Tóm tắt Luận án Dạy học Vật lí theo quy trình nghiên cứu khoa học chương “Điện từ học” cấp Trung học Cơ sở

a HS khi học các bài học về Điện từ cấp THCS. 4 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 cấp THCS theo quy trình NCKH trên các đối tượng GV và HS ở một số trường THCS mà thấy rằng, các GV đều có thể DH theo quy trình NCKH và phát triển được NLKH của tất cả HS ở các trường TNSP thì giả thuyết của đề tài có tính khả thi và phù hợp với thực tiễn DH Vật lí ở trường THCS của Việt Nam. 7. Phƣơng pháp nghiên cứu 7.1. Phương pháp nghiên cứu lí thuyết - Thu thập và xử lí thông tin trong các văn bản chỉ đạo về đổi mới căn bản và toàn diện GDĐT để định hướng 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 Chương “Điện từ học” trong Chương trình GDPT hiện hành để sắp sếp lại nội dung kiến thức, đồng thời xây dựng logic hình thành kiến thức hợp lí với tiến trình DH theo quy trình NCKH. 7.2. Phương pháp điều tra thực trạng Khảo sát GV về: Quy trình NCKH; Thực trạng việc DH phát triển NLKH ở trường THCS; Những khó khăn trong DH phát triển năng lực. 7.3. Phương pháp chuyên gia Trao đổi, xin ý kiến của các chuyên gia lí luận và PPDH, chuyên gia tâm lí giáo dục về một số nội dung: Tâm lí lứa tuổi của HS THCS; Tiến trình DH kiến thức vật lí theo quy trình NCKH; Tiêu 5 chí, biểu hiện, chỉ báo hành vi về NLKH của HS. Cấu trúc NLKH, công cụ đánh giá NLKH của HS; Nội dung kiến thức về Điện từ học cấp THCS, mạch logic phát triển kiến thức theo quy trình NCKH. 7.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm - TNSP lần thứ nhất để thu thập dữ liệu để hoàn thiện: tiến trình DH, nội dung DH, hình thức tổ chức DH, bộ công cụ đánh giá NLKH của HS. - TNSP lần thứ hai để thu thập và xử lí số liệu theo mức độ chỉ báo hành vi của HS về NLKH. - Đánh giá sự phát triển NLKH trên cùng một đối tượng HS thông qua phiếu phản hồi ở ba bài học. Lấy kết quả học tập trên phiếu phản hồi ở Bài 1 làm số liệu đánh giá khảo sát đầu vào về NLKH của HS, sau đó dùng số liệu kết quả học tập ở Bài 2 và Bài 3 để so sánh với Bài 1, từ đó rút ra kết luận về sự phát triển NLKH của HS khi học theo quy trình NCKH. - Tổng hợp kết quả đánh giá sự phát triển năng lực của HS ở các lớp, các trường khác nhau; lứa tuổi khác nhau; GV dạy khác nhau để đưa ra kết luận về tính đúng/sai của giả thuyết đã đưa ra. 7.5. Phương pháp thống kê toán học Sử dụng phần mềm Excel để xác định tỉ lệ % mức độ chỉ báo hành vi ở từng NLTP của HS và sử dụng biểu đồ để so sánh và đánh giá sự phát triển NLKH của HS khi học theo quy trình NCKH. 8. Các đóng góp mới của đề tài 8.1. Đề xuất tiến trình DH dựa theo quy trình NCKH gồm 5 giai đoạn trong đó có giai đoạn nghiên cứu tổng quan. 8.2. Đề xuất được cấu thành NLKH gồm 10 NLTP và biểu hiện hành vi của các NLTP. 6 8.3. Thiết kế bộ công cụ đánh giá NLKH của HS với 4 mức độ chỉ báo hành vi tương ứng với mỗi NLTP. 8.4. Thiết kế logic tiến trình KH xây dựng kiến thức ba bài học ở Chương “Điện từ học” cấp THCS theo tiến trình 