(Luận án tiến sĩ) Đề Xuất Biện Pháp Bồi Dưỡng Năng Lực Thực Nghiệm Của Học Sinh Trong Dạy Học Vật Lí Ở Trường Trung Học Phổ Thông

LÊ THà XUY¾N

ĐÀ XUÀT BIâN PHÁP BâI D¯âNG NNG LþC THþC NGHIâM CĂA HâC SINH TRONG D¾Y HâC

VÂT LÍ à TR¯ÞNG TRUNG HâC PHä THÔNG

LUÂN ÁN TI¾N SĨ KHOA HâC GIÁO DĀC

Hà Nái, 2024

LÊ THà XUY¾N

ĐÀ XUÀT BIâN PHÁP BâI D¯âNG NNG LþC THþC NGHIâM CĂA HâC SINH TRONG D¾Y HâC

VÂT LÍ à TR¯ÞNG TRUNG HâC PHä THÔNG

MÃ Sà: 9.14.01.11

LUÂN ÁN TI¾N SĨ KHOA HâC GIÁO DĀC

NG¯ÞI H¯âNG DÀN KHOA HâC: PGS.TS PH¾M XUÂN QU¾

Hà Nái, 2024

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cÿu cāa riêng tôi Các k¿t qu¿ nghiên cÿu trong luÁn án là trung thực và ch°a tÿng đ°ÿc ai công bố trên b¿t kì công trình khoa học nào

Hà Nội, tháng 2 năm 2024

Tác gi¿

Lê Thá Xuy¿n

LuÁn án đ°ÿc hoàn thành t¿i Bộ môn Ph°¢ng pháp d¿y học VÁt lý, Khoa VÁt lý, Tr°ßng Đ¿i học S° ph¿m Hà Nội Trong quá trình nghiên cÿu, tôi đã nhÁn đ°ÿc sự giúp đỡ vô cùng quý báu cāa các tÁp thß và cá nhân

Tôi xin đ°ÿc bày tỏ lòng bi¿t ¢n vô cùng sâu s¿c tßi PGS.TS Ph¿m Xuân Qu¿ đã chß b¿o, h°ßng d¿n tôi tÁn tình trong suốt quá trình học tÁp và nghiên cÿu

Tôi xin đ°ÿc chân thành c¿m ¢n các th¿y cô trong tổ Bộ môn Ph°¢ng pháp d¿y học VÁt lý, Khoa VÁt lý, Tr°ßng Đ¿i học S° ph¿m Hà Nội đã chß b¿o, góp ý giúp tôi hoàn thißn luÁn án

Tôi xin trân trọng c¿m ¢n Ban Giám hißu, Phòng Sau Đ¿i học, Khoa VÁt lý, Tr°ßng ĐHSP Hà Nội đã t¿o điÁu kißn thuÁn lÿi cho tôi trong suốt quá trình học tÁp, nghiên cÿu và hoàn thành luÁn án

Tôi xin chân thành c¿m ¢n Ban Giám hißu, các nhà Khoa học, các th¿y cô giáo và các em học sinh ß các Tr°ßng THPT đã giúp tôi hoàn thißn kh¿o sát, thực nghißm

Tôi xin gửi lßi c¿m ¢n sâu s¿c tßi Ban Giám hißu Tr°ßng ĐHSP Hà Nội 2, Ban Chā nhißm Khoa VÁt lý, cùng toàn thß các th¿y cô giáo Khoa VÁt lý Tr°ßng ĐHSP Hà Nội 2, gia đình, đồng nghißp, b¿n bè, đã động viên vÁ tinh th¿n và t¿o điÁu kißn thuÁn lÿi vÁ thßi gian đß tôi hoàn thành luÁn án này

Tác gi¿ luÃn án

Lê Thá Xuy¿n

L£I CAM ĐOAN i

3 Gi¿ thuy¿t nghiên cÿu 3

4 Nhißm vÿ nghiên cÿu 3

5 Đối t°ÿng và ph¿m vi nghiên cÿu 4

6 Ph°¢ng pháp nghiên cÿu 4

7 Đóng góp mßi cāa luÁn án 5

8 C¿u trúc luÁn án: 5

CH¯¡NG 1 Tång quan các vÁn đÁ nghiên cąu 7

1.1.Các nghiên cąu vÁ cÁu trúc căa nng lÿc thÿc nghiãm 7

1.2.Các nghiên cąu vÁ phát trißn nng lÿc thÿc nghiãm 14

1.3.Các nghiên cąu vÁ đánh giá nng lÿc thÿc nghiãm 17

TIËU KËT CH¯¡NG 1 22

CH¯¡NG 2 Xây dÿng cÁu trúc nng lÿc thÿc nghiãm căa hãc sinh trong hãc tÃp vÃt lí á tr°ßng trung hãc phå thông 23

2.1.Quan niãm vÁ nng lÿc 23

2.2.Quan niãm vÁ nng lÿc thÿc nghiãm 24

2.3.Quan niãm vÁ ho¿t đáng thÿc nghiãm 25

nghiãm căa hãc sinh trong hãc tÃp vÃt lí 31

2.5.ĐÁ xÁt tiêu chí chÁt l°ÿng căa các chß sá hành vi thuác nng lÿc thÿc nghiãm căa hãc sinh trong hãc tÃp vÃt lí 32

2.6.Hoàn thiãn khung nng lÿc thÿc nghiãm căa hãc sinh trong hãc tÃp vÃt lí dÿa trên ý ki¿n chuyên gia 33

2.6.1 Xin ý ki¿n chuyên gia vÁ khung năng lực thực nghißm đã đÁ xu¿t 33

2.6.2 ĐiÁu chßnh khung năng lực thực nghißm sau khi xin thực hißn ý ki¿n chuyên gia 36

TIËU KËT CH¯¡NG 2 55

CH¯¡NG 3 Thÿc tr¿ng vÁ nng lÿc thÿc nghiãm căa hãc sinh và d¿y hãc phát trißn nng lÿc thÿc nghiãm căa hãc sinh trong d¿y hãc vÃt lí 56

3.1.Kh¿o sát thÿc tr¿ng d¿y hãc phát trißn nng lÿc thÿc nghiãm căa hãc sinh 56

3.2.Xây dÿng bài đánh giá nng lÿc thÿc nghiãm căa hãc sinh 60

3.2.1. Nội dung bài đánh giá năng lực thực nghißm 62

3.2.2. ĐiÁu chßnh nội dung bài đánh giá sau khi xin ý ki¿n các bên liên quan và thử nghißm nhóm nhỏ 64

3.3.Trißn khai đánh giá 70

3.4.Phân tích k¿t qu¿ đánh giá 72

TIËU KËT CH¯¡NG 3 82

CH¯¡NG 4 ĐÁ xuÁt và thÿc nghiãm s° ph¿m các biãn pháp bãi d°ãng nng lÿc thÿc nghiãm căa hãc sinh 83

4.1.Nguyên t¿c đÁ xuÁt biãn pháp bãi d°ãng nng lÿc thÿc nghiãm cho HS 83

4.2.Các biãn pháp bãi d°ãng chß sá hành vi căa nng lÿc thÿc nghiãm 85

4.2.1. Bißn pháp 1: Xây dựng nhißm vÿ thực nghißm nằm trong vùng phát trißn g¿n và dựa trên đặc tr°ng cāa tÿng chß số hành vi 85

tổ chÿc cho HS gi¿i quy¿t các nhißm vÿ thực nghißm 91

4.2.3. Bißn pháp 3: Thực hißn quy trình bồi d°ỡng hành vi theo h°ßng tổ chÿc luyßn tÁp các thao tác đ¢n lẻ đ¿n luyßn tÁp toàn bộ hành vi 93

B¿ng 1.1 C¿u trúc cāa năng lực thực nghißm theo Mayer (2007) 7

B¿ng 1.2 C¿u trúc cāa năng lực thực nghißm theo NAEP (2008) 8

B¿ng 1.3 C¿u trúc cāa năng lực thực nghißm theo HarmoS (2008) 9

B¿ng 1.4 C¿u trúc cāa năng lực thực nghißm trong APU (1988) 9

B¿ng 1.5 C¿u trúc cāa năng lực thực nghißm theo Schreiber et al (2009) 10

B¿ng 1.6 C¿u trúc năng lực thực nghißm theo nhóm tác gi¿ thuộc ĐHSP Hà Nội 13 B¿ng 2.1 Lißt kê các ho¿t động thực nghißm 30

B¿ng 2.2 Mÿc tiêu xin ý ki¿n chuyên gia 33

B¿ng 2.3 B¿ng thống kê k¿t qu¿ đßnh l°ÿng cho 4 câu hỏi đ¿u cāa phi¿u xin ý ki¿n chuyên gia 35

B¿ng 2.4 Các thành tố và các chß số hành vi đã điÁu chßnh 37

B¿ng 2.5 B¿ng mô t¿ c¿u trúc hành vi NLTN cāa HS đã điÁu chßnh 38

B¿ng 2.6 B¿ng mô t¿ tiêu chí ch¿t l°ÿng cho các chß số hành vi 47

B¿ng 3.1 B¿ng mô t¿ mÿc tiêu kh¿o sát tình tr¿ng d¿y học phát trißn NLTN 56

B¿ng 3.2 B¿ng thống kê nhißm vÿ d¿y học cāa GiV liên quan đ¿n phát trißn NLTN 59

B¿ng 3.3 ĐÁ xu¿t công cÿ đánh giá các chß số hành vi cāa NLTN vÁt lk đối vßi HSPT 60

B¿ng 3.4 B¿ng mô t¿ tóm t¿t, dÿng cÿ và các hình thÿc kißm tra 63

B¿ng 3.5 B¿ng mô t¿ nội dung điÁu chßnh đÁ và đáp án dựa trên góp ý cāa nhà

B¿ng 3.8 B¿ng mô t¿ mối liên hß giữa phi¿u vi¿t và câu hỏi trong các đÁ 70

B¿ng 3.9 B¿ng mô t¿ các chß số hành vi không t°¢ng quan 73

B¿ng 4.1 B¿ng rà soát các mÿc tiêu đß xác đßnh các hành vi c¿n bồi d°ỡng 98

B¿ng 4.2 B¿ng mô t¿ mÿc độ đánh giá các thao tác bên trong hành vi 2.4 100

B¿ng 4.4 K¿ ho¿ch thực nghißm bồi d°ỡng hành vi 2.4 106 B¿ng 4.10 B¿ng k¿ ho¿ch thực nghißm s° ph¿m vßi hành vi 3.5 130 B¿ng 4.11 B¿ng thống kê số l°ÿng HS đ¿t các mÿc cāa tÿng thao tác trong 3.5 144

Hình 1.1 Mô hình phân tkch kĩ năng gi¿i quy¿t v¿n đÁ bằng thực nghißm 10

Hình 1.2 Mô hình mô t¿ quá trình thực nghißm 11

Hình 2.1 Quy trình thực hißn dự án khoa học 26

Hình 2.2 Các bißu đồ thống kê số l°ÿng chuyên gia đánh giá mÿc độ hÿp lí cāa các dißn đ¿t cho tÿng tiêu chí ch¿t l°ÿng cāa các chß số hành vi 36

Hình 3.1 Bißu đồ mô t¿ phân bố nguồn sử dÿng thí nghißm 57

Hình 3 2 Bißu đồ mô t¿ t¿n su¿t GiV yêu c¿u HS thực hißn các hành vi thuộc NLTN trong các giß d¿y VÁt lý 57

Hình 3.3 Bißu đồ thống kê các lo¿i giß d¿y vÁt lí GiV có yêu c¿u HS thực hißn các hành vi cāa NLTN 58

Hình 3.4 Bißu đồ thống kê ý ki¿n đánh giá cāa GiV vÁ mÿc độ khó khăn khi HS thực hißn các hành vi cāa NLTN 58

