Tài liệu Tổ chức dạy học một số kiến thức phần nhiệt học vật lý lớp 10 với việc sử dụng thí nghiệm học sinh tự làm nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM LÊ HỒNG NGÂN TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC PHẦN NHIỆT HỌC - VẬT LÝ LỚP 10 VỚI VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM HỌC SINH TỰ LÀM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THÁI NGUYÊN, 2019 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM LÊ HỒNG NGÂN TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC PHẦN NHIỆT HỌC - VẬT LÝ LỚP 10 VỚI VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM HỌC SINH TỰ LÀM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH Ngành: Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí Mã số: 8140111 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. PHẠM XUÂN QUẾ THÁI NGUYÊN, 2019 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu do tôi thực hiện và hoàn toàn chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình. Các số liệu và kết luận nghiên cứu trình bày trong luận văn chưa được công bố ở các đề tài nghiên cứu khác. Thái Nguyên, tháng 9 năm 2019 Tác giả Lê Hồng Ngân Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Trước hết tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô Trường Đại học sư phạm Thái Nguyên đặc biệt là các thầy cô giáo khoa Vật lý và tổ Phương pháp đã nhiệt tình giảng dạy, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập. Đặc biệt tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy giáo hướng dẫn: PGS.TS. Phạm Xuân Quế, người đã tận tâm giúp đỡ, chỉ dẫn nhiệt tình, tháo gỡ những vướng mắc, động viên tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này. Cuối cùng xin bày tỏ lòng biết ơn tới các bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã giúp đỡ, động viên tôi hoàn thành luận văn này. Xin trân trọng cảm ơn! Thái Nguyên, tháng 9 năm 2019 Tác giả Lê Hồng Ngân Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................... ii MỤC LỤC ..........................................................................................................iii DANH MỤC CÁC HÌNH .................................................................................. iv MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1 1. Lý do chọn đề tài ............................................................................................. 1 2. Tình hình nghiên cứu có liên quan đến đề tài luận văn ................................... 3 3. Mục đích, nhiệm vụ nghiên cứu ...................................................................... 9 4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu ................................................................. 9 5. Giả thuyết khoa học ....................................................................................... 10 6. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 10 7. Đóng góp của đề tài luận văn ........................................................................ 11 8. Cấu trúc luận văn ........................................................................................... 11 Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC PHẦN NHIỆT HỌC - VẬT LÝ LỚP 10 VỚI VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM HỌC SINH TỰ LÀM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH ....................... 12 1.1. Năng lực và năng lực sáng tạo.................................................................... 12 1.1.1. Khái niệm năng lực và khái niệm sáng tạo.............................................. 12 1.1.2. Năng lực sáng tạo của học sinh trong học tập ......................................... 15 1.2.2. Ưu điểm và hạn chế của thí nghiệm học sinh tự làm trong dạy học Vật lý ................................................................................................................. 22 1.2.3. Vai trò của việc tự làm thí nghiệm trong dạy học Vật lí ......................... 23 1.2.4. Quy trình tự làm thí nghiệm .................................................................... 