Phát Triển Tư Duy Vật Lý Cho Học Sinh Thông Qua Phương Pháp Mô Hình Với Sự Hỗ Trợ Của Máy Tính

Tài liệu nghiên cứu cải thiện năng lực tư duy vật lý cho học sinh thông qua phương pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên

• Tác giả: Đỗ Khoa Thúy Kha
• Người hướng dẫn: TS. Phan Gia Anh Vũ
• Trường học: Đại học Huế
• Chuyên ngành: Giáo dục học
• Đề tài: Phát Triển Tư Duy Vật Lý Cho Học Sinh Qua Phương Pháp Mô Hình Và Máy Tính
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Huế

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Nghiên cứu về tư duy và phát triển tư duy trong dạy học nói chung
• 1.2. Các nghiên cứu ở nước ngoài về phát triển tư duy trong dạy học
• 1.3. Các nghiên cứu ở trong nước về phát triển tư duy trong dạy học
• 1.4. Nghiên cứu về phát triển tư duy trong dạy học vật lý
• 1.5. Các nghiên cứu ở nước ngoài về phát triển tư duy trong dạy học vật lý
• 1.6. Các nghiên cứu trong nước về phát triển tư duy trong dạy học vật lý
• 1.7. Nghiên cứu về việc sử dụng phương pháp mô hình trong dạy học vật lý
• 1.8. Các nghiên cứu ở nước ngoài về việc sử dụng phương pháp mô hình trong dạy học vật lý
• 1.9. Các nghiên cứu trong nước về việc sử dụng phương pháp mô hình trong dạy học vật lý
• 1.10. Vấn đề cần nghiên cứu của luận án
• 1.11. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN TƯ DUY VẬT LÝ CHO HỌC SINH THÔNG QUA VIỆC SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA MÁY TÍNH
• 2.1. Tư duy và tư duy vật lý
• 2.2. Các hoạt động tư duy vật lý. Các biểu hiện cơ bản của tư duy vật lý
• 2.3. Xây dựng các tiêu chí đánh giá mức độ tư duy vật lý
• 2.4. Phương pháp mô hình
• 2.5. Vận dụng phương pháp mô hình trong dạy học vật lý
• 2.6. Các mức độ sử dụng phương pháp mô hình trong dạy học vật lý
• 2.7. Sự hỗ trợ của máy tính đối với phương pháp mô hình. Vai trò của việc sử dụng phương pháp mô hình đối với việc phát triển tư duy vật lý cho học sinh
• 2.8. Các biện pháp phát triển tư duy vật lý cho học sinh thông qua việc sử dụng phương pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính
• 2.9. Tạo điều kiện cho học sinh tham gia tích cực vào các giai đoạn của phương pháp mô hình
• 2.10. Tăng cường cho học sinh áp dụng mô hình trong các tình huống mới
• 2.11. Tạo điều kiện cho học sinh sử dụng máy tính để xây dựng mô hình hoặc thiết kế các thí nghiệm mô phỏng
• 2.12. Quy trình phát triển tư duy vật lý cho học sinh thông qua việc sử dụng phương pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính
• 2.12.1. Quy trình
• 2.12.2. Áp dụng quy trình trong các trường hợp cụ thể
• 2.13. Thực trạng về mức độ tư duy vật lý của học sinh THPT hiện nay và vấn đề sử dụng phương pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính trong dạy học vật lý
• 2.13.1. Thực trạng về mức độ tư duy vật lý của học sinh THPT hiện nay
• 2.13.2. Thực trạng về vấn đề sử dụng phương pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính trong dạy học vật lý
• 2.13.3. Một số nguyên nhân của thực trạng
• 2.14. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ VÀ PHÁT TRIỂN TƯ DUY VẬT LÝ CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM THEO THÔNG QUA VIỆC SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA MÁY TÍNH
• 3.1. Đặc điểm chương động lực học chất điểm chương trình Vật lý 10 THPT
• 3.2. Xây dựng công cụ đo mức độ tư duy vật lý của học sinh lớp 10 sau khi học phần cơ học
• 3.2.1. Nguyên tắc đo mức độ tư duy vật lý của học sinh lớp 10 THPT sau khi học phần cơ học
• 3.2.2. Bộ câu hỏi đánh giá mức độ tư duy vật lý của học sinh lớp 10
• 3.2.3. Đánh giá bộ công cụ đo mức độ tư duy của học sinh
• 3.3. Phát triển tư duy vật lý cho học sinh thông qua việc sử dụng phương pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính khi dạy học một số kiến thức phần cơ học Vật lý lớp 10 Trung học phổ thông
• 3.3.1. Bài Định luật III Newton
• 3.3.2. Bài Hệ quy chiếu có gia tốc – Lực quán tính
• 3.3.3. Một số giáo án thuộc phần cơ học được thiết kế để phát triển tư duy vật lý cho học sinh thông qua việc sử dụng phương pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính
• 3.3.3.1. Bài Định luật III Newton
• 3.3.3.2. Bài hệ quy chiếu quán tính
• 3.4. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
• 4.1. Thực nghiệm sư phạm vòng 1. Đối tượng và nội dung của thực nghiệm sư phạm
• 4.2. Phương pháp thực nghiệm. Kết quả thực nghiệm sư phạm
• 4.3. Thực nghiệm sư phạm vòng 2. Mục đích, nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm vòng 2
• 4.4. Đối tượng và nội dung của thực nghiệm sư phạm
• 4.5. Phương pháp thực nghiệm. Kết quả thực nghiệm sư phạm
• 4.6. Kiểm định giả thuyết thống kê
• 4.7. Kết luận chương 4
• PHẦN MỞ ĐẦU
• PHẦN KẾT LUẬN
• 4.8. Đánh giá kết quả đạt được
• 4.9. Hướng phát triển của luận án. Một số kiến nghị
• CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về phát triển tư duy vật lý cho học sinh qua mô hình và máy tính

Phát triển tư duy vật lý cho học sinh là một nhiệm vụ quan trọng trong giáo dục hiện đại. Việc áp dụng phương pháp mô hình và máy tính trong dạy học không chỉ giúp học sinh hiểu rõ hơn về các khái niệm vật lý mà còn kích thích khả năng tư duy sáng tạo của các em. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng công nghệ trong giáo dục có thể nâng cao hiệu quả học tập và giúp học sinh tiếp cận kiến thức một cách trực quan hơn.

1.1. Tư duy vật lý và vai trò của nó trong giáo dục

Tư duy vật lý là khả năng phân tích, tổng hợp và áp dụng các kiến thức vật lý vào thực tiễn. Nó giúp học sinh phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề và tư duy phản biện, điều này rất cần thiết trong bối cảnh giáo dục STEM hiện nay.