5 giai đoạn NCKH. 8.5. Thiết kế các hoạt động dạy và hoạt động học của 3 bài học theo 5 giai đoạn quy trình NCKH. 8.6. Xây dựng ba bộ công cụ đánh giá mức độ NLKH của HS đạt được khi học ba bài học về Điện từ học cấp THCS. 8.7. Thiết kế dụng cụ, thiết bị TN dùng để TNSP DH theo quy trình NCKH ở ba bài học về Điện từ học gồm: Tên bài Tên thí nghiệm Số lƣợng 1. Từ trường của nam châm vĩnh cửu 1. TN về sự tương tác của nam châm vĩnh cửu với: nam châm; kim nam châm; sắt, mạt sắt và các kim loại, vật liệu khác nhau 5 bộ 2. Từ trường của dòng điện 2. TN kiểm tra các dự đoán dòng điện có tính chất như của nam châm (hút sắt; hút hoặc đẩy nhau; tương tác với nam châm và từ phổ của của dòng điện trong các dây dẫn có hình dạng khác nhau) 5 bộ 3. Cảm ứng điện từ 3. TN xuất hiện hiện tượng cảm ứng điện từ: sử dụng nam châm vĩnh cửu và sử dụng nam châm điện 5 bộ 4. TN kiểm tra dự đoán độ lớn của dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào 4 yếu tố: độ lớn từ trường; góc hợp bởi phương của đường sức từ với tiết diện của vòng dây; diện tích vòng dây; tốc độ thay đổi số đường sức từ (thay đổi tốc độ góc hợp bởi phương đường sức từ với diện tích vòng dây; thay đổi từ trường; thay đổi tốc độ biến dạng diện tích) 5 bộ 7 Chƣơng 1. TỔNG QUAN. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu Ở mục này, chúng tôi nghiên cứu các công trình KH của các nước trên thế giới và ở Việt Nam về NLKH, quy trình NCKH và DH phát triển NLKH của HS. Thấy rằng, ở các nước tiên tiến luôn chú trọng đến DH phát triển NLKH của HS, tuy nhiên trong các tiến trình DH chưa thể hiện một cách đầy đủ của quy trình NCKH vì thiếu giai đoạn nghiên cứu tổng quan trong tiến trình DH. 1.2. Cơ sở lí luận 1.2.1. Một số khái niệm 1.2.1.1. Khái niệm về NCKH của học sinh ở trường phổ thông - NCKH là cách thức triển khai thực hiện các nội dung nghiên cứu để tạo ra những sản phẩm mới mang tính khách quan. DH là tổ chức các hoạt động để HS không những chiếm lĩnh tri thức KH mà còn phát triển NLKH và hình thành phẩm chất của nhà KH. - Hoạt động DH theo quy trình NCKH thực chất là tổ chức hoạt động NCKH cho HS nhằm tìm kiếm tri thức mới theo con đường nhận thức KH. Với đối tượng HS phổ thông, hoạt động học theo quy trình NCKH là hoạt động NCKH. - NCKH ở trường phổ thông là một quá trình học tập để phát triển NLKH, tư duy KH và phẩm chất trong NCKH thông qua tiến trình DH theo quy trình NCKH. 1.2.1.2. Khái niệm về quy trình nghiên cứu khoa học Chúng tôi cho rằng: Quy trình NCKH là con đường, cách thức triển khai thực hiện các giai đoạn NCKH để tạo ra những sản phẩm mang tính khách quan. Các giai đoạn NCKH bao gồm 5 giai đoạn (i) 8 Quan sát - đặt câu hỏi nghiên cứu; (ii) Nghiên cứu tổng quan - Hình thành giả thuyết; (iii) Rút ra hệ quả từ giả thuyết - Đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra hệ quả; (iv) Tiến hành thí nghiệm kiểm tra hệ quả; (v) Xử lí dữ liệu và rút ra kết luận về sự đúng/sai của giả thuyết - Công bố kết quả nghiên cứu. 1.2.1.3. Khái