25 1.3. Tổ chức dạy học một số kiến thức phần nhiệt học - vật lý lớp 10 với việc sử dụng thí nghiệm học sinh tự làm ........................................................... 28 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 1.3.1. Sự cần thiết sử dụng thí nghiệm học sinh tự làm trong tổ chức dạy học một số kiến thức phần nhiệt học - vật lý lớp 10 ......................................... 28 1.3.2. Một số yêu cầu trong sử dụng thí nghiệm học sinh tự làm trong tổ chức dạy học một số kiến thức phần Nhiệt học - Vật lý lớp 10 ........................ 30 1.3.3. Khả năng sử dụng thí nghiệm học sinh tự làm trong tổ chức dạy học nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh ................................................ 31 1.4. Điều tra thực tiễn việc sử dụng thí nghiệm học sinh tự làm trong dạy học một số kiến thức phần Nhiệt học - Vật lý lớp 10 nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh ................................................................................... 34 1.4.1. Mục đích điều tra ..................................................................................... 34 1.4.2. Đối tượng điều tra .................................................................................... 35 1.4.3. Phương pháp điều tra ............................................................................... 35 1.4.4. Kết quả điều tra........................................................................................ 35 TIỂU KẾT CHƯƠNG 1 .................................................................................... 39 Chương 2: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG CÁC THÍ NGHIỆM HỌC SINH TỰ LÀM TỪ VỎ LON VÀ CHAI NHỰA TRONG DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC VẬT LÝ PHẦN NHIỆT NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HS ........................ 40 2.1. Đặc điểm nội dung và cấu trúc kiến thức phần Nhiệt học THPT .............. 40 2.1.1. Đặc điểm nội dung kiến thức phần Nhiệt học trong chương trình Vật lý lớp 10 ............................................................................................................. 40 2.1.2. Nội dung và cấu trúc kiến thức phần Nhiệt học ...................................... 41 2.2. Thiết kế các thí nghiệm Vật lý từ chai nhựa và vỏ lon tạo điều kiện phát triển năng lực sáng tạo của học sinh .......................................................... 47 2.2.1. Một số yêu cầu về thiết kế thí nghiệm tự làm phần Nhiệt học ................ 48 2.2.2. Thiết kế các thí nghiệm Vật lý từ chai nhựa và vỏ lon ........................... 49 2.3. Tổ chức dạy học một số kiến thức phần Nhiệt học 10: Bài “Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt” với việc sử dụng các thí nghiệm tự làm nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh..................................... 53 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 2.3.1. Mục tiêu bài học ...................................................................................... 53 2.3.2. Chuẩn bị ................................................................................................... 54 2.3.3. Tiến trình dạy học bài “Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ Ma-ri-ốt”...... 54 2.4. Tổ chức dạy học một số kiến thức phần Nhiệt học 10: Bài “Nội năng và sự biến thiên nội năng” với việc sử dụng các thí nghiệm tự làm nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh .......................................................... 61 2.4.1. Mục tiêu bài học ...................................................................................... 61 2.4.2. Chuẩn bị ................................................................................................... 61 2.4.3. Tiến trình dạy học bài “Nội năng và sự biến thiên nội năng” ................. 62 2.5. Tổ chức dạy học một số kiến thức phần Nhiệt học 10: Bài “Sự chuyển thể của các chất” với việc sử dụng các thí nghiệm tự làm nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh .......................................................................... 64 2.5.1. Mục tiêu bài học ...................................................................................... 