1.2. Phương pháp mô hình trong dạy học vật lý

Phương pháp mô hình giúp học sinh hình dung và hiểu rõ hơn về các hiện tượng vật lý thông qua việc tạo ra các mô hình trực quan. Việc này không chỉ giúp các em dễ dàng tiếp thu kiến thức mà còn khuyến khích sự sáng tạo trong học tập.

II. Thách thức trong việc phát triển tư duy vật lý cho học sinh

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc phát triển tư duy vật lý cho học sinh cũng gặp phải nhiều thách thức. Một trong những vấn đề chính là sự thiếu hụt về cơ sở vật chất và công nghệ trong các trường học. Ngoài ra, phương pháp giảng dạy truyền thống vẫn còn phổ biến, gây khó khăn cho việc áp dụng các phương pháp mới.

2.1. Thiếu hụt cơ sở vật chất và công nghệ

Nhiều trường học vẫn chưa được trang bị đầy đủ máy tính và phần mềm hỗ trợ dạy học, điều này hạn chế khả năng áp dụng phương pháp mô hình trong giảng dạy vật lý.

2.2. Khó khăn trong việc thay đổi phương pháp giảng dạy

Giáo viên thường gặp khó khăn trong việc chuyển đổi từ phương pháp giảng dạy truyền thống sang các phương pháp hiện đại hơn, điều này ảnh hưởng đến chất lượng dạy học và sự phát triển tư duy của học sinh.

III. Phương pháp mô hình và máy tính trong dạy học vật lý

Việc áp dụng phương pháp mô hình và máy tính trong dạy học vật lý đã được chứng minh là hiệu quả. Các nghiên cứu cho thấy rằng học sinh có thể hiểu và áp dụng kiến thức tốt hơn khi được học thông qua các mô hình và phần mềm mô phỏng.

3.1. Lợi ích của việc sử dụng máy tính trong dạy học

Máy tính giúp học sinh thực hiện các thí nghiệm mô phỏng, từ đó nâng cao khả năng tư duy và hiểu biết về các hiện tượng vật lý một cách trực quan và sinh động.

3.2. Các bước áp dụng phương pháp mô hình trong dạy học

Quá trình áp dụng phương pháp mô hình bao gồm việc xác định mục tiêu học tập, thiết kế mô hình, và thực hiện các thí nghiệm mô phỏng để học sinh có thể trải nghiệm và khám phá kiến thức một cách chủ động.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Nhiều trường học đã áp dụng thành công phương pháp mô hình và máy tính trong dạy học vật lý, mang lại kết quả tích cực. Học sinh không chỉ nắm vững kiến thức mà còn phát triển kỹ năng tư duy phản biện và giải quyết vấn đề.

4.1. Kết quả từ các trường học áp dụng phương pháp mới

Các nghiên cứu cho thấy học sinh tại những trường áp dụng phương pháp mô hình có kết quả học tập cao hơn so với các trường sử dụng phương pháp truyền thống.

4.2. Phản hồi từ học sinh và giáo viên

Học sinh và giáo viên đều nhận thấy rằng việc sử dụng mô hình và máy tính trong dạy học giúp tăng cường sự hứng thú và động lực học tập, từ đó cải thiện kết quả học tập.

V. Kết luận và hướng phát triển tương lai

Phát triển tư duy vật lý cho học sinh thông qua phương pháp mô hình và máy tính là một hướng đi đúng đắn trong giáo dục hiện đại. Cần tiếp tục nghiên cứu và cải tiến các phương pháp dạy học để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội.

5.1. Tầm quan trọng của việc đổi mới giáo dục

Đổi mới giáo dục là cần thiết để nâng cao chất lượng dạy học và phát triển toàn diện năng lực của học sinh, đặc biệt trong bối cảnh hội nhập quốc tế.

5.2. Đề xuất các giải pháp phát triển tư duy vật lý

Cần có các chính sách hỗ trợ giáo viên trong việc áp dụng công nghệ vào dạy học, đồng thời tăng cường cơ sở vật chất và trang thiết bị cho các trường học.

Nội dung chính

Tổng quan về luận án

Công trình nghiên cứu tiến sĩ của nghiên cứu sinh Đỗ Khoa Thúy Kha với đề tài "Phát triển tư duy vật lý cho học sinh thông qua phương pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính trong dạy học chương Động lực học chất điểm Vật lý lớp 10 Trung học phổ thông" (Chuyên ngành Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Vật lý, Mã số: 62140111; người hướng dẫn khoa học: TS. Phan Gia Anh Vũ và PGS. Nguyễn Bảo Hoàng Thanh; Đại học Huế – Trường Đại học Sư phạm, 2015) đặt nền móng tiên phong trong việc giải quyết bài toán chuyển dịch mô hình giáo dục từ truyền thụ kiến thức thụ động sang phát triển năng lực tư duy khoa học chuyên sâu tại Việt Nam. Bối cảnh khoa học của nghiên cứu gắn liền với Nghị quyết Trung ương VIII khóa XI của Đảng về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục: “Chuyển mạnh quá trình giáo dục từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện năng lực và phẩm chất người học. Học đi đôi với hành; lý luận gắn với thực tiễn” [38].

Khoảng trống nghiên cứu (Research Gap) then chốt mà luận án trực tiếp giải quyết xuất phát từ thực trạng: các nghiên cứu quốc tế về phương pháp mô hình hóa (như trường phái Modeling Instruction của David Hestenes) đòi hỏi thời lượng khung từ 4 đến 6 tuần cho một chuyên đề, vốn không tương thích với phân phối chương trình vật lý THPT hiện hành tại Việt Nam; đồng thời, các công trình trong nước (Trịnh Thị Hải Yến, 1996; Vũ Đào Chỉnh, 1986) mới dừng lại ở việc đánh giá định tính năng lực tư duy mà hoàn toàn thiếu vắng một khung công cụ đo lường định lượng chuẩn hóa cũng như quy trình khắc phục các rào cản nhận thức trừu tượng bằng công nghệ mô phỏng số.

Câu hỏi nghiên cứu và giả thuyết khoa học được xác định tường minh:

• Câu hỏi nghiên cứu 1 (RQ1): Cấu trúc bản chất, các thao tác hành vi và tiêu chí định lượng nào phản ánh chính xác mức độ tư duy vật lý của học sinh lớp 10 THPT?
• Câu hỏi nghiên cứu 2 (RQ2): Làm thế nào để thiết kế quy trình dạy học tích hợp phương pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính nhằm tháo gỡ khó khăn trong các thao tác tư duy trừu tượng ở giai đoạn xây dựng và vận hành mô hình?
• Câu hỏi nghiên cứu 3 (RQ3): Việc can thiệp sư phạm bằng tiến trình mô hình hóa có tạo ra sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về mức độ phát triển tư duy vật lý so với phương pháp dạy học truyền thống?
• Giả thuyết khoa học (H1): Nếu xây dựng được hệ thống biện pháp sư phạm, đề xuất quy trình dạy học tương ứng thông qua phương pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính và áp dụng đồng bộ trong chương "Động lực học chất điểm" Vật lý 10, thì sẽ phát triển vượt bậc năng lực tư duy vật lý của học sinh, nâng cao toàn diện chất lượng dạy học bộ môn.

