Tài liệu Dạy học vật lí theo quy trình nckh chương “điện từ học” cấp thcs

i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêng tôi. Các số liệu sử dụng phân tích trong luận án có nguồn gốc rõ ràng, đã công bố theo đúng quy định. Các kết quả nghiên cứu trong luận án do tôi tự tìm hiểu, phân tích một cách trung thực, khách quan và phù hợp với thực tiễn giáo dục Việt Nam. Các kết quả này chƣa từng đƣợc công bố trong bất kì nghiên cứu nào khác. Nghiên cứu sinh Nguyễn Văn Nghiệp ii LỜI CẢM ƠN Tác giả xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Trƣờng, Khoa Vật lí, Bộ môn Phƣơng pháp dạy học Vật lí Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội, Vụ Giáo dục Trung học Bộ Giáo dục và Đào tạo, Ban Giám hiệu, giáo viên và các em học sinh các trƣờng THCS trên địa bàn Hà Nội - nơi tác giả công tác, tiến hành các nghiên cứu và triển khai thực nghiệm đề tài khoa học đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tác giả hoàn thành đƣợc luận án này. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Nhà giáo Nhân dân - PGS.TS Phạm Xuân Quế và Nhà giáo Nhân dân - PGS.TS Nguyễn Văn Khải đã tận tình hƣớng dẫn, động viên, giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian nghiên cứu để tác giả hoàn thành công trình nghiên cứu. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy, cô giáo trong Khoa Vật lí Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội đã dành nhiều thời gian tƣ vấn, đóng góp, bổ sung ý kiến để tác giả chỉnh sửa và hoàn thiện luận án. Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lời cảm ơn tới bạn bè, đồng nghiệp những ngƣời đã giúp đỡ và động viên tác giả trong thời gian nghiên cứu để hoàn thành đề tài khoa học. Đặc biệt, tác giả xin gửi đến bố, mẹ kính yêu lời biết ơn sâu nặng bởi đã đồng hành cùng tác giả vƣợt qua những gian truân, thử thách để tác giả bƣớc tiếp những bƣớc đi trong cuộc đời. Trân trọng cảm ơn. Nghiên cứu sinh Nguyễn Văn Nghiệp iii MỤC LỤC Trang bìa LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii MỤC LỤC ................................................................................................................. iii DANH MỤC VIẾT TẮT ...........................................................................................ix DANH MỤC CÁC BẢNG.......................................................................................... x DANH MỤC CÁC HÌNH ........................................................................................ xii DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ ..................................................................................xiv MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 1. Lí do chọn đề tài ......................................................................................................1 2. Mục đích nghiên cứu ............................................................................................... 4 4. Đối tƣợng và khách thể nghiên cứu ........................................................................4 5. Giả thuyết khoa học ................................................................................................ 5 6. Nhiệm vụ nghiên cứu .............................................................................................. 5 7. Phƣơng pháp nghiên cứu ......................................................................................... 6 8. Các đóng góp mới của đề tài ...................................................................................7 Chƣơng 1. TỔNG QUAN. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU .................................................................................... 9 1.1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu .........................................................................9 1.1.1. Tổng quan về dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học .......................... 9 1.1.1.1. Trên thế giới ............................................................................................ 9 1.1.1.2. Ở Việt Nam ........................................................................................... 13 1.1.2. Tổng quan về phát triển năng lực khoa học của học sinh trong dạy học ....17 1.1.2.1. Trên thế giới .......................................................................................... 17 1.1.2.2. Ở Việt nam ............................................................................................ 21 1.2. Cơ sở lí luận .......................................................................................................23 1.2.1. Một số khái niệm ......................................................................................... 23 1.2.1.1. Khái niệm về nghiên cứu khoa học của học sinh ở trƣờng phổ thông ..23 iv 1.2.1.2. Khái niệm về quy trình nghiên cứu khoa học .......................................24 1.2.1.3. Khái niệm về năng lực khoa học của học sinh phổ thông..................... 26 1.2.2. Thiết kế tiến trình dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học .................26 1.2.2.1. Khái niệm về dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học .................. 