Luận Án Tiến Sĩ: Sử Dụng Phối Hợp Các Loại Hình Thí Nghiệm Trong Dạy Học Nhiệt Học Vật Lý 10 THPT

Luận án tiến sĩ giáo dục phân tích sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học nhiệt học vật lí 10 thp, xây dựng cơ sở lý luận, kiểm chứng thực nghiệm, đóng góp tri

• Tác giả: Trần Thị Ngọc Ánh
• Người hướng dẫn: PGS. Lê Công Triêm
• Trường học: Đại học Huế - Trường Đại học Sư phạm
• Chuyên ngành: Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí
• Đề tài: Sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học Nhiệt học Vật lí 10 Trung học phổ thông
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ giáo dục học
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Huế

Mục lục chi tiết

• Lí do chọn đề tài
• Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
• Giả thuyết khoa học
• Nhiệm vụ nghiên cứu
• Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
• Phương pháp nghiên cứu
• Đóng góp của luận án
• Cấu trúc đề tài
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NGOÀI NƯỚC
• 1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC
• 1.3. NHỮNG VẤN ĐỀ ĐẶT RA CẦN ĐƯỢC GIẢI QUYẾT CỦA LUẬN ÁN
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ CỦA VIỆC SỬ DỤNG PHỐI HỢP CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ
• 2.1. CƠ SỞ TÂM LÍ HỌC
• 2.1.1. Thuyết xử lí thông tin
• 2.1.2. Thuyết kiến tạo
• 2.1.3. Thuyết đa trí tuệ
• 2.1.4. Thuyết về quy luật trí não
• 2.2. THÍ NGHIỆM - PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC ĐẶC TRƯNG CỦA MÔN VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG
• 2.2.1. Thí nghiệm vật lí
• 2.2.2. Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lí
• 2.2.3. Vai trò của thí nghiệm trong dạy học vật lí
• 2.3. MỘT SỐ LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ
• 2.3.1. Thí nghiệm được trang cấp
• 2.3.2. Thí nghiệm tự tạo
• 2.3.3. Thí nghiệm trên máy vi tính
• 2.4. THỰC TRẠNG SỬ DỤNG CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG
• 2.4.1. Chọn mẫu điều tra
• 2.4.2. Nội dung điều tra
• 2.4.3. Kết quả điều tra
• 2.5. SỬ DỤNG PHỐI HỢP CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ
• 2.5.1. Tính tất yếu của việc sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí
• 2.5.2. Vai trò của từng loại hình thí nghiệm khi tổ chức sử dụng phối hợp trong dạy học vật lí
• 2.5.3. Nguyên tắc sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí ở trường phổ thông
• 2.5.4. Biện pháp sử dụng phối hợp hiệu quả các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí
• 2.5.5. Quy trình sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí
• 2.5.6. Sử dụng phối hợp thí nghiệm, thí nghiệm tự tạo và máy vi tính trong dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề
• 2.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
• 3. CHƯƠNG 3: SỬ DỤNG PHỐI HỢP CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC VẬT LÍ PHẦN NHIỆT HỌC VẬT LÍ 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
• 3.1. ĐẶC ĐIỂM PHẦN NHIỆT HỌC
• 3.1.1. Khái quát phần Nhiệt học
• 3.1.2. Nội dung và cấu trúc phần Nhiệt học
• 3.1.3. Một số khó khăn khi dạy học phần Nhiệt học
• 3.2. MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG THỰC TẾ LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG DẠY HỌC PHẦN NHIỆT HỌC
• 3.3. DANH MỤC CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM PHẦN NHIỆT HỌC
• 3.3.1. Các thí nghiệm ở trường trung học phổ thông
• 3.3.2. Một số thí nghiệm tự tạo phần Nhiệt học
• 3.3.3. Khai thác thí nghiệm trên máy vi tính phần Nhiệt học
• 3.4. THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CỤ THỂ
• 3.4.1. Danh sách các tiến trình dạy học đã thiết kế
• 3.4.2. Thiết kế tiến trình dạy học bài "Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt"
• 3.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
• 4. CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
• 4.1. MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
• 4.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm
• 4.1.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm
• 4.2. ĐỐI TƯỢNG VÀ NỘI DUNG THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
• 4.2.1. Đối tượng thực nghiệm sư phạm
• 4.2.2. Nội dung thực nghiệm sư phạm
• 4.3. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
• 4.3.1. Phương pháp điều tra
• 4.3.2. Phương pháp quan sát giờ học thực nghiệm
• 4.3.3. Phương pháp thống kê toán học
• 4.4. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM VÒNG 1
• 4.4.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm vòng 1
• 4.4.2. Phương pháp thực nghiệm sư phạm vòng 1
• 4.4.3. Kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 1
• 4.5. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM VÒNG 2
• 4.5.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm vòng 2
• 4.5.2. Phương pháp thực nghiệm sư phạm vòng 2
• 4.5.3. Kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 2
• 4.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Phương pháp dạy học

Luận án tập trung vào việc kết hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học Nhiệt học Vật lý 10 THPT. Phương pháp này nhằm nâng cao hiệu quả học tập của học sinh thông qua việc sử dụng đa dạng các hình thức thí nghiệm, bao gồm thí nghiệm được trang cấp, thí nghiệm tự tạo và thí nghiệm trên máy vi tính. Phương pháp dạy học này không chỉ giúp học sinh hiểu sâu kiến thức mà còn phát triển kỹ năng thực hành và tư duy khoa học.

1.1. Cơ sở tâm lý học

Luận án dựa trên các lý thuyết tâm lý học như thuyết xử lý thông tin, thuyết kiến tạo, và thuyết đa trí tuệ để xây dựng phương pháp dạy học hiệu quả. Các lý thuyết này giúp hiểu rõ cách học sinh tiếp nhận và xử lý thông tin, từ đó thiết kế các hoạt động thí nghiệm phù hợp với nhu cầu và khả năng của học sinh.

1.2. Vai trò của thí nghiệm

Thí nghiệm được xem là phương tiện dạy học đặc trưng của môn Vật lý. Nó không chỉ giúp học sinh quan sát và hiểu các hiện tượng vật lý mà còn khuyến khích sự sáng tạo và tư duy phản biện. Luận án nhấn mạnh việc sử dụng thí nghiệm để phát triển kỹ năng thực hành và khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn.