niệm về năng lực khoa học của học sinh phổ thông NLKH của HS là sự làm chủ các năng lực thành phần của NLKH trong từng giai đoạn NCKH và vận hành chúng một cách hợp lí để thực hiện thành công nhiệm vụ đặt ra nhằm chiếm lĩnh tri thức KH hay tạo ra sản phẩm KH trong quá trình học tập ở trường phổ thông. NLKH của HS ở trường phổ thông bao gồm 10 NLTP (Bảng 1.3) 1.2.2. Thiết kế tiến trình dạy học theo quy trình NCKH 1.2.2.1. Khái niệm về dạy học theo quy trình NCKH DH Vật lí theo quy trình NCKH là một PPDH, trong đó người học được trải nghiệm qua giai đoạn NCKH dưới sự định hướng của GV nhằm phát hiện tri thức mới, PP mới và vận dụng chúng để giải quyết vấn đề gặp phải trong thực tiễn, qua đó rèn phẩm chất và năng lực trong NCKH. 1.2.2.2. Chuyển quy trình NCKH thành tiến trình dạy học Hình 1.1.Sơ đồ tiến trình dạy học theo quy trình NCKH 5. Rút ra kiến thức mới – Vận dụng kiến thức vào thực tế 3. Đề xuất phương án thực nghiệm kiểm tra giả thuyết 1. Thực hiện quan sát – Đặt câu hỏi nghiên cứu 2. Nghiên cứu tổng quan Hình thành giả thuyết 4. Thực nghiệm kiểm tra giả thuyết. Xử lí kết quả và rút ra kết luận Giả thuyết đúng Giả thuyết sai X ây d ự n g g iả th u y ết m ớ i 9 1.2.2.3. Sự khác nhau giữa nhà khoa học và học sinh phổ thông trong NCKH Phẩm chất và năng lực của nhà KH đã được hoàn thiện đạt mức độ cao, điều kiện làm việc thuận lợi, khả năng làm việc độc lập cao. HS phổ thông thì những phẩm chất và năng lực trên phát triển là nhờ sự giúp đỡ, hỗ trợ và tạo cơ hội của GV. Sản phẩm của nhà KH có tính mới và có giá trị về tri thức KH cho nhân loại, còn sản phẩm của HS là những tri thức KH có tính mới đối với chính họ. 1.2.3. Giải pháp đưa giai đoạn “nghiên cứu tổng quan” vào tiến trình dạy học 1.2.3.1. Định nghĩa về tổng quan Trong DH Vật lí theo quy trình NCKH, chúng tôi cho rằng: Nghiên cứu tổng quan trong DH là việc HS tìm hiểu những câu chuyện lịch sử về các nhà KH trước đó đã trả lời câu hỏi nghiên cứu như thế nào, từ đó xác định vấn đề cần giải quyết và đưa ra định hướng giải quyết vấn đề một cách rõ ràng hơn. 1.2.3.2. Mục đích đưa giai đoạn “nghiên cứu tổng quan” vào tiến trình dạy học Để phù hợp với lứa tuổi HS THCS, chúng tôi lựa chọn tiêu đề “Những câu chuyện lịch sử về vấn đề nghiên cứu” và đưa vào tiến trình DH kiến thức vật lí ở trên lớp học trong hai trường hợp: Trường hợp 1. Nếu nội dung “nghiên cứu tổng quan” liên quan đến những giả thuyết còn hạn chế thì giai đoạn “nghiên cứu tổng quan” đưa trước giai đoạn “hình thành giả thuyết” là để giúp HS tránh được các sai lầm của các nhà KH về vấn đề mà HS đang phải giải quyết, từ đó hình thành giả thuyết mới. Trường hợp 2. Nếu nội dung “Nghiên cứu tổng quan” liên quan đến 10 những phương án thí nghiệm kiểm chứng giả thuyết, thì giai đoạn “nghiên cứu tổng quan” đưa sau giai đoạn “hình thành giả thuyết” là để giúp HS phát hiện ra những ý tưởng của các nhà KH, từ đó “lựa chọn hay đề xuất phương án thực nghiệm kiểm tra giả thuyết hợp lí” 1.2.3.3. Những khó khăn