Hình 3.5 Quy trình xây dựng bài đánh giá NLTN cāa HS 62

Hình 3.6 S¢ đồ mô t¿ trình tự và công vißc trißn khai đánh giá 72

Hình 3.7 Bißu đồ so sánh đißm trung bình cāa các chß số hành vi 75

Hình 3.8 Ma trÁn xoay trong phép phân tích EFA 80

Hình 4.1 Quy trình tổ chÿc bồi d°ỡng chß số hành vi 94

Hình 4.2 S¢ đồ thß hißn vai trò GiV và HS khi vân dÿng các bißn pháp đã đÁ xu¿t 96

Hình 4.3 Hình mô t¿ nhißm vÿ thăm dò 2.4 120

Hình 4.4 Sự ti¿n trißn trong câu tr¿ lßi cāa HS Hg khi dùng thẻ hỗ trÿ 120

Hình 4.5 Sự thay đổi mÿc trong các thao tác nhỏ cāa hành vi 2.4 123

Hình 4.6 S¿n phẩm cāa 2 nhóm trong nhißm vÿ xử lí dữ lißu thô 143

Hình 4.7 Ví dÿ minh họa cho một số câu tr¿ lßi ph¿n xử lí sai số 144

Mà ĐÃU

1 Lí do chãn đÁ tài

Đào t¿o theo ti¿p cÁn năng lực đang là mÿc tiêu ti¿p cÁn cāa t¿t c¿ các nhà tr°ßng trong giai đo¿n hißn nay NÁn giáo dÿc th¿ gißi đang h°ßng tßi chuẩn bß nguồn nhân lực ch¿t l°ÿng cho t°¢ng lai chknh là những ng°ßi học có phẩm ch¿t và năng lực tốt Đó cũng là lk do mà vißc bàn b¿c đß xác đßnh nội hàm cāa khái nißm năng lực và sự nỗ lực nghiên cÿu nhằm đÁ xu¿t các bißn pháp thkch hÿp phát trißn năng lực cho ng°ßi học đang đ°ÿc dißn ra h¿t sÿc sôi động trên các dißn đàn giáo dÿc Mỗi một quốc gia dựa trên những đặc tr°ng riêng vÁ văn hóa, kinh t¿, giáo dÿc, bối c¿nh chknh trß, &, trình độ riêng vÁ khoa học kĩ thuÁt và các yêu c¿u cāa tÿng giai đo¿n phát trißn s¿ °u tiên xác đßnh các hß thống năng lực khác nhau trong mÿc tiêu đào t¿o Giáo dÿc Vißt Nam cũng có những quy¿t đßnh c¿i cách căn b¿n, toàn dißn nhằm đào t¿o nguồn nhân lực cho sự nghißp công nghißp hóa, hißn đ¿i hóa đ¿t n°ßc [2, 68], trong đó ngoài mÿc tiêu phát trißn các năng lực chung thì giáo dÿc còn đặt mÿc tiêu phát trißn các năng lực đặc thù, chuyên bißt trong tÿng môn học [6] Năng lực thực nghißm là một trong những năng lực đißn hình mà các nhà khoa học c¿n có trong nghiên cÿu khoa học tự nhiên nói chung và trong nghiên cÿu vÁt lk nói riêng [81] Lßch sử nghiên cÿu vÁt lk cũng đã cho th¿y sự phân nhánh giữa hai nhóm các nhà nghiên cÿu trong vÁt lk là nhà vÁt lk lý thuy¿t và nhà vÁt lí thực nghißm N¿u nh° các nhà vÁt lk lý thuy¿t nỗ lực trong vißc xây dựng các mô hình lý thuy¿t nhằm khám phá và gi¿i thkch các hißn t°ÿng, quá trình, quy luÁt vÁt lk Thì các nhà vÁt lk thực nghißm l¿i đ°a ra đ°ÿc các bằng chÿng thuy¿t phÿc đß kißm nghißm tknh kh¿ thi cāa các mô hình lý thuy¿t ¿y hoặc kh¿o sát các tknh ch¿t mßi cāa các hißn t°ÿng vÁt lk Sự k¿t hÿp cāa hai nhóm các nhà nghiên cÿu t¿o ra những thành tựu to lßn cāa vÁt lk ngày nay Nghiên cÿu cāa Nugraha và cộng sự đã chß ra rằng: ho¿t động thực nghißm là ho¿t động đặc tr°ng và b¿n ch¿t khi học các môn Khoa học tự nhiên [96], ho¿t động này đ°ÿc thực hißn có thß rèn cho học sinh kĩ năng xử lý khoa học, thái độ khoa học và cách suy nghĩ cāa các nhà Khoa học [95]; năng lực thực nghißm góp ph¿n tác động tßi k¿t qu¿ n¿m vững tri thÿc môn học theo h°ßng n¿u năng lực

thực nghißm tốt tÿc là ng°ßi học có kh¿ năng ti¿p thu thông tin tốt nên có thß n¿m vững các v¿n đÁ cāa môn học [97, 98] Còn theo Harlen, Mutlu và Temiz, năng lực nghiên cÿu khoa học nói chung (trong đó bao gồm c¿ năng lực thực nghißm) giúp học sinh có những kĩ năng quan trọng đß hißu và nghiên cÿu cuộc sống xung quanh [71, 93] Vì th¿ n¿u năng lực thực nghißm ß học sinh đ°ÿc hình thành và phát trißn tÿc là ta đã góp ph¿n trang bß cho họ t° duy chuyên ngành và giúp họ luôn tự tin hành động, sẵn sàng gi¿i quy¿t các v¿n đÁ một cách độc lÁp [97], là nhßp c¿u đ°a họ đ¿n g¿n h¢n vßi thực tißn, t¿o nÁn móng cho họ dß dàng thkch ÿng vßi cuộc sống công nghißp hóa hißn đ¿i hóa Và vißc phát trißn năng lực này trong d¿y học vÁt lk ß các c¿p là thực sự c¿n thi¿t [43] H¢n nữa, ch°¢ng trình môn vÁt lk ban hành theo thông t° 32 năm 2018 [24] cũng chß ra một số bißu hißn cÿ thß cāa năng lực thực nghißm khi mô t¿ các bißu hißn cāa năng lực đặc thù đ°ÿc hình thành trong học tÁp vÁt lk ß tr°ßng phổ thông (vk dÿ: sử dÿng các chÿng cÿ khoa học đß kißm tra dự đoán, thực nghißm, đánh giá đ°ÿc k¿t qu¿ dựa trên phân tkch, xử lk dữ lißu bằng các tham số thống kê đ¢n gi¿n, &.) Do đó, vißc phát trißn năng lực thực nghißm cāa HS trong học tÁp vÁt lk ß tr°ßng phổ thông Vißt Nam không những c¿n thi¿t mà còn có căn cÿ vÁ mặt pháp lk

Trên th¿ gißi vißc nghiên cÿu năng lực này cũng đ°ÿc ti¿n hành tÿ những năm cuối cāa th¿ kß 20 cho đ¿n nay, và không chß nghiên cÿu phát trißn năng lực này cho HS mà còn cho c¿ các giáo viên d¿y vÁt lk t°¢ng lai Các k¿t qu¿ nghiên cÿu r¿t đa d¿ng tÿ đÁ xu¿t mô hình năng lực thực nghißm, tßi nghiên cÿu các bißn pháp phát trißn, và xây dựng công cÿ đánh giá [52, 59, 70, 103, 109]

« Vißt Nam những nghiên cÿu vÁ năng lực này cho đ¿n nay mßi b¿t đ¿u đ°ÿc hình thành nhỏ lẻ trong nghiên cÿu d¿y học các môn khoa học tự nhiên riêng r¿ (vÁt lí, hóa học, sinh học) [1, 7, 8, 33] Vì vÁy vißc nghiên cÿu vÁ đánh giá hay phát trißn năng lực này còn r¿t nhiÁu khka c¿nh có thß ti¿p tÿc bàn tßi

Những trình bày ß trên cho th¿y vißc phát trißn năng lực thực nghißm cāa học sinh Vißt Nam nh° th¿ nào là c¿n ph¿i đ°ÿc nghiên cÿu Vì vÁy, luÁn án xác

đßnh nội dung nghiên cÿu là: <ĐÁ xuÁt biãn pháp bãi d°ãng nng lÿc thÿc nghiãm căa hãc sinh trong d¿y hãc vÃt lí á tr°ßng trung hãc phå thông=

2 Māc đích nghiên cąu

Dựa trên c¢ sß lí luÁn và thực tißn vÁ năng lực thực nghißm cāa HS trong học tÁp vÁt lí và các lí luÁn vÁ d¿y học phát trißn năng lực đÁ xu¿t các bißn pháp bồi d°ỡng chß số hành vi cāa năng lực thực nghißm cho HS trong học tÁp vÁt lí ß tr°ßng THPT

3 Gi¿ thuy¿t nghiên cąu

N¿u xác đßnh đ°ÿc c¿u trúc NLTN cāa HS trong học tÁp vÁt lí ß tr°ßng THPT, xác đßnh đ°ÿc thực tr¿ng NLTN cāa HS thì dựa trên các lí luÁn vÁ tâm lí học phát tißn, lí luÁn vÁ d¿y học vÁt lí và lí luÁn vÁ phát trißn kĩ năng /hành vi có thß đÁ xu¿t đ°ÿc bißn pháp bồi d°ỡng các chß số hành vi thuộc NLTN cāa HS trong học tÁp vÁt lí ß tr°ßng THPT

4 Nhiãm vā nghiên cąu

- Nghiên cÿu tài lißu tổng quan liên quan tßi v¿n đÁ sau: + Tổng quan vÁ xây dựng c¿u trúc cāa NLTN

+ Tổng quan vÁ các bißn pháp phát trißn NLTN + Tổng quan vÁ đánh giá NLTN cāa HS

- Xây dựng c¿u trúc cāa NLTN trong học tÁp vÁt lk đối vßi HS Vißt Nam: + Phân tkch ho¿t động thực nghißm cāa các nhà nghiên cÿu vÁt lk, tÿ đó xác đßnh c¿u trúc cāa NLTN

+ Xin ý ki¿n chuyên gia và thực hißn những điÁu chßnh dựa trên ý ki¿n góp ý cāa các chuyên gia nhằm hoàn thißn c¿u trúc NLTN đã đÁ xu¿t

- Kh¿o sát thực tr¿ng d¿y học phát trißn NLTN cāa HS ß một số tr°ßng PT - Xây dựng công cÿ đánh giá NLTN trong học tÁp vÁt lk cāa HS lßp 10 THPT: + Tÿ c¿u trúc đã xây dựng, cùng vßi nghiên cÿu ch°¢ng trình ph¿n c¢ học lßp 10, đÁ xu¿t công cÿ đánh giá NLTN trong học tÁp vÁt lk đối vßi HS đã học xong ph¿n c¢ học lßp 10

+ Xin ý ki¿n các bên liên quan và thử nghißm trên nhóm nhỏ đß điÁu chßnh công cÿ đã đÁ xu¿t

+ Sử dÿng công cÿ đß đánh giá NLTN cāa HS lßp 10 trong học tÁp vÁt lk ß tr°ßng PT Tÿ đó th¿y đ°ÿc thực tr¿ng và những khó khăn thi¿u sót cāa HS trong khi thực hißn các hành vi cāa năng lực này

- Hß thống hóa vÁ các c¢ sß lk luÁn vÁ tâm lk học phát trißn, d¿y học vÁt lk và vÁ phát trißn kĩ năng/hành vi đß đÁ xu¿t bißn pháp bồi d°ỡng hành vi cāa NLTN cāa HS trong học tÁp vÁt lk

- Thực nghißm s° ph¿m đánh giá hißu qu¿ cāa các bißn pháp đã đÁ xu¿t đối vßi một số hành vi