II. Kết hợp các loại hình thí nghiệm

Luận án đề xuất việc kết hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học, bao gồm thí nghiệm được trang cấp, thí nghiệm tự tạo và thí nghiệm trên máy vi tính. Sự kết hợp này giúp khắc phục những hạn chế của từng loại hình thí nghiệm và tăng cường hiệu quả dạy học. Kết hợp phương pháp này không chỉ đa dạng hóa hoạt động học tập mà còn tạo hứng thú và động lực cho học sinh.

2.1. Thí nghiệm được trang cấp

Thí nghiệm được trang cấp là các thí nghiệm có sẵn trong phòng thí nghiệm của trường. Luận án chỉ ra rằng, mặc dù các thí nghiệm này có độ chính xác cao, nhưng chúng thường bị hạn chế về số lượng và tính linh hoạt. Do đó, cần kết hợp với các loại hình thí nghiệm khác để đạt hiệu quả tối ưu.

2.2. Thí nghiệm tự tạo

Thí nghiệm tự tạo là các thí nghiệm do giáo viên và học sinh tự thiết kế và thực hiện. Luận án nhấn mạnh rằng, thí nghiệm tự tạo giúp học sinh phát triển kỹ năng sáng tạo và khả năng giải quyết vấn đề. Tuy nhiên, chúng thường chỉ đáp ứng được yêu cầu định tính và cần được kết hợp với các thí nghiệm khác để đảm bảo tính chính xác.

III. Ứng dụng trong dạy học Nhiệt học

Luận án tập trung vào việc ứng dụng kết hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học phần Nhiệt học Vật lý 10 THPT. Các thí nghiệm được thiết kế để giúp học sinh hiểu sâu các khái niệm nhiệt học như quá trình đẳng nhiệt, định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt. Dạy học hiệu quả được đảm bảo thông qua việc sử dụng đa dạng các loại hình thí nghiệm, từ đó nâng cao chất lượng học tập của học sinh.

3.1. Thiết kế tiến trình dạy học

Luận án đề xuất quy trình thiết kế tiến trình dạy học sử dụng kết hợp các loại hình thí nghiệm. Quy trình này bao gồm các bước từ chuẩn bị, thực hiện đến đánh giá kết quả thí nghiệm. Việc thiết kế tiến trình dạy học cụ thể giúp giáo viên dễ dàng áp dụng và điều chỉnh phương pháp dạy học phù hợp với từng bài học.

3.2. Thực nghiệm sư phạm

Luận án tiến hành thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu quả của việc sử dụng kết hợp các loại hình thí nghiệm. Kết quả thực nghiệm cho thấy, học sinh trong nhóm thực nghiệm có kết quả học tập tốt hơn so với nhóm đối chứng. Điều này chứng minh tính khả thi và hiệu quả của phương pháp dạy học được đề xuất.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Đề tài luận án tiến sĩ: "Sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học Nhiệt học Vật lí 10 Trung học phổ thông"
Tác giả: Trần Thị Ngọc Ánh
Người hướng dẫn khoa học: PGS. Lê Công Triêm
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Sư phạm - Đại học Huế
Chuyên ngành: Lí luận và Phương pháp dạy học bộ môn Vật lí
Mã số chuyên ngành: 62 14 01 11
Năm hoàn thành: 2017

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Xu hướng đổi mới giáo dục trên thế giới và tại Việt Nam đặt trọng tâm vào việc phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của người học, rèn luyện kỹ năng vận dụng tri thức vào thực tiễn theo tinh thần Điều 28 Luật Giáo dục 2005, Nghị quyết Trung ương 2 khóa VIII, Chiến lược Phát triển Giáo dục Việt Nam giai đoạn 2009–2020 và các Chỉ thị số 40-CT/TW, Chỉ thị số 55/2008/CT-BGD&ĐT của Bộ Giáo dục và Đào tạo.

Vật lí là môn khoa học thực nghiệm, trong đó thí nghiệm (TN) đóng vai trò là phương tiện dạy học đặc trưng và là nguồn hình thành tri thức. Tuy nhiên, thực tế giảng dạy tại các trường Trung học phổ thông (THPT) bộc lộ nhiều bất cập:

• Thiết bị thí nghiệm được trang cấp còn thiếu đồng bộ, tỉ lệ hư hỏng cao, độ chính xác định lượng còn hạn chế;
• Thí nghiệm tự tạo đơn giản tuy tạo được hứng thú nhận thức nhưng phần lớn chỉ dừng lại ở mức độ định tính;
• Ứng dụng công nghệ thông tin (CNTT) và máy vi tính (MVT) qua các phần mềm mô phỏng, thí nghiệm ảo, phim thí nghiệm đã phát triển nhưng nếu lạm dụng sẽ làm giảm cơ hội rèn luyện kỹ năng thao tác thực hành trực tiếp của học sinh;
• Các công trình nghiên cứu trước đây chủ yếu tiếp cận độc lập từng loại hình thí nghiệm hoặc mới dừng lại ở việc phối hợp hai thành tố riêng lẻ (TN trang cấp với CNTT, hoặc TN tự tạo với CNTT) trên các đối tượng hẹp (như học sinh lớp 9 Trung học cơ sở hoặc học sinh THPT miền núi thuộc phần Cơ học).

Khoảng trống nghiên cứu được xác định là sự thiếu vắng một hệ thống lý luận hoàn chỉnh, các nguyên tắc sư phạm và quy trình dạy học tích hợp đồng thời cả ba loại hình thí nghiệm (TN trang cấp, TN tự tạo và TN trên MVT) trong dạy học phần Nhiệt học Vật lí 10 THPT.