khi đưa “nghiên cứu tổng quan” vào tiến trình dạy học Ở mục này chúng tôi xác định được 4 khó khăn, trở ngại nếu khi yêu cầu HS “nghiên cứu tổng quan” để trả lời câu hỏi nghiên cứu và khẳng định, HS không có thể tự “nghiên cứu tổng quan” để trả lời câu hỏi nghiên cứu trong quá trình học tập trên lớp. 1.2.3.4. Giải pháp đưa giai đoạn “nghiên cứu tổng quan” vào tiến trình dạy học Cách 1. GV tìm kiếm tư liệu lịch sử về sự phát hiện, phát triển kiến thức để lựa chọn những nội dung liên quan đến vấn đề cần nghiên cứu (tổng quan). Sau đó, GV có thể thông báo cho HS địa chỉ tìm kiếm thông tin và giao nhiệm vụ học tập để HS xử lí thông tin phục vụ cho nghiên cứu. Cách 2. GV tập hợp những thông tin thành văn bản “Những câu chuyện lịch sử về vấn đề nghiên cứu” và giao nhiệm vụ học tập cho HS để HS xử lí thông tin phục vụ cho nghiên cứu (phân tích, nhận xét, đánh giá những thông tin hay sự kiện và đưa ra quan điểm nhận định của cá nhân). 1.2.4. Thiết kế hoạt động dạy và học theo quy trình NCKH Ở mục này, chúng tôi mô tả chi tiết: Mục đích các giai đoạn, nhiệm vụ của GV, nhiệm vụ của HS ở các giai đoạn trong tiến trình DH theo quy trình NCKH. 1.2.4.1. Một số đặc điểm lứa tuổi của học sinh trung học cơ sở 11 Đây là lứa tuổi có bước nhảy vọt về thể chất lẫn tinh thần và đang tách dần khỏi thời thơ ấu để tiến sang giai đoạn phát triển cao hơn để tạo nên sự khác biệt trong mọi mặt phát triển: thể chất, trí tuệ, tình cảm, đạo đức, Vì vậy, tiến trình DH theo QTKH là phù hợp trên đối tượng HS THCS. 1.2.4.2. Mục tiêu của dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học Mỗi giai đoạn của tiến trình DH theo quy trình NCKH sẽ cho biết môi trường học tập của HS, mục tiêu phát triển phẩm chất và NLKH cho HS ở từng giai đoạn NCKH. 1.2.4.3. Định hướng tổ chức hoạt động dạy và hoạt động học theo quy trình nghiên cứu khoa học Ở mục này chúng tôi mô tả chi tiết: Mục đích, nhiệm vụ của GV, nhiệm vụ của HS ở các giai đoạn trong tiến trình DH theo quy trình NCKH 1.2.4.4. Cấu trúc câu giả thuyết và câu dự đoán Ở mục này chúng tôi giới thiệu cấu trúc câu giả thuyết: “ Nếu thì sẽ ”; Cấu trúc câu dự đoán: “Nếu mà thì ” 1.2.4.5. Một số lưu ý trong dạy học theo quy trình NCKH Trong mục này chúng tôi đưa ra một số lưu ý khi dạy học theo quy trình NCKH đó là: thí nghiệm trong DH theo quy trình NCKH, các kĩ thuật tổ chức hoạt động học cá nhân, học nhóm, trao đổi lớp và với chuyên gia. 1.2.5. Vai trò, nguyên tắc, mức độ dạy học theo quy trình NCKH 1.2.5.1. Vai trò của dạy học theo quy trình NCKH DH theo quy trình NCKH thì có thể phát hiện và bồi dưỡng những HS giỏi, đam mê đối với KH, đặc biệt giúp HS phát triển năng lực giải quyết những vấn đề thường gặp trong cuộc sống. 12 1.2.5.2. Nguyên tắc của dạy học theo quy trình NCKH (i) Về kiến thức: Đảm bảo gắn liền với dạy nội dung kiến thức KH; (ii). Về PPDH: các giai đoạn trong tiến trình DH phải tuân theo PP nhận thức KH, “từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng, từ tư duy trừu tượng