5 Đái t°ÿng và ph¿m vi nghiên cąu 5.1 Đái t°ÿng nghiên cąu

NLTN cāa HS trong học tÁp vÁt lk ß tr°ßng phổ thông

5.2 Ph¿m vi nghiên cąu

Ti¿n hành nghiên cÿu và đÁ xu¿t các bißn pháp nhằm bồi d°ỡng hành vi cāa NLTN đối vßi HS học vÁt lk 10 ß Vißt Nam

6 Ph°¢ng pháp nghiên cąu

Đß thực hißn nghiên cÿu, chúng tôi sử dÿng phối hÿp các ph°¢ng pháp nghiên cÿu sau:

+ Ph°¢ng pháp nghiên cÿu tài lißu: Sử dÿng ph°¢ng pháp này nhằm tổng quan các nghiên cÿu liên quan đ¿n v¿n đÁ nghiên cÿu, đÁ xu¿t c¿u trúc NLTN trong học tÁp vÁt lk đối vßi HS Đồng thßi giúp chúng tôi đối sánh những phát hißn vÁ khó khăn, thi¿u sót cāa HS Vißt Nam khi thực hißn các hành vi cāa NLTN vßi các k¿t qu¿ nghiên cÿu đã đ°ÿc chß ra tr°ßc đó Và giúp làm rõ nội hàm cāa các hành vi quan tâm phát trißn

+ Ph°¢ng pháp kh¿o sát thực tißn: Thông qua phi¿u kh¿o sát và tham kh¿o giáo án cāa một số GiV đß n¿m b¿t thực tr¿ng d¿y học phát trißn NLTN trong d¿y học VÁt lk Thông qua bài kißm tra và tiêu chk đánh giá nhằm đánh giá hißn tr¿ng vÁ NLTN cāa HS lßp 10

+ Ph°¢ng pháp xin ý ki¿n chuyên gia: Nhằm đánh giá tknh giá trß cāa c¿u trúc NLTN đã đÁ xu¿t, đánh giá độ tin cÁy và giá trß cāa công cÿ đánh giá NLTN

+ Ph°¢ng pháp thực nghißm s° ph¿m: sử dÿng nghiên cÿu tr°ßng hÿp nhằm đánh giá tknh hißu qu¿ cāa các bißn pháp phát trißn một số hành vi cāa NLTN đã đÁ

+ Góp ph¿n đÁ xu¿t c¿u trúc NLTN trong học tÁp vÁt lk cāa HS Vißt Nam dựa trên vißc phân tkch quy trình nghiên cÿu khoa học và ho¿t động cāa các nhà vÁt lk

+ Đánh giá thực tr¿ng NLTN cāa HS lßp 10 t¿i thành phố Phúc Yên sau khi học song các ki¿n thÿc vÁ c¢ học; phát hißn các khó khăn thi¿u sót cāa HS khi thực hißn các hành vi cāa NLTN

+ Xây dựng các nhißm vÿ có thß hỗ trÿ phát trißn một số hành vi cāa NLTN: <Dự ki¿n các b°ßc ti¿n hành thk nghißm= và <Xử lk dữ lißu và bißu dißn k¿t qu¿= dựa trên đặc tr°ng cāa tÿng hành vi và những khó khăn thi¿u sót cāa học sinh khi thực hißn t°¢ng ÿng hành vi đó

+ B°ßc đ¿u kißm chÿng tknh kh¿ thi và hißu qu¿ cāa các nguyên t¿c và các bißn pháp đã đÁ xu¿t qua thực nghißm s° ph¿m

Ch°¢ng 2 Xây dựng c¿u trúc năng lực thực nghißm cāa học sinh trong học tÁp vÁt lk ß tr°ßng trung học phổ thông

Ch°¢ng 3 Thực tr¿ng vÁ năng lực thực nghißm cāa học sinh và d¿y học phát trißn năng lực thực nghißm cāa học sinh trong d¿y học vÁt lk

Ch°¢ng 4 ĐÁ xu¿t và thực nghißm s° ph¿m các bißn pháp bồi d°ỡng năng lực thực nghißm cāa học sinh

K¿t luÁn và ki¿n nghß Tài lißu tham kh¿o

Những công trình liên quan đ¿n luÁn án đã đ°ÿc công bố Phÿ lÿc

CH¯ƠNG 1 TäNG QUAN CÁC VÀN ĐÀ NGHIÊN CĄU

1.1 Các nghiên cąu vÁ cÁu trúc căa nng lÿc thÿc nghiãm

Trên th¿ gißi vißc nghiên cÿu năng lực thực nghißm đ°ÿc trißn khai tÿ những năm 90 cāa th¿ kß tr°ßc Chknh vì vÁy cũng có khá nhiÁu mô hình năng lực thực nghißm đ°ÿc đ°a ra tÿ các nghiên cÿu cāa TIMSS (1997), APU (1988), Mayer (2007), HarmoS (2008), NAEP (2008), Schreiber et al (2009) [44, 72, 73, 88, 109, 111] Nhìn chung các nghiên cÿu trên th¿ gißi th°ßng không đ°a ra đßnh nghĩa cÿ thß vÁ năng lực thực nghißm mà tÁp trung h¢n vào vißc đ°a ra mô hình năng lực thực nghißm Các mô hình năng lực thực nghißm đ°ÿc xây dựng chā y¿u dựa trên

hai h°ßng ti¿p cÁn: ti¿p cÁn <dựa trên các thành phần cơ sở= và ti¿p cÁn <dựa trên quá trình=[67] C¿u trúc cāa các mô hình năng lực thực nghißm khác nhau đ°ÿc xác đßnh thông qua sự khác nhau cāa các năng lực thành ph¿n (cāa năng lực thực nghißm) và sự mô t¿ rõ ràng các tiêu chk đánh giá các năng lực thành ph¿n này « lo¿i mô hình năng lực thực nghißm đ°ÿc xây dựng theo ti¿p cÁn <dựa trên các thành ph¿n c¢ sß=, thì các năng lực thành ph¿n đ°ÿc xác đßnh khác nhau bßi lo¿i ki¿n thÿc khác nhau Các ki¿n thÿc khác nhau đó có thß là: ki¿n thÿc vÁ b¿n ch¿t cāa khoa học tự nhiên, các ki¿n thÿc ph°¢ng pháp trong lĩnh vực khoa học tự nhiên và các ki¿n thÿc vÁ kĩ năng thực hành (mô hình cāa Mayer (2007) [88]), cũng nh° sự hißu bi¿t vÁ kĩ thuÁt (mô hình cāa NAEP [45])

Bảng 1.1 Cấu trúc của năng lực thực nghiệm theo Mayer (2007)

Nng lÿc thành ph¿n Các chß sá

Ki¿n thÿc khoa học Nguyên t¿c và ph¿m vi nghiên cÿu Đánh giá ý nghĩa cāa các mô hình Khoa học và đßi sống (xã hội)

T° duy khoa học Xây dựng các câu hỏi và gi¿ thuy¿t khoa học LÁp k¿ ho¿ch ti¿n hành kißm tra gi¿ thuy¿t Đánh giá dữ lißu: toán học hóa

Gi¿i thích các k¿t qu¿ thực nghißm

Quan sát, kißm tra, mô t¿, so sánh, xác đßnh, thí nghißm Sử dÿng mô hình đß đ¿t ki¿n thÿc

Kĩ năng thực hành Thực hißn các quan sát

Thu thÁp các bằng chÿng hóa học/số đo cāa các phép đo vÁt lí Đ¿m b¿o an toàn trong phòng thí nghißm

Bảng 1.2 Cấu trúc của năng lực thực nghiệm theo NAEP (2008)

Thi¿t k¿ hoặc xem xét các nghiên cÿu khoa học

Ti¿n hành sử dÿng các công cÿ và kĩ thuÁt thích hÿp đß nghiên cÿu khoa học

Xác đßnh các bi¿n c¿n đo tÿ mô hình lý thuy¿t

Sử dÿng các dữ lißu thực nghißm đß k¿t luÁn hay lo¿i bỏ lßi gi¿i thích hay dự đoán

Sử dÿng thi¿t k¿ công nghß

ĐÁ xu¿t và ph¿n bißn các gi¿i pháp gi¿i quy¿t v¿n đÁ, đ°a ra các tiêu chí và ràng buộc khoa học

Đ¿m b¿o đ°ÿc tính khoa học trong thi¿t k¿ và lựa chọn các gi¿i pháp thay th¿

Áp dÿng các nguyên t¿c hay dữ lißu khoa học đß dự đoán các tác động cāa các thi¿t k¿ công nghß

Các c¿u trúc năng lực kß trên có °u đißm là chß ra đ°ÿc các lĩnh vực ki¿n thÿc liên quan có ¿nh h°ßng tßi năng lực thực nghißm, nh°ng c¿n rõ ràng h¢n nữa sự chi ti¿t hóa các chß số hành vi bên trong đß thuÁn lÿi h¢n cho vißc bồi d°ỡng và đánh giá Vßi mô hình năng lực đ°ÿc xây dựng theo ti¿p cÁn <dựa trên quá trình=, thì mỗi năng lực thành ph¿n có sự khác bißt vÁ quá trình thực nghißm « đây có 3 nguyên t¿c vÁ sự khác bißt: Sự khác bißt vÁ sự lựa chọn, sự khác bißt vÁ trình tự (trÁt tự các b°ßc) bên trong quá trình (mô hình HarmoS (2008) [73]) cũng nh° sự khác bißt cāa sự mß rộng quá trình (mô hình APU (1988a) [44])

Bảng 1.3 Cấu trúc của năng lực thực nghiệm theo HarmoS (2008)

NhÁn thÿc vÁ đối t°ÿng Quan sát, mô t¿, so sánh các hißn t°ÿng c¿n nghiên cÿu (sự

T¿o ra sự kißm soát các quan sát, khám phá và các thi¿t bß Ti¿n hành điÁu tra, nghiên

cÿu, thí nghißm

Xác đßnh các hß qu¿ tÿ những quan sát, những ki¿n thÿc đã có

LÁp k¿ ho¿ch điÁu tra hoặc ti¿n hành thí nghißm

Thu thÁp và phân tích các dữ lißu, xác đßnh gi¿ thuy¿t hay

Tÿ các câu hỏi, gi¿ thuy¿t, ph°¢ng án và các dÿng cÿ điÁu tra, thí nghißm, kh¿o sát rút ra các c¿i ti¿n

Bảng 1.4 Cấu trúc của năng lực thực nghiệm trong APU (1988)

Sử dÿng các thi¿t bß và các dÿng cÿ đo l°ßng

Sử dÿng các dÿng cÿ đo l°ßng ¯ßc tính các giá trß đo

Quan sát Ti¿n hành quan sát và gi¿i thích

Gi¿i thích và ÿng dÿng Gi¿i thkch thông tin thu đ°ÿc (đánh giá ph¿m vi áp dÿng cāa các ki¿n thÿc đã có)

Áp dÿng các khái nißm khoa học đß t¿o ra các thông tin mßi có nghĩa (xây dựng gi¿ thuy¿t)

K¿ ho¿ch điÁu tra LÁp k¿ ho¿ch cho tÿng b°ßc điÁu tra LÁp k¿ ho¿ch cho toàn bộ điÁu tra Hißu qu¿ điÁu tra Hißu qu¿ cāa toàn bộ điÁu tra

Mô hình năng lực thực nghißm thuộc hai nghiên cÿu trên mô t¿ một cách tuy¿n tknh các thành ph¿n con bên trong, tuy nhiên những thành ph¿n con này d°ßng nh° tÁp trung nhiÁu h¢n vào thành tố thực hißn so vßi thành tố lÁp k¿ ho¿ch Theo cách ti¿p cÁn <dựa trên quá trình=, có l¿ một mô hình c¿u trúc đ°ÿc ch¿p nhÁn

rộng rãi h¢n c¿ là mô hình c¿u trúc cāa Schreiber et al (2009) [109] tÿ vißc c¿i bi¿n mô hình cāa Klahr [76] và Hammann [70] Theo nhóm tác gi¿ này thì năng lực thực nghißm gồm 3 thành tố và 11 chß số hành vi, đ°ÿc phân chia theo thao tác thực hißn (xem b¿ng 1.5)

