Tài liệu Luận văn xây dựng hệ thống bài tập cơ sở của nhiệt động lực học nhằm phát triển năng lực tìm tòi, khám phá cho học sinh chuyên lí​

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC TRẦN THỊ KIỀU GIANG XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP “CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÌM TÒI, KHÁM PHÁ CHO HỌC SINH CHUYÊN LÍ LUẬN VĂN THẠC SỸ SƯ PHẠM VẬT LÝ HÀ NỘI – 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC TRẦN THỊ KIỀU GIANG XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP “CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÌM TÒI, KHÁM PHÁ CHO HỌC SINH CHUYÊN LÍ LUẬN VĂN THẠC SỸ SƯ PHẠM VẬT LÍ Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí Mã số: 8140111 Cán bộ hướng dẫn: GS.TS. Nguyễn Huy Sinh HÀ NỘI – 2019 LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS. Nguyễn Huy Sinh, người đã giao đề tài luận văn và trực tiếp hướng dẫn tôi. Trong quá trình thực hiện luận văn, tôi đã luôn luôn nhận được sự hướng dẫn tận tình và lĩnh hội được những kiến thức sâu rộng từ thầy. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo, cán bộ công nhân viên đã tham gia công tác và giảng dạy tại khoa Vật lí, khoa Sư phạm trường Đại học Giáo dục – Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo những điều kiện tốt nhất giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu tại trường. Và cũng xin cảm ơn sự quan tâm, động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất từ gia đình, bạn bè và thầy cô cho tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành đề tài của mình. Hà Nội, tháng 10 năm 2019 Tác giả Trần Thị Kiều Giang i DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ ĐC Đối chứng GV Giáo viên HS Học sinh NXB Nhà xuất bản TN Thực nghiệm TNSP Thực nghiệm sư phạm THPT Trung học phổ thông SGK Sách giáo khoa ii DANH MỤC CÁC HÌNH, BẢNG VÀ SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1. Sơ đồ phân loại bài tập vật lí…………………………………….16 Sơ đồ 2.1. Sơ đồ cấu trúc chương “Cơ sở của Nhiệt động lực học” ………..25 Sơ đồ 2.2. Sơ đồ phân chia chủ đề bài tập chủ đề bài tập chương “Cơ sở của Nhiệt động lực học” …………………………………………….41 Bảng 2.1. Bảng tóm tắt việc áp dụng nguyên lý I cho các quá trình nhiệt động của khí lí tưởng ………………………………………………….36 Bảng 3.5a. Phân bố điểm kiểm tra HS trước khi TNSP ………...…………..77 Bảng 3.5b. Phân bố điểm kiểm tra HS sau khi TNSP …….………………..78 Bảng 3.5c. Bảng phân phối tần số, tần suất, tần số luỹ tích trước TNSP …...79 Bảng 3.5d. Bảng phân phối tần số, tần suất, tần số luỹ tích sau TNSP …......80 Bảng 3.5e. Bảng kết quả xử lý các tham số ……………………………….. 82 Hình 3.5a. Biểu đồ phân bố điểm của HS trước khi TNSP ……..………….77 Hình 3.5b. Biểu đồ tần suất điểm của HS sau khi TNSP …………………...78 Hình 3.5c. Đồ thị phân bố đường tích luỹ điểm kiểm tra của HS trước TNSP ……………….………………………………………………….81 Hình 3.5d. Đồ thị phân bố đường tích luỹ điểm kiểm tra của HS trước TNSP ……………….………………………………………………….81 iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ………………………………………………………………...i DANH MỤC VIẾT TẮT …………………………………………………….ii DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ SƠ ĐỒ …………………………………......iii MỤC LỤC …………………………………………………………………...iv MỞ ĐẦU ………………………………………………...…………………...1 1. Lí do chọn đề tài.............................................................................................1 2. Mục đích nghiên cứu .....................................................................................2 3. Nhiệm vụ nghiên cứu.....................................................................................2 4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu ...............................................................3 5. Vấn đề nghiên cứu .........................................................................................3 6. Giả thuyết khoa học........................................................................................3 7. Giới hạn về phạm vi nghiên cứu ....................................................................3 8. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài ...........................................4 9. Phương pháp nghiên cứu của đề tài ...............................................................4 10. Cấu trúc luận văn .........................................................................................4 CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ....................5 1.1. Vài nét về trường THPT chuyên ở Việt Nam .............................................5 1.1.1. Hoàn cảnh ra đời của các trường THPT chuyên ......................................5 1.1.2. Mục đích thành lập các trường chuyên ...................................................5 1.1.3. Một số kết quả đạt được của các trường chuyên ở Việt Nam cho đến nay ....................................................................................................................6 1.1.4. Một số đặc điểm của học sinh THPT chuyên lí ......................................7 1.2. Cơ sở lí luận về dạy học theo quan điểm hiện đại .....................................8 1.2.1. Khái niệm về hoạt động dạy học .............................................................8 1.2.2. Bản chất của hoạt động dạy .....................................................................8 1.2.3. Bản chất của hoạt động học .....................................................................8 1.2.4. Mối quan hệ giữa hoạt động dạy và hoạt động học ................................9 iv 1.2.5. Bản chất của quá trình dạy học ..............................................................9 1.3. Khái niệm về năng lực .............................................................................10 1.3.1. Khái niệm chung về năng lực................................................................10 1.3.2. Phân loại năng lực.................................................................................11 1.3.3. Năng lực tìm tòi, khám phá thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí..........12 1.4. Cơ sở lý luận về dạy học và học bài tập vật lí ở trường THPT................15 1.4.1. Khái niệm về bài tập vật lí.....................................................................15 1.4.2. Vai trò của bài tập vật lí........................................................................15 1.4.3. Phân loại bài tập vật lí...........................................................................15 1.4.4. Phương pháp giải bài tập vật lí..............................................................17 1.4.5. Lựa chọn và sử dụng bài tập vật lí cho học sinh THPT chuyên............18 1.5. Tìm hiểu thực trạng về các hoạt động dạy và học bài tập vật lí ở các lớp Chuyên lí, trường THPT Chu Văn An, Hà Nội...............................................18 1.5.1. Đối tượng và phương pháp điều tra.......................................................19 1.5.2. Đặc điểm của trường THPT Chu Văn An, Hà Nội...............................19 1.5.3. Nội dung các phiếu điều tra...................................................................21 1.5.4. Kết quả điều tra thực trạng về việc dạy và học bài tập vật lí ở các lớp Chuyên lí trường THPT Chu Văn An, Hà Nội................................................21 Tiểu kết chương 1............................................................................................23 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP “CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÌM TÒI, KHÁM PHÁ CHO HỌC SINH CHUYÊN LÍ.............................................................24 2.1. Phân tích vai trò và cấu trúc chương “Cơ sở của Nhiệt động lực học”....24 2.1.1. Vai trò của chương “Cơ sở của Nhiệt động lực học”............................24 2.1.2. Cấu trúc chương “Cơ sở của Nhiệt động lực học”................................25 2.2. Nội dung kiến thức chương “Cơ sở của Nhiệt động lực học”..................26 2.2.1. Các