26 1.2.2.2. Chuyển quy trình nghiên cứu khoa học thành tiến trình dạy học .........27 1.2.2.3. Sự khác nhau giữa nhà khoa học và học sinh phổ thông trong nghiên cứu khoa học ......................................................................................................28 1.2.3. Giải pháp đƣa giai đoạn “nghiên cứu tổng quan” vào tiến trình dạy học ...31 1.2.3.1. Định nghĩa về tổng quan .......................................................................31 1.2.3.2. Mục đích đƣa giai đoạn “nghiên cứu tổng quan” vào tiến trình dạy học ............................................................................................................................ 31 1.2.3.3. Khó khăn khi đƣa “nghiên cứu tổng quan” vào tiến trình dạy học .......33 1.2.3.4. Giải pháp đƣa giai đoạn “nghiên cứu tổng quan” vào tiến trình dạy học ............................................................................................................................ 33 1.2.4. Thiết kế hoạt động dạy và học theo quy trình nghiên cứu khoa học ...........35 1.2.4.1. Một số đặc điểm lứa tuổi của học sinh trung học cơ sở ........................ 35 1.2.4.2. Mục tiêu của dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học .................. 36 1.2.4.3. Định hƣớng tổ chức hoạt động dạy và hoạt động học theo quy trình nghiên cứu khoa học .......................................................................................... 38 1.2.4.4. Cấu trúc câu giả thuyết và câu dự đoán ................................................40 1.2.4.5. Một số lƣu ý trong dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học .........42 1.2.5. Vai trò, nguyên tắc, mức độ dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học .43 1.2.5.1. Vai trò của dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học ..................... 44 1.2.5.2. Nguyên tắc của dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học ..............45 1.2.5.3. Các mức độ dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học .................... 46 1.2.6. Đánh giá năng lực khoa học của học sinh khi học theo quy trình nghiên cứu khoa học .................................................................................................................48 1.2.6.1. Biểu hiện năng lực thành phần của học sinh khi học theo quy trình nghiên cứu khoa học .......................................................................................... 48 v 1.2.6.2. Tiêu chí và mức độ hành vi trong đánh giá năng lực khoa học của học sinh ............................................................................................................................ 50 1.2.6.3. Bảng kiểm theo chỉ báo hành vi và mức độ hành vi của năng lực khoa học ............................................................................................................................ 51 1.3. Cơ sở thực tiễn ...................................................................................................54 1.3.1. Nhận thức của giáo viên về bản chất của dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học .................................................................................................................54 1.3.2. Thực trạng về việc dạy học phát triển năng lực khoa học ........................... 55 1.3.3. Nhận thức của giáo viên về vai trò của nghiên cứu khoa học trong dạy học Vật lí ở trƣờng trung học cơ sở ..............................................................................56 1.3.4. Mức độ hiểu biết của giáo viên về quy trình nghiên cứu khoa học.............57 1.3.5. Một số nguyên nhân ảnh hƣởng đến việc dạy học phát triển năng lực khoa học .......................................................................................................................... 58 1.3.6. Thực trạng năng lực khoa học của học sinh ở một số trƣờng trung học cơ sở trên địa bàn Hà Nội ................................................................................................ 59 Kết luận Chƣơng 1 ....................................................................................................61 Chƣơng 2. THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC THEO QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CHƢƠNG “ĐIỆN TỪ HỌC” ....62 2.1. Phân tích Chƣơng 2 “Điện từ học” cấp THCS trong Chƣơng trình Giáo dục phổ thông hiện hành .........................................................................................................62 2.1.1. Vị trí của Chƣơng “Điện từ học” .................................................................62 2.1.2. Phân tích đặc điểm nội dung kiến thức ở Chƣơng 2 “Điện từ học” ............62 2.2. Lựa chọn và sắp xếp logic kiến thức về “Điện từ học” .....................................66 2.2.1. Sắp xếp logic các bài học về “Điện từ học” ................................................66 2.2.2. Logic hình thành kiến thức về từ trƣờng của nam châm vĩnh cửu ..............67 2.2.3. Logic hình thành kiến thức về từ trƣờng của dòng điện.............................. 68 2.2.4. Logic hình thành kiến thức về cảm ứng điện từ .........................................69 2.3. Thiết kế thiết bị thí nghiệm ................................................................................71 2.3.1. Lí do thiết kế thí nghiệm..............................................................................71 vi 2.3.1.1. Đối với bài “Từ trƣờng của nam châm vĩnh cửu” ................................ 