64 2.5.2. Chuẩn bị ................................................................................................... 65 2.5.3. Tiến trình dạy học bài “Sự chuyển thể các chất” .................................... 65 TIỂU KẾT CHƯƠNG 2 .................................................................................... 68 Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ...................................................... 69 3.1. Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm ............................................ 69 3.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm .............................................................. 69 3.1.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm.............................................................. 69 3.2. Đối tượng và nội dung thực nghiệm sư phạm ............................................ 70 3.2.1. Đối tượng ................................................................................................. 70 3.2.2. Nội dung .................................................................................................. 70 3.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm ........................................................... 70 3.3.1. Phương pháp quan sát .............................................................................. 70 3.3.2. Phương pháp thống kê toán học .............................................................. 71 3.4. Diễn biến và kết quả thực nghiệm sư phạm ............................................... 71 3.4.1. Diễn biến và kết quả thu được khi dạy thực nghiệm tiết 48: “Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt” ................................................... 71 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 3.4.2. Diễn biến và kết quả thu được khi dạy thực nghiệm tiết 53: “Nội năng và sự biến thiên nội năng” ........................................................................ 73 3.4.3. Diễn biến và kết quả thu được khi dạy thực nghiệm tiết 60: “Sự chuyển thể của các chất” ................................................................................... 75 3.5. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm ..................................................... 76 3.5.1. Xây dựng tiêu chí đánh giá các mức độ đạt được của NL sáng tạo của HS ................................................................................................................ 76 3.5.2. Đánh giá sự phát triển NL sáng tạo của HS ............................................ 76 TIỂU KẾT CHƯƠNG 3 .................................................................................... 80 KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................... 81 1. Những kết quả đạt được của luận văn ........................................................... 81 2. Hạn chế của đề tài .......................................................................................... 82 3. Kiến nghị ....................................................................................................... 82 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................... 83 PHỤ LỤC Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH Sơ đồ 2.1. Cấu trúc phần Nhiệt học - Vật lý 10 ................................................ 47 Hình 2.1. Sự biến đổi đẳng nhiệt của một khối không khí ................................ 50 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Nước ta đang đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa và phát triển kinh tế tri thức, để sớm trở thành một nước công nghiệp theo hướng hiện đại. Để thực hiện mục tiêu này, nhân tố hàng đầu, quyết định thắng lợi, không gì khác chính là nguồn nhân lực. Theo đó, nền giáo dục và đào tạo nước ta phải đổi mới một cách căn bản, toàn diện. Luật Giáo dục sửa đổi năm 2009, tại Điều 24, Chương 2 đã khẳng định: “Phương pháp giáo dục phổ thông phải biết phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm; rèn luyện kỹ năng vận dụng kỹ thuật vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui hứng thú học tập cho mọi học sinh” [3]. Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 04/11/2013 của Hội nghị lần 8 Ban Chấp hành Trung ương Đảng (khóa XI) về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế cũng nhấn mạnh: “Chuyển mạnh quá trình giáo dục từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện năng lực và phẩm chất người học. Học đi đôi với hành; lí luận gắn với thực tiễn; giáo dục nhà trường kết hợp với giáo dục gia đình và giáo dục xã hội. Riêng đối với giáo dục phổ thông: “Tập trung phát triển trí tuệ, thể chất, hình thành phẩm chất, năng lực công dân, phát hiện và bồi dưỡng năng khiếu, định hướng nghề nghiệp cho học sinh. Nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện, chú trọng giáo dục lý tưởng, truyền thống, đạo đức, lối sống, ngoại ngữ, tin học, năng lực và kĩ năng thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Hoàn thành việc xây dựng chương trình giáo dục phổ thông giai đoạn sau năm 2018” [1]. Như vậy, vấn đề đổi mới giáo dục - đào tạo theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của người học đang là một yêu cầu cấp thiết hiện nay. Trong dạy học vật lý ở trường phổ thông, các nội dung kiến thức chủ yếu là vật lý thực nghiệm, hầu hết các khái niệm, định luật, thuyết vật lý… được rút Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ra trên cơ sở khảo sát, phân tích các kết quả có được từ việc tiến hành thí nghiệm. Vì vậy, dạy học vật lý không chỉ đơn thuần cung cấp cho học sinh kiến thức mà điều quan trọng nữa là phải trang bị những kỹ năng, kỹ xảo về thực hành như: gia công, lắp ráp, tiến hành thí nghiệm để thu thập và xử lý kết quả... Thực trạng dạy học hiện nay ở các trường phổ thông vẫn nặng về thông báo, thuyết trình và diễn giải. Học sinh vẫn học tập theo lối ghi nhớ và tái hiện nên khả năng vận dụng tri thức vào thực tiễn vẫn rất hạn chế. Do đó, vấn đề đổi mới phương pháp dạy học cần chuyển mạnh từ phương pháp nặng về sự diễn giảng của giáo viên sang phương pháp nặng về tổ chức cho học sinh hoạt động để tự lực chiếm lĩnh kiến thức và kỹ năng; tăng cường học tập cá nhân, phối hợp một cách hài hoà với học tập hợp tác nhóm; coi trọng việc bồi dưỡng phương pháp tự học; tăng cường khai thác, sử dụng thí nghiệm và các phương tiện trực quan trong dạy học vật lý. Để thực hiện hiệu quả đổi mới dạy học Vật lý theo các định hướng nêu trên luôn cần có sự hỗ trợ của các thiết bị thí nghiệm, phương tiện trực quan. Tuy nhiên, hiện nay, cơ sở vật chất của các trường phổ thông vẫn còn nhiều hạn chế và chưa đáp ứng được yêu cầu thực tiễn đổi mới dạy học vật lý. Do đó, vấn đề tự chế tạo dụng cụ thí nghiệm để hỗ trợ cho việc tổ chức các hoạt động học tập của học sinh là vấn đề cấp thiết đang được các nhà nghiên cứu giáo dục quan tâm giải quyết trong thời gian qua. Đặc biệt, nội dung kiến thức vật lý được dạy học ở trung học phổ thông thường liên quan đến những hiện tượng, quá trình vật lý cơ bản, đơn giản, định tính nên rất phù hợp với loại thí nghiệm đơn giản mà học sinh có thể tự tạo để sử dụng, đó là thí nghiệm tự làm. Thí nghiệm tự làm có nhiều ưu điểm nổi trội như: được tạo ra từ những vật liệu thông thường trong cuộc sống nên dễ tìm kiếm; thao tác gia công, lắp ráp và tiến hành thường đơn giản, không mất nhiều thời gian nên dễ tự tạo; sử dụng thí nghiệm nhanh gọn, cho kết quả rõ ràng, dễ gắn kết logic bài học nên có tính khả thi. Không chỉ ở Việt Nam, thí nghiệm tự làm được sử dụng phổ biến ở Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn nhiều nước phát triển trên thế giới bởi tính đơn giản nhưng lại có hiệu quả cao trong dạy học. Thí nghiệm tự làm còn thể hiện được tính sáng tạo của người làm ra nó, nhất là khi sử dụng thí nghiệm tự làm để hỗ trợ cho các hoạt động học tập tìm tòi, khám phá và nghiên cứu khoa học của học sinh trong dạy học vật lý ở trường phổ thông. Thực tiễn dạy học vật lý ở các trường trung học phổ thông cho thấy, giáo viên vẫn mất nhiều thời gian để thuyết trình, diễn giải và mô tả nhưng học sinh vẫn không hiểu hết bản chất của hiện tượng, quá trình vật lý cần nghiên cứu. Đặc biệt là hầu hết học sinh vẫn chưa vận dụng được kiến thức đã học vào thực tiễn cuộc sống. Nguyên nhân của những hạn chế này một phần là do giáo viên chưa quan tâm khai thác, sử dụng