Mục tiêu và giả thuyết nghiên cứu

• Mục tiêu nghiên cứu: Đề xuất các nguyên tắc và quy trình dạy học sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học một số kiến thức phần Nhiệt học Vật lí 10 THPT, góp phần nâng cao chất lượng học tập môn Vật lí cho học sinh.
• Giả thuyết khoa học: Nếu dạy học vật lí ở trường phổ thông được tiến hành theo quy trình sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm thì sẽ góp phần nâng cao chất lượng học tập cho học sinh.
• Nhiệm vụ nghiên cứu:
  1. Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của việc sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí ở trường phổ thông;
  2. Đề xuất nguyên tắc, biện pháp và quy trình sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí ở trường phổ thông;
  3. Vận dụng quy trình sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm để thiết kế một số tiến trình dạy học phần Nhiệt học, Vật lí 10 THPT;
  4. 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: Hoạt động dạy học vật lí ở trường phổ thông với việc sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm.
• Phạm vi nghiên cứu:
  • Về mặt nội dung: Chương trình phần Nhiệt học môn Vật lí lớp 10 THPT;
  • Về mặt phương tiện: Ba nhóm loại hình thí nghiệm gồm thí nghiệm được trang cấp ở trường phổ thông (TN), thí nghiệm tự tạo và thí nghiệm trên máy vi tính (tập trung vào 4 dạng: mô phỏng TN, TN mô phỏng, TN ảo và phim TN).

---

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu ngoài nước

• Vai trò của phương tiện và thí nghiệm trực quan: Nghiên cứu của J. Bruner (1966) đưa ra mô hình tháp hiệu quả sử dụng phương tiện dạy học, xác định việc học thông qua vật thật và hành động trực tiếp mang lại mức độ lĩnh hội cao nhất so với việc sử dụng ký hiệu bằng lời.
• Nghiên cứu về thí nghiệm tự tạo và động lực nhận thức: Josef Trna và Petr Novak (2004–2005, 2009) qua phân tích 62 video bài giảng vật lí đã chỉ ra thực trạng giải quyết nhiệm vụ học tập bằng TN chỉ chiếm 14%; đồng thời qua khảo sát học sinh tại Cộng hòa Séc trong các dự án SYSTEM, EUSTD-web và MOSEM, các tác giả khẳng định kỹ thuật tạo động lực học tập qua TN đơn giản và hiện tượng nghịch lý đem lại hiệu quả cao trong phát triển tư duy sáng tạo và bồi dưỡng học sinh. Maja Stojanović và Elvira Đurđić phân tích tác động tích cực của việc học sinh tự thao tác thí nghiệm đơn giản đối với nhận thức của phụ huynh và xã hội về môn Vật lí.
• Nghiên cứu ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học khoa học: Mô hình "Trường học của tương lai" của cựu Bộ trưởng Ricardo T. Gloria và dự án DECS dưới thời Tổng thống Joseph Estrada tại Philippines về ứng dụng công nghệ đa phương tiện; các nghiên cứu về mô phỏng thí nghiệm của Chris Chiaverina và Michael Vollmer đưa ra bảng định hướng và tầm nhìn chiến lược dạy học vật lí đến năm 2050, xác định vai trò kết hợp giữa thí nghiệm tự tạo và thí nghiệm có sự hỗ trợ của MVT.

Các hướng nghiên cứu trong nước

• Về phương tiện dạy học và thiết bị trường học: Dương Văn Cường, Nguyễn Thị Tuyết, Nguyễn Lâm Đức, Thiều Văn Nam, Lê Thị Tâm, Đặng Thị Thu Thủy, Trần Quốc Đắc, Phạm Ngọc Hải đánh giá thực trạng quản lý, sử dụng thiết bị. Thống kê của Bộ Giáo dục và Đào tạo cho thấy danh mục thiết bị tối thiểu cấp THPT có 648 mục cho 18 môn, trong đó Vật lí chiếm 161 loại thiết bị (đứng thứ hai sau Hóa học với 162 loại).
• Về vai trò của thí nghiệm vật lí: Phạm Thị Phú, Huỳnh Trọng Dương, Cao Tiến Khoa, Dương Xuân Quý, Trần Thị Thanh Thư khẳng định vai trò nền tảng của thí nghiệm trong việc hình thành biểu tượng cụ thể và nhận thức khoa học.
• Về thí nghiệm tự tạo: Các luận án và công trình của Lê Văn Giáo, Đồng Thị Diện, Nguyễn Hoàng Anh, Nguyễn Viết Thanh Minh, Chu Mạnh Nguyên, Nguyễn Ngọc Hưng, Dương Diệp Thanh Hiền, Trần Thị Huyền, Hà Văn Quỳnh, Nguyễn Anh Thuấn, Nguyễn Mạnh Thảo, Cao Thị Sông Hương, Nguyễn Thị Nhị, Trần Thùy Hương, Nguyễn Văn Biên, Mai Ngọc Anh tập trung chế tạo dụng cụ đơn giản, dễ kiếm nhằm giải quyết tình trạng thiếu thiết bị.
• Về ứng dụng CNTT và thí nghiệm mô phỏng: Mai Văn Trinh, Trần Huy Hoàng, Nguyễn Thị Hồng Chuyên, Nguyễn Văn Hiền, Quách Tất Kiên, Lê Phước Lượng, Phạm Tấn Ngọc Thụy, Phạm Văn Sơn. Tác giả Phạm Xuân Quế nêu hai quan điểm cốt lõi khi ứng dụng CNTT: chỉ ứng dụng khi phương tiện truyền thống không giúp nhận thức đầy đủ/chính xác hiện tượng hoặc không hỗ trợ tốt việc tổ chức hoạt động nhận thức tích cực, tự lực của học sinh.
• Về các hướng phối hợp phương tiện:
  • Trần Văn Thạnh đề xuất 3 nguyên tắc và quy trình 7 bước phối hợp thí nghiệm với phương tiện nghe nhìn ở lớp 9 THCS;
  • Chu Thị Hồng Lâm đề xuất 5 biện pháp phát triển tư duy và 4 biện pháp phối hợp thí nghiệm và CNTT trong dạy học các định luật cơ học cho học sinh THPT miền núi;
  • Mông Thanh Dũng xác định 6 trường hợp cần thiết phối hợp thí nghiệm và CNTT phần Cơ học;
  • Nguyễn Văn Cường xác lập 5 nguyên tắc và 4 phương án phối hợp thí nghiệm biểu diễn với máy chiếu vật thể, TN mô phỏng, video thí nghiệm và hiện tượng thực tế;
  • Trần Thị Ngọc Ánh phân chia thí nghiệm hỗ trợ bởi MVT thành 2 nhóm, đề xuất 4 phương án phối hợp TN tự tạo với CNTT, 7 nguyên tắc và quy trình 5 bước;
  • Phạm Xuân Quế xác định 3 nguyên tắc phối hợp các loại thí nghiệm vật lí nhằm phát huy tính tích cực, tự lực của học sinh.