72 2.3.1.2. Đối với bài “Từ trƣờng của dòng điện” ................................................72 2.3.1.3. Đối với bài “Cảm ứng điện từ” ............................................................. 74 2.3.3. Thiết kế và chế tạo bộ thí nghiệm ở bài “Từ trƣờng của dòng điện” ..........75 2.3.4. Thiết kế và chế tạo bộ thí nghiệm ở bài “Cảm ứng điện từ” ....................... 76 2.3.4.1. Cơ sở lí thuyết ....................................................................................... 76 2.3.4.2. Thiết kế và chế tạo bộ thí nghiệm nghiên cứu về cảm ứng điện từ dùng nam châm vĩnh cửu ............................................................................................ 77 2.3.4.3. Thiết kế và chế tạo bộ thí nghiệm nghiên cứu về cảm ứng điện từ dùng nam châm điện ...................................................................................................81 2.4. Tiến trình dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học ....................................83 3.4.1. Bài 1. Từ trƣờng của nam châm vĩnh cửu ................................................... 83 3.4.1.1. Mục tiêu về nội dung tri thức học sinh cần đạt .....................................83 3.4.1.3. Tổ chức hoạt động dạy và học theo quy trình nghiên cứu khoa học ....84 3.4.1.4. Mục tiêu về đánh giá năng lực khoa học của học sinh ......................... 90 2.4.2. Bài 2. Từ trƣờng của dòng điện ...................................................................93 2.4.2.1. Mục tiêu về nội dung tri thức học sinh cần đạt .....................................93 2.4.2.2. Mục tiêu về phát triển năng lực khoa học của học sinh ........................ 93 2.4.2.3. Tổ chức hoạt động dạy và học theo quy trình nghiên cứu khoa học ....93 2.4.2.4. Mục tiêu về đánh giá năng lực khoa học của học sinh .......................100 2.4.3. Bài 3. Cảm ứng điện từ ..............................................................................102 2.4.3.1. Mục tiêu về nội dung tri thức học sinh cần đạt ...................................102 2.4.3.2. Mục tiêu phát triển năng lực khoa học của học sinh ...........................102 2.4.3.3. Tổ chức hoạt động dạy và học theo quy trình nghiên cứu khoa học ..103 2.4.3.4. Mục tiêu về đánh giá năng lực khoa học của học sinh .......................111 Kết luận Chƣơng 2 ..................................................................................................114 Chƣơng 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ................................................................115 3.1. Mục đích thực nghiệm sƣ phạm .......................................................................115 3.2. Nội dung thực nghiệm sƣ phạm .......................................................................115 vii 3.2.1. Kết quả thực nghiệm sƣ phạm vòng một ...................................................115 3.2.2. Nội dung thực nghiệm sƣ phạm vòng hai..................................................116 3.3. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm vòng hai ..................................................116 3.3.1. Đối tƣợng triển khai thực nghiệm sƣ phạm ...............................................116 3.3.2. Quy trình thực nghiệm ...............................................................................117 3.3.3. Nội dung, công cụ và phƣơng pháp thực nghiệm ......................................118 3.4. Kết quả thực nghiệm vòng hai .........................................................................118 3.4.1. Đánh giá định tính .....................................................................................118 3.4.1.1. Phƣơng pháp đánh giá .........................................................................118 3.4.1.2. Kết quả thực nghiệm sƣ phạm ............................................................119 3.4.1.3. Phân tích kết quả .................................................................................132 3.4.1.4. Kết luận ...............................................................................................134 3.4.2. Đánh giá sự tiến bộ của học sinh ...............................................................134 3.4.2.1. Phƣơng pháp đánh giá .........................................................................134 3.4.2.2. Kết quả sự tiến bộ trong phát triển năng lực khoa học của HS ...........135 3.4.2.3. Kết luận ...............................................................................................141 3.4.3. Đánh giá định lƣợng ..................................................................................141 3.4.3.1. Phƣơng pháp đánh giá .........................................................................141 3.4.3.2. Đánh giá sự phát triển năng lực khoa học các trƣờng thực nghiệm....141 3.4.3.3. Đánh giá sự phát triển năng lực khoa học của học sinh lớp 8 và lớp 9 ..........................................................................................................................145 3.4.3.4. Đánh giá sự phát triển NLKH của HS tham gia thực nghiệm ............147 3.4.3.5. Kết luận ...............................................................................................151 KẾT LUẬN, ĐỀ XUẤT VÀ KHUYẾN NGHỊ ......................................................154 1. Kết luận ...............................................................................................................154 2. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo của đề tài ..............................................................156 3. Khuyến nghị ........................................................................................................156 3.1. Với Bộ Giáo dục và Đào tạo ............................................................................156 3.2. Với giáo viên trung học ....................................................................................157 viii CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ...............................................................................158 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................159 PHỤ LỤC ................................................................................................................165 Phụ lục 1. Một số hình ảnh triển khai thực nghiệm sƣ phạm..................................165 Phụ lục 2. Chuẩn kiến thức và kĩ năng Chƣơng 2. Điện từ học trong Chƣơng trình Giáo dục phổ thông cấp THCS ...............................................................................166 Phụ lục 3. Phiếu học tập Bài 1 của học sinh lớp 8 trƣờng THCS Hoàng Hoa Thám .................................................................................................................................168 Phụ lục 4. Phiếu học tập bài 1 của học sinh lớp 9 trƣờng THCS Nguyễn Siêu ......172 Phụ lục 5. Phiếu học tập bài 2 của học sinh lớp 8 trƣờng THCS Đoàn Kết ...........178 Phụ lục 6. Phiếu học tập Bài 3 của học sinh lớp 9 trƣờng THCS Hoàng Hoa Thám .................................................................................................................................183 ix DANH MỤC VIẾT TẮT Dạy học DH Giáo viên GV Giáo dục và đào tạo GDĐT Giáo dục phổ thông GDPT Học sinh HS Khoa học KH Năng lực khoa học NLKH Năng lực thành phần NLTP Nghiên cứu khoa học NCKH Phƣơng pháp dạy học PPDH Sách giáo khoa SGK Trung học cơ sở THCS Trung học phổ thông THPT Thí nghiệm TN Thực nghiệm sƣ phạm TNSP x DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Sự khác nhau giữa nhà khoa học và học sinh phổ thông trong nghiên cứu khoa học .................................................................................................................... 29 Bảng 1.2. Mục tiêu của dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học ...................... 36 Bảng 1.3. Năng lực thành phần cấu thành năng lực khoa học .................................49 Bảng 1.4. Bảng kiểm mức độ chỉ báo hành vi năng lực thành phần của năng lực khoa học .................................................................................................................... 51 Bảng 1.5. Số liệu về nhận thức của giáo viên về bản chất của dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học .................................................................................................54 Bảng 1.6. Thống kê kết quả khảo sát thực trạng dạy học phát triển năng lực khoa học của giáo viên ......................................................................................................55 Bảng 1.7. Kết quả nhận thức của giáo viên về vai trò của nghiên cứu khoa học trong dạy học ở trường trung học cơ sở ...................................................................57 Bảng 1.8. Kết quả điều tra mức độ hiểu biết của giáo viên về quy trình nghiên cứu khoa học .................................................................................................................... 58 Bảng 1.9. Kết quả khảo sát nguyên nhân ảnh hưởng đến dạy học phát triển năng lực khoa học cho học sinh của giáo viên ..................................................................58 Bảng 1.10. Kết quả khảo sát đầu vào về năng lực khoa học của học sinh trung học cơ sở .......................................................................................................................... 59 Bảng 2.1. Sắp xếp logic các bài học về Điện từ học cấp trung học cơ sở ................66 Bảng 2.2. Bảng kiểm chỉ báo hành vi năng lực khoa học của học sinh bài “Từ trường của nam châm vĩnh cửu” ..............................................................................90 Bảng 2.3. Bảng kiểm chỉ báo hành vi năng lực khoa học của học sinh bài “Từ trường của dòng điện” ............................................................................................100 Bảng 2.4. Bảng kiểm chỉ báo hành vi năng lực khoa học của học sinh bài “Cảm ứng điện từ” ...................................................................................................................111 Bảng 3.1. Thời gian và địa điểm triển khai thực nghiệm ........................................116 xi Bảng 3.2. Một số thông tin về quá trình triển khai