thí nghiệm tự làm để khắc phục những hạn chế về cơ sở vật chất, thiết bị thí nghiệm sẵn có. Trên thực tế, thời gian qua, đã có một số tác giả nghiên cứu về đổi mới phương pháp dạy học theo hướng phát huy tính chủ động, sáng tạo của người học, về phương pháp thí nghiệm và thí nghiệm tự làm. Tuy nhiên, đến nay chưa có tác giả nào nghiên cứu về việc sử dụng thí nghiệm học sinh tự làm trong tổ chức dạy học một số kiến thức phần nhiệt học - vật lý lớp 10 nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh. Do vậy, vấn đề “Tổ chức dạy học một số kiến thức phần Nhiệt học - Vật lý lớp 10 với việc sử dụng thí nghiệm học sinh tự làm nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh” mà tác giả lựa chọn làm đề tài luận văn có ý nghĩa sâu sắc cả về lý luận và thực tiễn. 2. Tình hình nghiên cứu có liên quan đến đề tài luận văn * Các nghiên cứu ở nước ngoài Trong thời gian qua, nhiều nước trên thế giới đã quan tâm đến việc khai thác, tự tạo thí nghiệm để sử dụng vào trong dạy học. Một trong những tổ chức nghiên cứu lớn nhất đó là “Les petits des brouillards” [33], lúc đầu hình thành ở Canada, sau đó phát triển đến 15 nước khác nhau, trong đó có các nước giáo dục phát triển như Mỹ, Pháp, Trung Quốc… Tổ chức này đã đưa ra chủ trương tạo Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn điều kiện tốt nhất cho học sinh làm thí nghiệm bằng các vật liệu đơn giản, rẻ tiền, dễ kiếm. Trong tài liệu “Kreative Experimente für Schüler, und Freizeit” của Eduardo de Campos Valadares (Đức) đã hướng dẫn học sinh cách làm các thí nghiệm vật lý đơn giản về Cơ, Nhiệt, Điện và Quang học [39]. Tài liệu đã trình bày chi tiết cách gia công dụng cụ để lắp ráp, chế tạo thí nghiệm phục vụ cho việc dạy và học vật lý. Mục đích của tài liệu nhằm hướng dẫn học sinh ở các trường phổ thông tự học, tự khám phá với việc tự tạo các thí nghiệm để kiểm chứng các hiện tượng và quá trình liên quan đến kiến thức được học. Trong khi đó nhiều thí nghiệm được tác giả Michael Lichtfeldt và các cọng sự (Đức) trình bày trong các cuốn “Impulse Physik: low-cost-experimente für den Physickumterrricht der Sekundarstufe 1, 2” lại không đề cập đến vấn đề gia công, tự tạo thí nghiệm mà chỉ nêu thí nghiệm nhằm giải quyết các bài tập tình huống liên quan đến các quá trình, hiện tượng vật lý trong thực tiễn cuộc sống [38]. Ví dụ các hiện tượng về điện học như sự nhiễm điện do cọ sát; về điện từ như hiện tượng cảm ứng điện từ… Vì vậy, khi học sinh tiến hành những thí nghiệm này thì giáo viên cần có sự hướng dẫn về cách chọn lựa và gia công dụng cụ hoặc phát huy khả năng sáng tạo của học sinh trong tìm kiếm và gia công vật liệu. Ngoài những công trình đã kể đến ở trên còn rất nhiều tác giả nghiên cứu vấn đề này và công bố kết quả qua nhiều sách và tạp chí, website…, chẳng hạn như: Experimentien mit einfachen Mitteln trong tạp chí Physik im Unterricht của H. J. Wilke; các thí nghiệm đơn giản, tự làm Experimente zum Selber-mache trong tài liệu Trickiste 1 & 2; hay Physikalische Freihand-expermente trong Der fliegende Zirkus der Physik của Jearl Walker... Các tài liệu này tập trung trình bày về cách xây dựng, chế tạo thí nghiệm được làm bằng tay với các vật liệu dễ kiếm, rẻ tiền trong các nội dung dạy học vật lý phần Cơ học, Nhiệt học, Điện học và Quang học ở trường phổ thông. Các thí nghiệm được trình bày thường đơn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn giản, dễ làm kết hợp các bài tập thí nghiệm nhằm giúp học sinh có thể tự học ở nhà hoặc trong các giờ thực hành trên lớp với các bạn trong những nhóm học tập từ 4 đến 6 học sinh. Nhìn chung, các tài liệu trên chưa trình bày chuyên sâu theo từng cấp học, bậc học cụ thể của chương trình vật lý phổ thông mà chỉ mang tính đại chúng hỗ trợ cho học sinh trong việc tìm tòi sáng tạo theo mục tiêu “em yêu khoa học”. * Các nghiên cứu ở trong nước Trong những năm gần đây, nhiều tác giả trong nước đã nghiên cứu xây dựng và sử dụng thí nghiệm tự làm trong dạy học vật lý ở trường phổ thông. Có thể phân các kết quả đó thành 2 nhóm nghiên cứu chính sau: những nghiên cứu về thí nghiệm tự làm phức tạp, định lượng và thí nghiệm tự làm đơn giản, rẻ tiền. Những nghiên