lại trở về thực tế khách quan” và theo Chu trình sáng tạo của Razumopxki; (iii) Về quan điểm DH: triển khai các hoạt động DH “lấy HS làm trung tâm”, có chú trọng tính tự lực của HS; (iv) Về kĩ thuật DH: tạo cơ hội để phát huy tối đa vốn kiến thức đã có và khả năng sáng tạo của HS bằng các hoạt động làm việc cá nhân, trao đổi nhóm, thảo luận của lớp; (v) Về hình thức tổ chức DH: tổ chức hoạt động học theo từng giai đoạn NCKH, hỗ trợ HS các phương tiện học, định hướng nghiên cứu cho HS tìm kiếm tri thức KH. 1.2.5.3. Các mức độ dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học Mức 1. HS được biết về: quy trình NCKH, các giai đoạn nghiên cứu học tập theo quy trình NCKH; Các kĩ thuật thực hiện ở từng giai đoạn học tập; Hình thức học; Kĩ thuật làm việc theo nhóm, trao đổi lớp, làm việc cá nhân. Sau đó được hoạt động học tập hình thành kiến thức vật lí theo logic tiến trình NCKH dưới sự giúp đỡ hỗ trợ của GV; Mức 2. HS được thực hiện các hoạt động học tập hình thành kiến thức vật lí theo logic tiến trình NCKH. HS tương tác với nhau trong suốt quá trình hình thành kiến thức mới. GV trợ giúp khi cần thiết; Mức 3. HS được định hướng nội dung nghiên cứu, được trang bị các học liệu cần thiết và triển khai học tập theo quy trình NCKH để chiếm lĩnh tri thức khoa học; Mức 4. HS được định hướng vấn đề nghiên cứu, sau đó tự triển khai các hoạt động nghiên cứu để hình 13 thành tri thức KH. 1.2.6. Đánh giá NLKH của học sinh khi học theo quy trình NCKH 1.2.6.1. Biểu hiện NLTP của học sinh khi học theo quy trình NCKH Bảng 1.3. Năng lực thành phần cấu thành năng lực khoa học Giai đoạn Năng lực TP Mô tả I. Thực hiện quan sát. Đặt ra câu hỏi nghiên cứu. 1. Tiến hành TN làm xuất hiện hiện tượng vật lí và mô tả quá trình, hiện tượng xảy ra Là khả năng người học sử dụng các thiết bị, phương pháp thực hành, tìm kiếm tài liệu hướng dẫn để thực hiện các thao tác lắp đặt và tiến hành các TN làm xuất hiện quá trình, hiện tượng mới. Khả năng quan sát và phát hiện ra vấn đề cần nghiên cứu. Khả năng sử dụng ngôn ngữ khoa học để diễn đạt hiện tượng, quá trình quan sát được. 2. Phát hiện vấn đề và phát biểu vấn đề nghiên cứu dưới dạng câu hỏi Là khả năng người học tái hiện kiến thức, hiện tượng đã biết để so sánh hiện tượng mới, từ đó đặt ra câu hỏi nghiên cứu về nguyên nhân, bản chất của quá trình hay hiện tượng xảy ra. II. Nghiên cứu tổng quan. Hình thành giả thuyết. 3. Tìm hiểu lịch sử vấn đề nghiên cứu để định hướng đưa ra giả thuyết hoặc đề xuất phương án thực nghiệm thực nghiệm kiểm tra giả thuyết Là khả năng người học tìm kiếm thông tin, sử dụng kĩ năng đọc hiểu các dữ liệu có liên quan đến câu hỏi nghiên cứu để đưa ra những nhận xét, phân tích hay đánh giá các công trình nghiên cứu đã công bố nhằm xác định được vấn đề nghiên cứu đã giải quyết đến đâu, cơ sở giải quyết đó có đúng quan điểm của khoa học hiện đại hay không, từ đó định hướng đưa ra giả thuyết của cá nhân hoặc là giải pháp thực nghiệm để kiểm tra giả thuyết đã đưa ra. 4. Đưa