khái niệm........................................................................................26 2.2.2. Nguyên lý I Nhiệt động lực học............................................................30 v 2.2.3. Nguyên lý II Nhiệt động lực học...........................................................37 2.2.4. Mở rộng và nâng cao cho học sinh Chuyên lí – Định lý Các-nô và hệ quả...................................................................................................................40 2.3. Xây dựng hệ thống bài tập “Cơ sở của Nhiệt động lực học” nhằm phát triển năng lực tìm tòi, khám phá cho học sinh Chuyên lí................................41 2.3.1. Chủ đề 1: áp dụng nguyên lý I để tính các đại lượng ∆U, A, Q trong các quá trình nhiệt động ........................................................................................42 2.3.2. Chủ đề 2: động cơ nhiệt và máy lạnh....................................................51 2.3.3. Chủ đề 3: bài tập về nhiệt dung của các quá trình cân bằng nhiệt .......54 2.3.4. Bài tập tổng hợp....................................................................................61 Tiểu kết chương 2............................................................................................71 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM....................................................72 3.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm.........................................................72 3.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm........................................................72 3.3. Đối tượng và thời gian thực nghiệm sư phạm..........................................73 3.4. Quy trình thực nghiệm sư phạm...............................................................73 3.5. Kết quả và xử lí kết quả............................................................................74 3.5.1. Xây dựng tiêu chí đánh giá năng lực tìm tòi, khám phá........................74 3.5.2. Xây dựng phiếu đánh giá và đề kiểm tra...............................................75 3.5.3. Quy trình xử lí số liệu thống kê.............................................................75 3.5.4. Kết quả thực nghiệm sư phạm...............................................................76 3.6. Đánh giá chung về thực nghiệm sư phạm................................................83 Tiểu kết chương 3...........................................................................................84 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ.................................................................85 1. Kết luận ......................................................................................................85 2. Khuyến nghị ...............................................................................................85 TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................86 vi MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Phát triển năng lực, bồi dưỡng phẩm chất cho học sinh (HS) là nhiệm vụ hàng đầu của quá trình dạy và học ở trường phổ thông nói chung và phổ thông chuyên nói riêng. Mặc dù còn nhiều bất cập nhưng chúng ta không thể phủ nhận được những đóng góp to lớn của các trường chuyên, hệ chuyên đối với ngành giáo dục nước ta. Hệ thống các trường trung học phổ thông (THPT) chuyên được ra đời từ năm 1965 đã và đang giữ vai trò quan trọng trong việc cung ứng những học sinh có năng lực, có phẩm chất cho các trường Đại học, từ đó đào tạo ra các nhà khoa học, nhà quản lí, các doanh nhân giỏi cũng như nguồn nhân lực chất lượng cao phục vụ cho công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá và hội nhập quốc tế. Vật lí là môn khoa học cơ bản bao gồm cả lí thuyết và thực nghiệm. Dạy và học vật lí có vai trò rất quan trọng trong việc phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo đồng thời phát triển nhận thức cho học sinh. Ngoài việc giảng dạy lí thuyết và thực