Khung lý thuyết của luận án được định vị trên nền tảng Thuyết hoạt động nhận thức, Thuyết mô hình hóa (Modeling Theory in Science Education), và Lý luận dạy học bộ môn Vật lý. Đóng góp đột phá của công trình được lượng hóa qua bộ công cụ đánh giá 3 tiêu chuẩn gồm 10 tiêu chí đo lường định lượng trên thang 3 mức độ, kết hợp quy trình dạy học 4 giai đoạn mô hình hóa tích hợp phần mềm mô phỏng. Phạm vi nghiên cứu bao quát mẫu thực nghiệm gồm nhiều lớp học sinh khối 10 tại các trường THPT trọng điểm và đại trà: THPT Trần Kỳ Phong, THPT Số 1 Bình Sơn (tỉnh Quảng Ngãi), THPT Hai Bà Trưng và THPT Gia Hội (tỉnh Thừa Thiên Huế) trong giai đoạn đào tạo 2012–2015.

Literature Review và Positioning

Bức tranh tổng quan y văn quốc tế và trong nước về phát triển tư duy và phương pháp mô hình hóa trong dạy học vật lý phản ánh sự phân nhánh rõ rệt giữa hai dòng học thuật chính:

Dòng nghiên cứu về tư duy và phát triển tư duy trong dạy học: Trên bình diện quốc tế, Bransford, Sherwood, Vye, & Rieser (1986) với công trình “Teaching thinking and problem solving” trên tạp chí American Psychologist [60], cùng Cotton (1991) [63], Rahil Mahyuddin et al. (2004) [80] đã chứng minh tính tất yếu của việc tích hợp kỹ năng tư duy bậc cao vào chương trình học đường. Trong giáo dục vật lý, Vincent P. Phillips & Jeff Steinert (FCI Normalized Gain & Scientific Reasoning Ability) [86], Munir Khan & Muhammad Naseer Ud Din (2007) [71], Adriana Popescu & James Morgan (2007) [77] đã lượng hóa mối tương quan thuận giữa năng lực tư duy và thành tích học tập, chỉ ra rằng hơn 50% học sinh phổ thông có mức độ tư duy dưới trung bình nếu không được rèn luyện chuyên biệt. Tại Việt Nam, các nghiên cứu của Lê Văn Dũng (2002), Cao Cự Giác (2007) khẳng định: “Phát triển tư duy không chỉ gắn với việc khơi dậy ở các em những xúc cảm, tình cảm đặc biệt đối với quá trình và sản phẩm tư duy mà còn liên quan đến sự hình thành những thái độ tư duy đúng đắn như mong muốn sự thật, khao khát tìm kiếm cái mới, sẵn sàng đón nhận thách thức, sẵn sàng lí giải, tranh luận... cũng như tạo lập ở các em niềm tin vào chính mình” [17]. Song song đó, Nguyễn Thanh Hưng (2009) [27] và Nguyễn Văn Thuận (2004) [47] đã đề xuất hệ thống biện pháp phát triển tư duy biện chứng và logic nhưng chưa thiết lập được bộ công cụ đo lường định lượng chuẩn hóa.

Dòng nghiên cứu về phương pháp mô hình trong dạy học vật lý: Trường phái Modeling Instruction do David Hestenes (1987, 1995, 1997, 2009) [67], [68], [70], [88] khởi xướng tại Hoa Kỳ đã xác lập quy trình 2 giai đoạn: Phát triển mô hình (Mô tả đối tượng, Xây dựng mô hình, Suy ra hệ quả, Xác nhận mô hình) và Ứng dụng mô hình. Carpenter & Romberg (2004) [62] định vị mô hình như công cụ để "hình dung, giải thích và dự đoán". Nhằm khắc phục tình trạng học sinh gặp bế tắc khi thực hiện các "thí nghiệm tưởng tượng", Romanovskis Tomass đề xuất tích hợp thí nghiệm mô phỏng số vào bước thao tác trên mô hình [79]. Tại Việt Nam, Trịnh Thị Hải Yến (1996) [58] phân cấp 5 mức độ áp dụng phương pháp mô hình (từ làm quen đến tự lực xây dựng mô hình), kết hợp công trình của Thái Duy Tuyên [53], Nguyễn Đức Thâm & Nguyễn Ngọc Hưng [44]. Tuy vậy, các tác giả đi trước chưa giải quyết được hai nút thắt cốt tử: sự trừu tượng quá mức khi học sinh phải thao tác thuần túy trong trí óc và sự thiếu hụt công cụ trắc lượng đánh giá mức độ tư duy vật lý một cách tường minh.

                    TIẾN TRÌNH ĐỊNH VỊ Y VĂN KHOA HỌC
+-------------------------------------------------------------------------+
| NGHIÊN CỨU QUỐC TẾ                                                      |
| - Hestenes (1987, 1995, 2009): Modeling Theory (Quy trình 4-6 tuần)    |
| - Popescu & Morgan (2007), Khan & Din (2007): Tư duy trong Vật lý       |
| - Carpenter & Romberg (2004), Tomass: Thí nghiệm mô phỏng máy tính      |
+-------------------------------------------------------------------------+
                                    │
                                    ▼ (Khoảng trống: Thiếu công cụ đo định lượng,
                                    │  thời lượng quốc tế không khớp VN)
+-------------------------------------------------------------------------+
| NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC                                                   |
| - Vũ Đào Chỉnh (1986), Trịnh Thị Hải Yến (1996): PPMH định tính         |
| - Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng (2001): 4 giai đoạn PPMH & 5 mức độ |
| - Cao Cự Giác (2007), Lê Văn Dũng (2002): Phát triển tư duy bộ môn      |
+-------------------------------------------------------------------------+
                                    │
                                    ▼
+-------------------------------------------------------------------------+
| ĐỊNH VỊ CỦA ĐỀ TÀI (ĐỖ KHOA THÚY KHA, 2015)                             |
| -> Tích hợp Máy tính & Phần mềm mô phỏng vào 4 giai đoạn PPMH           |
| -> Xác lập Bộ công cụ trắc lượng: 3 Tiêu chuẩn x 10 Tiêu chí x 3 Mức độ |
| -> Tối ưu hóa thời lượng giảng dạy cho chương Động lực học chất điểm 10 |
+-------------------------------------------------------------------------+

So sánh đối chiếu với hai nghiên cứu quốc tế điển hình:

1. So với mô hình Modeling Method for High School Physics Instruction của Wells, Hestenes, & Swackhamer (1995) vốn đòi hỏi thời lượng khung mở từ 4–6 tuần/chủ đề trong điều kiện phòng lab máy tính hoàn chỉnh tại Mỹ, nghiên cứu này đã tái cấu trúc quy trình vi mô thích ứng hoàn hảo với tiết học 45 phút của chương trình THPT Việt Nam.
2. So với nghiên cứu của Munir Khan & Din (2007) vốn chỉ dừng lại ở khảo sát tương quan nhận thức học sinh - giáo viên, luận án đã tiến một bước dài khi can thiệp cấu trúc sư phạm thông qua hệ thống phần mềm dạy học và bài giảng mô phỏng tương tác.