thực nghiệm sư phạm..............117 Bảng 3.3. Số học sinh có mặt tham gia triển khai thực nghiệm sư phạm ...............117 Bảng 3.4. Nội dung, công cụ và phương pháp thực nghiệm ...................................118 Bảng 3.5. Số liệu khảo sát năng lực thành phần của học sinh ...............................135 Bảng 3.6. Thống kê (%) mức độ năng lực thành phần của học sinh ở các trường thực nghiệm sư phạm ..............................................................................................142 Bảng 3.7. Thống kê (%) mức độ năng lực thành phần của học sinh lớp 8 và lớp 9 .................................................................................................................................145 Bảng 3.8. Thống kê (%) mức độ năng lực thành phần của học sinh thực nghiệm sư phạm ........................................................................................................................148 xii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1. 1. Sơ đồ tiến trình dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học .................28 Hình 2. 1. Sơ đồ logic hình thành kiến thức về từ trường của nam châm vĩnh cửu .68 Hình 2. 2. Sơ đồ logic hình thành kiến thức về từ trường dòng điện ........................ 69 Hình 2. 3. Sơ đồ logic hình thành kiến thức về cảm ứng điện từ .............................. 71 Hình 2. 4. Thí nghiệm về tương tác của nam châm vĩnh cửu ...................................74 Hình 2. 5. Chi tiết thiết bị (khung cuốn vòng dây, chân đế, ắc quy)......................... 75 Hình 2. 6. Bố trí và lắp đặt bộ thí nghiệm khảo sát từ trường dòng điện .................76 Hình 2. 7. Từ phổ của dòng điện qua dây dẫn thẳng ................................................76 Hình 2. 8. Từ phổ của dòng điện qua vòng dây ........................................................ 76 Hình 2. 9. Từ phổ của dòng điện qua ống dây .......................................................... 76 Hình 2. 10. Bộ thí nghiệm nghiên cứu về cảm ứng điện từ dùng nam châm vĩnh cửu và nam châm điện......................................................................................................77 Hình 2. 11. Thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ dùng nam châm vĩnh cửu ..78 Hình 2. 12. Thí nghiệm kiểm tra độ lớn dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào diện tích vòng dây .................................................................................................................... 78 Hình 2. 13. Thí nghiệm kiểm tra độ lớn dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào góc hợp bởi phương đường sức từ với mặt phẳng cuộn dây .................................................. 79 Hình 2. 14. Thí nghiệm kiểm tra độ lớn dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào độ lớn từ trường của nam châm ............................................................................................... 80 Hình 2. 15. Thí nghiệm thay đổi diện tích cuộn dây .................................................80 Hình 2. 16. Thí nghiệm thay đổi tốc độ góc quay ..................................................... 81 Hình 2. 17. Thí nghiệm thay đổi về độ lớn của từ trường ........................................81 Hình 2. 18. Thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ dùng nam châm điện .........82 Hình ảnh và hình vẽ ở ba bài học Hình B1. 1. ................................................................................................................88 Hình B1. 2 .................................................................................................................89 Hình B2.1. .................................................................................................................94 xiii Hình B2. 2 .................................................................................................................97 Hình B2. 3 .................................................................................................................97 Hình B2. 4 .................................................................................................................97 Hình B2. 5 .................................................................................................................97 Hình B2. 6 .................................................................................................................97 Hình B2. 7 .................................................................................................................97 Hình B2. 8 .................................................................................................................97 Hình B2. 9 .................................................................................................................98 Hình B2. 10 ...............................................................................................................98 Hình B2. 11 ...............................................................................................................98 Hình B2. 12 ...............................................................................................................98 Hình B2. 13 ...............................................................................................................99 Hình B2. 14 ...............................................................................................................99 Hình B3. 1 ...............................................................................................................103 Hình B3. 2 ...............................................................................................................104 Hình B3. 3 ...............................................................................................................108 Hình B3. 4 ...............................................................................................................108 Hình B3. 5 ...............................................................................................................108 Hình B3. 6 ...............................................................................................................108 Hình B3. 7 ...............................................................................................................109 Hình B3. 8 ...............................................................................................................109 Hình B3. 9 ...............................................................................................................109 Hình B3. 10 .............................................................................................................110 Hình B3. 12 .............................................................................................................111 Hình B3. 12 .............................................................................................................111 xiv DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 3.1. Mức độ năng lực thành phần của học sinh lớp 8 trường Đoàn Kết ...143 Biểu đồ 3.2. Mức độ năng lực thành phần của học sinh lớp 8 trường Hoàng Hoa Thám ........................................................................................................................144 Biểu đồ 3.3. Mức độ năng lực thành phần của học sinh lớp 9 trường Nguyễn Siêu .................................................................................................................................144 Biểu đồ 3.4. Mức độ năng lực thành phần của học sinh lớp 9 trường Hoàng Hoa Thám ........................................................................................................................144 Biểu đồ 3.5. Mức độ năng lực thành phần của học sinh lớp 8 và lớp 9 ở Bài 1.....146 Biểu đồ 3.6. Mức độ năng lực thành phần của học sinh lớp 8 và lớp 9 ở Bài 2.....146 Biểu đồ 3.7. Mức độ năng lực thành phần của học sinh lớp 8 và lớp 9 ở Bài 3.....147 Biểu đồ 3.8. Mức độ năng lực thành phần 1 ...........................................................148 Biểu đồ 3.9. Mức độ năng lực thành phần 2 ...........................................................148 Biểu đồ 3.10. Mức độ năng lực thành phần 3 .........................................................149 Biểu đồ 3.11 Mức độ năng lực thành phần 4 ..........................................................149 Biểu đồ 3.12. Mức độ năng lực thành phần 5 .........................................................149 Biểu đồ 3.13. Mức độ năng lực thành phần 6 .........................................................149 Biểu đồ 3.14. Mức độ năng lực thành phần 7 .........................................................150 Biểu đồ 3.15. Mức độ năng lực thành phần 8 .........................................................150 Biểu đồ 3.16. Mức độ năng lực thành phần 9 .........................................................150 Biểu đồ 3.17. Mức độ năng lực thành phần 10 .......................................................150 1 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Tốc độ phát triển nhanh về KH và công nghệ đã tạo nên kho tàng tri thức đồ sộ trong thế kỉ 21 và tác động mạnh mẽ đến giáo dục ở mỗi quốc gia trong việc đổi mới cách dạy để ngƣời học có thể tiếp nhận đƣợc tri thức KH của nhân loại. Giáo dục phổ thông ở các quốc gia trên thế giới đều hƣớng đến mục tiêu phát triển phẩm chất và năng lực của ngƣời học, tạo ra nguồn nhân lực chất lƣợng cao và có đủ khả năng phục vụ sự nghiệp phát triển kinh tế của quốc gia. Để đạt đƣợc mục tiêu giáo dục, nhiều quốc gia trên giới đã đầu tƣ nguồn lực để nghiên cứu phƣơng pháp, hình thức, kĩ thuật DH tích cực nhằm phát triển phẩm chất và năng lực của HS ở trƣờng phổ thông và Việt Nam không nằm ngoài các quốc gia đó. Trong xã hội hiện đại ngƣời lao động cần có tri thức, có phẩm chất và năng lực để giải quyết hiệu quả công việc đƣợc giao. Muốn vậy, thì khả năng tự học, tự nghiên cứu của mỗi cá nhân cần đƣợc chú trọng trong giáo dục ở trƣờng phổ thông. Giáo dục phổ thông ở nƣớc ta đƣợc Đảng và Nhà nƣớc quan tâm thƣờng xuyên và liên tục qua nhiều thời kì biến đổi của đất nƣớc. Vấn đề này có thể nhận thấy trong các văn kiện của Đảng, các chính sách ƣu tiên của Nhà nƣớc cho giáo dục. Nghị quyết Hội nghị lần thứ 8 của BCH Trung ƣơng về đổi mới căn bản, toàn diện về giáo dục và đào tạo đã nêu rõ quan điểm chỉ đạo [3]: “Giáo dục và đào tạo là quốc sách hàng đầu, là sự nghiệp của Đảng, Nhà nƣớc và của toàn dân. Đầu tƣ cho giáo dục là đầu tƣ phát triển, đƣợc ƣu tiên đi trƣớc trong các chƣơng trình, kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội” và “Chuyển mạnh quá trình giáo dục từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện năng lực và phẩm chất ngƣời học. Học đi đôi với hành; lí luận gắn với thực tiễn; giáo dục nhà trƣờng kết hợp với giáo dục gia đình và giáo dục xã hội”. Đồng thời, Nghị quyết đã chỉ ra nhiệm vụ và giải pháp: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phƣơng pháp dạy và học theo hƣớng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kĩ năng của ngƣời học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc. Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo cơ sở để ngƣời học tự cập nhật và đổi 2 mới tri thức, kĩ năng, phát triển năng lực. Chuyển từ học chủ yếu trên lớp sang tổ chức hình thức học tập đa dạng, chú ý các hoạt động xã hội, ngoại khóa, nghiên cứu khoa học”; Điều 5, khoản 2 trong Luật Giáo dục 2005 đã nêu rõ yêu cầu về phƣơng pháp giáo dục [24]: “Phƣơng pháp giáo dục phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, tƣ duy sáng tạo của ngƣời học; bồi dƣỡng cho ngƣời học năng lực tự học, khả năng thực hành, lòng say mê học tập và ý chí vƣơn lên”. Nhƣ vậy, có thể thấy những định hƣớng trên chỉ ra rằng, phƣơng pháp giáo dục ở trƣờng phổ thông nhằm phát triển phẩm chất và năng lực của HS, trong đó NCKH là một hình thức dạy và học không thể thiếu trong giáo dục ở trƣờng phổ thông. Thực hiện sự chỉ đạo trên, trong những năm gần đây, Bộ GDĐT đã triển khai nhiều đợt tập huấn cho GV nhằm nâng cao chất lƣợng giáo dục ở trƣờng phổ thông. Điều này đã tác động mạnh đến nhận thức của GV trong việc DH, kiểm tra đánh giá theo định hƣớng phát triển phẩm chất và năng lực ngƣời học. Tuy nhiên, GV ở trƣờng phổ thông còn gặp phải nhiều khó khăn trong việc xác định đƣợc thành phần, tiêu chí, mức độ về phẩm chất và năng lực của HS, đặc biệt là các môn học KH tự nhiên trong đó có môn Vật lí. NLKH bao gồm các NLTP nhƣ: Đặt câu hỏi nghiên cứu; nghiên cứu tổng quan; hình thành giả thuyết; rút ra hệ quả từ giả thuyết; thiết kế phƣơng án thực nghiệm; triển khai thực nghiệm; rút ra kết luận. Dễ nhận thấy, những NLTP trên của NLKH chƣa xuất hiện trong Chƣơng trình GDPT hiện hành [7],[8] và chỉ đƣợc đề cập trong dự thảo Chƣơng trình GDPT mới ở môn KH tự nhiên cấp THCS. Các cuộc thi do Bộ GDĐT tổ chức có tác động tích cực đến đổi mới PPDH, hình thức DH ở trƣờng phổ thông. Đặc biệt, cuộc thi KH kĩ thuật dành cho HS trung học đƣợc tổ từ năm 2012 cho đến nay đã lôi cuốn sự tham gia của nhà KH, GV, phụ huynh và các tổ chức trong xã hội [74]. Số lƣợng đăng kí dự thi và số giải thƣởng dành đƣợc ở hội thi quốc tế tăng mạnh thể hiện sự thành công lớn trong giáo dục về đổi mới hình thức DH. Tuy nhiên, đề tài NCKH cần tuân thủ thực hiện theo các giai đoạn trong quy trình NCKH, nhƣng quy trình NCKH chƣa thấy xuất hiện trong DH ở trƣờng phổ thông, vấn đề này cần sớm đƣợc khắc phục để giúp HS hiểu đƣợc quy 3 trình NCKH, các giai đoạn NCKH trong đó có giai đoạn “nghiên cứu tổng quan” để họ có thể vận dụng vào giải quyết vấn đề trong thực tiễn. Vật lí học là ngành KH nghiên cứu về sự vận động của vật chất để tìm ra những quy luật vận động của tự nhiên, tri thức KH về vật lí đƣợc tìm thấy nhờ các công trình NCKH. Vì vậy, DH Vật lí ở trƣờng phổ thông là dạy cho HS con đƣờng tìm ra tri thức KH, qua đó sẽ phát triển phẩm chất và NLKH. Tuy nhiên, trong DH Vật lí ở trƣờng phổ thông cho đến thời điểm này thì đa số GV chƣa quan tâm đến DH theo quy trình NCKH. Kiến thức vật lí ở Chƣơng “Điện từ học” cấp THCS có nội dung cơ bản và quan trọng trong kho tàng tri thức của nhân loại và có ý nghĩa to lớn đối với sự phát triển của KH cũng nhƣ sự phát triển của xã hội loài ngƣời, vì chỉ khi phát hiện ra “cảm ứng điện từ” thì ngành Vật lí đƣợc phát triển mạnh mẽ, những ứng dụng của tri thức KH về Điện tự học đã thúc đẩy xã hội loài ngƣời tiến đến thời kì hiện đại. Nội dung kiến thức về Điện từ học ở cấp THCS đƣợc bố trí ở Chƣơng 2 với thời lƣợng 20 tiết trong môn Vật lí lớp 9. SGK hiện hành cấu trúc thành 19 bài học [25] nhƣng chƣa thể hiện mạch logic phát hiện và giải quyết vấn đề về tri thức KH, do đó sẽ có những khó khăn nhất định trong DH phát triển NLKH của HS. Vì vậy, cần sắp xếp lại nội dung kiến thức Điện từ học thành những nhóm kiến thức cơ bản và tìm ra mạch logic phát triển nội dung kiến thức để sao cho, từ một câu hỏi nghiên cứu mà có thể giải quyết đƣợc đầy đủ nội dung kiến thức có liên quan trong phạm vi Chƣơng trình GDPT cấp THCS. Điện từ học là một trong những kiến thức vật lí trừu tƣợng, vì từ trƣờng là dạng vật chất không quan sát đƣợc trực tiếp mà chỉ nhận biết từ trƣờng thông qua từ phổ và nhận biết đƣợc sự xuất hiện dòng điện cảm ứng thông qua điện kế. Tuy nhiên, dụng cụ TN phục vụ cho việc học tập theo nhóm đang còn thiếu trong danh mục Thiết bị dạy học tối thiểu [4]. Để phát triển đƣợc NLKH cho HS trong quá trình học tập và nghiên cứu để phát hiện ra tri thức về Điện từ học thì cần thiết kế, chế tạo bổ sung một số thiết bị TN phục vụ cho hoạt động học của HS. Việc đánh giá và xếp loại kết quả học tập của HS THCS