Bảng 1.5 Cấu trúc của năng lực thực nghiệm theo Schreiber et al (2009)

LÁp k¿ ho¿ch Thực hißn Đánh giá Làm rõ câu hỏi nghiên cÿu Lựa chọn thi¿t bß Trình bày dữ lißu Phát trißn các câu hỏi Thi¿t lÁp bố trí thí nghißm Dißn gi¿i dữ lißu Xây dựng kì vọng Thực hißn đo K¿t luÁn, câu tr¿ lßi Đ°a ra gi¿ thuy¿t Thu thÁp dữ lißu

Thi¿t k¿ một k¿ ho¿ch thử nghißm Xử lý các v¿n đÁ và các sai sót

Theo quan đißm cāa nghiên cÿu này thì các thao tác bên trong cāa lÁp k¿ ho¿ch, thực hißn và đánh giá không nh¿t thi¿t ph¿i đ°ÿc thực hißn theo một trình tự tuy¿n tknh cÿ thß Vk dÿ, vißc thi¿t k¿ k¿ ho¿ch thk nghißm và các b°ßc d¿n đ¿n thực hißn thk nghißm có thß đi theo hình xo¿n ốc (một ph¿n), có thß qua l¿i sửa đổi l¿n nhau đß t¿o ra một thử nghißm hoàn thißn; vißc xử lk các sai sót có thß ß chknh quá trình thực hißn các phép đo, hay ß những dißn gi¿i dữ lißu Vì vÁy mô hình c¿u trúc này khá phù hÿp vßi mô hình vÁ quá trình thực nghißm khoa học đ°ÿc đ°a ra bßi Murphy mà Gott (1984) [92], cũng phù hÿp vßi mô hình phân tkch năng lực gi¿i quy¿t v¿n đÁ thực nghißm (d¿n theo [115])

Hình 1.1 Mô hình phân tích kĩ năng giải quyết vấn đề bằng thực nghiệm

Hình 1.2 Mô hình mô tả quá trình thực nghiệm

Tuy nhiên, nhìn vào c¿u trúc cāa Schreiber và cộng sự ta th¿y, c¿u trúc quan tâm nhiÁu h¢n đ¿n thành tố thực hißn thử nghißm, thành tố thi¿t k¿ k¿ ho¿ch thử nghißm có đ°ÿc đÁ cÁp nh°ng còn đang thi¿u sự cÿ thß hóa bằng các hành vi cÿ thß bên trong Ngoài ra nhóm nghiên cÿu cāa Metzger và Gut cũng đÁ xu¿t mô hình năng lực thực nghißm đ°ÿc c¿u trúc theo các lo¿i v¿n đÁ thực nghißm nh° nhißm vÿ quan sát, nhißm vÿ đo l°ßng, nhißm vÿ điÁu tra, nhißm vÿ so sánh, nhißm vÿ kháo sát/nghiên cÿu các mối quan hß Tuy nhiên vißc đánh giá tknh hÿp lß cāa mô hình cho đ¿n nay cũng ch°a có công bố khẳng đßnh một cách ch¿c ch¿n [68, 91] Nghiên cÿu cāa Eickohorst và cộng sự là một trong những nghiên cÿu hi¿m hoi đ°a ra đßnh nghĩa vÁ năng lực thực nghißm: <Năng lực thực nghißm là kh¿ năng tiÁm ẩn đß lÁp k¿ ho¿ch bằng trực giác và thực hißn các thk nghißm dựa trên quy t¿c làm rõ kt nh¿t 1 câu hỏi vÁt lk, cũng nh° đánh giá dữ lißu thu đ°ÿc một cách có ph°¢ng pháp Năng lực thực nghißm đ°ÿc hißn thực hóa trong ho¿t động khi có sẵn ki¿n thÿc chuyên môn c¿n thi¿t cho lĩnh vực chā đÁ= [56] Theo cách đßnh nghĩa này c¿u trúc năng lực thực nghißm cũng đ°ÿc xây dựng <dựa trên quá trình= nh°ng có tknh đ¿n

vai trò cāa ki¿n thÿc chuyên môn, nghĩa là đß phát trißn năng lực thực nghißm cho học sinh c¿n ph¿i ch¿c ch¿n rằng ki¿n thÿc chuyên môn đã đ°ÿc trang bß hoặc s¿ c¿n đ°ÿc đ°ÿc trang bß song hành Đặc bißt so vßi t¿t c¿ các nghiên cÿu khác trên th¿ gißi, nghiên cÿu này khẳng đßnh vißc t¿o ra gi¿ thuy¿t không đ°ÿc tknh là <một ph¿n cāa năng lực thực nghißm cốt lõi= Qua tìm hißu các tài lißu trên th¿ gißi chúng tôi th¿y rằng đ¿i đa số các nghiên cÿu g¿n đây đi theo cách ti¿p cÁn <dựa trên quá trình=, có l¿ vßi cách ti¿p cÁn này vißc làm rõ các thành ph¿n bên trong năng lực thực nghißm trß nên rõ ràng h¢n và cũng s¿ t¿o điÁu kißn thuÁn lÿi h¢n cho vißc tổ chÿc d¿y học phát trißn và đánh giá năng lực này Nh°ng h¿u h¿t các nghiên cÿu có sự tÁp trung nhiÁu h¢n vào thành ph¿n thực hißn, ch°a phân đßnh một cách t°ßng minh các hành vi bên trong cāa thành ph¿n lÁp k¿ ho¿ch

« trong n°ßc vißc nghiên cÿu vÁ năng lực thực nghißm cũng đ°ÿc trißn khai ß nhóm các nhà nghiên cÿu giáo dÿc học khi d¿y và học các môn khoa học tự nhiên nh° VÁt lý, Sinh học, Hóa học Có công trình nghiên cÿu chß ra rằng năng lực thực nghißm đ°ÿc xác lÁp bßi ba thành ph¿n ki¿n thÿc, kĩ năng, thái độ (tác gi¿ Đinh Anh Tu¿n [31]) Chúng tôi cho rằng vißc ti¿p cÁn này là cÿng nh¿c và ch°a thực sự khoa học vì: mÿc tiêu cāa d¿y học phát trißn năng lực không chß dÿng l¿i ß vißc trang bß cho ng°ßi học ki¿n thÿc mà còn h°ßng tßi tÁp d°ÿt cho ng°ßi học vÁn dÿng ki¿n thÿc vào trong các bối c¿nh khác nhau Khi ng°ßi học vÁn dÿng ki¿n thÿc, kĩ năng, thái độ đß hành động thì năng lực cāa ng°ßi học đ°ÿc hình thành và phát trißn Do đó ta nên coi ki¿n thÿc, kĩ năng, thái độ là ph°¢ng tißn đß đ¿t năng lực Tác gi¿ Nguyßn Ngọc Anh sử dÿng dißn đ¿t cāa khái nißm năng lực đ°ÿc trình bày trong ch°¢ng trình phổ thông tổng thß (ban hành theo thông t° 32 cāa Bộ GD&ĐT năm 2018) đß dißn đ¿t khái nißm năng lực thực nghißm cāa học sinh khi gi¿i quy¿t v¿n đÁ bằng ph°¢ng pháp thực nghißm Tác gi¿ cũng đÁ xu¿t c¿u trúc năng lực thực nghißm gồm 8 năng lực thành tố: phát hißn v¿n đÁ, đÁ xu¿t gi¿ thuy¿t/dự đoán, suy ra hß qu¿ logic, xây dựng ph°¢ng án thk nghißm kißm tra, bố trk thk nghißm, thực hißn thk nghißm, thu thÁp xử lk số lißu, rút ra k¿t luÁn[1] Có thß th¿y các thành tố và trình tự s¿p x¿p các thành tố năng lực mà tác gi¿ đ°a ra chknh

là phỏng theo các giai đo¿n gi¿i quy¿t v¿n đÁ bằng con đ°ßng thực nghißm Nh°ng nghiên cÿu này ch°a xác đßnh đ°ÿc cÿ thß các chß số hành vi bên trong cāa tÿng năng lực thành tố mà đÁ xu¿t 4 mÿc ch¿t l°ÿng khi xem xét mỗi năng lực thành tố là một tiêu chk đß đánh giá Một số tác gi¿ khác nh° Tr°¢ng Xuân C¿nh [7], Nguyßn Ti¿n Lộc [16] thì cho rằng năng lực thực nghißm gồm: năng lực hình thành gi¿ thuy¿t thực nghißm; năng lực thi¿t k¿ ph°¢ng án thực nghißm; năng lực ti¿n hành thực nghißm và thu thÁp k¿t qu¿ thực nghißm; năng lực phân tkch k¿t qu¿ thực nghißm và rút ra k¿t luÁn Tÿ đó các tác gi¿ cũng xác đßnh các chß số hành vi bên trong và xác đßnh các mÿc độ bồi d°ỡng các năng lực thành ph¿n cāa năng lực thực nghißm Nghiên cÿu khác cāa tác gi¿ Lý Thß Thu Ph°¢ng, cāa Xaypaseuth Vylaychit và Nguyßn Văn Biên xác đßnh c¿u trúc cāa năng lực thực nghißm không những gồm bốn thành tố trên mà còn một thành tố nữa là thành tố <Ch¿ t¿o ÿng dÿng cāa thk nghißm vào trong khoa học và đßi sống=, các tác gi¿ cũng xác đßnh đ°ÿc 18 chß số hành vi t°¢ng ÿng bên trong [4, 19, 32] Đißm h¿n ch¿ chung cāa các k¿t qu¿ này là ch°a chß ra đ°ÿc c¢ sß cāa vißc xác đßnh các chß số hành vi , xác đßnh các mÿc độ bißu hißn hay ch°a có minh chÿng vÁ vißc xin ý ki¿n chuyên gia vÁ k¿t qu¿ xác đßnh đó Nhìn chung, dù có sự khác bißt lßn vÁ chß số hành vi , song có thß nhÁn th¿y là c¿u trúc năng lực thực nghißm mà các tác gi¿ đã chß ra ß đây không ph¿i là c¿u trúc cāa năng lực thực hißn thk nghißm Chknh vì th¿ khi xây dựng c¿u trúc cāa năng lực thực nghißm nên quan tâm làm rõ c¿ các chß số hành vi thuộc các thành tố không ph¿i là thành tố thực hißn thk nghißm

Bên c¿nh đó, trong nghiên cÿu cāa nhóm tác gi¿ thuộc ĐHSP Hà Nội, tuy v¿n dißn t¿ c¿u trúc năng lực theo ba thành ph¿n ki¿n thÿc, kĩ năng, thái độ và các chß số hành vi mßi chß đang đ°ÿc lißt kê ch°a đ°ÿc c¿u trúc theo nhóm chặt ch¿ nh°ng có một đißm khác bißt đó là trong c¿u trúc cāa năng lực thực nghißm không bao hàm thành ph¿n: đÁ xu¿t gi¿ thuy¿t thực nghißm [11] nh° b¿ng d°ßi đây:

Bảng 1.6 Cấu trúc năng lực thực nghiệm theo nhóm tác giả thuộc ĐHSP Hà Nội

- Ki¿n thÿc vÁt lí liên - Thi¿t k¿ ph°¢ng án thk nghißm - Kiên nh¿n

lißu, ki¿n thÿc vÁ sai số - Ki¿n thÿc vÁ bißu dißn

- Sửa chữa các sai hỏng thông th°ßng - Quan sát dißn bi¿n hißn t°ÿng - Ghi l¿i k¿t qu¿