ra giả Là khả năng người học đưa ra lập luận 14 thuyết nghiên cứu logic để hình thành giả thuyết có căn cứ nhằm trả lời câu hỏi nghiên cứu có tính thuyết phục cao. III. Rút ra hệ quả từ giả thuyết. Đề xuất phương án thực nghiệm kiểm tra hệ quả. 5. Rút ra hệ quả từ giả thuyết dưới dạng một dự đoán hay phán đoán, suy đoán Là khả năng người học đưa ra những dự báo, phán đoán, suy đoán, dự đoán có tác động đến giả thuyết nghiên cứu mà có thể kiểm chứng bằng thực nghiệm. 6. Đề xuất phương án thực nghiệm kiểm tra hệ quả Là khả năng người học phân tích, suy luận để đề xuất phương án thực nghiệm kiểm tra các hệ quả bằng cách đề xuất: công cụ thực nghiệm, phương pháp thực nghiệm, dự báo kết quả để kiểm tra tính đúng sai của hệ quả. IV. Tiến hành thực nghiệm kiểm tra giả thuyết. Xử lí kết quả thực nghiệm. 7. Tiến hành TN kiểm tra dự đoán và ghi chép kết quả Là khả năng người học sử dụng các thiết bị, sử dụng các phương pháp thực hành, tìm kiếm tài liệu hướng dẫn để thực hiện các thao tác lắp đặt và tiến hành các TN nhằm kiểm tra các hệ quả rút ra từ giả thuyết. Khả năng thu thập, sắp xếp dữ liệu một cách khoa học. 8. Xử lí dữ liệu, phân tích số liệu và đánh giá kết quả để đưa ra kết luận về sự đúng/ sai của giả thuyết Là khả năng người sử dụng các công cụ toán học, phần mềm, công nghệ thông tin để xử lí dữ liệu, khả năng tổng hợp kết quả, khả năng phân tích số liệu, khả năng đánh giá các kết quả thu được từ thực nghiệm để rút ra kết luận về sự đúng/sai của giả thuyết đưa ra. V. Rút ra kiến thức mới. Vận dụng kiến 9. Rút ra kiến thức mới Là khả năng người học phát hiện và tổng hợp những tri thức mới ở bài học và sử dụng các thuật ngữ khoa học để diễn đạt. 10. VD kiến thức Là khả năng vận dụng tri thức KH, 15 thức. vào tình huống mới phương pháp NCKH để giải quyết các tình huống mới. 1.2.6.2. Tiêu chí và mức độ hành vi trong đánh giá NLKH của HS 4 mức độ biểu hiện hành vi của HS tương ứng với mỗi NL thành phần gồm: Mức 1. Không có biểu hiện hành động tích cực thực hiện nhiệm vụ được giao. Ý thức, trách nhiệm chưa cao trong học tập; Mức 2. Có biểu hiện thực hiện nhiệm vụ được giao, nhưng hiệu quả thấp; Mức 3. Hoàn thành nhiệm vụ được giao, nhưng còn chưa đạt kết quả như mong đợi; Mức 4. Hoàn thành tốt (xuất sắc) nhiệm vụ được giao. 1.2.6.3. Bảng kiểm theo chỉ báo và mức độ hành vi của NLKH Chúng tôi xây dựng Bảng 1.4. Bảng kiểm mức độ chỉ báo hành vi năng lực thành phần của năng lực khoa học mô tả biểu hiện 4 mức độ hành vi của HS ở 10 NLTP của NLKH. 1.3. Cơ sở thực tiễn Kết quả khảo sát cho thấy, GV còn gặp nhiều khó khăn trong việc thiết kế tiến trình DH theo quy trình NCKH và xác định các tiêu chí đánh giá NLKH của HS. Kết luận Chƣơng 1 Ở chương này, chúng tôi đã nghiên cứu lí luận liên quan đến phát triển và đánh giá sự phát triển của NLKH của HS từ đó làm cơ sở trả lời câu hỏi đã nêu ra sau khi nghiên cứu tổng quan. Việc phân tích, xử lí các thông tin khi khảo sát thực tiễn giúp chúng tôi đánh giá được thực trạng của việc tổ chức DH phát triển NLKH của GV ở trường phổ thông, phát hiện những khó khăn, nguyên nhân dẫn đến thực trạng đó. Qua đó, chúng tôi đưa ra những giải pháp khắc phục và triển khai thiết kế nội dung và tiến trình DH kiến thức về “Điện từ học” để áp dụng cho HS THCS. 16 Chƣơng 2. THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC THEO QUY TRÌNH NCKH CHƢƠNG “ĐIỆN TỪ HỌC” 2.1. Phân tích chƣơng trình Điện từ học cấp THCS trong Chƣơng trình giáo dục phổ thông hiện hành 2.1.1. Vị trí về kiến thức Điện từ học trong Chương trình giáo dục phổ thông hiện hành Điện từ học thuộc lĩnh vực Điện học, chiếm tỉ lệ 11,43% (20/175) tổng số tiết của chương trình giáo dục môn Vật lí cấp THCS. Vì vậy nội dung kiến thức thì Chương “Điện từ học” là một nội dung quan trọng trong Chương trình GDPT môn Vật lí cấp THCS. 2.1.2. Phân tích nội dung Chương 2 “Điện từ học” DH Vật lí nhằm giúp HS rèn luyện phẩm chất và phát triển NLKH, nhưng hiện tại chưa được Chương trình giáo dục phổ thông hiện hành chú trọng. 2.2. Lựa chọn và sắp xếp logic kiến thức ở Chƣơng “Điện từ học” 2.2.1. Sắp xếp logic các bài học ở Chương “Điện từ học” Sắp xếp lại Chương “Điện từ học” thành 3 bài học với thời lượng 10 tiết, 10 tiết còn lại để dạy các ứng dụng về điện từ theo Chương trình hiện hành. Gồm: Bài 1. Từ trường của nam châm vĩnh cửu; Bài 2. Từ trường của dòng điện; Bài 3. Cảm ứng điện từ. 2.2.2. Thiết kế logic bài học “Từ trường của nam châm vĩnh cửu” - Mục tiêu về nội dung tri thức HS cần đạt: Theo mục tiêu cần đạt trong Chương trình giáo dục phổ thông hiện hành. - Mục tiêu về phát triển năng lực khoa học cho HS: Tiến trình DH nhằm mục tiêu phát triển 10 NLTP của NLKH như bảng 1.9. - Tiến trình DH theo quy trình NCKKH. Hình 2.1. Sơ đồ logic hình thành kiến thức về từ trường của nam châm vĩnh cửu 17 Giai đoạn 1. Thực hiện quan sát. Đặt ra câu hỏi nghiên cứu - Tiến hành các thí nghiệm: Tương tác từ của nam châm với đồng, nhôm, sắt, mạt sắt;Tương tác nam châm với nam châm, kim nam châm. - Đặt ra câu hỏi: Tại sao nam châm hút, đẩy nam châm? Tại sao nam châm hút sắt, mạt sắt mà không hút đồng, nhôm? Giai đoạn 2a. Hình thành giả thuyết: Có thể xung quanh nam châm là điện trường vì nó cũng hút và đẩy nhau như điện tích. Nếu môi trường xung quanh nam châm là điện trường thì nó sẽ có tính chất như của điện tích. Giai đoạn 2b. Nghiên cứu tổng quan. Hình thành giả thuyết mới. - Nghiên cứu tổng quan: Nam châm hút sắt vì nó có linh hồn. Nam châm hút sắt vì sắt và nam châm có cấu tạo nguyên tử giống nhau. Nam châm phát ra xung quanh nó một khoảng trống và các phân tử sắt rơi vào các khoảng trống đó và bị nam châm hút với một lực hút vô hình. Những giả thuyết trên không đúng, vậy cần có một giả thuyết mới chỉ đúng Trái Đất có từ trường. - Giả thuyết mới: Môi trường vật chất xung quanh nam châm là từ trường. Hình dạng từ trường xung quanh các nam châm khác nhau thì sẽ khác nhau. Giai đoạn 3a. Đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra giả thuyết Hệ quả: tương tác với vật nhỏ nhẹ; tương tác với vật nhiễm điện. Giai đoạn 3b. Đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra giả thuyết mới Hệ quả: tính chất, hình dạng (cho các nam châm khác nhau tương tác với mạt sắt một cách gián tiếp) Giai đoạn 4a. Tiến hành thí nghiệm kiểm tra hệ quả và rút ra kết luận: Giai đoạn 4b. Tiến hành thí nghiệm kiểm tra hệ quả và rút ra kết luận Tiến hành thí nghiệm khảo sát hình 18 1 2 3 4 5 6 7 8 Hình 2.4. Thí nghiệm về tương tác của nam châm vĩnh cửu Nam châm không tương tác với vật nhỏ nhẹ và không tương tác với vật nhiễm điện, nên môi trường xung quanh nam châm không phải là điện trường. dạng nam châm thẳng, bằng cách cho nam châm tương tác với mạt sắt ngâm trong dầu. Tiến hành thí nghiệm khảo sát hình dạng nam châm hình chữ U, bằng cách cho nam châm tương tác với mạt sắt ngâm trong dầu. Tiến hành thí nghiệm xác định chiều đường sức từ bằng cách di chuyển nam châm thử trên đường sức từ Giai đoạn 5. Rút ra kiến thức mới. Vận dụng kiến thức - Khái niệm, đặc điểm, tính chất, hình dạng từ trường. - Vận dụng kiến thức để giải quyết một số bài tập, tình huống thực tiễn. - Mục tiêu về kiểm tra, đánh giá NLKH của HS: chúng tôi xây dựng Bảng 2.2. Bảng kiểm chỉ báo hành vi NLKH của HS bài “Từ trường của nam châm vĩnh cửu”. 2.3. Thiết kế, chế tạo thiết bị thí nghiệm 2.3.1. Lí do thiết kế, chế tạo Các bộ TN về Điện từ ở trường phổ thông đơn lẻ, chiếm nhiều không gian lớp học, mất nhiều thời gian chuẩn bị, chi phí cao. Để DH theo quy trình NCKH cần thiết kế, chế tạo, bổ sung một số thiết bị để HS học tập theo nhóm nhằm phát triển NLKH. 2.3.2. Thiết kế bộ TN Bài “Từ trường của nam châm vĩnh cửu” - TN tương tác của nam châm vĩnh cửu, gồm tương tác: giữa nam châm với nam 19 1 2 3 4 5 6 9 8 7 10 Hình 2.6. Bố trí và lắp đặt bộ thí nghiệm châm (1), giữa nam châm với kim nam châm (6); giữa nam châm với kim loại khác nhau: sắt (4), mạt sắt (5), đồng (3), nhôm (2). 2.3.3. Thiết kế, chế tạo bộ TN Bài “Từ trường của dòng điện” - Bộ phận chung. Bảng mạch điện: chất liệu mica; kích thước 20 x 30 cm; Ắc quy (1); Công tắc (2). - Hình ảnh từ phổ từ trường dòng điện qua các dạng dây dẫn Hình 2.7. Hình 2.8. Hình 2. 9. Kết luận Chƣơng 2 Dựa trên lí luận về phát triển và đánh giá NLKH của HS trong DH theo quy trình NCKH chúng tôi đã xây dựng logic tiến trình xây dựng kiến thức và thiết kế tiến trình DH 3 bài học, cũng như xây dựng bảng kiểm chỉ báo hành vi NLKH của HS đối với 3 bài đó. Ngoài ra, chúng tôi đã thiết kế và chế tạo các bộ thí nghiệm để hỗ trợ việc tổ chức DH 3 bài đó nhằm phát triển NLKH của HS. 20 Chƣơng 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 3.1. Mục đích TNSP Nhằm kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết KH đã đặt ra: Nếu xây dựng được tiến trình DH dựa theo quy trình NCKH và vận dụng vào DH kiến thức vật lí về Điện từ học cấp THCS thì sẽ phát triển được NLKH của HS. 3.2. Nội dung TNSP Triển khai DH theo quy trình NCKH với ba bài học đã được thiết kế ở Chương 2 đ