cứu về thí nghiệm tự làm phức tạp, định lượng: Theo trình bày của tác giả Nguyễn Anh Thuấn trong luận án tiến sĩ “Xây dựng và sử dụng thí nghiệm trong dạy học chương “sóng cơ học” vật lý 12 trung học phổ thông theo hướng phát triển tích cực hoạt động nhận thức, sáng tạo của học sinh”, đã đề xuất được quy trình xây dựng và chế tạo được 5 thí nghiệm trong chương sóng cơ lớp 12 [22]. Theo tác giả, việc chế tạo được các thí nghiệm có tính khả thi cùng với quy trình xây dựng thí nghiệm trên có ý nghĩa rất lớn trong việc phát triển tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh, qua đó nâng cao chất lượng dạy học ở trường trung học phổ thông. Bên cạnh việc đầu tư nghiên cứu xây dựng thí nghiệm, về mặt lý luận, tác giả còn đề xuất 4 giai đoạn sử dụng thí nghiệm nhằm nâng cao hiệu quả dạy học vật lý. Đó là: làm xuất hiện vấn đề cần nghiên cứu; hỗ trợ việc đề xuất giả thuyết của học sinh; kiểm tra giả thuyết hoặc kiểm tra hệ quả được suy ra từ giả thuyết; và vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Tuy nhiên, hầu hết các thí nghiệm này là thí nghiệm biểu diễn của giáo viên và thí nghiệm thực hành tại lớp. Do đó vấn đề khai thác, tự tạo và sử dụng thí nghiệm làm thí nghiệm thực hành thực tập hoặc thí nghiệm thực tập quan sát, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn luyện tập ở nhà của học sinh vẫn chưa được nhiều tác giả quan tâm, phát triển. Cùng hướng nghiên cứu này, tác giả Dương Xuân Quý đã nghiên cứu xây dựng các thiết bị thí nghiệm kỹ thuật để kiểm nghiệm dạng sin của đồ thị li độ dao động theo thời gian của các loại con lắc, thí nghiệm kiểm nghiệm công thức chu kì dao động của các loại con lắc và cách sử dụng các thiết bị thí nghiệm này dùng trong dạy học vật lý lớp 12 trung học phổ thông [19]. Tác giả Nguyễn Hoàng Anh với đề tài luận án tiến sĩ “Xây dựng và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học Vật lý 12 nâng cao phần Cơ học” cũng có những đóng góp tương tự trong vấn đề này. Những nghiên cứu tự tạo dụng cụ thí nghiệm định tính đơn giản, rẻ tiền. Tác giả Ngô Quang Sơn, trong luận án tiến sĩ (2002) với đề tài “Một số biện pháp nâng cao chất lượng dạy học phần dao động và sóng lớp 12 cho học viên lớn tuổi tại các trung tâm giáo dục thường xuyên” [21], đã đề ra 3 biện pháp nâng cao chất lượng dạy học vật lý phổ thông trong việc sử dụng thí nghiệm, đó là: biên soạn tài liệu tự học có hướng dẫn và tài liệu tra cứu; tăng cường sử dụng thí nghiệm đơn giản do học viên tự làm; rèn luyện kỹ năng tự học cho học viên lớn tuổi ở trên lớp và ở nhà. Nghiên cứu này chứng tỏ: vấn đề hướng dẫn các học viên lớn tuổi tự làm thí nghiệm đơn giản là hoàn toàn khả thi và có tác dụng tốt trong dạy học vật lý. Tác giả chia vấn đề hướng dẫn làm thí nghiệm tự làm thành ba mức độ thực hiện: hướng dẫn học viên sưu tầm các thiết bị có sẵn trong cuộc sống hàng ngày, có thể dùng trong học tập; hướng dẫn học viên lắp ráp dụng cụ thí nghiệm bằng những thiết bị sẵn có; hướng dẫn học viên tự tạo thiết bị thí nghiệm bằng những vật liệu dễ tìm, dễ gia công. Tác giả Nguyễn Ngọc Hưng đã trình bày về các kết quả nghiên cứu chế tạo thí nghiệm đơn giản trong tài liệu “Thí nghiệm vật lý với dụng cụ tự làm từ chai nhựa và vỏ lon”. Mặc dù không trình bày lại khái niệm về dụng cụ thí nghiệm đơn giản, nhưng tác giả cũng đã nêu ra những đặc điểm của loại dụng cụ thí nghiệm tự làm nhằm làm rõ hơn nội hàm của khái niệm này. Đó là: việc chế Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn tạo dụng cụ thí nghiệm đòi hỏi các vật liệu đơn giản, dễ tìm kiếm; các thao tác gia công, chế tạo thí nghiệm đơn giản bằng các công cụ thông dụng trong cuộc sống như dao, kéo, kìm, búa…; thí nghiệm dễ lắp ráp, tháo rời các bộ phận; dễ bảo quản, vận chuyển và an toàn trong chế tạo cũng như bố trí, tiến hành thí nghiệm; việc bố trí và tiến hành thí nghiệm cũng đơn giản, các hiện tượng vật lý diễn ra với thí nghiệm này cũng rõ ràng, dễ quan sát. Bên cạnh đó, tác giả đã phân tích làm rõ sự cần thiết của việc sử dụng các thí nghiệm tự làm đơn giản và những ưu điểm chúng trong dạy học, góp phần phát triển được năng lực hoạt động trí tuệ - thực tiễn và tư duy sáng tạo cho