Khoảng trống nghiên cứu luận án lựa chọn giải quyết

Luận án kế thừa các kết quả nghiên cứu đi trước và giải quyết khoảng trống: thiết lập mô hình phối hợp đồng bộ cả 3 loại hình thí nghiệm (TN trang cấp, TN tự tạo, TN trên MVT) theo các giai đoạn của phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề, áp dụng cụ thể cho toàn bộ mạch kiến thức phần Nhiệt học lớp 10 THPT.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết

1. Thuyết xử lí thông tin và sinh lí thần kinh cấp cao:
   • Dựa trên học thuyết sinh lí thần kinh của I. P. Pavlov về hoạt động thần kinh cấp thấp (phản xạ không điều kiện) và cấp cao (phản xạ có điều kiện), cơ chế hưng phấn và ức chế của vỏ não cùng quy luật điểm hưng phấn ưu thế.
   • Hai trường phái xử lý thông tin: quan điểm xử lý thông tin thực sự (literal view) coi nhận thức là quá trình tính toán trí óc thuần túy; quan điểm xử lý thông tin kiến tạo (constructivist view) coi nhận thức là quá trình tích cực chuyển hóa thông tin thành tri thức có cấu trúc hệ thống.
   • Mô hình tháp hiệu quả sử dụng phương tiện dạy học của J. Bruner: mức độ lưu giữ thông tin tăng dần từ lời nói, ký hiệu, hình ảnh gián tiếp đến hành động thực nghiệm trực tiếp trên vật thật.
2. Thuyết kiến tạo:
   • Dựa trên tư tưởng của J. Piaget và J. Bruner: tri thức được hình thành do chủ thể nhận thức tự cấu trúc thông qua tương tác với môi trường học tập.
   • Cấu trúc quy trình dạy học kiến tạo gồm chu trình: Khảo sát cụ thể $\rightarrow$ Khám phá $\rightarrow$ Câu hỏi của học sinh $\rightarrow$ Phản ánh $\rightarrow$ Kiến tạo tri thức.
3. Thuyết đa trí tuệ:
   • Thuyết đa trí tuệ của Howard Gardner (1983) xác định 8 dạng trí thông minh: ngôn ngữ, logic - toán học, âm nhạc, không gian, cơ thể - vận động, giao tiếp, nội tâm, tự nhiên học. Việc kết hợp đa dạng các loại hình thí nghiệm cho phép tác động đồng thời lên nhiều kênh nhận thức của học sinh.
4. Thuyết về quy luật trí não (Brain Rules):
   • 12 quy luật trí não của John Medina: thuyết tượng trưng kép của Judy De Loache (quy luật 2); giới hạn tập trung chú ý của não bộ dưới 10 phút (quy luật 4); 4 giai đoạn xử lý trí nhớ gồm mã hóa, lưu giữ, nhớ lại, quên (quy luật 5); quy luật củng cố nhắc lại (quy luật 6); ảnh hưởng tiêu cực của căng thẳng kéo dài (quy luật 8); quy luật tích hợp đa giác quan qua 3 bước: Cảm nhận $\rightarrow$ Truyền thông tin $\rightarrow$ Nhận thức (quy luật 9).
5. Cơ sở lý luận về thí nghiệm vật lí và phương pháp dạy học phát hiện, giải quyết vấn đề:
   • Khái niệm thí nghiệm vật lí trường phổ thông theo quan điểm của Nguyễn Đức Thâm và cộng sự;
   • 4 chức năng nhận thức (thu nhận tri thức, kiểm tra tri thức, vận dụng tri thức, bộ phận của phương pháp nhận thức vật lí) và 3 chức năng dạy học (sử dụng ở mọi giai đoạn dạy học, phát triển nhân cách, trực quan hóa);
   • Bản chất, ưu điểm và hạn chế của từng loại hình: TN trang cấp, TN tự tạo, TN trên MVT.

Phương pháp nghiên cứu thực tế

• Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Phân tích, tổng hợp các văn kiện, nghị quyết giáo dục, các tài liệu tâm lý học, giáo dục học, lý luận dạy học và các công trình nghiên cứu liên quan.
• Phương pháp điều tra: Thiết kế phiếu điều tra, khảo sát giáo viên THPT về thực trạng trang thiết bị, tần suất, mức độ hiệu quả và các khó khăn khi sử dụng TN trang cấp, TN tự tạo, MVT và sự phối hợp giữa chúng.
• Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức dạy học thực nghiệm có đối chứng tại các trường THPT qua 2 vòng (vòng 1 và vòng 2), tiến hành kiểm tra đánh giá, thu thập số liệu học tập của nhóm thực nghiệm (TNg) và nhóm đối chứng (ĐC).
• Phương pháp thống kê toán học: Sử dụng các công cụ thống kê mô tả và thống kê suy luận để xử lý dữ liệu định lượng: lập bảng điểm $x_i$, bảng phân phối tần số, tần suất, tần suất tích lũy, đồ thị phân bố điểm và đường hội tụ lùi; tính toán các tham số đặc trưng (điểm trung bình, phương sai, độ lệch chuẩn) để kiểm định sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa nhóm TNg và nhóm ĐC.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương	Tên chương	Số trang	Nội dung trọng tâm
Chương 1	Tổng quan vấn đề nghiên cứu	17 trang	Phân tích tình hình nghiên cứu PTDH, TN tự tạo và CNTT trong và ngoài nước; xác định khoảng trống nghiên cứu và nhiệm vụ của đề tài.
Chương 2	Cơ sở của việc sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí	57 trang	Hệ thống hóa cơ sở tâm lý học, lý luận thí nghiệm vật lí, đánh giá thực trạng điều tra giáo viên, xây dựng nguyên tắc, biện pháp và quy trình phối hợp các loại hình TN.
Chương 3	Sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học một số kiến thức vật lí phần Nhiệt học Vật lí 10 Trung học phổ thông	45 trang	Phân tích đặc điểm nội dung phần Nhiệt học lớp 10, xây dựng danh mục TN tự tạo và số hóa TN trên MVT, thiết kế 10 tiến trình dạy học cụ thể.
Chương 4	Thực nghiệm sư phạm	20 trang	Trình bày mục đích, đối tượng, phương pháp tiến hành thực nghiệm sư phạm vòng 1 và vòng 2; xử lý và phân tích số liệu thống kê toán học.

Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Chương 1 tổng kết có hệ thống các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến đổi mới phương pháp dạy học, sử dụng phương tiện dạy học, thí nghiệm tự tạo và ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học vật lí. Luận án phân tích bối cảnh giáo dục quốc tế (Cộng hòa Séc, Philippines, Đức, Hoa Kỳ) và các chủ trương đổi mới giáo dục tại Việt Nam. Kết quả điểm luận cho thấy các hướng nghiên cứu hiện hữu chỉ tập trung riêng lẻ vào TN tự tạo hoặc CNTT, hoặc phối hợp ở phạm vi hẹp. Từ đó, chương xác lập tính cấp thiết, mục tiêu, giả thuyết khoa học, đối tượng, phạm vi và 4 nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài.

Chương 2: Cơ sở của việc sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí

Chương 2 phân tích chuyên sâu 4 trụ cột tâm lý học (thuyết xử lý thông tin, thuyết kiến tạo, thuyết đa trí tuệ, thuyết quy luật trí não) làm nền tảng cho việc huy động đa giác quan (nghe - nhìn - làm) trong học tập. Chương làm rõ chức năng nhận thức, chức năng dạy học và vai trò của thí nghiệm vật lí trong việc hình thành thế giới quan khoa học và điều chỉnh quan niệm sai lầm của học sinh.

Nội dung chương trình bày kết quả điều tra thực trạng tại các trường THPT về tần suất, mức độ cần thiết, hiệu quả và các rào cản khi sử dụng TN trang cấp, TN tự tạo và TN trên MVT. Trên cơ sở đó, tác giả luận giải tính tất yếu của việc phối hợp, xác định vai trò của từng loại hình, đề xuất hệ thống nguyên tắc sư phạm, các biện pháp thực thi và xây dựng quy trình dạy học sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm gắn với các giai đoạn của phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề.

Chương 3: Sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học một số kiến thức vật lí phần Nhiệt học Vật lí 10 Trung học phổ thông

Chương 3 phân tích cấu trúc, nội dung chương trình phần Nhiệt học lớp 10 THPT, chỉ rõ các khó khăn đặc thù khi dạy học mảng kiến thức này (các hiện tượng vi mô, quá trình biến đổi trạng thái chất khí, sự nở vì nhiệt, hiện tượng căng bề mặt, mao dẫn). Chương đưa ra danh mục các hiện tượng thực tế và danh mục các loại hình thí nghiệm tương ứng gồm:

• Các thí nghiệm trang cấp tại phòng thí nghiệm trường THPT (khảo sát định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt, rơ-le nhiệt...);
• Hệ thống thí nghiệm tự tạo đơn giản từ vật liệu dễ tìm (thí nghiệm với quả bóng bàn bẹp, quả trứng lọt vào chai, lấy đồng xu ra khỏi đĩa nước, khung dây nhúng dung dịch xà phòng, hiện tượng dính ướt và không dính ướt, hiện tượng mao dẫn với ống hút và khăn giấy, bong bóng trong ống xilanh...);
• Khai thác và số hóa các thí nghiệm trên MVT từ các nguồn như PhET (mô phỏng cấu tạo phân tử 3 thể rắn - lỏng - khí, mô phỏng quá trình giãn nở đẳng nhiệt, phim thí nghiệm mối quan hệ áp suất - thể tích...).

Chương 3 hoàn thiện việc thiết kế 10 tiến trình dạy học cụ thể theo quy trình phối hợp, minh họa chi tiết qua tiến trình bài dạy "Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt".

Chương 4: Thực nghiệm sư phạm

Chương 4 trình bày quá trình thực nghiệm sư phạm tại các trường THPT qua 2 giai đoạn:

• Thực nghiệm sư phạm vòng 1: Đánh giá tính khả thi ban đầu của các tiến trình dạy học đã thiết kế, phát hiện các điểm chưa phù hợp về phân bổ thời gian và thao tác thiết bị để tiến hành chỉnh sửa, hoàn thiện quy trình phối hợp;
• Thực nghiệm sư phạm vòng 2: Tiến hành trên quy mô mở rộng với các lớp thực nghiệm và lớp đối chứng tương đương về trình độ.

Dữ liệu thu được từ các bài kiểm tra được tổng hợp thành bảng điểm số $x_i$, bảng phân phối tần số, tần suất, tần suất tích lũy và vẽ đồ thị biểu diễn đường phân phối tần suất, đường hội tụ lùi. Kết quả tính toán các tham số thống kê đặc trưng chứng minh chất lượng nắm vững kiến thức và kỹ năng của học sinh lớp thực nghiệm cao hơn lớp đối chứng, qua đó xác nhận tính đúng đắn của giả thuyết khoa học.

---

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp về mặt lí luận

• Xây dựng và hoàn thiện cơ sở lí luận về việc sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí ở trường THPT trên nền tảng thuyết xử lý thông tin, thuyết kiến tạo, thuyết đa trí tuệ và các quy luật hoạt động của não bộ;
• Xác định hệ thống nguyên tắc sư phạm chỉ đạo việc phối hợp các loại hình thí nghiệm (TN trang cấp, TN tự tạo, TN trên MVT) nhằm đảm bảo tính khoa học, tính trực quan, tính hệ thống và phù hợp với logic nhận thức;
• Xây dựng quy trình dạy học sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm tích hợp với các giai đoạn của phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề trong môn Vật lí.

Đóng góp về mặt thực tiễn

• Đánh giá toàn diện thực trạng sử dụng thiết bị thí nghiệm, thí nghiệm tự tạo và ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học vật lí tại các trường THPT;
• Xây dựng danh mục và quy trình chế tạo nhiều thí nghiệm tự tạo đơn giản, rẻ tiền, an toàn phục vụ nội dung Nhiệt học;
• Khai thác, tuyển chọn và số hóa hệ thống thí nghiệm mô phỏng, thí nghiệm ảo, phim thí nghiệm phần Nhiệt học từ các nguồn học liệu số;
• Thiết kế 10 tiến trình dạy học cụ thể phần Nhiệt học Vật lí 10 THPT theo quy trình phối hợp đề xuất, đã được kiểm nghiệm thực tế qua hai vòng thực nghiệm sư phạm.