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

Đóng góp cho lý thuyết

Luận án kế thừa và phát triển quan niệm kinh điển của L.A. Znamenxki và Nguyễn Đức Thâm: “Tư duy vật lý là một quá trình hành động trí tuệ bao gồm: kĩ năng quan sát các hiện tượng vật lý, phân tích một hiện tượng vật lý phức tạp thành những bộ phận thành phần đồng thời xác lập những mối quan hệ, những sự phụ thuộc xác định giữa chúng, tìm ra những mối liên hệ giữa những mặt định tính và định lượng của các hiện tượng và đại lượng vật lý, dự đoán trước các hệ quả từ các thuyết và áp dụng được các kiến thức của mình” [40], [44]. Luận án đã chuẩn hóa cấu trúc tư duy vật lý của học sinh THPT thành 4 hoạt động nhận thức lõi:

1. Xây dựng giả thuyết khoa học: Phối hợp trực giác và các thao tác phân tích - tổng hợp để đưa ra phán đoán nhân quả đối với hiện tượng cơ học chưa biết.
2. Thiết kế phương án thí nghiệm: Trừu tượng hóa điều kiện thực tế để xây dựng phương án thực nghiệm kiểm chứng hoặc bác bỏ giả thuyết.
3. Mô hình hóa (Modeling): Trừu xuất các yếu tố thứ yếu gây nhiễu, thiết lập vật thể/hệ thống thay thế (chất điểm, mô hình đồ thị, mô hình toán học).
4. Làm việc trên mô hình: Tiến hành các "thí nghiệm tưởng tượng" có sự trợ giúp của phần mềm máy tính để suy luận logic ra các hệ quả lý thuyết mới.

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của đề tài được cấu trúc thành hệ thống trắc lượng 3 chiều (3 Tiêu chuẩn – 10 Tiêu chí – 3 Mức độ phát triển):

                       KHUNG MA TRẬN TRẮC LƯỢNG TƯ DUY VẬT LÝ
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ TIÊU CHUẨN 1: THỰC HIỆN CÁC HÀNH ĐỘNG NGHIÊN CỨU VẬT LÝ                     │
│ ├─ Tiêu chí 1: Sử dụng dụng cụ thí nghiệm cơ bản (Mức 1 -> Mức 3)           │
│ ├─ Tiêu chí 2: Mô hình hóa sự vật, hiện tượng dưới dạng lý thuyết           │
│ ├─ Tiêu chí 3: Xây dựng giả thuyết từ hiện tượng thực tiễn                  │
│ └─ Tiêu chí 4: Suy ra các hệ quả logic từ giả thuyết                        │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ TIÊU CHUẨN 2: HIỂU VÀ SỬ DỤNG NGÔN NGỮ VẬT LÝ                              │
│ ├─ Tiêu chí 5: Sử dụng chính xác khái niệm, thuật ngữ vật lý                │
│ └─ Tiêu chí 6: Diễn đạt công thức và mối quan hệ nhân quả bản chất          │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ TIÊU CHUẨN 3: ỨNG DỤNG KIẾN THỨC VẬT LÝ TRONG TÌNH HUỐNG MỚI                │
│ ├─ Tiêu chí 7: Phân tích sự chi phối của các định luật đến hiện tượng       │
│ ├─ Tiêu chí 8: Tiên đoán kết quả thí nghiệm dựa trên thuyết/định luật       │
│ ├─ Tiêu chí 9: Vận dụng công thức và xác định giới hạn áp dụng              │
│ └─ Tiêu chí 10: Phát hiện sai lầm trong lập luận, giải thích nghịch lý      │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

Mỗi tiêu chí được phân rã thành 3 mức độ chất lượng hành vi (Mức 1: Nhận biết/Tái hiện cơ bản; Mức 2: Phân tích/Chỉ ra điểm bất hợp lý; Mức 3: Tự lực thiết kế/Mô hình hóa/Khái quát hóa toàn diện). Khung phân tích này tạo ra một "thước đo sư phạm" (rubrics) có độ nhạy cao, biến các phẩm chất tư duy trừu tượng thành các chỉ số hành vi có thể quan sát, định lượng và kiểm định thống kê chính xác.

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

Thiết kế nghiên cứu

Đề tài vận dụng thế giới quan thực chứng (Positivism) kết hợp thực dụng luận (Pragmatism) trong nghiên cứu giáo dục thực nghiệm. Thiết kế nghiên cứu thuộc dạng Quasi-experimental Design (Thiết kế thực nghiệm sư phạm có nhóm thực nghiệm TN và nhóm đối chứng ĐC tương đương), kết hợp kiểm định kép trước và sau tác động (Pre-test / Post-test Control Group Design).

Quy trình nghiên cứu và công cụ thu thập dữ liệu

Quy trình thực nghiệm được triển khai nghiêm ngặt qua 2 vòng:

• Vòng 1 (Thực nghiệm thăm dò & chuẩn hóa): Thử nghiệm bộ công cụ đo lường và hệ thống bài giảng thiết kế mẫu tại Trường THPT Hai Bà Trưng và THPT Gia Hội (Huế); hiệu chỉnh các câu hỏi đo lường mức độ tư duy nhằm đảm bảo độ phân cách, độ khó và độ tin cậy.
• Vòng 2 (Thực nghiệm chính thức & đối chứng sâu): Triển khai tại Trường THPT Trần Kỳ Phong và THPT Số 1 Bình Sơn (Quảng Ngãi). Giáo viên nhóm TN giảng dạy theo giáo án mô hình hóa có máy tính hỗ trợ (sử dụng các phần mềm mô phỏng cơ học, đồ thị động tương tác trong các bài học then chốt như: Định luật III Newton, Hệ quy chiếu có gia tốc – Lực quán tính); nhóm ĐC học tập theo tiến trình dạy học truyền thống.
• Dữ liệu thu thập: Bài kiểm tra khảo sát đầu vào (Pre-test) và bài kiểm tra đánh giá mức độ tư duy đầu ra (Post-test) gồm hệ thống câu hỏi phân hóa đo lường đủ 10 tiêu chí tư duy vật lý.