hành, bài tập vật lí cũng là một công cụ giúp học sinh biết vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Dạy và học bài tập vật lí có thể giúp học sinh phát triển tư duy độc lập, khả năng phân tích, tổng hợp, năng lực giải quyết vấn đề, đồng thời rèn luyện kĩ năng cho học sinh. Việc đào tạo những học sinh tương đối toàn diện như trên là mục tiêu của các lớp chuyên Lí trong trường THPT. Muốn đạt mục tiêu đó cần phải xây dựng được hệ thống bài tập vật lí, đồng thời thiết kế được phương án hướng dẫn giải bài tập phù hợp là một nhu cầu cấp thiết, góp phần quan trọng phát triển năng lực vật lí nói chung và năng lực tìm tòi, khám phá nói riêng cho học sinh. Tuy nhiên, ở các lớp Chuyên Lí hiện nay vẫn chưa có nội dung chương trình, kế hoạch dạy học môn chuyên, chưa có bộ sách giáo khoa và sách bài tập chính thống dùng cho các lớp chuyên Lí. Các giáo viên (GV) chuyên cùng tổ bộ môn tự lên kế hoạch dạy học cho các lớp chuyên của trường mình, tự biên 1 soạn nội dung chương trình và hệ thống bài tập trên cơ sở tự nghiên cứu, tự sưu tầm tài liệu nên thiếu tính hệ thống và tính liên thông trong hệ thống chương trình. Bên cạnh đó, áp lực về thành tích học sinh giỏi quốc gia, học sinh giỏi tỉnh (thành phố) làm cho việc dạy và học nói chung, dạy và học bài tập vật lí nói riêng của giáo viên và học sinh ở các lớp chuyên nghiêng về cách dạy và học luyện thi chứ chưa chú trọng đến phát triển năng lực và phẩm chất cho học sinh. “Cơ sở của Nhiệt động lực học” là một nội dung quan trọng trong chương trình THPT nói chung và THPT Chuyên nói riêng. Chương này bao gồm nguyên lý thứ I và nguyên lý thứ II nhiệt động lực học. Các nguyên lý này đóng vai trò cực kì quan trọng trong việc chế tạo các máy nhiệt, trực tiếp phục vụ đời sống hàng ngày. Mặc dù vậy, hệ thống bài tập của chương “Cơ sở của Nhiệt động lực học” trong các sách giáo khoa, sách bài tập, sách tham khảo hoặc rất đơn giản, hoặc chỉ dừng lại ở mức độ nhận thức biết và hiểu hoặc nặng về tính toán. Một số phương pháp hướng dẫn giải bài tập chưa tạo điều kiện tốt cho việc phát triển năng lực vật lí cho học sinh THPT chuyên. Với những lý do trên, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu: “Xây dựng hệ thống bài tập “Cơ sở của Nhiệt động lực học” nhằm phát triển năng lực tìm tòi, khám phá cho học sinh Chuyên Lí” góp phần phát triển năng lực cho học sinh ở các lớp THPT chuyên. 2. Mục đích nghiên cứu Xây dựng hệ thống bài tập “Cơ sở của Nhiệt động lực học” nhằm phát triển năng lực tìm tòi, khám phá cho học sinh Chuyên Lí. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu + Nghiên cứu đặc điểm của học sinh chuyên. + Nghiên cứu cơ sở lý luận về năng lực Vật lí, năng lực tìm tòi, khám phá. + Nghiên cứu cơ sở lí luận về dạy và học; dạy và học bài tập vật lí. 2 + Nghiên cứu thực trạng về việc dạy và học bài tập vật lí, việc dạy và học chương “Cơ sở của Nhiệt động lực học” ở lớp 10 THPT Chuyên Lí. + Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn giải cho chương “Cơ sở của Nhiêt động lực học”. + Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi và hiệu quả của đề tài. 4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu 4.1. Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy và học bài tập vật lí ở trường THPT chuyên 4.2. Đối tượng nghiên cứu: + Hệ thống bài tập chương “Cơ sở Nhiệt động lực học” để giảng dạy ở lớp 10 THPT chuyên lí. + Năng lực tìm tòi, khám phá của học sinh lớp 10 Chuyên Lí trường THPT Chu Văn An, Hà Nội khi học chương “Cơ sở của Nhiệt động lực học” 5. Vấn đề nghiên cứu Đề tài tập trung vào nghiên cứu hai vấn đề cơ bản sau: - Nghiên cứu chi tiết về lý thuyết và các dạng bài tập chương “Cơ sở của Nhiệt động lực học” để giảng dạy cho học sinh lớp 10 THPT chuyên lí. - Nghiên cứu các biểu hiện của năng lực đã được bồi dưỡng cho học sinh thông qua việc xây dựng hệ thống bài tập chương “Cơ sở của Nhiệt động lực học” nhằm phát triển năng lực tìm tòi khám phá cho học sinh lớp 10 THPT chuyên lí. 6. Giả thuyết khoa học Xây dựng hệ thống bài tập “Cơ sở của Nhiệt động lực học” phù hợp với kiến thức và trình độ của học sinh Chuyên Lí có thể phát triển năng lực tìm tòi, khám phá cho học sinh Chuyên Lí 7. Giới hạn phạm vi nghiên cứu - Các kiến thức của chương “Cơ sở của Nhiệt động lực học” – vật lí 10 THPT chuyên. 