- Bißu dißn k¿t qu¿ bằng b¿ng bißu, đồ thß - Tính toán sai số

- Bißn luÁn, trình bày k¿t qu¿ - Tự đánh giá c¿i ti¿n phép đo

- Trung thực - Tß mß - Hÿp tác - Tích cực

Vßi quan đißm <thực nghißm là thực hißn thk nghißm= và <năng lực thực nghißm là năng lực thực hißn thk nghißm=, tác gi¿ Lê Anh Đÿc cũng đ°a ra c¿u trúc cāa năng lực thực nghißm gồm có 4 thành tố và 11 chß số hành vi trong đó không bao gồm hành vi đÁ xu¿t gi¿ thuy¿t [8] Đây có l¿ là đißm chúng tôi s¿ c¿n l°u tâm và xem xét kĩ h¢n thành ph¿n năng lực hình thành gi¿ thuy¿t thực nghißm có thuộc năng lực thực nghißm vÁt lý hay không Theo chúng tôi khi xác đßnh c¿u trúc cāa năng lực thực nghißm ph¿i có sự thống nh¿t vßi nội hàm cāa năng lực thực nghißm đồng thßi ph¿i đ¿m b¿o sao cho vißc phát trißn và đánh giá năng lực này một cách khoa học và thuÁn lÿi

VÁy khi xác đßnh c¿u trúc cāa năng lực thực nghißm nên ti¿p cÁn theo quá trình nào, năng lực thực nghißm có c¿u trúc th¿ nào? Đây là v¿n đÁ chúng tôi s¿ ph¿i xác đßnh trong c¢ sß lk luÁn cāa luÁn án

1.2 Các nghiên cąu vÁ phát trißn nng lÿc thÿc nghiãm

Phát trißn năng lực thực nghißm cho học sinh trong d¿y học ß tr°ßng phổ thông nh° th¿ nào luôn là câu hỏi đ°ÿc đặt ra và đ°ÿc nghiên cÿu trong nhiÁu năm ß Vißt Nam và trên th¿ gißi

Các tác gi¿ Nguyßn Ti¿n Lộc và Đinh Anh Tu¿n [16, 31] đã chß ra có thß phát trißn năng lực thực nghißm cāa học sinh bằng cách tăng c°ßng sử dÿng thk nghißm trong d¿y học; tổ chÿc cho học sinh gi¿i thkch hißn t°ÿng trong tự nhiên và ch¿ t¿o dÿng cÿ thk nghißm dựa trên các nguyên t¿c vÁt lk; tăng c°ßng sử dÿng d¿y học nêu và gi¿i quy¿t v¿n đÁ, d¿y học theo ph°¢ng pháp thực nghißm; đổi mßi cách thÿc kißm tra đánh giá theo đßnh h°ßng phát trißn năng lực thực nghißm cho học sinh Các tác gi¿ này cũng đã sử dÿng thk nghißm tự thi¿t k¿ trong ti¿n trình d¿y học theo ph°¢ng pháp gi¿i quy¿t v¿n đÁ hoặc ph°¢ng pháp mô hình đß phát trißn năng lực thực nghißm cho học sinh T°¢ng tự nh° vÁy tác gi¿ Xaypaseuth Vylaychit cũng ch¿ t¿o các thi¿t bß thk nghißm và đÁ xu¿t các nhißm vÿ phát trißn năng lực thực nghißm cho học sinh trung học c¢ sß t¿i Lào trong d¿y học ph¿n nhißt học [33] vßi d¿y học nêu và gi¿i quy¿t v¿n đÁ; tác gi¿ Lê Anh Đÿc ch¿ t¿o thi¿t bß và xây dựng các ti¿n trình d¿y học ph¿n phóng x¿ theo kißu d¿y học nêu và gi¿i quy¿t v¿n đÁ vßi vißc lựa chọn các kißu h°ßng d¿n khác nhau khi h°ßng d¿n học sinh thi¿t k¿, ch¿ t¿o thi¿t bß thk nghißm và thực hißn thk nghißm [8] Vißc cố g¿ng đặt học sinh vào tình huống có v¿n đÁ tr°ßc khi họ ti¿n hành các bài thực hành bằng cách đ°a tr°ßc các câu hỏi, các v¿n đÁ c¿n suy nghĩ cho học sinh chuẩn bß cũng đ°ÿc xem nh° một bißn pháp bồi d°ỡng năng lực thực nghißm Tác gi¿ Vũ B¿o (1986) [3] đã đÁ cÁp đ¿n bißn pháp này trong nghiên cÿu cāa mình, khi tác gi¿ đ°a ra kinh nghißm xây dựng quy trình d¿y học h°ßng tßi nâng cao ch¿t l°ÿng thực hành môn VÁt lk nhằm phát huy tknh tkch cực, t° duy độc lÁp cāa học sinh trong các giß thực hành thk nghißm Ngoài ra các bài tÁp thực nghißm cũng đã đ°ÿc đ°a vào đß phát trißn năng lực thực nghißm cho HS Vk dÿ nh° nghiên cÿu cāa tác gi¿ Tr°¢ng Xuân C¿nh [7] đã đÁ xu¿t sử dÿng bài tÁp thực nghißm trong d¿y học môn sinh học ß tr°ßng phổ thông, trong nghiên cÿu này quy trình xây dựng và sử dÿng bài tÁp thực nghißm đß phát trißn năng lực thực nghißm cho học sinh đ°ÿc đÁ cÁp khá chi ti¿t Tác gi¿ Nguyßn Văn Biên [4] đÁ xu¿t vißc xây dựng chuyên đÁ thk nghißm mß đß bồi d°ỡng năng lực thực nghißm cho học sinh THPT chuyên Trong nghiên cÿu này các nhißm vÿ thực nghißm đ°ÿc đặt ra theo h°ßng nâng cao mÿc độ phát trißn năng lực thực

nghißm cāa học sinh, tăng d¿n kh¿ năng làm vißc độc lÁp cāa học sinh Tác gi¿ Nguyßn Ngọc Anh cũng đÁ xu¿t k¿t hÿp vißc sử dÿng bài tÁp thk nghißm vßi d¿y ki¿n thÿc mßi theo ph°¢ng pháp thực nghißm và tổ chÿc các dự án, ngo¿i khóa và nghiên cÿu khoa học có nội dung vÁt lk[1] Bên c¿nh đó, trong luÁn án cāa mình, tác gi¿ Vũ Ti¿n Tình đÁ xu¿t nguyên t¿c, quy trình sử dÿng ph°¢ng tißn trực quan và quy trình sử dÿng phối hÿp ph°¢ng tißn trực quan vßi một số ph°¢ng pháp d¿y học tkch cực đß bồi d°ỡng năng lực thực nghißm trong d¿y học hóa học cho học sinh trung học c¢ sß [26] Nghiên cÿu vÁ quy trình phát trißn kĩ năng sử dÿng thk nghißm trong d¿y học vÁt lk, nhóm nghiên cÿu cāa nhóm tác gi¿ Ph¿m Xuân Qu¿ [21] đã sử dÿng thk nghißm t°¢ng tác trên màn hình vào hỗ trÿ phát trißn kĩ năng sử dÿng thk nghißm đß nghiên cÿu ki¿n thÿc vÁt lk Vißc làm này giúp bồi d°ỡng năng lực thực nghißm cho giáo viên t°¢ng lai mà l¿i ti¿t kißm thßi gian trên lßp, san sẻ các công vißc cho giai đo¿n tự học có h°ßng d¿n

Nhóm nghiên cÿu cāa Susan S Mathew và Joshua Earnest (2004) [87] đã đ°a ra các bißn pháp nâng cao năng lực thực nghißm cāa sinh viên bằng vißc c¿i thißn c¿u trúc phòng thk nghißm cũng nh° cách thÿc trißn khai các nhißm vÿ học tÁp cāa sinh viên trong phòng thk nghißm theo h°ßng đ°a họ ti¿n g¿n h¢n vßi ti¿p cÁn nghÁ nghißp Nghiên cÿu đã chß ra rằng c¿u trúc phòng thk nghißm nên đ°ÿc thi¿t k¿ theo h°ßng tăng d¿n kh¿ năng làm vißc độc lÁp cāa sinh viên Do đó họ đÁ xu¿t sinh viên nên đ°ÿc tham gia l¿n l°ÿt các phòng thk nghißm theo phân lo¿i sau: lo¿i thông th°ßng, lo¿i khám phá, lo¿i nghiên cÿu, lo¿i gi¿i quy¿t v¿n đÁ, lo¿i dự án Họ cũng đÁ xu¿t các bißn pháp c¿i ti¿n các nhißm vÿ trong phòng thk nghißm bao gồm: sinh viên đ°ÿc lựa chọn các dÿng cÿ thk nghißm thay bằng bß đßnh sẵn những gì c¿n dùng, sinh viên đ°ÿc yêu c¿u ti¿n hành nhiÁu ph°¢ng án thk nghißm và đ°a ra các so sánh, nên có những hình minh họa s¿c nét vÁ bộ phÁn và tác dÿng cāa các dÿng cÿ thk nghißm đặc bißt là các dÿng cÿ nhỏ đß sinh viên dß dàng tự học mà không c¿n trÿ giúp cāa giáo viên, nên có những video ti¿n hành thk nghißm đ°ÿc thực hißn bßi một ng°ßi có kinh nghißm đß sinh viên có thß xem và tự đánh giá kh¿ năng cāa

mình T°¢ng tự nh° vÁy thì nhóm cāa Kamilah Radin Salim cũng đ°a ra gi¿i pháp xây dựng các nhißm vÿ thk nghißm ti¿p cÁn d¿n vßi thực t¿ [39]

Theo chúng tôi vißc t¿o ra các nhißm vÿ tÿ đ¢n gi¿n đ¿n phÿc t¿p là h¿t sÿc c¿n thi¿t trong giai đo¿n giáo dÿc c¢ b¿n đối vßi HS phổ thông Và những bài tÁp thực nghißm, thk nghißm mß là một gÿi ý tốt đß phát trißn năng lực thực nghißm cho học sinh Trong giai đo¿n hißn nay, c¢ hội ti¿p cÁn vßi máy tknh và các ph¿n mÁm không còn là quá khó khăn nên chúng tôi xác đßnh rằng vißc tìm ki¿m các công cÿ hỗ trÿ (nh° mô phỏng, thk nghißm t°¢ng tác) đß phát trißn năng lực thực nghißm nên đ°ÿc trißn khai

Qua những phân tkch trên, chúng tôi th¿y t¿t c¿ các bißn pháp mà các tác gi¿ đÁ xu¿t ch°a thực sự quan tâm đ¿n đặc tr°ng riêng cāa tÿng chß số hành vi cāa năng lực thành ph¿n thuộc NLTN, h¢n nữa cũng ch°a quan tâm đ¿n hißn tr¿ng năng lực cāa HS trong vißc lựa chọn và thực hißn các bißn pháp thkch hÿp Nh° ta bi¿t, đß phát trißn năng lực nào đó thì c¿n thông qua vißc phát trißn tÿng hành vi cāa năng lực đó Do đó trong nghiên cÿu, chúng tôi quan tâm và tÁp trung vào h°ßng đÁ xu¿t các bißn pháp dựa trên hißn tr¿ng năng lực cāa HS và đặc tr°ng riêng cāa mỗi chß số hành vi

1.3 Các nghiên cąu vÁ đánh giá nng lÿc thÿc nghiãm

* Liên quan đ¿n các nghiên cÿu vÁ đánh giá năng lực:

Có thß th¿y rằng càng g¿n những năm g¿n đây càng có nhiÁu các công bố trong và ngoài n°ßc vÁ đánh giá năng lực cāa ng°ßi học, cung c¿p một cách đa d¿ng các thông tin cho ng°ßi đọc D°ßi đây, luÁn án đißm si¿t các đißm chính sau:

- Quan nißm vÁ đánh giá năng lực: Các nghiên cÿu chß ra rằng đánh giá năng lực chknh là đánh giá kh¿ năng vÁn dÿng ki¿n thÿc, kĩ năng,& cāa ng°ßi học khi gi¿i quy¿t các nhißm vÿ học tÁp [13, 20] Đánh giá năng lực có thß dựa trên chuẩn đ¿u ra vÁ năng lực hay ti¿n trình học tÁp cāa ng°ßi học [20] Đß thực hißn đánh giá năng lực, c¿n thu thÁp các bằng chÿng xác thực liên quan đ¿n các năng lực c¿n đánh giá Các bằng chÿng đó s¿ xu¿t hißn khi học sinh làm, vi¿t, v¿, nói, hoặc t¿o ra [15]

- Các nguyên t¿c khi ti¿n hành đánh giá năng lực: đ¿m b¿o tknh giá trß, đ¿m

b¿o độ tin cÁy, đ¿m b¿o tknh linh ho¿t, đ¿m b¿o tknh công bằng, đ¿m b¿o tknh hß thống, đ¿m b¿o tknh toàn dißn, đ¿m b¿o tknh phát trißn, đánh giá trong bối c¿nh thực tißn [20, 25]

- Quy trình thi¿t k¿ và thực hißn đánh giá năng lực gồm các b°ßc: xác đßnh rõ mÿc đkch đánh giá, xác đßnh bằng chÿng c¿n thi¿t, phát trißn ph°¢ng pháp, công cÿ đánh giá thkch hÿp, thu thÁp bằng chÿng và đ°a ra nhÁn đßnh, báo cáo k¿t qu¿ cho các bên liên quan [65]

- Các ph°¢ng pháp đánh giá năng lực: ph°¢ng pháp kißm tra vi¿t, ph°¢ng pháp đánh giá thông qua v¿n đáp, ph°¢ng pháp đánh giá thông qua thực hành, ph°¢ng pháp đánh giá thông qua quan sát [13]

- Các công cÿ đánh giá năng lực: có thß sử dÿng r¿t nhiÁu công cÿ đánh giá nh° hồ s¢ học tÁp, các câu hỏi/bài tÁp, rubric, b¿ng kißm, &

Nh° vÁy đß đánh giá đ°ÿc một năng lực nào đó, c¿n ph¿i xác đßnh đ°ÿc c¿u trúc cāa năng lực đó, tÿ đó xác đßnh đ°ÿc mÿc đkch đánh giá, ph¿i lựa chọn/xây dựng đ°ÿc các ph°¢ng pháp, hình thÿc, công cÿ đánh giá phù hÿp Trong đó có thß lựa chọn phối k¿t hÿp đa d¿ng các ph°¢ng pháp, công cÿ đánh giá, cũng nh° có thß ti¿n hành ß nhiÁu thßi đißm đánh giá khác nhau

* Liên quan đ¿n đánh giá năng lực thực nghißm: có đánh giá đßnh h°ßng quá trình, có đánh giá đßnh h°ßng s¿n phẩm « quy mô lßn, các đánh giá năng lực thực nghißm th°ßng chß dựa trên các s¿n phẩm cāa ho¿t động thực nghißm, chā y¿u là ghi chép trong phòng thk nghißm (vk dÿ nh° Stebler, Reusser, & Ramseier 1998, Ramseier, Labudde & Adamina 2011, Gut 2012, Shavelson 1999) [67, 103, 112, 115] Theo phân tkch cāa Shavelson thì những ghi chép cāa HS trong phòng thí nghißm có thß giúp ph¿n ánh năng lực thực nghißm cāa các HS [112] Chúng tôi cho rằng chß đánh giá dựa trên s¿n phẩm s¿ không cho chúng ta th¿y đ°ÿc ng°ßi học đã nỗ lực th¿ nào trong các ho¿t động thuộc quá trình họ thực hißn thk nghißm nh°: l¿p ráp các dÿng cÿ/thi¿t bß thk nghißm, hißu chßnh những dÿng cÿ thk nghißm, thÁm chk sửa chữa các dÿng cÿ thk nghißm và thực hißn thu thÁp các dữ lißu thực nghißm Khi ti¿n hành so sánh giữa sử dÿng đánh giá quá trình và sử dÿng đánh giá

k¿t qu¿ vßi mỗi thành tố trong năng lực thực nghißm thì nhóm tác gi¿ Nico

Schreiber1, Heike Theyßen1 and Horst Schecker [109, 110] chÿng minh đ°ÿc rằng đánh giá s¿n phẩm (tÿc là đánh giá chß dựa vào ghi chép) có thß giúp đánh giá kĩ năng chuẩn bß và kĩ năng đánh giá dữ lißu thực nghißm chÿ không giúp đánh giá kh¿ năng thực hißn các thk nghißm Nh° vÁy đß đánh giá năng lực thực nghißm nên có những cân nh¿c trong vißc lựa chọn sử dÿng đánh giá quá trình hay sử dÿng đánh giá k¿t qu¿ hay k¿t hÿp c¿ hai đß có những nhÁn đßnh chính xác VÁy lựa chọn h°ßng ti¿p cÁn đánh giá nh° th¿ nào cũng là một v¿n đÁ mà chúng tôi c¿n nghiên cÿu đß sao cho vÿa đ¿t đ°ÿc chÿc năng đánh giá, nh°ng cũng đồng thßi chính là một hỗ trÿ đß những tác động đ¿t đ°ÿc hißu qu¿ cao h¢n

VÁ công cÿ đánh giá có ba công cÿ th°ßng hay đ°ÿc sử dÿng bao gồm: bài kißm tra vi¿t, bài kißm tra dựa trên mô phỏng, bài kißm tra thực hißn thk nghißm thực Thông th°ßng trong những đánh giá quy mô lßn ng°ßi ta hay sử dÿng bài kißm tra vi¿t đß đánh giá NLTN cāa học sinh Nh°ng ß các nghiên cÿu chuyên sâu, các chuyên gia giáo dÿc đã cho th¿y bài kißm tra vi¿t không thß giúp đánh giá chknh xác NLTN cāa học sinh Vk dÿ nh° nghiên cÿu cāa Shavelson [112], nhóm cāa ông đã thu thÁp ba đ¿u đißm cāa mỗi học sinh bằng ba bài kißm tra: bài kißm tra vi¿t, bài kißm tra qua ph¿n mÁm mô phỏng, bài kißm tra qua ti¿n hành thk nghißm thực (chß đánh giá thông qua s¿n phẩm ghi l¿i trong phòng thk nghißm chÿ không đánh giá quá trình) Sau đó so sánh chúng vßi đißm chuẩn là đißm thực hành thk nghißm đ°ÿc đánh giá bßi các quan sát trực ti¿p cāa các chuyên gia K¿t qu¿ cho th¿y đißm đánh giá những ghi chép l°u l¿i bên trong phòng thk nghißm cāa học sinh đ¿t t°¢ng quan cao (r= 0.7) vßi đißm chuẩn, còn đißm đánh giá qua bài vi¿t và đißm chuẩn đ¿t t°¢ng quan th¿p (r= 0.46), t°¢ng quan giữa đißm đánh giá qua ph¿n mÁm mô phỏng và đißm chuẩn chß đ¿t r= 0.5 Trong một nghiên cÿu khác, nhóm nghiên cÿu cāa Nico Schreiber [52, 110] cũng sử dÿng ba công cÿ trên, ng°ßi học s¿ ho¿t động cùng vßi hai trong ba công cÿ đó nh°ng b¿t buộc một trong số đó s¿ là ti¿n hành thk nghißm thực Giống nh° Shavelson đißm chuẩn đ°ÿc chọn cũng là đißm ti¿n hành thk nghißm thực Tuy nhiên không giống Shavelson các tác gi¿ này l¿i quan tâm đ¿n

quá trình ti¿n hành thk nghißm Do đó các thao tác ti¿n hành thk nghißm cāa sinh viên đ°ÿc quay video Còn vßi bài kißm tra qua mô phỏng, những thao tác dißn ra trên màn hình cũng đ°ÿc ghi l¿i, họ thi¿t lÁp một thuÁt toán và thang đißm t°¢ng ÿng đß mã hóa các hành động cāa sinh viên Ban đ¿u họ kì vọng rằng bài kißm tra vi¿t s¿ có t°¢ng quan th¿p vßi bài kißm tra ti¿n hành thk nghißm thực, ng°ÿc l¿i bài kißm tra bằng mô phỏng s¿ có t°¢ng quan cao vßi bài kißm tra ti¿n hành thk nghißm thực Tuy nhiên k¿t qu¿ phân tkch l¿i cho th¿y c¿ hai bài kißm tra vi¿t và mô phỏng đÁu có t°¢ng quan th¿p vßi bài kißm tra bằng thk nghißm thực (r< 0.47; r< 0.55)

Các nghiên cÿu đó cho th¿y rằng mặc dù có mối t°¢ng quan khác nhau vßi bài kißm tra thực hißn vßi thk nghißm thực nh°ng c¿ bài kißm tra vi¿t và mô phỏng đÁu không thß thay th¿ thk nghißm thực trong vißc đánh giá NLTN Theo chúng tôi, bài kißm tra vi¿t có thß giúp đánh giá các ki¿n thÿc vÁ lý thuy¿t sai số, nêu tác dÿng cāa các dÿng cÿ, nêu ý t°ßng thi¿t k¿ ph°¢ng án thk nghißm nghĩa là chß có thß đánh giá các hành vi liên quan đ¿n t° duy, nh°ng không thß ph¿n ánh đ°ÿc kh¿ năng thao tác vßi các dÿng cÿ thực Tuy nhiên n¿u sử dÿng bài kißm tra vi¿t đß đánh giá một vài thành tố nào đó cāa năng lực thực nghißm thì cũng nên sử dÿng các bài tÁp, câu hỏi d°ßi d¿ng tự luÁn, gi¿i quy¿t nhißm vÿ, h¿n ch¿ sử dÿng các câu hỏi tr¿c nghißm khách quan Vßi bài kißm tra bằng mô phỏng có thß phù hÿp trong vißc đánh giá ý t°ßng thi¿t k¿ ph°¢ng án thk nghißm, lựa chọn và bố trk thk nghißm, đánh giá ki¿n thÿc vÁ xử lk sai số, nêu tác dÿng cāa dÿng cÿ, gi¿i thkch k¿t qu¿ nh°ng những đòi hỏi vÁ hißu chßnh dÿng cÿ thk nghißm, kĩ thuÁt ti¿n hành các thao tác/các b°ßc, cách đọc số lißu, c¿i bi¿n, sữa chữa các dÿng cÿ thk nghißm trong giai đo¿n thực hißn thk nghißm thì chß thk nghißm thực mßi giúp đánh giá chknh xác Cũng c¿n ph¿i th¿y rằng vißc đánh giá năng lực thực nghißm bằng thk nghißm thÁt, đặc bißt là vßi số l°ÿng học sinh đông thì khá tốn kém (Neumann 2004) [94] và có thß gây tâm lk mßt mỏi cho c¿ ng°ßi thi và ng°ßi đánh giá

Khi gi¿i thkch k¿t qu¿ cāa mình, nhóm nghiên cÿu cāa Nico schreiber [110] v¿n tin t°ßng rằng bài kißm tra mô phỏng có thß thay th¿ thk nghißm thực n¿u nó đ°ÿc thi¿t k¿ một cách tinh x¿o Họ hoài nghi rằng k¿t qu¿ t°¢ng quan th¿p giữa bài

mô phỏng và thk nghißm thực là do: năng lực thực nghißm cāa học sinh không ph¿i lúc nào cũng ổn đßnh, nội dung ki¿n thÿc, nhißm vÿ đòi hỏi ho¿t động thực nghißm có sự chi phối, ¿nh h°ßng đ¿n mÿc độ thß hißn năng lực thực nghißm cāa học sinh Sự ¿nh h°ßng cāa nội dung vÁt lk đ¿n k¿t qu¿ đánh giá NLTN cũng đ°ÿc các nhà nghiên cÿu khác khẳng đßnh nh° Gott và Duggan (2002) [63] ĐiÁu đó có nghĩa là thi¿t k¿ công cÿ đánh giá NLTN c¿n ph¿i đ¿m b¿o bám sát nội dung ch°¢ng trình học tÁp cāa học sinh, c¿n thi¿t k¿ các câu hỏi phù hÿp đß đánh giá đúng mÿc độ cāa tÿng chß số hành vi Tuy vÁy, nh° chúng tôi đã đ°a ra nhÁn xét ß trên: vißc sử dÿng bài kißm tra mô phỏng có thß đánh giá đ¿y đā các hành vi liên quan đ¿n t° duy nh°ng ch°a đánh giá đ°ÿc đ¿y đā các hành vi tâm vÁn cāa học sinh

VÁy câu hỏi đặt ra là ta s¿ k¿t hÿp sử dÿng các công cÿ đánh giá trên nh° th¿ nào đß ti¿t kißm đ°ÿc chi phk và đánh giá đúng NLTN cāa học sinh Vißt Nam?