học sinh [13]. Tác giả Lê Văn Giáo trong tài liệu “Thí nghiệm và các phương tiện trực quan trong dạy học vật lý”, đã nêu khái niệm về thí nghiệm tự làm đơn giản, rẻ tiền và đi sâu nghiên cứu khai thác, sử dụng thí nghiệm tự làm với tư cách là một trong 3 xu hướng sử dụng phương tiện dạy học [11]. Trong tài liệu “Tổ chức hoạt động thí nghiệm vật lý tự làm ở trường trung học cơ sở” của tác giả Hà Văn Hùng và Lê Cao Phan [12] đã trình bày cách chế tạo một số thí nghiệm đơn giản kết hợp hướng dẫn các phương án sử dụng thí nghiệm tự làm vào các hình thức dạy học vật lý. Các tác giả đều cho rằng khai thác, sử dụng thí nghiệm tự làm, đơn giản có tính khả thi và thật sự cần thiết để góp phần tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lý. Ngoài ra còn có một số tác giả khác cũng nghiên cứu thêm theo hướng này như: luận án tiến sĩ với đề tài “Xây dựng và sử dụng một số thí nghiệm đơn giản trong dạy học kiến thức thuộc phần Cơ học lớp 6 theo định hướng phát triển hoạt động nhận thức tích cực, tự lực, sáng tạo của học sinh” của tác giả Đồng Thị Diện [13] hay “Nghiên cứu xây dựng và sử dụng thí nghiệm nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học ở trường trung học cơ sở” của tác giả Huỳnh Trọng Dương [9]. Các nghiên cứu này đã tập trung tự tạo thí nghiệm đơn giản, rẻ tiền và các biện pháp sử dụng thí nghiệm tự làm theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Tác giả Nguyễn Thượng Chung trong cuốn “Bài tập thí nghiệm vật lý trung học cơ sở” [5] cũng đã đề cập đến việc tổ chức hoạt động dạy học vật lý theo hướng nâng cao chất lượng bằng cách kích thích hứng thú học tập, tăng cường tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh qua xây dựng các phương án thí nghiệm tự làm, lựa chọn phương tiện và điều kiện tiến hành thí nghiệm trong cuộc sống hàng ngày. Tóm lại, những nghiên cứu về xây dựng, sử dụng thí nghiệm tự làm trong dạy học vật lý ở trường phổ thông đã góp phần làm phong phú nội hàm của khái niện thí nghiệm tự làm và vai trò của nó trong việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh; làm rõ các yêu cầu của thí nghiệm tự làm và sử dụng thí nghiệm tự làm trong dạy học vật lý phổ thông. Mặc dù vậy, nhưng đến nay, vấn đề nghiên cứu khai thác, sử dụng thí nghiệm tự làm trong dạy học vật lý ở trường phổ thông vẫn còn một số nội dung chưa được làm rõ là vấn đề; những công trình nghiên cứu ý luận và thực tiễn về các vấn đề liên quan vẫn còn ít. Từ những phân tích trên, luận văn tập trung nghiên cứu và giải quyết một số vấn đề cụ thể sau: - Nghiên cứu để bổ sung và hoàn chỉnh cơ sở lý luận của việc sử dụng thí nghiệm học sinh tự làm trong dạy học vật lý theo hướng phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh. + Theo thời gian và cùng với sự phát triển của khoa học thì nội hàm của khái niệm thí nghiệm học sinh tự làm được phát triển và mở rộng. Do đó để có thể hiểu đầy đủ hơn về loại TN này trong DHVL nhằm khai thác và sử dụng có hiệu quả trong QTDH thì cần phải làm rõ hơn về mặt nội hàm của khái niệm này và phân loại. + Để việc tự chế tạo dụng cụ TN của học sinh và tiến hành thí nghiệm với các dụng cụ đó đảm bảo tính khoa học, tính sư phạm, tính khả thi và phát huy tốt vai trò của nó trong QTDH, nhất là trong việc phát triển năng lực sáng tạo của học sinh thì việc tự tạo TN và sử dụng vào tổ chức DH cần phải tuân theo một Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn quy trình nhất định, do đó cần phải nghiên cứu đề xuất được quy trình tự tạo TN của học sinh và quy trình sử dụng thí nghiệm học sinh tự làm vào phát triển năng lực sáng tạo của học sinh. - Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm học sinh chế tạo dụng cụ được vận dụng để hỗ trợ tổ chức dạy học phần Nhiệt học - Vật lý 10 nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh, góp phần nâng cao chất lượng dạy học Vật lý ở trường phổ thông. 