3 8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Ý nghĩa lý luận của đề tài: Đề tài góp phần làm rõ thêm cơ sở lí luận về việc phát triển năng lực tìm tòi khám phá cho học sinh Chuyên Lí. - Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: Đề tài nghiên cứu thành công sẽ là minh chứng cho sự phát triển năng lực tìm tòi, khám phá đối với học sinh Chuyên Lí trường THPT Chu Văn An, thành phố Hà Nội. 9. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý luận: + Tìm hiểu những điều cơ bản lý luận về năng lực vật lí – năng lực tìm tòi, khám phá và một số đặc điểm của học sinh chuyên. + Nghiên cứu cơ sở lý luận chung về bài tập vật lí phục vụ cho việc xây dựng hệ thống bài tập chương “Cơ sở của Nhiệt động lực học”- vật lí 10 THPT chuyên. - Nghiên cứu thực tiễn: Nghiên cứu thực tiễn nội dung dạy và học chương “Cơ sở của Nhiệt động lực học” của học sinh Chuyên Lí trường THPT Chu Văn An, Thành phố Hà Nội. - Thực nghiệm sư phạm và sử dụng phương pháp thống kê toán học để phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm, từ đó rút ra kết luận về tính khả thi của đề tài. 10. Cấu trúc của luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, phụ lục và tài liệu tham khảo, luận văn được trình bày trong 3 chương: Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài. Chương 2: Xây dựng hệ thống bài tập “Cơ sở của Nhiệt động lực học” nhằm phát triển năng lực tìm tòi, khám phá cho học sinh Chuyên Lí Chương 3: Thực nghiệm sư phạm. 4 CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Vài nét về trường THPT chuyên ở Việt Nam 1.1.1. Hoàn cảnh ra đời của các trường THPT chuyên Tháng 9 năm 1965, Thủ tướng Chính phủ Phạm Văn Đồng đã kí quyết định thành lập khối chuyên đầu tiên, đó là khối chuyên Toán đặt tại khoa Toán trường Đại học Tổng hợp Hà Nội. Một năm sau, lớp chuyên Toán thuộc Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội ra đời. Sau đó khối chuyên lý, chuyên tin và một số khối chuyên khác cũng lần lượt được mở ra tại các trường đại học lớn về khoa học cơ bản, đồng thời ở một số trường THPT cũng bắt đầu thành lập các lớp chuyên Toán. Từ năm 1986, hệ thống THPT chuyên bắt đầu được thiết lập rộng rãi tại các tỉnh thành. Đến nay, tất cả các tỉnh thành trong cả nước đều có ít nhất một trường THPT chuyên. Hệ thống trường THPT chuyên ở nước ta hiện nay gồm 2 hệ: + Các trường chuyên trực thuộc đại học (trước đây là các trường chuyên cấp quốc gia), tiến hành tuyển sinh trong cả nước. + Các trường chuyên trực thuộc các Sở Giáo dục và Đào tạo (trường chuyên của tỉnh/Thành phố), chỉ tuyển sinh trong nội hạt của tỉnh/thành phố đó. 1.1.2. Mục đích thành lập các trường chuyên Mục đích ban đầu khi thành lập hệ thống trường chuyên mà Đảng và Nhà nước cũng như các nhà khoa học khởi xướng (Lê Văn Thiêm, Hoàng Tuỵ, Tạ Quang Bửu, Nguỵ Như Kon Tum…) mong đợi là phát hiện và phát triển các tài năng đặc biệt xuất sắc trong các lĩnh vực khoa học cơ bản nhằm tạo nguồn đào tạo đội ngũ những cán bộ khoa học kĩ thuật xuất sắc để xây dựng và bảo vệ tổ quốc. Cùng với sự phát triển của xã hội, mục tiêu của các trường THPT chuyên cũng thay đổi để phù hợp với thời kì đẩy mạnh công nghiệp hoá, hiện đại hoá 5 đất nước. Theo quy chế tổ chức và hoạt động của các trường THPT chuyên năm 2012, mục tiêu của các trường chuyên trong giai đoạn hiện nay là “phát hiện các học sinh có tư chất thông minh, đạt kết quả xuất sắc trong học tập và phát triển năng khiếu của các em về một số môn học trên cơ sở đảm bảo giáo dục phổ thông toàn diện; giáo dục các em thành người có lòng yêu nước, tinh thần vượt khó, tự hào, tự tôn dân tộc; có khả năng tự học, nghiên cứu khoa học và sáng tạo; có sức khoẻ tốt để tiếp tục đào tạo thành nhân tài đáp ứng yêu cầu phát triển đất nước.” [6] 1.1.3. Một số kết quả đạt được của các trường chuyên cho đến nay ở Việt Nam Ngay từ những khoá đầu tiên, hệ thống các lớp chuyên đã đạt được mục đích mà Đảng và Nhà nước đề ra, đó là tạo nguồn đào tạo ra đội ngũ những nhà khoa học tài năng, những cán bộ lãnh đạo chủ chốt. Tính đến nay, đã có rất nhiều tiến sĩ khoa học như GS.TSKH Trần Văn Nhung – Thứ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo, GS.TSKH Đào Trọng Thi – Uỷ viên Trung ương Đảng, Giám đốc Đại Học Quốc Gia Hà Nội, GS.TSKH Ngô Bảo Châu….đều từng là học sinh của các trường chuyên, khối chuyên. Trải qua hơn 50 năm, hệ thống trường chuyên đã trở thành cái nôi đào tạo học sinh giỏi các bộ môn văn hoá. Các trường THPT chuyên luôn dẫn đầu khối THPT của tỉnh nhà. Trong kì thi Olympic quốc tế các môn Toán, Lí, Hoá, Tin, thành viên của đội tuyển hầu hết là các học sinh đến từ các trường chuyên, khối chuyên. Ví dụ như tính từ năm 1986 đến nay, trong số các học sinh tham dự kì thi Olympic Vật lí Quốc Tế chỉ có 01 học sinh không phải là học sinh chuyên. Số huy chương vàng (HCV) đã đạt được ở Môn Toán: 60 HCV; Môn Lí: 31; Môn Hoá: 22 HCV đều là của các học sinh chuyên. Trong kì thi Học sinh giỏi cấp quốc gia các môn văn hoá, các lớp chuyên thuộc trường chuyên của tỉnh là nòng cốt của các đội tuyển của tỉnh. Một số 6 môn khoa học tự nhiên như Toán, Lí, Hoá gần như các năm đều có 100% thành viên đội tuyển học sinh giỏi cấp quốc gia là học sinh của trường THPT Chuyên. Trong kì thi THPT quốc gia (trước đây là kì thi tốt nghiệp và thi Đại học), các trường Chuyên luôn giữ được vị trí đứng đầu trong top 200 trường THPT có điểm thi Đại học cao nhất Việt Nam. Hầu hết các thủ khoa đều là học sinh của các trường THPT chuyên. 1.1.4. Một số đặc điểm của học sinh THPT chuyên lí Trước khi vào được các lớp chuyên lí, học sinh phải trải qua kì thi tuyển. Những học sinh giỏi, có năng khiếu về môn Vật lí mới đỗ được vào các lớp chuyên lí. Chính vì thế, học sinh chuyên lí có các đặc điểm sau: - Kiến thức Vật lí vững vàng, sâu sắc và có tính hệ thống, nắm vững bản chất của các hiện tượng Vật lí. - Khả năng nhận thức vấn đề nhanh, rõ ràng và năng lực tư duy Vật lí tốt (biết phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hoá …) - Khả năng quan sát, nhận xét các hiện tượng tự nhiên, có khả năng vận dụng linh hoạt, mềm dẻo, sáng tạo những kiến thức cơ bản vào các tình huống khác nhau kể cả những tình huống mới. Có thể nhìn nhận một vấn đề dưới nhiều góc độ. - Biết tìm con đường hay nhất, ngắn nhất để trình bày các vấn đề và có khả năng diễn đạt những ý tưởng của mình một cách chính xác, ngắn gọn, có logic. - Năng lực thực hành và kĩ năng tiến hành thí nghiệm vật lí tốt. Biết nhận xét hiện tượng và phân tích kết quả thí nghiệm để rút ra kiến thức mới. Có năng lực về phương pháp nghiên cứu khoa học và biết cách dùng thực nghiệm để kiểm chứng lại lí thuyết. - Có lòng say mê đặc biệt với môn Vật lí, có năng lực sáng tạo, có sức khỏe tốt, có tính kiên trì bền bỉ để có thể học tập, nghiên cứu trong một thời gian dài. Có khả năng tự học, tự hoàn thiện kiến thức và biết tổng hợp các yếu tố để thiết kế một dãy các hoạt động nhằm đạt được kết quả mong muốn. 7 - Có kiến thức văn hoá nền tảng vững chắc bổ trợ như Toán, Hoá học, Sinh học, Ngoại ngữ, Tin học, Ngữ văn và một số kiến thức văn hoá nền ở các môn Địa lí, Lịch sử, vv… 1.2. Cơ sở lý luận về dạy học theo quan điểm hiện đại 1.2.1. Khái niệm về hoạt động dạy học Theo quan điểm hiện đại, hoạt động dạy học là một bộ phận của quá trình sư phạm tổng thể, bao gồm hoạt động dạy của giáo viên và hoạt động học của học sinh nhằm thực hiện mục đích giáo dục là hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất của học sinh. Dạy học là một hoạt động tương tác có tính đặc thù, trong đó hoạt động dạy và hoạt động học phải được thực hiện đồng thời với cùng một nội dung và hướng tới cùng một mục đích, nếu hai hoạt động này bị tách rời thì hoạt động dạy học sẽ bị phá vỡ. Học tập không có giáo viên sẽ trở thành tự học, giảng dạy không có học sinh sẽ trở thành độc thoại. 