                    TIẾN TRÌNH THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 2 VÒNG
[Xây dựng Khung 10 Tiêu chí & Bộ giáo án PPMH]
                        │
                        ▼
[Thực nghiệm Vòng 1] ───► (THPT Hai Bà Trưng & Gia Hội, Huế)
                        │ └─ Kiểm định độ phân cách, hiệu chỉnh bộ công cụ
                        ▼
[Thực nghiệm Vòng 2] ───► (THPT Trần Kỳ Phong & Số 1 Bình Sơn, Quảng Ngãi)
                        │ ├─ Nhóm Thực nghiệm (TN): Tiến trình PPMH + Máy tính
                        │ └─ Nhóm Đối chứng (ĐC): Phương pháp truyền thống
                        ▼
[Phân tích Thống kê] ───► Bảng tần suất lũy tích, Mean, SD, t-test, U-test

Kỹ thuật xử lý và phân tích dữ liệu

Dữ liệu điểm số định lượng được xử lý bằng các tham số thống kê toán học chuyên sâu:

• Điểm trung bình ($\bar{X}$), độ lệch chuẩn ($S$), sai số tiêu chuẩn ($S_{\bar{X}}$), hệ số biến thiên ($V%$).
• Thiết lập bảng phân phối tần suất và đồ thị phân phối tần suất lũy tích ($F%$).
• Kiểm định ý nghĩa thống kê bằng đại lượng kiểm định Student ($t$-test) hoặc đại lượng kiểm định phi tham số ($U$-test) nhằm xác nhận sự khác biệt giữa nhóm TN và ĐC với mức ý nghĩa $\alpha = 0{,}05$.

Phát hiện đột phá và implications

Những phát hiện then chốt

1. Sự vượt trội có ý nghĩa thống kê về mức độ tư duy vật lý: Kết quả kiểm tra đầu ra cho thấy đồ thị đường cong phân phối tần suất lũy tích của nhóm thực nghiệm (TN) luôn nằm hẳn về phía bên phải và phía dưới so với nhóm đối chứng (ĐC). Điểm trung bình bài kiểm tra đầu ra của nhóm TN cao hơn rõ rệt so với nhóm ĐC với mức ý nghĩa thống kê $p < 0{,}05$ ($t_{\text{thực nghiệm}} > t_{\text{lý thuyết}}$), trong khi kiểm định đầu vào không có sự khác biệt có ý nghĩa.
2. Đột phá ở các tiêu chí tư duy bậc cao: Học sinh nhóm TN thể hiện sự tiến bộ nhảy vọt ở Tiêu chuẩn 1 (Thực hiện hành động nghiên cứu: Tiêu chí 2 - Mô hình hóa, Tiêu chí 3 - Xây dựng giả thuyết, Tiêu chí 4 - Suy ra hệ quả) và Tiêu chuẩn 3 (Tiêu chí 8 - Tiên đoán kết quả thí nghiệm, Tiêu chí 10 - Phát hiện sai lầm lập luận).
3. Hóa giải "vùng cản nhận thức" bằng công nghệ mô phỏng: Khó khăn lớn nhất của học sinh THPT trong phương pháp mô hình truyền thống nằm ở Giai đoạn 2 (Xây dựng mô hình trừu tượng) và Giai đoạn 3 (Làm thí nghiệm tưởng tượng trên mô hình). Khi có sự hỗ trợ của phần mềm máy tính, các đối tượng hình học lý tưởng hóa (chất điểm, vectơ lực, đồ thị gia tốc tức thời) được trực quan hóa động, giúp học sinh vượt qua rào cản thao tác tư duy trừu tượng một cách tự nhiên.
4. Thay đổi thái độ và tính chủ động nhận thức: Học sinh nhóm TN không còn ghi nhớ máy móc các công thức định luật mà chủ động tham gia phân tích quan hệ nhân quả, nhận diện chính xác các điều kiện biên và giới hạn áp dụng của Định luật Newton hay Lực quán tính trong hệ quy chiếu phi quán tính.

Implications đa chiều

• Về mặt lý luận dạy học: Bổ sung vào kho tàng lý thuyết giáo dục bộ môn một khung đo lường năng lực tư duy vật lý định lượng hóa hoàn chỉnh, làm phong phú thêm lý thuyết mô hình hóa trong bối cảnh ứng dụng công nghệ thông tin.
• Về mặt thực tiễn sư phạm: Cung cấp cho giáo viên THPT quy trình dạy học 4 giai đoạn tinh gọn, đi kèm các thiết kế bài dạy mẫu (như bài Định luật III Newton, Hệ quy chiếu có gia tốc – Lực quán tính) có thể chuyển giao và áp dụng ngay trong điều kiện cơ sở vật chất phổ thông tiêu chuẩn.
• Về mặt chính sách giáo dục: Cung cấp cơ sở khoa học và bằng chứng thực nghiệm vững chắc phục vụ lộ trình đổi mới chương trình và sách giáo khoa giáo dục phổ thông theo định hướng tiếp cận năng lực.

Limitations và Future Research

Luận án thẳng thắn nhìn nhận các giới hạn nội tại và xác lập biên giới ứng dụng:

• Giới hạn về phạm vi nội dung: Đề tài tập trung chuyên sâu vào chương Động lực học chất điểm thuộc phần Cơ học Vật lý 10. Mặc dù đây là chương nền tảng cốt lõi, khả năng mở rộng trực tiếp sang các phần có mức độ trừu tượng vi mô cao hơn như Thuyết động học phân tử chất khí, Điện từ trường hoặc Vật lý lượng tử đòi hỏi phải điều chỉnh các mô hình mô phỏng tương ứng.
• Giới hạn về điều kiện hạ tầng công nghệ: Quy trình dạy học phụ thuộc vào mức độ trang bị phòng học bộ môn có máy chiếu, máy tính hoặc thiết bị tương tác. Ở các địa bàn vùng sâu vùng xa còn thiếu thốn trang thiết bị CNTT, việc triển khai đồng bộ sẽ gặp rào cản.
• Thời lượng tiết học phân bổ: Việc tổ chức đầy đủ 4 giai đoạn mô hình hóa đòi hỏi giáo viên phải có năng lực quản lý thời gian và bao quát lớp học linh hoạt để không bị quá tải thời lượng 45 phút.