TIËU K¾T CH¯¡NG 1

Vßi mÿc tiêu đặt ra trong ph¿n đặt v¿n đÁ, chúng tôi đã phân tkch và hß thống các nghiên cÿu trên theo ba mặt: những k¿t qu¿ vÁ nghiên cÿu c¿u trúc năng lực thực nghißm, những k¿t qu¿ nghiên cÿu vÁ bißn pháp phát trißn năng lực thực nghißm, những nghiên cÿu vÁ đánh giá năng lực thực nghißm Tÿ đó làm bÁt ra các mối quan tâm và dự ki¿n những nội dung c¿n ti¿n hành nghiên cÿu trong ph¿m vi

cāa luÁn án

Những phân tkch ß trên cho th¿y: C¿u trúc cāa năng lực thực nghißm vÁt lk v¿n ch°a có sự thống nh¿t cao giữa các nhà giáo dÿc vÁ thành tố c¿u t¿o, các bißn pháp phát trißn năng lực này trong d¿y học vÁt lk ß phổ thông v¿n còn r¿t chung ch°a quan tâm đ¿n đặc đißm riêng cāa tÿng chß số hành vi , các ph°¢ng thÿc và công cÿ đánh giá năng lực thực nghißm nói chung v¿n còn nhiÁu v¿n đÁ c¿n xem xét và hoàn thißn Do đó những nghiên cÿu liên quan tßi phát trißn năng lực thực nghißm cho học sinh trung học phổ thông ß Vißt Nam c¿n ph¿i đ°ÿc ti¿p tÿc ti¿n hành nghiên cÿu Trong ph¿m vi luÁn án, chúng tôi xác đßnh c¿n ph¿i nghiên cÿu tr¿ lßi các câu hỏi sau:

- Có thß đÁ xu¿t mô hình vÁ năng lực thực nghißm vÁt lk có c¿u trúc nh° th¿ nào đß sử dÿng trong d¿y học vÁt lk ß tr°ßng trung học phổ thông?

- Đối vßi học sinh Vißt Nam trong thực tr¿ng d¿y và học ß Vißt Nam thì những hành vi nào (trong c¿u trúc năng lực thực nghißm) tr°ßc tiên c¿n nghiên cÿu đ°a ra các bißn pháp thkch hÿp đß bồi d°ỡng và vißc đ°a ra những bißn pháp thkch hÿp đó c¿n dựa trên c¢ sß khoa học nào? Đánh giá sự phát trißn cāa những hành vi này nh° th¿ nào?

- Vßi mô hình năng lực đã xác đßnh, có thß đánh giá năng lực thực nghißm vÁt lk cāa học sinh nh° th¿ nào ÿng vßi mÿc tiêu và điÁu kißn cÿ thß cāa tr°ßng trung học phổ thông ß Vißt Nam?

CH¯ƠNG 2 XÂY DþNG CÀU TRÚC NNG LþC THþC NGHIâM CĂA HâC SINH TRONG HâC TÂP VÂT LÍ à TR¯ÞNG

2.1 Quan niãm vÁ nng lÿc

Nói vÁ nội hàm cāa khái nißm năng lực vßi các góc độ ti¿p cÁn khác nhau, các nhà nghiên cÿu đã đ°a đ¿n các cách đßnh nghĩa khác nhau vÁ năng lực Tuy nhiên có hai ph¿m trù chknh đ°ÿc sử dÿng rộng rãi là xem xét năng lực nh° là tổ hÿp cāa các thuộc tknh tâm lk, phẩm ch¿t và xem xét năng lực nh° là kh¿ năng ho¿t động Chẳng h¿n theo Tÿ đißn Tâm lý học (Vũ Dũng, 2008) [9] thì <năng lực là tÁp hÿp các tknh ch¿t hay phẩm ch¿t cāa tâm lý cá nhân, đóng vai trò là điÁu kißn bên trong, t¿o thuÁn lÿi cho vißc thực hißn tốt một d¿ng ho¿t động nh¿t đßnh=; theo Tÿ đißn Tri¿t học (M.Rôdentan và P.IUĐin, 1976) [22] <Năng lực hißu theo nghĩa rộng là những đặc đißm tâm lý cāa cá thß điÁu ti¿t hành vi cāa cá thß và là điÁu kißn cho ho¿t động sống cāa cá thß= Đồng thßi, quan đißm tri¿t học cũng cho rằng năng lực cāa con ng°ßi là s¿n phẩm cāa sự phát trißn xã hội; trong ch°¢ng trình GDPT tổng thß <năng lực là thuộc tknh cá nhân đ°ÿc hình thành, phát trißn nhß tố ch¿t sẵn có và quá trình học tÁp, rèn luyßn, cho phép con ng°ßi huy động tổng hÿp các ki¿n thÿc, kĩ năng và các thuộc tknh cá nhân khác nh° hÿng thú, niÁm tin, ý chk, thực hißn thành công một lo¿i ho¿t động nh¿t đßnh, đ¿t k¿t qu¿ mong muốn trong những điÁu kißn cÿ thß= [6]; theo Đ¿i Tÿ đißn Ti¿ng Vißt (Nguyßn Nh° Ý, 1999) [34] thì <năng lực là kh¿ năng đā đß thực hißn tốt một công vißc=; theo Tÿ đißn Giáo dÿc học (Bùi HiÁn, 2013) [10] thì <năng lực là kh¿ năng đ°ÿc hình thành hoặc phát trißn cho phép một con ng°ßi đ¿t thành công trong một ho¿t động thß lực, trk lực hoặc nghÁ nghißp= Theo Weinert (2001) [123], <năng lực là những kh¿ năng nhÁn thÿc và kĩ năng vốn có hoặc học đ°ÿc cāa cá thß nhằm gi¿i quy¿t các v¿n đÁ xác đßnh, cũng nh° sự sẵn sàng vÁ động c¢, ý chk, ý thÿc xã hội và kh¿ năng vÁn dÿng các cách gi¿i quy¿t v¿n đÁ trong những tình huống thay đổi một cách thành công và có trách nhißm=

Ta th¿y rằng, mặc dù cách dißn đ¿t khác nhau nh°ng các khái nißm này đÁu

chß ra năng lực đ°ÿc bißu hißn r¿t rõ qua ph°¢ng thÿc ho¿t động, quá trình thực hißn ho¿t động và k¿t qu¿ thực hißn ho¿t động; năng lực có thß đ°ÿc quan sát, đánh giá và phát trißn; đồng thßi năng lực s¿ bß chi phối r¿t nhiÁu bßi bối c¿nh, tình huống thực hißn ho¿t động « tr°ßng phổ thông học sinh cũng thực hißn các ho¿t động nh°ng ho¿t động ß đây là ho¿t động học tÁp Các ho¿t động học tÁp đó s¿ dißn ra trong các tình huống g¿n liÁn vßi ho¿t động d¿y cāa ng°ßi th¿y Cũng c¿n ph¿i hißu tình huống, bối c¿nh thực hißn ho¿t động ß đây đ°ÿc t¿o ra bßi các nhißm vÿ học tÁp, những tình huống này có thß không mßi đối vßi nhân lo¿i nh°ng đòi hỏi ph¿i là mßi mẻ và g¿n gũi vßi học sinh đß họ có thß vÁn dÿng ki¿n thÿc, kĩ năng, thái độ và các thuộc tknh cá nhân gi¿i quy¿t các nhißm vÿ học tÁp Khi gi¿i quy¿t đ°ÿc các nhißm vÿ học tÁp tÿc là học sinh đã gi¿i quy¿t đ°ÿc v¿n đÁ trong học tÁp và học sinh chß có đ°ÿc năng lực khi họ thực hißn ho¿t động học tÁp Vßi nhÁn đßnh trên, chúng tôi nh¿t trk vßi quan đißm cāa Griffin (2015) khi ông cho rằng: <Năng lực là một thuộc tknh cá nhân tiÁm ẩn chß có thß đ°ÿc suy luÁn tÿ vißc quan sát vÁ số l°ÿng và mÿc độ mà một ng°ßi thß hißn một tÁp hÿp các kỹ năng liên quan đ¿n

thuộc tknh cá nhân cāa họ trong một lo¿t các bối c¿nh= và năng lực có thß đ°ÿc phát

trißn thông qua học tÁp hoặc đào t¿o trong các bối c¿nh liên quan [66] Do đó luÁn án

quan nißm rằng: năng lực của học sinh có thể được hiểu một cách khái quát như là khả năng xác định mục đích, lập kế hoạch và thực hiện thành công một hoạt động học tập, cũng như đánh giá hoạt động học tập đó trong giải quyết nhiệm vụ học tập nhất định mà nhờ áp dụng các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác của họ Năng lực của học sinh được đánh giá thông qua phương thức, quá trình và kết quả hoạt động học tập và việc đánh giá hoạt động đó của cá nhân học sinh khi giải quyết các vấn đề cần giải quyết trong học tập

2.2 Quan niãm vÁ nng lÿc thÿc nghiãm

Vßi cách hißu năng lực nh° trên thì năng lực thực nghißm cāa học sinh có

thß đ°ÿc hißu một cách khái quát nh° là khả năng xác định mục đích, lập kế hoạch và thực hiện thành công một hoạt động thực nghiệm, cũng như đánh giá hoạt động thực nghiệm đó trong giải quyết nhiệm vụ học tập nhất định dựa trên

quá trình áp dụng các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác của họ

Năng lực thực nghißm cāa học sinh đ°ÿc đánh giá thông qua ph°¢ng thÿc, quá trình và k¿t qu¿ ho¿t động thực nghißm cāa cá nhân học sinh khi gi¿i quy¿t các v¿n đÁ c¿n ph¿i ti¿n hành ho¿t động thực nghißm (trong đó bao gồm nhiÁu hành vi) Trong khái nißm năng lực thực nghißm (NLTN), chúng tôi đ°a vào thuÁt ngữ <ho¿t động thực nghißm= là bßi l¿ chúng tôi quan nißm rằng: trong quá trình phát trißn, con ng°ßi luôn luôn ph¿i gi¿i quy¿t các v¿n đÁ x¿y ra xung quanh cuộc sống Vßi mÿc độ sß hữu năng lực khác nhau thì cách thÿc và k¿t qu¿ gi¿i quy¿t cùng một v¿n đÁ s¿ khác nhau Vßi các v¿n đÁ khác nhau thì con ng°ßi l¿i c¿n tßi những lo¿i năng lực khác nhau Năng lực nào thì s¿ t°¢ng ÿng vßi lo¿i ho¿t động gi¿i quy¿t v¿n đÁ ¿y Vk dÿ: Năng lực thß ch¿t s¿ liên quan đ¿n ho¿t động vÁn động, năng lực ngôn ngữ liên quan đ¿n ho¿t động sử dÿng ngôn ngữ, &và nh° vÁy, năng lực thực nghißm s¿ có c¢ hội hình thành và phát trißn qua ho¿t động đặc tr°ng là ho¿t động thực nghißm