1.2.2. Bản chất của hoạt động dạy Trong dạy học, giáo viên đóng vai trò là chủ thể của hoạt động giảng dạy, xây dựng và thực thi kế hoạch giảng dạy bộ môn, tổ chức cho học sinh hoạt động và học tập với mọi hình thức, chỉ dẫn giúp đỡ học sinh học tập rèn luyện đồng thời kiểm tra và giáo dục học sinh trong mọi phương diện. Vậy bản chất của hoạt động dạy chính là hoạt động lãnh đạo, tổ chức, điều khiển của giáo viên để đạt được mục đích giáo dục. 1.2.3. Bản chất của hoạt động học Bản chất của hoạt động học chính là hoạt động nhận thức tích cực và phức tạp của học sinh trong quá trình lĩnh hội tri thức, kĩ năng, kĩ xảo của loài người để tạo ra sự phát triển tâm lí, ý thức, nhân cách ở chính chủ thể đó. Học sinh là chủ thể của hoạt động học, chủ thể có ý thức, chủ động, tích cực và sáng tạo trong nhận thức và rèn luyện nhân cách. 8 Hoạt động học hướng vào biến đổi, phát triển bản thân của chính chủ thể hoạt động là học sinh, làm biến đổi năng lực, phẩm chất người học, không làm thay đổi tri thức loài người. 1.2.4. Mối quan hệ giữa hoạt động dạy và hoạt động học Hoạt động dạy và hoạt động học là hai mặt của hoạt động dạy học, luôn gắn bó không thể tách rời, tác động qua lại bổ sung cho nhau, thống nhất biện chứng với nhau, quyết định lẫn nhau, thâm nhập vào nhau tạo thành một hoạt động chung nhằm phát triển năng lực và phẩm chất của học sinh. 1.2.5. Bản chất của quá trình dạy học Quá trình dạy học là một quá trình nhận thức độc đáo của học sinh. Quá trình dạy học không phải là quá trình tìm ra cái mới cho nhân loại mà chủ yếu là sự tái tạo những tri thức của loài người đã tạo ra, trong đó quá trình nhận thức của học sinh không diễn ra theo con đường mò mẫm, thử và sai như quá trình nhận thức nói chung của loài người, mà diễn ra theo con đường đã được khám phá, được nhà xây dựng chương trình, nội dung dạy học. Vì vậy, trong một thời gian nhất định, học sinh có thể lĩnh hội khối lượng tri thức rất lớn một cách thuận lợi. Quá trình dạy học là một chỉnh thể toàn vẹn thống nhất được tạo nên bởi các thành tố như: mục tiêu, nội dung, phương pháp, phương tiện, giáo viên, học sinh và môi trường giáo dục. Các thành tố này có mối quan hệ mật thiết, chặt chẽ với nhau theo nhiều tầng bậc ở nhiều cấp độ khác nhau. Bản chất của quá trình dạy học được thể hiện thông qua mối quan hệ tương tác giữa giáo viên và học sinh. Dạy học là toàn bộ những hoạt động chung của thầy và trò trong đó thầy giữ vai trò chủ đạo còn trò giữ vai trò chủ động, độc lập, tích cực, sáng tạo lĩnh hội tri thức nhằm thực hiện tốt nhiệm vụ dạy học. [13] 9 1.3. Khái niệm về năng lực 1.3.1. Khái niệm chung về năng lực Tuỳ theo bối cảnh và mục đích sử dụng mà năng lực thường được biểu đạt theo các cách khác nhau. Trong mỗi cách hiểu đều có những thuật ngữ tương ứng. Trong các tài liệu nước ngoài, năng lực được qui vào phạm trù khả năng (ability, possibility, capacity) - Theo tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế Thế giới (OECD), năng lực là khả năng đáp ứng một cách hiệu quả những yêu cầu phức hợp trong một bối cảnh cụ thể. - Theo chương trình giáo dục trung học ở Quebec, Canada năm 2004, năng lực được xem là một khả năng hành động hiệu quả bằng sự cố gắng dựa trên nhiều nguồn lực. Trong các tài liệu nghiên cứu ở Việt Nam, năng lực cũng được hiểu theo các phạm trù khác nhau. - Theo từ điển Tiếng Việt: “Năng lực là khả năng, điều kiện chủ quan hoặc tự nhiên sẵn có để thực hiện một hoạt động nào đó, phẩm chất tâm lí và sinh lí tạo cho con người khả năng hoàn thành một loại hoạt động nào đó với chất lượng cao” [1]. - Theo dự thảo chương trình Giáo dục phổ thông tổng thể của Bộ Giáo dục và Đào tạo, “Năng lực là thuộc tính cá nhân được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con người huy động tổng hợp các kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí...thực