CHƯƠNG 1: TONG QUAN TINH HÌNH NGHIÊN CỨU 1. Các nghiên cứu về năng lực thực nghiệm của học sinh Khái niệm "năng lực thực nghiệm” được định nghĩa và tiếp cận dưới nhiều góc độ khác nhau. Tác giả Trần Thị Thanh Thư (2016) đã đưa ra khái niệm năng lực thực nghiệm vật lí dựa trên định nghĩa của từ điện tiếng Việt: "Năng lực thực nghiệm là khả năng vận dụng những kiến thức, kinh nghiệm, kĩ năng, thái độ và hứng thú đề hành động một cách phù hợp và có hiệu quả trong các tình huống đa dang của cuộc sống". Nhóm tác giả Nguyễn Văn Nghĩa & Phan Gia Anh Vũ (2018) và Nguyễn Huy Thái (2016) có chung định nghĩa năng lực thực nghiệm 1a "khả năng vận dụng kiến thức, kĩ năng, thái độ đã có dé tiến hành các hoạt động thí nghiệm đạt kết quả cao".
Cần phải lưu ý, trong dé tài của nhóm tác giả Nguyễn Văn Nghĩa và Phan Gia Anh Vũ (2018), thuật ngữ "năng lực thực nghiệm" được thay bang "năng lực thực hành” hay "năng lực thí nghiệm". Nhìn chung, hai đề tài này tuy có sự khác nhau vẻ thuật ngữ nhưng cách các tác giả tiếp cận khái niệm nảy là tương tự nhau, Thuật ngữ “năng lực thực hành” cũng được định nghĩa trong dé tài của Dương Đức Giáp & Nguyễn Văn Nghĩa (2019) thông qua ba thành tô kiến thức, kĩ năng, thái độ. Tuy nhiên, đề tài lại nhắn mạnh yếu tô A?năng là yêu tô quan trọng trong việc phát trién năng lực thực hành. Đây có thê được coi là điểm khác biệt giữa năng lực thực nghiệm và năng lực thực hành.
Cấu trúc, biêu hiện của năng lực thực nghiệm cũng được nghiên cứu vả xây dựng trong các công trình nêu trên và một số công trình khác. Dựa trên Tài liệu tập huấn Hướng dẫn dạy học vả kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển năng lực cho HS cấp THPT (Vụ Giáo dục Trung học, 2014). Trần Thị Thanh Thư (2016) đã đưa ra các biểu hiện của người học có năng lực thực nghiệm chia theo ba nhóm kiến thức, kĩ năng, thái độ và đưa ra ví dụ cụ thê đối với đối tượng là HS lớp 8 trung học cơ sở. Về năng lực thực nghiệm ở HS THPT, Nguyễn Văn Biên (2013) đưa ra bốn năng lực thành phần của năng lực thực nghiệm, bao gồm xác định van dé nghiên cứu và đưa ra dự đoán, thiết kế phương án thí nghiệm, tiễn hành theo phương án đã thiết kế và xử lí, phân tích, trình bày kết qua.
Nhôm tác giả Nguyễn Văn Nghĩa và Phan Gia Anh Vũ (2018) trong nghiên cứu của mình đã đưa ra bỗn nhóm năng lực thành phan của năng lực thực nghiệm, bao gồm chuẩn bị thí nghiệm, tiễn hành thí nghiệm, xử lí kết qua và kết thúc thí nghiệm, thiết kế và chế tạo dụng cụ thí nghiệm. Đề tài của nhóm tác giả Philipp Bitzenbauer và Jan- 7 Pter Meyn (2021) dua ra ba nang lực thành phan của nang lực thực nghiệm. bao gồm thiết lập giả thuyết, thiết kế và tiền hành thí nghiệm, xử lí và phân tích sé liệu. Ngô Văn Thiện (2019) đã xây dựng khung đánh giá nang lực thực nghiệm, gồm các tiêu chi: fink hội, phan tích vấn đề, thực hiện thí nghiệm, thu thập, xứ li số liệu và xác nhận kết qua, công bé kết quả, tự chủ học tập.
Tuy nhiên, khung năng lực thực nghiệm nói trên lại ding trong đánh giá sinh viên kỹ thuật. Theo quan điểm xây dựng Chương trình giáo đục phô thông 2018 của Bộ Giáo dục và Đào tao, "nang luc" và "phâm chất" là hai yếu tố quan trọng, cần được hình thành và phát triển ở người học (Bộ Giáo dục và Dao tạo, 2018). Chương trình giáo dục phd thông môn Vật lí xác định năng lực đặc thù là năng lực vật lí, với ba năng lực thành phan là nhận thức vật lí, tim hiểu the giới tự nhiên đưới góc độ vật lí và vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học (Bộ Giáo dục và Đảo tạo, 2018) với các biéu hiện cụ thê. Năng lực thực nghiệm tuy không được nhắc đến, nhưng các biéu hiện của năng lực thực nghiệm được thé hiện thông qua các biểu hiện của ba năng lực thành phân.
Có thé kê đến một số biểu hiện như: e "Thue liện ké hoach: Thu thập được dữ liệu từ thực nghiệm, đánh giá được kết quá dựa trên phân tích, xử lí các dữ liệu bằng các tham số thống kê đơn giản" trong năng lực "Tim hiểu thé giới tự nhiên dưới góc độ vật lí". e "Đề xuất và thực hiện được phương an thí nghiệm moi" trong năng lực “Van dụng kiến thức, kĩ năng đã học”. Các nghiên cứu về phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh Nhìn chung, các dé tài về phát triển năng lực vật lí nói chung và năng lực thực nghiệm nói riêng chủ yêu sử dụng hai biện pháp: áp dựng các phương pháp dạy học tích cực hoặc xảy dung, sứ dụng thí nghiệm. Các nghiên cứu được chúng tôi tông hợp ở phan "Tong quan đề tài nghiên cứu" là những ví dụ về việc xây đựng, sứ dụng thí nghiệm trong day học phát triển năng lực thực nghiệm của HS.
Ngoài ra, biện pháp áp dụng các phương pháp dạy học tích cực được thê hiện rõ trong dé tài của nhóm tác gia Phùng Việt Hải, Nguyễn Thị Quỳnh Trang và Phan Thị Vương (2018). Trong đề tài nay, nhóm tác giả sử dụng phương pháp dạy học theo chủ đề và đã xây dựng chủ đề dạy học "Cac định luật chất khí" trong chương trình Vật lí 10 hiện hành theo định hướng phát triển năng lực của HS. Các nghiên cứu về dụng cụ thí nghiệm dạy học các định luật của chất khí và phương trình trạng thái Các thí nghiệm dé giảng day các định luật của chất khí, phương trình trạng thái khí lí tưởng liên tục được nghiên cứu và phát triển trên thế giới (Limpanuparb, Kanithasevi, Lojanarungsirt & Pakwilaikiat, 2018). Limpanuparb và các cộng sự (2018) đã chỉ ra rang, các thí nghiệm định lượng dé khảo sát định luật Boyle, định luật Charles vả phương trình trạng thái khí lí tưởng thường sử dụng một trong các cơ chế sau: Cơ chế đầu tiên là sử dụng thủy ngân trong ông thủy tinh dé xác định áp suất tác dụng lên khối khí trong ong, và đo chiều dài của khối khí trong ống dé xác định thẻ tích.
Đây là nguyên tắc thí nghiệm giúp Boyle tìm ra định luật mang tên ông (West, 1999). Một số các thí nghiệm tương tự cũng được Hermens (1983), Breck & Holmes (1967) thực hiện. Ngoài ra, có một số thí nghiệm dùng phương pháp khác dé xác định áp suất khí. Tiêu biêu là Mortimer (1927) đã dựa vào độ chênh lệch của mức thủy ngân trong ống chữ U để tính áp suất khối khí bên trong lòng ống.
Bộ thí nghiệm của tác giả này cũng có thé sử dụng dé khảo sát sự thay đôi của nhiệt độ và thé tích néu giữ nguyên áp suất, bằng cách đặt hệ thống ống này vào một lồng kính và bơm hơi nước với nhiệt độ khác nhau vào bao quanh khối khí trong ống chữ U. Thay vì dùng thủy ngân, một số bộ thí nghiệm sử dụng loại chất lỏng khác (ví dụ như nước cat) vì lo ngại những tai nạn có thé xảy ra khi tiếp xúc với thủy ngân. Nhóm tác giả Chang, T., & Cheung (2001) đã dé xuất một bộ dụng cụ thí nghiệm tương tự như phong vũ biểu (hay ống Torricelli) để khảo sát áp suất và thé tích của khối khí trong lòng ống nghiệm. Ngoài ra, nhóm tác giả này sử dụng nước với các nhiệt độ khác nhau, từ đó làm thay đổi nhiệt độ khối khí cần khảo sat.
Ivanov (2007) cũng sử dụng ống chữ J, nhưng thay vì thủy ngân thì Ivanov sử dung nước cất. Một cơ chế cũng được sử dụng đề tạo áp suất lên khối khí, đó là để một vật nặng lên piston của cylinder. Băng cách này, Limpanuparb và các cộng sự (2018) cho rằng HS có thé tập trung vào khỗi khí trong lòng cylinder mà không bị phân tâm bởi các chat lỏng. Lewis (1997) đã dé xuất một phương án thí nghiệm sử dụng cơ chế này, và sử dụng một chiếc cân dé rút ra được áp suất tác dụng lên khối khí.
Giáo trình thí nghiệm 9 AP Physics 1] and 2 Inquiry-Based Lab Investigations (2015) cũng đề xuất một phương án thí nghiệm mở ding khối gỗ nặng đè lên piston của cylinder dé khảo sát định luật Boyle. Với sự phát triển của các thiết bị do lường hiện dai, một số phương án thi nghiệm sử dụng hệ thông các cảm biến vả thiết bị điện tử dé đo ba thông số của chất khí (áp suất, nhiệt độ tuyệt đói, thể tích). Tại Việt Nam hiện nay, trang thiết bị thí nghiệm dùng trong day học nội dung "Chất khí" (chương trình Vật lí lớp 10 hiện hành ban hành theo Quyết định 16/2006/QĐ- BGDDT) tại các trường THPT đã được qui định chỉ tiết và rõ ràng. Cụ thể, Thông tư số 01/2010/TT-BGDĐT của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đảo tạo về Danh mục thiết bị dạy học tối thiểu cấp Trung học phố thông đã qui định các dụng cụ dùng trong thí nghiệm "Nghiệm các định luật Bôi-lơ Ma-ri-6t đối với chất khí" gồm áp kế kim loại gắn với hệ xi-lanh và pit-tông thủy tinh, lọ dầu, nút cao su và nhiệt kế.
Ngoài ra, Thông tư số 38/2011/TT-BGDĐT ban hành Danh mục tối thiểu thiết bị dạy học trưởng THPT chuyên đã qui định các dụng cụ trong thí nghiệm "Các định luật chất khí" dùng đề nghiên cứu 3 định luật của khí lí tưởng và phương trình trạng thái của khí lí tưởng. Vì vậy, các bộ thí nghiệm nảy có thê được tìm thấy tại hầu hết các trường THPT và THPT chuyên trên cả nước, hoặc có thể tìm mua tại các nhà sách có bán thiết bị giáo dục trường học. Ngoài bộ dụng cụ thí nghiệm theo qui định của Bộ Giáo dục va Dao tạo, một số các bộ thí nghiệm cũng được nghiên cứu và chế tạo theo hướng sử dụng vật liệu tái chế, thân thiện với môi trường. Tiêu biéu là bộ thí nghiệm của Phùng Việt Hải & Nguyễn Văn (2018), bộ thí nghiệm này dựa vào sự chênh lệch mức nước ở hai cột của ống của U dé đo áp suất, và thay đối nhiệt độ khối khí bằng cách cho khối khí (chứa trong một lon nước ngọt) nhúng vảo nước nóng hoặc lạnh.
Bộ thí nghiệm của Lê Minh Văn (2014) sử dung các vật liệu phế thải như lon kim loại và các vật dụng dé kiếm như máy say tóc, ống tiêm,. Các vật liệu nảy có thé lắp ghép tạo thanh các bai thí nghiệm với mục dich khác nhau (khảo sát định luật Boyle Mariotte, Charles hay Gay Lussac).