3. Mục đích, nhiệm vụ nghiên cứu * Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu việc xây dựng và tổ chức cho HS chế tạo dụng cụ thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm với dụng cụ đó trong dạy học một số kiến thức phần Nhiệt học - Vật lý 10 nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh. * Nhiệm vụ nghiên cứu: - Nghiên cứu cơ sở lý luận của dạy học theo định hướng phát triển năng lực sáng tạo của học sinh. - Nghiên cứu nội dung phần Nhiệt học - Vật lí 10 và tìm hiểu thực tế hoạt động dạy và học của giáo viên và học sinh về sử dụng thí nghiệm tự làm trong dạy, học phần Nhiệt học - Vật lý 10. - Nghiên cứu xây dựng một số thí nghiệm bằng các dụng cụ tự chế tạo để sử dụng trong dạy học phần Nhiệt học - Vật lí 10, nhằm triển năng lực sáng tạo của học sinh. - Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá tính khả thi và mục tiêu đạt được của thí nghiệm học sinh tự làm trong dạy học một số kiến thức phần Nhiệt học Vật lý lớp 10. 4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu * Khách thể nghiên cứu: Hoạt động dạy và học vật lý của giáo viên và học sinh trong trường THPT. * Đối tượng nghiên cứu: Giải pháp tổ chức dạy học một số kiến thức phần Nhiệt học - Vật lý lớp Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 10 với việc sử dụng thí nghiệm học sinh tự làm nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh. 5. Giả thuyết khoa học Nếu cho học sinh tự làm dụng cụ thí nghiệm và dùng chính các dụng cụ đó để tổ chức dạy học thì sẽ bồi dưỡng được năng lực sáng tạo của học sinh trong học Vật lý nói chung, trong học các kiến thức phần Nhiệt học - Vật lý 10 nói riêng. 6. Phương pháp nghiên cứu Trên cơ sở quán triệt sâu sắc các quan điểm đổi mới giáo dục - đào tạo của Đảng và Nhà nước ta, nhất là chủ trương đổi mới phương pháp dạy, mà cốt lõi là tư tưởng về dạy cách học, học cách học; tiếp thu có chọn lọc những tinh hoa về lý luận và thực tiễn dạy học trên thế giới, trong nước để xây dựng luận văn; trong quá trình nghiên cứu, tác giả tiếp cận vấn đề theo các quan điểm: hệ thống - cấu trúc, lịch sử - lô gíc, thực tiễn và quan điểm tích hợp để làm sáng tỏ những vấn đề lý luận, thực tiễn của vấn đề nghiên cứu. Đồng thời, tác giả kết hợp các phương pháp nghiên cứu của khoa học giáo dục để triển khai thực hiện: * Nghiên cứu lý luận - Nghiên cứu về các văn bản, văn kiện, chỉ thị, thông tư của Đảng, Nhà nước, và của Bộ giáo dục và Đào tạo về giáo dục THPT. - Phân tích chương trình, nội dung các kiến thức cơ phần Nhiệt học trong sách giáo khoa Vật lí 10 và các tài liệu liên quan để xác định mục tiêu dạy học của chương “Cơ sở nhiệt động lực học”. * Điều tra, quan sát - Tìm hiểu quá trình dạy kiến thức phần Nhiệt học - Vật lí 10 của giáo viên bằng hình thức phỏng vấn. - Tìm hiểu quá trình học của học sinh và trình độ năng lực sáng tạo của học sinh. * Thực nghiệm sư phạm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn - Lập kế hoạch về nội dung, thời gian, đối tượng thực nghiệm sư phạm. Tiến hành thực nghiệm theo kế hoạch đề ra, thu thập dữ liệu. Phân tích dữ liệu từ quá trình thực nghiệm sư phạm đề kiểm tra tính đứng đắn của giả thuyết khoa học đã đề ra. 7. Đóng góp của đề tài luận văn Có đóng góp mới về lí luận và thực tiễn, cụ thể là: - Hệ thống hóa và làm sáng tỏ một số vấn đề lí luận làm cơ sở phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong học Vật lý nói chung, một số kiến thức phần Nhiệt học - Vật lý 10 nói riêng: - Điều tra và làm rõ thực trạng của việc tổ chức dạy học một số kiến thức phần Nhiệt học - Vật lý lớp 10 với việc sử dụng thí nghiệm học sinh tự làm nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh. - Đề xuất mới về phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh: Xác định một số biểu hiện năng lực sáng tạo của học sinh; Thiết kế bộ công cụ đánh giá năng lực sáng tạo cho học sinh. 8. Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, phụ lục và tài liệu tham khảo, luận văn có 3 chương: Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn về tổ chức dạy học với việc sử dụng thí nghiệm học sinh tự làm nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh Chương 2: Thiết kế, chế tạo và sử dụng các thí nghiệm học sinh tự làm từ vỏ lon và chai nhựa trong dạy học một số kiến thức vật lý phần Nhiệt học- Vật lý 10 nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh. Chương 3: Thực nghiệm sư phạm. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn