hợp, đúng “cách”, trong những môi trường thuận lợi mới trở thành năng khiếu. Tiếp đó phải rèn luyện có hệ thống để lĩnh hội hệ thống các tri thức, kĩ năng, thái độ, tình cảm, phẩm chất, ý chí… thích hợp, đồng bộ thì năng khiếu mới phát triển thành tài [5]. Khái niệm năng lực được hiểu theo nhiều cách khác nhau:. Năng lực (cũng tương tự như cường độ vector) nói lên người đó có thể làm gì, làm đến mức nào, làm với chất lượng ra sao.
Thông thường người ta còn gọi là khả năng hay “tài” [5]; Là “những khả năng cơ bản dựa trên cơ sở tri thức, kinh nghiệm, các giá trị và thiên hướng của một con người được phát triển thông qua thực hành giáo dục” [5]. “Năng lực là tổ hợp của các thuộc tính độc đáo của cá nhân, phù hợp với những nhu cầu của một hoạt động nhất định, bảo đảm cho hoạt động đó hoạt động có kết quả [1]. Là “những đặc điểm tâm lý của nhân cách, là điều kiện chủ quan để thực hiện có kết quả một dạng hoạt động nhất định. Năng lực có quan hệ với kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo.
Năng lực thể hiện ở tốc độ, chiều sâu, tính bền vững và phạm vi ảnh hưởng của kết quả hoạt động 5 ở tính sáng tạo, tính độc đáo của phương pháp hoạt động. Một số năng lực có thể đo được bằng trắc nghiệm” [14]. “Năng lực của học sinh là sự kết hợp hợp lý theo kiến thức, kĩ năng và sự sẵn sàng tham gia để cá nhân hành động có trách nhiệm và biết phê phán tích cực hướng tới giải pháp cho các vấn đề” (Weinet, 2001) [24]. Trong cuốn “Tâm lý học” (1995,nxb GD), GS.
Phạm Minh Hạc đưa ra khái niệm: “Năng lực bao gồm cả khái niệm như năng khiếu, khả năng, sở trường, tài… Nó cũng bao gồm cả năng lực tiềm năng và năng lực hiện thực, năng lực đơn giản và năng lực phức hợp (hay sự phức tạp) [5]. Năng lực có mối quan hệ mật thiết với tri thức và kĩ năng, kĩ xảo. Kĩ năng là phương thức vận dụng tri thức vào hoạt động thực hành đã được củng cố. Kĩ xảo là những hành động đã trở nên tự động hóa nhờ luyện tập.
Tri thức, kĩ năng và kĩ xảo trong một lĩnh vực nào đó là điều kiện cần thiết để hình thành năng lực trong lĩnh vực ấy. Năng lực góp phần làm cho quá trình tiếp thu tri thức và kĩ năng, kĩ xảo diễn ra nhanh chóng và thuận lợi hơn. Từ các khái niệm tổng quát về năng lực như trên, ta có thể hiểu một cách đơn giản: Năng lực là khả năng thực hiện một cách 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 trên cơ sở hiểu biết, kỹ năng, kỹ xảo và kinh nghiệm cũng như sự sẵn sàng hành động [12]. Khái niệm năng lực thực nghiệm Trong dạy học Vật lý, phương pháp thực nghiệm được Spaki khái quát như sau: Xuất phát từ các quan sát và thực nghiệm, nhà khoa học xây dựng giả thuyết.
Giả thuyết không đơn giản là sự tổng quát hóa các thí nghiệm đã được làm, nó chứa đựng cái gì đó mới mẻ, không sẵn có trong từng thí nghiệm. Bằng các phép suy luận logic và bằng toán học, nhà khoa học có thể từ giả thuyết đó rút ra một số hệ quả, tiên đoán một số sự kiện mới mà trước đó chưa biết đến. Những sự kiện và hệ quả mới đó lại được thực nghiệm kiểm tra và nếu sự kiểm tra đó thành công, nó khẳng định giả thuyết, biến định luật thành một định luật Vật lý chính xác. 6 Theo nghĩa rộng, NLTN là “khả năng vận dụng những kiến thức, kinh nghiệm, kỹ năng, thái độ và hứng thú để hành động một cách phù hợp và có hiệu quả trong các tình huống đa dạng của cuộc sống” [8].
Theo một cách hiểu đơn giản, năng lực thực nghiệm là khả năng đề xuất phương án thí nghiệm khả thi, tiến hành thí nghiệm (thao tác với các vật thể, thiết bị dụng cụ, quan sát, đo đạc) để thu được thông tin và rút ra câu trả lời cho vấn đề đặt ra (nó là một nhận định về một tính chất, một mối liên hệ, một nguyên lý nào đó, cho phép đề xuất một kết luận mới hoặc xác minh một giả thuyết, một phỏng đoán nào đó) [13]. NLTN là năng lực mà người học có thể hình thành và phát triển khi nghiên cứu các bộ môn khoa học, trong đó Vật lý là môn khoa học có khả năng phát triển tốt năng lực này. NLTN vật lý là khả năng vận dụng các kiến thức, kĩ năng thực hành trong lĩnh vực vật lý cùng với thái độ tích cực để giải quyết các vấn đề đặt ra trong thực tiễn [20]. Để lý thuyết Vật lý được dạy trong nhà trường trở nên hữu ích trong khoa học đời sống, vấn đề phát triển NLTN là rất cần thiết.