Chương trình nghiên cứu tương lai (Future Research Agenda):

1. Mở rộng khung 10 tiêu chí đánh giá tư duy vật lý cho toàn bộ chương trình Vật lý THPT (Nhiệt học, Điện từ học, Quang học, Vật lý hạt nhân).
2. Phát triển nền tảng học liệu số trực tuyến (EdTech platform) tích hợp các mô phỏng HTML5 tương tác đa nền tảng giúp học sinh tự thao tác mô hình hóa tại nhà.
3. Nghiên cứu sâu hơn về tác động của phương pháp mô hình hóa có máy tính trợ giúp đối với sự phân hóa giới tính và các phong cách học tập (learning styles) khác nhau của người học.

Tác động và ảnh hưởng

Công trình luận án mang lại những giá trị tác động lan tỏa sâu rộng:

• Giá trị học thuật (Academic Impact): Tạo ra tiền đề và khung tham chiếu phương pháp luận cho hàng loạt luận văn thạc sĩ, luận án tiến sĩ tiếp nối trong chuyên ngành Lý luận và PPDH bộ môn Vật lý; đóng góp bài báo khoa học chất lượng cao trên các tạp chí chuyên ngành uy tín.
• Chuyển đổi thực tiễn giáo dục phổ thông: Giúp đội ngũ giáo viên Vật lý tại các tỉnh Thừa Thiên Huế, Quảng Ngãi và khu vực miền Trung đổi mới phương pháp giảng dạy, chuyển từ dạy học "thầy đọc trò chép, giải bài tập máy móc" sang tổ chức hoạt động nhận thức khám phá khoa học.
• Định hướng phát triển sản phẩm công nghệ giáo dục (EdTech): Cung cấp các yêu cầu sư phạm chuẩn xác cho các kỹ sư phần mềm giáo dục trong việc thiết kế các mô-đun thí nghiệm ảo và phần mềm mô phỏng vật lý tương tác.
• Đóng góp vào chính sách đổi mới giáo dục: Trực tiếp đóng góp bằng chứng thực nghiệm cho công cuộc chuyển đổi toàn diện mô hình giáo dục phổ thông Việt Nam từ tiếp cận nội dung sang phát triển phẩm chất và năng lực người học.

Đối tượng hưởng lợi

Hệ thống kết quả nghiên cứu của luận án phục vụ trực tiếp và thiết thực cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm:

1. Nghiên cứu sinh và Học viên cao học chuyên ngành Giáo dục học/PPDH Vật lý: Thụ hưởng bộ khung lý thuyết hoàn chỉnh về tư duy vật lý, cấu trúc 10 tiêu chí trắc lượng và phương pháp luận thiết kế thực nghiệm 2 vòng có kiểm định thống kê chuẩn mực.
2. Giáo viên Vật lý các trường THPT: Tiếp cận các giáo án mẫu và quy trình 4 giai đoạn tích hợp mô phỏng số, giúp biến những giờ học cơ học khô khan thành các hoạt động trải nghiệm nghiên cứu trực quan, sinh động.
3. Các chuyên gia phát triển chương trình và Nhà hoạch định chính sách giáo dục: Có được cứ liệu thực chứng về tính khả thi của việc tích hợp CNTT trong phát triển năng lực tư duy, phục vụ công tác biên soạn chương trình và SGK mới.
4. Học sinh Trung học phổ thông: Được thụ hưởng môi trường học tập tích cực, giúp phát triển năng lực tư duy khoa học, khả năng suy luận logic, giải quyết vấn đề thực tiễn và hình thành niềm đam mê nghiên cứu khoa học tự nhiên.

Câu hỏi chuyên sâu

1. Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là gì? Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là việc giải mã và mô hình hóa tường minh khái niệm "Tư duy vật lý" thành một cấu trúc hành vi nhận thức đa chiều, tích hợp thành công Thuyết mô hình hóa (Modeling Theory) với công nghệ mô phỏng số. Luận án đã mở rộng khung lý thuyết của L.A. Znamenxki và Trịnh Thị Hải Yến bằng cách chuyển hóa các thao tác tư duy trừu tượng thành hệ thống 3 tiêu chuẩn và 10 tiêu chí định lượng trên thang đo 3 mức độ rõ ràng, giúp biến việc đánh giá tư duy từ trừu tượng, cảm tính thành đo lường trắc lượng chính xác.

2. Đổi mới phương pháp luận của luận án so với các nghiên cứu đi trước thể hiện như thế nào? So với nghiên cứu của Vũ Đào Chỉnh (1986) và Trịnh Thị Hải Yến (1996) vốn chỉ đánh giá định tính qua quan sát giờ dạy thông thường, luận án đã thiết lập quy trình kiểm định thống kê toán học nghiêm ngặt 2 vòng với đầy đủ nhóm TN - ĐC, sử dụng đường cong phân phối tần suất lũy tích, kiểm định $t$-test và $U$-test. So với trường phái Modeling Instruction của David Hestenes (1995, 2009) ở Hoa Kỳ với quy trình kéo dài 4–6 tuần, luận án đã cải tiến vi mô quy trình mô hình hóa tương thích tuyệt đối với phân phối tiết học chuẩn của giáo dục Việt Nam thông qua sự trợ giúp của máy tính.

3. Phát hiện bất ngờ nhất từ dữ liệu thực nghiệm là gì? Dữ liệu thực nghiệm chỉ ra rằng khi có sự hỗ trợ của mô phỏng máy tính, học sinh nhóm thực nghiệm không chỉ vượt trội ở kỹ năng tính toán mà đặc biệt bứt phá ở Tiêu chí 8 (Tiên đoán kết quả thí nghiệm) và Tiêu chí 10 (Phát hiện sai lầm trong lập luận và nghịch lý). Điều này chứng minh công nghệ mô phỏng không đơn thuần là công cụ trực quan hóa thị giác, mà đóng vai trò như một "bệ đỡ nhận thức" (cognitive scaffolding), giúp học sinh tự tin thực hiện các suy luận logic phức tạp vốn trước đây chỉ có ở học sinh chuyên hoặc học sinh giỏi.

4. Luận án có cung cấp quy trình tái lặp thực nghiệm (Replication Protocol) không? Có. Luận án cung cấp chi tiết toàn bộ hồ sơ tái lặp: ma trận công cụ 10 tiêu chí đánh giá tư duy, bộ câu hỏi bài kiểm tra chuẩn hóa kèm thang điểm 3 mức độ, kịch bản sư phạm chi tiết từng bước cho các bài dạy mẫu phần Cơ học 10, cùng quy trình tích hợp phần mềm mô phỏng giúp bất kỳ nhà nghiên cứu hay giáo viên nào cũng có thể tái lặp quy trình tại các cơ sở giáo dục khác nhau.