Kiến nghị và đề xuất áp dụng

• Các trường THPT cần tạo điều kiện về thời gian, cơ sở vật chất và phòng thí nghiệm để giáo viên triển khai phối hợp các phương tiện dạy học;
• Giáo viên Vật lí cần linh hoạt kết hợp giữa thí nghiệm thực hành trực tiếp và các mô phỏng máy tính, tránh xu hướng lạm dụng hoàn toàn môi trường ảo hoặc dạy học chay;
• Khuyến khích phong trào tự làm đồ dùng dạy học và chia sẻ cơ sở dữ liệu học liệu số giữa các tổ chuyên môn.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của luận án

• Phạm vi nội dung: Luận án mới tập trung nghiên cứu, thiết kế tiến trình dạy học và thực nghiệm trong phạm vi phần Nhiệt học của chương trình Vật lí 10 THPT;
• Phạm vi đối tượng: Các bộ mẫu điều tra thực trạng và các lớp thực nghiệm sư phạm mới được triển khai tại một số trường THPT được lựa chọn theo phân bố của đề tài, chưa bao phủ toàn bộ các vùng miền có điều kiện kinh tế - xã hội khác nhau.

Hướng nghiên cứu tiếp theo

• Mở rộng quy trình phối hợp các loại hình thí nghiệm sang các mạch nội dung kiến thức khác của chương trình Vật lí THPT như Cơ học, Điện học, Quang học và Vật lí hạt nhân;
• Nghiên cứu áp dụng quy trình cho các khối lớp khác (lớp 11, lớp 12) và cấp học khác (Trung học cơ sở);
• Nghiên cứu tích hợp các cảm biến kỹ thuật số và thiết bị thu nhận dữ liệu tự động kết nối máy vi tính (MBL/CBL) vào hệ thống thí nghiệm phối hợp.

---

Giá trị tham khảo

• Đối với giáo viên Vật lí THPT: Cung cấp tài liệu hướng dẫn cụ thể về cách chế tạo dụng cụ thí nghiệm tự tạo đơn giản, địa chỉ khai thác thí nghiệm mô phỏng, cùng 10 giáo án tiến trình dạy học mẫu phần Nhiệt học lớp 10 để vận dụng trực tiếp vào giảng dạy.
• Đối với nghiên cứu sinh, học viên cao học chuyên ngành Lí luận và Phương pháp dạy học Vật lí: Cung cấp khung cơ sở lý thuyết có cấu trúc hệ thống về tích hợp đa phương tiện, các nguyên tắc sư phạm và phương pháp luận thiết kế nghiên cứu thực nghiệm sư phạm kết hợp xử lý thống kê toán học.
• Đối với cán bộ quản lý giáo dục và thiết bị trường học: Làm cơ sở tham khảo cho việc đánh giá hiệu quả sử dụng thiết bị dạy học, xây dựng tiêu chuẩn phòng thí nghiệm bộ môn và định hướng tổ chức các phong trào tự làm thiết bị dạy học tại địa phương.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Ba loại hình thí nghiệm được luận án lựa chọn phối hợp là những loại hình nào?
Luận án lựa chọn phối hợp đồng thời 3 nhóm loại hình:

• Thí nghiệm được trang cấp tại các trường phổ thông (dụng cụ, thiết bị tiêu chuẩn theo danh mục của Bộ Giáo dục và Đào tạo);
• Thí nghiệm tự tạo (dụng cụ đơn giản, dễ kiếm do giáo viên và học sinh tự chế tạo từ vật liệu đời sống);
• Thí nghiệm trên máy vi tính (bao gồm 4 dạng: mô phỏng thí nghiệm, thí nghiệm mô phỏng, thí nghiệm ảo và phim thí nghiệm).

2. Luận án dựa trên những lý thuyết tâm lý học và giáo dục học nào để xây dựng quy trình phối hợp?
Luận án dựa trên 4 cơ sở lý thuyết chính:

• Thuyết xử lý thông tin và quy luật sinh lý thần kinh cấp cao của I. P. Pavlov (cơ chế hưng phấn, ức chế, phản xạ có điều kiện);
• Thuyết kiến tạo trong dạy học của J. Piaget và J. Bruner;
• Thuyết đa trí tuệ (Multiple Intelligences) của Howard Gardner;
• Thuyết về quy luật trí não (Brain Rules) của John Medina (gồm 12 quy luật, trọng tâm là quy luật chú ý 10 phút, cơ chế trí nhớ và quy luật kết hợp đa giác quan).

3. Vì sao luận án không chỉ sử dụng thí nghiệm mô phỏng trên máy tính để thay thế thí nghiệm thực?
Theo quan điểm của luận án và trích dẫn lý luận của Phạm Xuân Quế, thí nghiệm thực trên vật thể thật là phương tiện trực tiếp giúp học sinh hình thành kỹ năng thực hành, thao tác khoa học và niềm tin khách quan vào bản chất hiện tượng. Thí nghiệm ảo và mô phỏng chỉ đóng vai trò hỗ trợ trực quan hóa các quá trình vi mô (như chuyển động phân tử khí), các quá trình diễn ra quá nhanh hoặc thí nghiệm có độ nguy hiểm, cồng kềnh mà thí nghiệm thực không thể hiện rõ; việc lạm dụng máy tính sẽ làm mất đi kỹ năng thực nghiệm trực tiếp của học sinh.

4. Luận án đã thiết kế bao nhiêu tiến trình dạy học và bài học nào được minh họa chi tiết?
Tác giả đã thiết kế tổng cộng 10 tiến trình dạy học cụ thể cho các nội dung thuộc phần Nhiệt học Vật lí 10 THPT, trong đó tiến trình bài dạy "Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt" được trình bày chi tiết về cấu trúc hoạt động, phương án phối hợp thí nghiệm thực và mô phỏng máy tính.

5. Kết quả thực nghiệm sư phạm được kiểm chứng qua các công cụ toán học nào?
Kết quả thực nghiệm sư phạm qua 2 vòng được phân tích bằng phương pháp thống kê toán học, bao gồm: bảng thống kê điểm số bài kiểm tra ($x_i$), bảng phân phối tần số, tần suất, tần suất tích lũy; biểu đồ phân phối tần suất và đồ thị tần suất tích lũy (đường hội tụ lùi); cùng các tham số đặc trưng thống kê (điểm trung bình, phương sai, độ lệch chuẩn) để kiểm định sai khác giữa nhóm thực nghiệm và đối chứng.