Các năng lực chuyên biệt môn Vật lý nói chung và NLTN nói riêng, để có thể hình thành, phát triển và đánh giá là việc làm hết sức khó khăn và đòi hỏi cần có thời gian. Do đó, việc chia nhỏ NLTN thành các năng lực thành phần và xây dựng các mức độ năng lực khác nhau là rất cần thiết. Để làm rõ nội hàm của NLTN, ta cần chỉ ra được những kiến thức, kỹ năng, thái độ cần có nhằm mục đích làm nền tảng cho việc thể hiện, phát triển năng lực đó và sau đó xây dựng các công cụ đánh giá năng lực. 7 Năng lực thực nghiệm Kiến thức Kĩ năng Thái độ - Kiến thức vật lý liên - Xác định mục đích TN, thiết kế - Thái độ kiên nhẫn.
quan đến vấn đề cần khảo phương án TN, chế tạo dụng cụ - Thái độ trung thực. TN, lựa chọn dụng cụ TN, lắp ráp, - Thái độ tỉ mỉ. - Kiến thức về thiết bị, về bố trí dụng cụ TN, tiến hành TN. - Thay đổi các đại lượng, sử dụng - Thái độ tích cực.
- Kiến thức về xử lý số dụng cụ đo, hiệu chỉnh dụng cụ đo, liệu, kiến thức về sai số. đọc số liệu, sửa chữa các sai hỏng Kiến thức về biểu diễn số thông thường. liệu dưới bảng biểu, đồ thị. - Quan sát diễn biến hiện tượng, ghi lại kết quả, biểu diễn bằng bảng biểu, đồ thị, tính toán sai số.
- Biện luận, trình bày kết quả. Những kiến thức, kỹ năng, thái độ cần có của NLTN NLTN được cấu trúc từ nhiều khía cạnh nhỏ liên quan đến thực nghiệm như: + Năng lực xác định vấn đề cần nghiên cứu và đưa ra các dự đoán, giả thuyết. + Năng lực thiết kế các phương án thí nghiệm. + Năng lực tiến hành phương án thí nghiệm đã thiết kế.
+ Năng lực xử lý, phân tích và trình bày kết quả. + Năng lực cải tiến và chế tạo thiết bị. Để đánh giá các năng lực thành phần này ở học sinh, ta cần xây dựng các tiêu chí mà học sinh cần đạt được ở mỗi mức độ năng lực khác nhau: + Ở mức độ 1: GV mô tả một hoàn cảnh thực tiễn hay biểu diễn một vài thí nghiệm, HS quan sát, mô tả lại được hiện tượng Vật lý và thực hiện được thí nghiệm theo mẫu hoặc theo một hướng dẫn chi tiết, cụ thể. 8 + Ở mức độ 2: Với nhiệm vụ thí nghiệm hoặc vấn đề mà GV đưa ra, HS xác định được mục đích thí nghiệm.Từ các dụng cụ có sẵn, HS tự thiết kế và thực hiện các phương án thí nghiệm.
Trình bày số liệu khoa học (lập bảng số liệu) và xử lý số liệu (tính toán các số liệu trung gian, sai số, trung bình, vẽ đồ thị…) + Ở mức độ 3: Dựa vào vấn đề hay nhiệm vụ thí nghiệm do GV đề ra, HS dựa vào hiểu biết đã có về hiện tượng để đề xuất các dự đoán và xây dựng giả thuyết. Ở mức độ này, HS thể hiện được khả năng sáng tạo trong việc hình dung các nguyên nhân, mối quan hệ chi phối hiện tượng, xây dựng các phương án thí nghiệm… Tuy nhiên, việc xem xét, đánh giá tính khả thi của các dự đoán và đề xuất vẫn cần tới sự trợ giúp của GV. + Ở mức độ 4: HS thể hiện được sự độc lập trong hoạt động thực nghiệm. HS tự phát hiện ra vấn đề, tự xác định mục đích từ nhiệm vụ thí nghiệm hay vấn đề HS tự phát hiện ra trong quá trình thực nghiệm.
Tự xây dựng và thực hiện phương án thí nghiệm kiểm tra. Từ kết quả thí nghiệm, HS đánh giá đươc tính đúng đắn của các giả thuyết đưa ra hoặc bác bỏ giả thuyết. HS vận dụng tốt kiến thức để giải thích hay dự đoán một số hiện tượng trong thực tiễn, để nghiên cứu các thiết bị kỹ thuật. Thí nghiệm mở trong dạy học Vật lý 1.
Khái niệm thí nghiệm Vật lý Khi bàn về khái niệm “thí nghiệm” nói chung và “thí nghiệm Vật lý” nói riêng, cuốn Từ điển Tiếng Việt định nghĩa: “Thí nghiệm là làm thử theo những điều kiện, nguyên tắc đã được xác định để nghiên cứu, chứng minh. “Thí nghiệm Vật lý 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.” Theo tác giả Nguyễn Đức Thâm định nghĩa [15]. Từ các định nghĩa trên, ta thấy thí nghiệm Vật lý có một số đặc điểm sau: a) Tính mục đích và kế hoạch của thí nghiệm: một thí nghiệm bất kỳ được lập ra luôn phải nhằm tới một mục đích cụ thể nào đó và phải có một kế hoạch hành động.