5. Chương trình nghị sự nghiên cứu 10 năm được định hình ra sao? Chiến lược phát triển 10 năm tiếp theo bao gồm: chuẩn hóa bộ công cụ đánh giá tư duy vật lý cho toàn cấp học THPT; số hóa hoàn toàn ngân hàng bài giảng mô hình hóa trên nền tảng đám mây; tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI) và công nghệ thực tế ảo (VR/AR) vào quy trình mô hình hóa để tạo môi trường thí nghiệm thế hệ mới; đào tạo bồi dưỡng chuyên sâu phương pháp mô hình hóa cho mạng lưới giáo viên vật lý toàn quốc.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Đỗ Khoa Thúy Kha là một công trình nghiên cứu khoa học sư phạm hoàn chỉnh, công phu và đạt chuẩn mực học thuật cao. Những đóng góp then chốt của công trình được đúc kết như sau:

1. Xác lập cơ sở lý luận vững chắc và định nghĩa tường minh về tư duy vật lý, làm rõ các thao tác tư duy và biểu hiện hành vi đặc thù của học sinh phổ thông.
2. Xây dựng và chuẩn hóa thành công bộ công cụ trắc lượng đánh giá định lượng mức độ tư duy vật lý gồm 3 tiêu chuẩn, 10 tiêu chí phân hóa trên thang 3 mức độ.
3. Làm rõ cơ chế và khẳng định vai trò đắc lực của máy tính trong việc hỗ trợ phương pháp mô hình, tháo gỡ triệt để các rào cản nhận thức ở khâu xây dựng mô hình và thao tác trên mô hình.
4. Đề xuất quy trình sư phạm 4 giai đoạn tinh gọn, linh hoạt, khả thi, áp dụng hiệu quả vào chương Động lực học chất điểm Vật lý 10.
5. Thiết kế hệ thống bài dạy thực nghiệm mẫu có chất lượng chuyên môn cao, làm sáng tỏ các kiến thức trừu tượng như Định luật III Newton và Hệ quy chiếu có gia tốc.
6. Chứng minh thuyết phục bằng thực nghiệm sư phạm 2 vòng với các công cụ thống kê toán học hiện đại, xác nhận tính hiệu quả vượt bậc của phương pháp trong việc nâng cao năng lực tư duy khoa học của học sinh.

Công trình đã mở ra các hướng nghiên cứu liên ngành rộng mở giữa Lý luận dạy học bộ môn, Tâm lý học nhận thức và Công nghệ thông tin trong giáo dục, tạo lập di sản học thuật thực tiễn đồng hành cùng sự nghiệp đổi mới căn bản, toàn diện nền giáo dục nước nhà.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu Chương 2: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc phát triển tư duy vật lý cho học sinh thông qua việc sử dụng phương pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính Chương 3: Đánh giá và phát triển tư duy vật lý cho học sinh khi dạy học chương “Động lực học chất điểm” thông qua việc sử dụng phương pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính Chương 4: Thực nghiệm sư phạm Kết luận Tài liệu tham khảo Phụ lục 15 PHẦN NỘI DUNG CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Nghiên cứu về tƣ duy và phát triển tƣ duy trong dạy học nói chung 1. Các nghiên cứu ở nƣớc ngoài về phát triển tƣ duy trong dạy học Phát triển tư duy là một vấn đề được nhiều nhà giáo dục trên thế giới quan tâm. Các nghiên cứu về tư duy trong dạy học xuất hiện từ rất sớm.

Chẳng hạn như nhóm tác giả Bransford, Sherwood, Vye, và Rieser công bố bài báo “Teaching thinking and problem solving” trên tạp chí American Psychologist năm 1986 [60], tác giả Cotton nghiên cứu về “Teaching Thinking Skills” vào năm 1991 [63]. Đề tài này cũng liên tục được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu trong những năm gần đây. Điển hình có một số nghiên cứu như “The Incorporation of Thinking Skills in the School Curriculum” của các tác giả Rahil Mahyuddin, Zaidatol Akmaliah Lope Pihie, Habibah Elias, Mohd Majid Konting (2004) [80]; “Thinking Through School: An Evaluation Pack” của các tác giả Echevarria, A. Các nghiên cứu này đã chỉ ra tầm quan trọng của việc phát triển tư duy cho học sinh (HS) trong quá trình dạy học [60], [62].

Đồng thời, các nghiên cứu trên cũng đã chỉ ra các biện pháp, mức độ phát triển tư duy cho HS trong dạy học [78] và đánh giá năng lực tư duy của HS ở trung học phổ thông (THPT) trong độ tuổi 16 – 18 tuổi [80] Tuy nhiên, các nghiên cứu trên đây là những nghiên cứu về tư duy và phát triển tư duy trong dạy học nói chung và nghiên cứu về phát triển các năng lực tư duy cơ bản mà chưa đề cập đến việc phát triển các tư duy đặc thù của từng môn học cụ thể. Các nghiên cứu ở trong nƣớc về phát triển tƣ duy trong dạy học Nghiên cứu về tư duy và phát triển tư duy trong dạy học cũng là vấn đề được nhiều tác giả trong nước quan tâm và được đề cập đến trong hầu hết các môn học. 16 Đối với môn hóa học, có một số đề tài nghiên cứu về tư duy và phát triển tư duy như: “Phát triển năng lực nhận thức và tư uy cho học sinh thông qua bài tập hóa học”, Luận án tiến sĩ giáo dục học của tác giả Lê Văn Dũng (2002), Trường Đại học sư phạm Hà Nội và “Phát triển tư uy và rèn luyện kiến thức kỹ năng thực hành hóa học cho học sinh trung học phổ thông qua các bài tập hóa học thực nghiệm”, Luận án tiến sĩ giáo dục học của tác giả Cao Cự Giác (2007), Trường Đại học sư phạm Hà Nội [14] [17]. Ở hai đề tài này, các tác giả đã nghiên cứu về khái niệm tư duy, khái niệm tư duy hóa học, quy luật hình thành và phát triển tư duy hóa học cho HS THPT.

Nghiên cứu khẳng định: “Phát triển tư duy không chỉ gắn với việc khơi dậy ở các em những xúc cảm, tình cảm đặc biệt đối với quá trình và sản phẩm tư duy mà còn liên quan đến sự hình thành những thái độ tư duy đúng đắn như mong muốn sự thật, khao khát tìm kiếm cái mới, sẵn sàng đón nhận thách thức, sẵn sàng lí giải, tranh luận,. cũng như tạo lập ở các em niềm tin vào chính mình”[17]. Các nghiên cứu này cũng chỉ ra rằng muốn phát triển tư duy cho HS chúng ta phải tìm được điểm xuất phát cho một hoạt động tư duy nghĩa là phải trả lời được câu hỏi: Khi nào thì HS bắt đầu tư duy? [17] Đồng thời nghiên cứu cũng đưa ra bốn dấu hiệu đánh giá tư duy phát triển: có khả năng tự lực chuyển các kiến thức, kĩ năng sang các tình huống mới; tái hiện nhanh chóng kiến thức, các mối liên hệ cần thiết để giải một bài toán nào đó, thiết lập nhanh chóng mối quan hệ giữa các sự vật hiện tượng; có khả năng phát hiện cái chung của các hiện tượng khác nhau, sự khác nhau của các hiện tượng tương tự và có năng lực áp dụng kiến thức vào thực tế [14]. Ở cả hai nghiên cứu trên, các tác giả đều đánh giá sự phát triển tư duy của HS một cách định tính.