---

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Trần Thị Ngọc Ánh đã giải quyết vấn đề nâng cao chất lượng dạy học môn Vật lí thông qua việc xây dựng cơ sở lý luận, nguyên tắc và quy trình phối hợp 3 loại hình thí nghiệm: thí nghiệm trang cấp, thí nghiệm tự tạo và thí nghiệm trên máy vi tính. Các giải pháp đề xuất được cụ thể hóa thành 10 tiến trình dạy học phần Nhiệt học Vật lí 10 THPT gắn với phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề. Kết quả thực nghiệm sư phạm qua hai vòng đánh giá định tính và định lượng đã xác nhận tính khả thi của quy trình và khẳng định giả thuyết khoa học mà đề tài đặt ra.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NGOÀI NƯỚC Trong nhiều năm trở lại đây, các nhà nghiên cứu giáo dục trên thế giới đặc biệt quan tâm đến việc nâng cao chất lượng DH vật lí thông qua việc sử dụng hiệu quả các PTDH [92], [97], [102]. Trong nghiên cứu của Bruner [86] đã cho thấy tháp hiệu quả của việc sử dụng các loại PTDH khác nhau. Theo tháp này, khi trình bày một vấn đề nên sử dụng vật thật là tốt nhất.

Còn trình bày bằng lời hoặc ký hiệu thì mức độ thu nhận được ở HS là ít nhất. Sử dụng các phương tiện ở nhóm ký hiệu khi HS đã có biểu tượng về các đối tượng đó. Hay nói cách khác, TN là PTDH có thể thay thế gần đúng nhất đối tượng thực thông qua hoạt động trực tiếp. Các nghiên cứu này đã cho thấy TN vật lí đóng một vai trò hết sức quan trọng trong việc tạo ra và duy trì động cơ học tập của HS.

Đó là lí do tại sao sự đổi mới trong DH vật lí luôn chú trọng vào việc nghiên cứu các TN. Nghiên cứu này xác nhận ý nghĩa tạo sự hứng thú của các TN vật lí trong khoa học giáo dục. Tầm quan trọng của TN trong DH vật lí được nghiên cứu với sự tập trung cao độ vào những vai trò giáo dục khác nhau của các TN. Tuy nhiên, dựa trên việc phân tích một số kết quả nghiên cứu đã cho thấy rằng những TN được các giáo viên vật lí sử dụng không phải luôn phù hợp, đầy đủ để phát triển kiến thức vật lí và kĩ năng của HS [102].

Những TN vật lí có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn của QTDH [101]. Nhưng kết quả phân tích trên 62 video ghi lại các tiết dạy vật lí trong năm học 2004 - 2005 đã cho thấy rằng: giải quyết nhiệm vụ học tập bằng TN vật lí lại chiếm tỉ lệ thấp nhất (chỉ 14%) [102]. Đây là một kết quả nghiên cứu đáng báo động. Tỉ lệ các phương pháp giải quyết nhiệm vụ học tập vật lí [102] Để tìm ra giải pháp khắc phục những hạn chế của việc sử dụng TN trong DH vật lí ở trường phổ thông, Josef Trna và Petr Novak đã tiến hành điều tra về kĩ thuật giảng dạy tạo động lực nhận thức để kiểm nghiệm giả thuyết nghiên cứu.

Thông qua bảng câu hỏi điều tra học sinh không chuyên năm 2009 ở Cộng hòa Séc. Kết quả phân tích cho thấy kĩ thuật tạo động lực học tập thông qua các TN đơn giản và các hiện tượng nghịch lí có tần số cao nhất trong các câu trả lời của HS. Như vậy đã kiểm chứng được giả thuyết về tạo động lực nhận thức thực sự có hiệu quả cao qua các TN vật lí học, đặc biệt là các TN đơn giản [101], [102]. Xu hướng tự tạo các TN đơn giản trong DH vật lí được các nhà nghiên cứu lí luận trên thế giới đánh giá cao vì khả năng kích thích hứng thú học tập của học sinh mà chi phí lại không quá tốn kém [103], [93], [100], [101].

Ở một công trình nghiên cứu khác, Maja Stojanović và Elvira Đurđić đã chỉ ra rằng việc thường xuyên tổ chức các buổi học để HS trực tiếp thao tác với các TN tự tạo đơn giản không chỉ hiệu quả đối với HS mà còn tác động tích cực đến sự quan tâm của phụ huynh. Điều này góp phần tăng cường vị trí quan trọng của môn học Vật lí trong nhận thức của gia đình và xã hội [98]. Các buổi học với TN tự tạo đơn giản [98] Cũng đánh giá cao hiệu quả của loại hình TN này, Josef Trna và Petr Novak đã khẳng định việc sử dụng các TN tự tạo đơn giản trong DH góp phần phát triển các kĩ năng thực hành và phát triển sáng tạo cho HS. Cách tiếp cận này đặc biệt có lợi cho quá trình bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí [102].

Các công bố này được tiến hành nghiên cứu trên cơ sở điều tra và thực nghiệm thông qua sự hỗ trợ của các dự án quốc tế như SYSTEM, EUSTD-web và MOSEM. Do đó, các kết quả này là hoàn toàn đáng tin và thuyết phục. Tuy nhiên, hạn chế của nhóm tác giả là chưa đưa ra quy trình sử dụng TN tự tạo một cách cụ thể trong các giai đoạn của QTDH. Trong thế kỷ 21, thế giới đang chuyển dần theo định hướng công nghệ, thời đại công nghiệp đã nhường chỗ cho thời đại thông tin.

Một kỷ nguyên mà Công nghệ thông tin đóng vai trò quan trọng như hơi thở, không khí của con người, vì chính những chuyển biến lớn cho xã hội, kinh doanh, giáo dục, và cuộc sống của nhân loại. Ngành giáo dục không thể thiếu được sự tham gia của một xã hội vi tính hóa giàu thông tin. Để bắt kịp với sự thay đổi nhanh chóng của CNTT trên toàn cầu, thì yêu cầu đặt ra đối với mỗi quốc gia là cần phải liên tục nâng cấp các nguồn lực, thông qua việc hiện đại hóa các yếu tố khác nhau của hệ thống Giáo dục. Hiện đại hóa có thể được tiến hành thông qua việc sử dụng các thiết bị hỗ trợ giảng dạy hiện đại.