hiện thành công một loại hoạt động xác định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể" [5]. Nội dung nghiên cứu của luận văn được dựa trên cơ sở khái niệm năng lực của tài liệu này. 10 Như vậy, cho dù cách biểu đạt có khác nhau, nhưng cách hiểu về khái niệm năng lực đều chứa đựng nội dung chủ yếu đó là: năng lực là tổng hợp các đặc điểm, thuộc tính tâm sinh lí và trình độ chuyên môn của cá nhân phù hợp với yêu cầu đặc trưng của một hoạt động nào đó nhằm đảm bảo cho hoạt động đó đạt hiệu quả cao. Năng lực được coi là sự kết hợp của các khả năng, phẩm chất, thái độ của một cá nhân để thực hiện một nhiệm vụ có hiệu quả. 1.3.2. Phân loại năng lực Phân loại năng lực là một vấn đề khá phức tạp, tuỳ theo cách tiếp cận mà người ta chia năng lực thành các dạng khác nhau. Tuy nhiên, phổ biến nhất thì năng lực được chia thành hai nhóm chính là năng lực chung và năng lực chuyên biệt. Năng lực chung (năng lực cốt lõi): là năng lực cần thiết để cho con người sống và làm việc bình thường trong xã hội. Năng lực này hình thành và phát triển do nhiều môn học, liên quan đến nhiều môn học, ví dụ như năng lực tự chủ và tự học, năng lực giao tiếp và hợp tác, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo… Năng lực chuyên biệt (năng lực chuyên môn): là năng lực đặc trưng trong lĩnh vực nhất định của xã hội, được hình thành và hát triển do một lĩnh vực hay một môn học nào đó như năng lực âm nhạc, hội họa, kinh doanh, tổ chức... Năng lực chung và năng lực chuyên biệt có mối liên hệ qua lại với nhau. Năng lực chung là cơ sở của năng lực chuyên biệt, nếu năng lực chung càng phát triển thì càng dễ dàng đạt được năng lực chuyên môn. Ngược lại năng lực chuyên môn phát triển thì trong những điều kiện nhất định lại có ảnh hưởng tích cực đối với năng lực chung. Trên thực tế muốn có kết quả tốt trong một lĩnh vực nào đó thì năng lực chung phải phát triển ở một trình độ cần thiết và có năng lực chuyên môn tương ứng với công việc của mình. Những năng lực này không phải là bẩm sinh, mà nó có được do sự phát triển giáo dục, bồi dưỡng của con người. 11 1.3.3. Năng lực tìm tòi, khám phá thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí 1.3.3.1. Khái niệm Năng lực vật lí được hiểu là năng lực chuyên biệt môn Vật lí hoặc là năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí. Năng lực tìm tòi và khám phá thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí là một thành phần của năng lực vật lí của HS phổ thông. Đó là khả năng của HS có thể thực hiện được hoạt động tìm tòi, khám phá một số sự vật, hiện tượng đơn giản trong thế giới tự nhiên và đời sống theo tiến trình; có thể phân tích, so sánh, rút ra những dấu hiệu chung và riêng của một số sự vật, hiện tượng đơn giản, gần gũi trong thế giới tự nhiên; có thể sử dụng được các chứng cứ khoa học để kiểm tra các dự đoán, lí giải các chứng cứ từ đó rút ra kết luận. 1.3.3.2. Các biểu hiện của năng lưc tìm tòi, khám phá thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí Một HS có năng lực tìm tòi khám phá thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí thường có các biểu hiện sau: 1. Đề xuất và đặt câu hỏi cho vấn đề: HS biết đề xuất vấn đề tri thức và dùng ngôn ngữ của mình để diễn đạt vấn đề đã đề xuất, có thể phân tích đơn giản và đặt ra các câu hỏi liên quan đến vấn đề đề xuất. 2. Đưa ra phán đoán và xây dựng giả thuyết: HS đưa ra phán đoán và đề xuất giả thuyết khoa học cho vấn đề cần nghiên cứu. 3. Lập kế hoạch thực hiện: HS có thể thiết kế được ý tưởng nghiên cứu, lựa chọn phương pháp thích hợp (quan sát, thực nghiệm, điều tra, phỏng vấn, tra cứu tài liệu …) và lập kế hoạch thực hiện từ mục tiêu và điều kiện nghiên cứu. 4. Thực hiện kế hoạch: Bằng cách lựa chọn các thông tin có liên quan từ nhiều nguồn qua quan sát sự kiện, so sánh, đo đếm, làm thí nghiệm, HS tiến hành phân tích dữ liệu và thu thập chứng cứ nhằm chứng minh hay bác bỏ giả thuyết, từ đó rút ra kết luận và đánh giá. 12