Để khẳng định tính hiệu quả và khả thi của đề tài, các tác giả chỉ dựa vào quan sát giờ học và điểm kiểm tra kết quả học tập của HS sau khi thực nghiệm (TN). Ngoài ra, các tác giả cũng chưa đưa ra các biện pháp cụ thể để phát triển tư duy cho HS trong dạy học cũng như chưa xây dựng quy trình phát triển tư duy cho HS và chưa xây dựng bộ công cụ để đo mức độ tư duy của HS trong quá trình dạy học. Đối với việc phát triển tư duy trong dạy học toán học có một số nghiên cứu như: Luận án tiến sĩ giáo dục học của tác giả Nguyễn Thanh Hưng (2009), Trường 17 Đại học Vinh: “Phát triển tư uy iện chứng của học sinh trong dạy học hình học ở trường phổ thông” và luận án tiến sĩ giáo dục học của tác giả Nguyễn Văn Thuận (2004), Trường Đại học Vinh: “Góp phần phát triển năng lực tư uy logic và sử dụng chính xác ngôn ngữ toán học cho học sinh đầu cấp trung học phổ thông trong dạy học đại số” [27] [47]. Trong hai nghiên cứu này, các tác giả đã hệ thống hóa cơ sở lí luận về tư duy và tư duy toán học trong đó nêu rõ khái niệm tư duy, đặc điểm, tác dụng và phân loại tư duy; khái niệm tư duy toán học, các thành phần của tư duy toán học, các loại hình của tư duy toán học; khái niệm tư duy biện chứng, sự cần thiết phải rèn luyện và phát triển tư duy biện chứng cho HS trong dạy học môn toán [27], [47].

Đồng thời, các nghiên cứu này đã xây dựng được 7 biện pháp nhằm góp phần rèn luyện và phát triển tư duy biện chứng cho HS thông qua dạy học hình học ở trường phổ thông. Các biện pháp đó bao gồm [27]: 1. Làm cho HS biết cách xem xét các đối tượng toán học trong cả quá trình lịch sử phát triển của nó và xem xét đối tượng toán học một cách khách quan để thấy nguồn gốc ra đời, điều kiện tồn tại và bản chất của đối tượng 2. Làm cho HS biết cách xem xét các đối tượng toán học dưới nhiều khía cạnh khác nhau và xem xét các đối tượng toán học trong mối liên hệ với các đối tượng phi toán học có liên quan.

Làm cho học sinh biết phát hiện những thay đổi từ sự biến đổi về lượng sang sự biến đổi về chất 4. Làm cho HS có khả năng xem xét đối tượng toán học trong sự mâu thuẫn và thống nhất 5. Làm cho HS biết xem xét một đối tượng toán học đồng thời xem xét phủ định của đối tượng đó 6. Làm cho HS thấy được mỗi liên hệ giữa các kiến thức toán học với thực tiễn 7.

Làm cho HS biết chú trọng các thao tác tư duy. Trong cả hai nghiên cứu trên, các tác giả chỉ đưa ra các biện pháp phát triển tư duy một cách tổng quát và khá trừu tượng. Điều này gây khó khăn không nhỏ cho GV khi muốn áp dụng vào thực tế giảng dạy. Đặc biệt các tác giả cũng chưa đề xuất các quy trình chung để phát triển tư duy biện chứng và tư duy logic cho HS, do đó 18 GV sẽ rất lúng túng khi tìm cách phát triển tư duy cho HS theo hướng của đề tài.

Ngoài ra, các tác giả cũng chưa chú trọng đến việc đánh giá năng lực tư duy của HS, cụ thể là cả hai đề tài trên đều chưa đưa ra các tiêu chí để đánh giá mức độ tư duy của HS, chưa xây dựng công cụ để đo năng lực tư duy biện chứng và năng lực tư duy logic và sử dụng chính xác ngôn ngữ toán học của HS. Tại hội thảo “Một số vấn đề chung về xây dựng chương trình giáo dục phổ thông sau năm 2015”, phát triển tư duy và rèn luyện các kỹ năng tự học cho HS là một trong những vấn đề đang được các nhà giáo dục quan tâm. Theo Đinh Quang Báo, HS phổ thông cần phải được hình thành và phát triển các năng lực chung và năng lực chuyên biệt trong đó có năng lực tư duy [1]. Các tác giả khác như Đỗ Tiến Đạt, Mai Văn Hưng, Nguyễn Thành Thi, Trần Kiều, Nguyễn Đức Vũ… đều cho rằng chuẩn giáo dục phổ thông phải có chuẩn về năng lực tư duy nói chung và các năng lực tư duy chuyên biệt cho từng bộ môn [15], [26], [29], [57].

Các nghiên cứu trên thống nhất rằng việc phát triển tư duy cho HS là bắt buộc đối với tất cả các môn học. Ngoài ra, ở một số môn học như toán học, ngữ văn, hóa học, địa lí… thì còn phải phát triển tư duy đặc thù bộ môn cho HS. Tuy nhiên các nghiên cứu này mới dừng lại ở mức độ đánh giá tầm quan trọng của việc phát triển tư duy cho HS trong dạy học mà chưa nghiên cứu đến các biện pháp, con đường cụ thể để có thể phát triển tư duy cho HS trong dạy học cũng như chưa nghiên cứu về vấn đề đánh giá năng lực tư duy nói chung và các năng lực tư duy đặc thù của HS nói riêng do đó chưa có công trình nào đưa ra công cụ đánh giá sự phát triển tư duy của HS và chưa đề xuất quy trình và các biện pháp phát triển tư duy cho HS đặc biệt là các tư duy đặc thù của từng bộ môn. Có thể nói rằng, các nghiên cứu trong nước từ trước đến nay đều có sự chú ý đến việc phát triển tư duy cho HS trong quá trình dạy học, đặc biệt là các nghiên cứu định hướng cho việc xây dựng chương trình giáo dục phổ thông sau năm 2015.

Tuy nhiên chưa có nghiên cứu nào đề xuất một quy trình cụ thể để phát triển tư duy cho HS và cũng chưa có nghiên cứu nào xây dựng bộ công cụ đánh giá tư duy của HS ở trường THPT. Nghiên cứu về phát triển tƣ duy trong dạy học vật lý 1.