10 Rất nhiều quốc gia trên thế giới đã tiến hành cuộc cải cách giáo dục theo con đường này. Trong khu vực Đông Nam Á, Philippines là nước có nhiều chính sách đặc biệt đến chiến lược này. Sở Khoa học và Công nghệ, các Sở Giáo dục, Ủy ban về Giáo dục Đại học, Cơ quan Giáo dục và Phát triển Kĩ năng kĩ thuật đã nhất trí thông qua đề xuất mới về việc ứng dụng các thành tựu của Công nghệ hiện đại trong trong các trường học của chính phủ. Điều này được ghi rõ trong tài liệu mang tên "Kế hoạch Giáo dục Công nghệ tổng thể".

Cựu bộ trưởng Ricardo T. Gloria đã đưa ra mô hình "Trường học của tương lai" để đáp ứng các nhu cầu của thời hiện đại với mục đích nâng cao chất lượng Giáo dục, đặc biệt là Khoa học và Công nghệ để sản phẩm đầu ra phải thông thạo kĩ thuật cơ bản, tính toán và kĩ năng tư duy phê phán. Điều này để giúp người học không chỉ có thể cạnh tranh trong nước mà cả trên thị trường lao động quốc tế. Những trường học này sẽ được trang bị cơ sở vật chất, trang thiết bị, cũng như phương thức, hệ thống học tập mới, như: phòng thí nghiệm khoa học, phòng thí nghiệm ngôn ngữ và các phòng thí nghiệm máy tính.

Về cơ bản cũng nhằm mục đích cải thiện chất lượng Giáo dục và Đào tạo, để đem lại sự cạnh tranh toàn cầu cho người học sau khi tốt nghiệp. Thông qua các chức năng chính công nghệ đa phương tiện truyền thông, xác định lại vai trò của giáo viên từ người cung cấp kiến thức trở thành cố vấn trong việc học tập và lớn hơn nữa là tạo các cơ hội học tập cá nhân cho HS [87]. Trong thời gian cầm quyền của Tổng thống Joseph Estrada, Bộ Giáo dục, Văn hóa và Thể thao đã phát động một chương trình Giáo dục toàn diện để phổ biến CNTT trong công giáo dục. Dự án đầy tham vọng này viết tắt là DECS (Chương trình Hỗ trợ Tài nguyên Giáo dục).

Nó tìm cách cung cấp cho HS từ các trường công lập, tư thục và những vùng khó khăn có thể tiếp cận một cách công bằng hơn với Công nghệ Giáo dục hiệu quả để cải thiện quá trình học tập [87]. Do đó, các yêu cầu để cải thiện khoa học giáo dục đã tăng cường sản xuất và nghiên cứu ứng dụng MVT vào DH theo hướng hiện đại hóa giáo dục. Những nghiên cứu này không chỉ liên quan đến đổi mới giảng dạy mà còn có liên quan trong việc tạo ra các giáo viên hiện đại trong quan điểm suy nghĩ và hành vi của họ. Do đó, để tạo ra một giáo viên hiện đại trong khoa học là thách thức của thế kỷ 21.

Đó là người vừa có thể tích hợp công nghệ thông tin vào giảng 11 dạy, vừa có thể nắm bắt những mong muốn của người học, giúp HS thích nghi và phát triển hơn với cách giảng dạy hiện đại đó, tạo điều kiện để khoa học giáo dục đạt hiệu quả. Đối với những giáo viên dạy các môn Khoa học và Công nghệ, thông qua sự hỗ trợ của máy vi tính phải làm cho môn học trở nên thú vị và đầy thử thách. Đây chính là nguyên nhân thúc đẩy các đề tài nghiên cứu để xác định hiệu quả của máy vi tính trong việc giảng dạy kiến thức vật lí, quy trình khoa học và thái độ khoa học cho HS [87]. Bàn về hiệu quả của việc sử dụng MVT vào DH vật lí, rất nhiều công trình nghiên cứu đã tập trung phân tích vai trò của các mô phỏng TN vật lí, hoặc các đoạn phim TN trên MVT [90], [87], [89], [96], [91], [95], [94].

Những nghiên cứu này đã cho thấy rằng MVT là một công cụ hiệu quả để thu hút sự quan tâm của HS đối với các bài học vật lí. Tuy nhiên, DH vật lí bằng các TN thực vẫn là một phương pháp hiệu quả trong việc truyền đạt các kiến thức và hình thành kĩ năng xử lí khoa học cơ bản cho HS. Mặc dù sử dụng MVT mang lại nhiều thuận lợi trong DH vật lí, nhưng không có ý nghĩa khẳng định rằng MVT hiệu quả hơn so với PTDH truyền thống. Điều quan trọng là dù DH với bất kì phương pháp nào cũng phải khai thác tiềm năng học tập của HS đối với việc học vật lí [87].

Không thiên lệch về bất kì một giải pháp riêng lẽ nào, Chris Chiaverina và Michael Vollmer [88] đã lập các bảng phân phân loại đối tượng sử dụng tương ứng với các loại hình TN khác nhau trong QTDH vật lí. Đồng thời so sánh chi phí thực hiện của từng phương tiện DH khác nhau. Bài viết tập trung khai thác hiệu quả to lớn của TN trong QTDH. Đặc biệt, nhóm tác giả đã xác định chi tiết tầm nhìn chiến lược của DH vật lí đến năm 2050 thông qua bảng định hướng sử dụng các loại TN trong DH vật lí.

Cụ thể: đề cao vai trò của MVT trong việc hỗ trợ TN, và khẳng định TN tự tạo luôn có chỗ đứng riêng trong DH vật lí. Qua đó, nhận thấy rằng vai trò của TN tự tạo và TN trên MVT luôn được đánh giá cao trong QTDH vật lí. Đồng thời, sử dụng các PTDH này được xác định là biện pháp tăng cường cho những TN vật lí sẵn có mà GV thực hiện nhưng chưa phát huy được nhiều tác dụng như mong muốn.