đƣợc thực hiện theo 4 Thông tƣ 58/BGĐT [75], tuy nhiên quy chế này chỉ đánh giá kết quả học tập mà HS đạt đƣợc về nội dung kiến thức mà chƣa có đánh giá về sự phát triển năng lực của HS trong quá trình học tập. Thế nên, cần thiết phải xây dựng bộ công cụ đánh giá NLKH của HS để góp phần hoàn thiện quy chế đánh giá kết quả học tập và rèn luyện của HS ở trƣờng phổ thông, đồng thời tháo gỡ những khó khăn hiện tại mà GV ở trƣờng phổ thông đang gặp phải trong việc thực hiện Nghị quyết 29. Từ những lí do trên, chúng tôi triển khai nghiên cứu đề tài: Dạy học Vật lí theo quy trình nghiên cứu khoa học Chƣơng “Điện từ học” cấp trung học cơ sở. 2. Mục đích nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu những vấn đề liên quan đến phƣơng pháp dạy học và quy trình NCKH để thiết kế tiến trình dạy học dựa trên quy trình NCKH, trong đó có chú ý đƣa giai đoạn nghiên cứu tổng quan vào tiến trình dạy học. Đồng thời, vận dụng tiến trình DH theo quy trình NCKH để tổ chức DH một số kiến thức ở chƣơng “Điện từ học” cấp THCS nhằm giúp HS phát triển NLKH. 3. Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu chỉ giới hạn vận dụng tiến trình DH theo quy trình NCKH ở nội dung kiến thức về Điện từ học cấp THCS (đã đƣợc cấu trúc lại thành ba bài học) và thử nghiệm trên đối tƣợng HS THCS trên địa bàn thành phố Hà Nội. 4. Đối tƣợng và khách thể nghiên cứu 4.1. Đối tƣợng nghiên cứu - Quy trình NCKH, tiến trình DH theo quy trình NCKH. - Các NLTP của NLKH khi DH theo quy trình NCKH. - Công cụ đánh giá NLKH của HS khi học theo quy trình NCKH. - Nội dung kiến thức về Điện từ cấp THCS. - Các TN và thiết bị TN trong DH kiến thức về điện từ học. 4.2. Khách thể nghiên cứu - HS lớp 8 và lớp 9 ở một số trƣờng THCS trên địa bàn TP Hà Nội. - GV ở một số trƣờng THCS trên địa bàn TP Hà Nội. 5 5. Giả thuyết khoa học Muốn phát triển đƣợc NLKH của HS ở trƣờng phổ thông thì cần tổ chức DH kiến thức KH theo con đƣờng nghiên cứu của nhà KH. Nếu xây dựng đƣợc tiến trình DH dựa theo quy trình NCKH và vận dụng vào DH kiến thức vật lí về Điện từ học ở trƣờng THCS thì sẽ phát triển đƣợc NLKH của HS. 6. Nhiệm vụ nghiên cứu 6.1. Hệ thống hóa cơ sở lí luận, cơ sở thực tiễn của DH theo quy trình NCKH, DH phát triển NLKH trên thế giới và ở Việt Nam. 6.2. Điều tra thực trạng của việc tổ chức DH theo quy trình NCKH nhằm phát triển NLKH của HS ở trƣờng THCS. 6.3. Xác định mức độ năng lực của nhà KH và mức độ năng lực của HS ở các giai đoạn trong quy trình NCKH để đề xuất các NLTP, biểu hiện của hành vi của NLKH và mức độ biểu hiện của hành vi NLKH của HS. 6.4. Thiết kế tiến trình DH theo quy trình NCKH, trong đó có đƣa giai đoạn nghiên cứu tổng quan vào tiến trình DH nhằm phát triển NLKH của HS. 6.5. Xây dựng bộ công cụ đánh giá NLKH của HS khi học theo quy trình NCKH. 6.6. Nghiên cứu nội dung kiến thức về Điện từ học trong Chƣơng trình GDPT hiện hành để sắp xếp nội dung kiến thức về Điện từ học thành nhóm kiến thức có liên quan và cấu trúc lại thành các bài học mới. Trên cơ sở đó, thiết kế logic hình thành kiến thức theo các giai đoạn của quy trình NCKH. 6.7. Thiết kế tiến trình DH, các hoạt động dạy và học ở các bài học mới theo quy trình NCKH nhằm phát triển NLKH của HS. Thiết kế các TN và chế tạo các thiết bị TN tƣơng ứng với các bài học. 6.8. Trên cơ sở cấu trúc của NLKH, xây dựng bộ công cụ để đánh giá mức độ đạt đƣợc về NLKH của HS khi học các bài học về Điện từ cấp THCS. 6.9. TNSP nhằm đánh giá tính khả thi của giả thuyết KH: Nếu áp dụng dạy và học nội dung kiến thức về Điện từ học cấp THCS theo quy trình NCKH trên các đối tƣợng GV và HS ở một số trƣờng THCS mà thấy rằng, các GV đều có thể DH theo 6 quy trình NCKH và qua đó phát triển đƣợc NLKH của tất cả HS ở các trƣờng TNSP thì giả thuyết của đề tài có tính khả thi và phù hợp với thực tiễn DH Vật lí ở trƣờng THCS Việt Nam. 7. Phƣơng pháp nghiên cứu 7.1. Phƣơng pháp nghiên cứu lí thuyết - Thu thập và xử lí thông tin trong các văn bản chỉ đạo của Đảng, nhà nƣớc và Bộ GDĐT về đổi mới căn bản và toàn diện GDĐT để xác định hƣớng nghiên cứu phù hợp thực tiễn khách quan. - Thu thập và xử lí thông tin trong các công trình KH, các ấn phẩm liên quan đến DH theo quy trình NCKH, NLKH của HS, đánh giá sự phát triển NLKH của HS để làm cơ sở lí luận nhằm thiết kế tiến trình DH, các hoạt động DH và công cụ đánh giá NLKH. - Phân tích mục tiêu, nội dung kiến thức về Chƣơng “Điện từ học” trong Chƣơng trình GDPT hiện hành cấp THCS và cấp THPT để sắp xếp lại nội dung kiến thức cho phù hợp với trình độ nhận thức của HS THCS, đồng thời xây dựng logic hình thành kiến thức hợp lí với tiến trình DH theo quy trình NCKH. 7.2. Phƣơng pháp điều tra thực trạng Xây dựng câu hỏi GV nhằm thu thập thông tin về DH theo quy trình NCKH thông qua các nội dung điều tra: - Hiểu biết về quy trình NCKH; - Thực trạng về việc DH phát triển NLKH cho HS ở trƣờng THCS; - Những khó khăn trong DH phát triển năng lực. 7.3. Phƣơng pháp chuyên gia Trao đổi, xin ý kiến của các chuyên gia lí luận và PPDH, chuyên gia tâm lí giáo dục học về một số nội dung: - Tâm lí lứa tuổi của HS THCS. - Tiến trình DH kiến thức vật lí theo quy trình NCKH. - Tiêu chí, biểu hiện, chỉ báo hành vi về NLKH của HS. Cấu trúc NLKH, công cụ đánh giá NLKH.