VÁt lk là môn khoa học g¿n liÁn vßi thực nghißm Các quá trình hình thành các ki¿n thÿc vÁt lk nh° khái nißm, đßnh luÁt, thuy¿t cũng nh° ÿng dÿng kĩ thuÁt cāa vÁt lk luôn g¿n bó mÁt thi¿t vßi quá trình kh¿o sát thực nghißm (d°ßi d¿ng thk nghißm kh¿o sát hay thk nghißm kißm chÿng) Vì vÁy, trong d¿y học vÁt lk, năng lực thực nghißm là một năng lực đặc thù và vißc phát trißn năng lực này trong d¿y học là h¿t sÿc quan trọng [118] [56]

Nh° vÁy đß xác đßnh đ°ÿc c¿u trúc cāa năng lực thực nghißm cāa học sinh trong học tÁp vÁt lk ta c¿n xác đßnh đ°ÿc ho¿t động thực nghißm bao gồm những thành ph¿n nào, đặc bißt là c¿n quan tâm trong bối c¿nh nghiên cÿu vÁt lk và học tÁp vÁt lk ß tr°ßng phổ thông

2.3 Quan niãm vÁ ho¿t đáng thÿc nghiãm

Đß phát trißn hay đánh giá NLTN thì c¿n ph¿i xác đßnh đ°ÿc các thành tố và các chß số hành vi bên trong [127] Do đó đß xác đßnh c¿u trúc cāa NLTN bao gồm những thành ph¿n gì chúng ta c¿n ph¿i xem xét ho¿t động thực nghißm là gì

Tr°ßc tiên c¿n ph¿i tìm hißu khái nißm <thực nghißm= Theo Tÿ đißn Ti¿ng

Vißt (GS Hoàng Phê làm chā biên): <thực nghiệm là tạo ra những biến đổi nào đó ở sự vật để quan sát nhằm nghiên cứu những hiện tượng nhất định, kiểm tra một ý kiến hoặc gợi ra những ý kiến mới (nói khái quát)= [17] Bell cho rằng: <Nghiên

cÿu thực nghißm là một nghiên cÿu khách quan, có kißm soát đß đ¿t đ°ÿc độ chknh xác tối đa và có thß rút ra k¿t luÁn cÿ thß liên quan đ¿n một tuyên bố gi¿ thuy¿t= [75] Đißm chung cāa hai đßnh nghĩa này đÁu khẳng đßnh thực nghißm s¿ giúp kißm chÿng một gi¿ thuy¿t, nh°ng trong đßnh nghĩa cāa Hoàng Phê ta còn th¿y một ý nghĩa nữa cāa thực nghißm đó là có thß gÿi ra những phát hißn mßi VÁy thực nghißm s¿ là một ho¿t động mang l¿i hai ý nghĩa hay chß một? Ta cũng bi¿t rằng, năng lực thực nghißm là một trong những năng lực đißn hình c¿n có cāa các nhà khoa học trong nghiên cÿu khoa học tự nhiên nói chung và trong nghiên cÿu vÁt lk nói riêng [81], bßi l¿ thực nghißm là một trong những ph°¢ng pháp nhÁn thÿc quan trọng trong nghiên cÿu vÁt lk và khoa học tự nhiên [113] [128] Vì th¿ chúng tôi s¿ phân tkch tÿ chu trình nhÁn thÿc khoa học đ¿n ho¿t động nghiên cÿu khoa học thực tißn cāa các nhà vÁt lk đß có thêm c¢ sß xác đßnh ph¿m vi dißn ra ho¿t động thực nghißm

• Phân tkch tÿ chu trình nhÁn thÿc khoa học [46]:

Hình 2.1 Quy trình thực hiện dự án khoa học

Có thß th¿y kh¿ năng xu¿t hißn ho¿t động thực nghißm ß các b°ßc nh° sau: - B°ßc đặt câu hỏi: B°ßc đặt câu hỏi là b°ßc khßi đ¿u cho ho¿t động nghiên cÿu khoa học [23] N¿u câu hỏi đ°ÿc đặt ra dựa trên sự khái quát hóa các quan sát thì ho¿t động thực nghißm đã đ°ÿc dißn ra Vk dÿ: quan sát th¿y khi nén nhẹ lò xo bi¿n d¿ng, ngay sau khi ngÿng tác dÿng, lò xo có thß tự trß l¿i tr¿ng thái ban đ¿u; khi ¿n qu¿ bóng, qu¿ bóng bß bi¿n d¿ng, ngay sau khi ngÿng ¿n thì qu¿ bóng tự l¿y l¿i hình d¿ng ban đ¿u Câu hỏi có thß đặt ra là: T¿i sao các vÁt kß trên l¿i có thß tự l¿y l¿i hình d¿ng ban đ¿u khi chúng bß bi¿n d¿ng? N¿u câu hỏi đ°ÿc rút ra tÿ vißc phân tkch, thu thÁp các dữ kißn thk nghißm thì ho¿t động thực nghißm đã dißn ra N¿u câu hỏi đ°ÿc rút ra tÿ những vißc tổng hÿp các nghiên cÿu lý thuy¿t đã có thì lúc này ho¿t động thực nghißm không dißn ra Tÿ đó th¿y rằng, trong b°ßc này có thß có hoặc không dißn ra ho¿t động thực nghißm

- B°ßc nghiên cÿu tổng quan: Vißc nghiên cÿu tổng quan chā y¿u đ°ÿc thực hißn dựa trên ph°¢ng pháp nghiên cÿu tài lißu, s¿ giúp h¿n ch¿ đ°ÿc các sai l¿m khi nghiên cÿu [23] Khi này ng°ßi nghiên cÿu s¿ tổng hÿp, phân tkch các công trình liên quan đß xem v¿n đÁ đã đ°ÿc gi¿i quy¿t đ¿n đâu làm c¢ sß cho vißc xác đßnh ph¿m vi nghiên cÿu Ho¿t động thực nghißm không dißn ra ß đây

- B°ßc xây dựng gi¿ thuy¿t nghiên cÿu: Gi¿ thuy¿t chknh là câu tr¿ lßi dự ki¿n cho câu hỏi nghiên cÿu đ°ÿc đặt ra tÿ b°ßc đ¿u tiên [23] N¿u gi¿ thuy¿t này đ°ÿc xây dựng dựa trên sự suy luÁn logic các mô hình lý thuy¿t đã có thì hoàn toàn ho¿t động thực nghißm không dißn ra N¿u gi¿ thuy¿t/dự đoán đ°ÿc xây dựng dựa trên sự hỗ trÿ cāa các thk nghißm thì ho¿t động thực nghißm đã dißn ra: Vk dÿ đ°a đo¿n dây d¿n mang dòng đißn vào trong lòng một nam châm hình chữ U sao cho dòng đißn vuông góc vßi các đ°ßng c¿m ÿng tÿ, thì đo¿n dây d¿n mang dòng đißn bß kéo xuống, n¿u đổi chiÁu dòng đißn thì dòng đißn bß đẩy lên, n¿u dây d¿n d¿n đặt song song vßi đ°ßng sÿc tÿ thì đo¿n dây d¿n không bß lực tÿ tác dÿng VÁy có thß lực tÿ do nam châm tác dÿng lên đo¿n dây d¿n đặt trong tÿ tr°ßng phÿ thuộc vào góc hÿp bßi chiÁu dòng đißn và chiÁu đ°ßng sÿc tÿ Cũng nh° b°ßc đặt câu hỏi, b°ßc đÁ xu¿t gi¿ thuy¿t cũng có thß có hoặc không dißn ra ho¿t động thực nghißm

- B°ßc kißm chÿng bằng thực nghißm: Trong b°ßc này ta ph¿i ti¿n hành thi¿t k¿, lựa chọn và thực hißn các ph°¢ng án thực nghißm đß kißm chÿng gi¿ thuy¿t Nh° vÁy rõ ràng ho¿t động thực nghißm dißn ra ß b°ßc này

- B°ßc phân tkch k¿t qu¿ và k¿t luÁn: Đây là b°ßc mà các dữ lißu thực nghißm đ°ÿc thu thÁp, xử lk, phân tkch đß rút ra các k¿t luÁn c¿n thi¿t Ho¿t động thực nghißm cũng dißn ra ß b°ßc này

- B°ßc báo cáo: Các k¿t qu¿ thực nghißm đ°ÿc bißu dißn, b¿o vß và công bố đi kèm vßi các k¿t luÁn VÁy trong b°ßc này ho¿t động thực nghißm cũng dißn ra

Tÿ vißc phân tkch các b°ßc cāa chu trình nhÁn thÿc khoa học, ho¿t động thực nghißm có thß bao gồm: thi¿t k¿ và thực hißn ph°¢ng án thực nghißm, thu thÁp, xử lk k¿t qu¿ thực nghißm đß rút ra k¿t luÁn Tuy nhiên các phân tkch trên cũng cho th¿y, ho¿t động thực nghißm cũng dißn ra khi ta đặt ra các câu hỏi hoặc dự đoán tÿ các quan sát thực tißn hoặc thk nghißm Tÿc là mang c¿ 2 ý nghĩa (kißm chÿng một gi¿ thuy¿t hoặc gÿi ra những phát hißn mßi)

• Phân tkch tÿ thực tißn nghiên cÿu khoa học cāa những nhà vÁt lk:

- N¿u các nhà khoa học khái quát các sự kißn tÿ những thk nghißm, tÿ các quan sát, kh¿o sát thực t¿ đặt ra v¿n đÁ nghiên cÿu, tÿ v¿n đÁ nghiên cÿu l¿i đÁ xu¿t các dự đoán và ti¿n hành các kißm tra thực nghißm, tÿ các thực nghißm các thông tin đ°ÿc thu thÁp, xử lk và phân tkch rút ra các k¿t luÁn, thì hoàn toàn ho¿t động thực nghißm dißn ra tÿ khi b¿t đ¿u đ¿n khi k¿t thúc Con đ°ßng nghiên cÿu này là con đ°ßng thực nghißm Những nhà khoa học có công trình đißn hình theo con đ°ßng nghiên cÿu này là Bôi-l¢, Ga-li-lê, Niu-t¢n, [50]

- Khi các nhà khoa học phân thành nhóm các nhà vÁt lk lk thuy¿t và nhóm các nhà vÁt lk thực nghißm thì: Các nhà vÁt lk lý thuy¿t th°ßng làm nhißm vÿ xây dựng mô hình lý thuy¿t/gi¿ thuy¿t, còn nhà vÁt lk thực nghißm s¿ là ng°ßi ti¿n hành kißm chÿng sự đúng đ¿n cāa các mô hình này (hoặc kißm chÿng sự đúng đ¿n cāa các hß qu¿ cāa mô hình) bằng các thk nghißm [18] Có thß hißu con đ°ßng này khác vßi con đ°ßng thực nghißm ß chỗ ho¿t động thực nghißm dißn ra sau khi các gi¿ thuy¿t đ°ÿc đ°a ra nhß các suy luÁn lý thuy¿t VÁy có hai câu hỏi đặt ra: Câu hỏi một, n¿u

nhà thực nghißm ti¿n hành suy luÁn trên một mô hình đ°ÿc nhà lý thuy¿t xây dựng ra các hß qu¿ có thß kißm tra đ°ÿc bằng thực nghißm thì nhà thực nghißm có ph¿i đang đÁ xu¿t gi¿ thuy¿t không? Vk dÿ vÁ tr°ßng hÿp này nh° sau: Khi nhà vÁt lk lý thuy¿t đã sử dÿng đßnh luÁt I và đßnh luÁt II Niu-t¢n đß tìm ra đ°ÿc bißu thÿc: ∑ ÿĀ�㕖�㕣⃗⃗⃗ �㕖

�㕖=1 = ∑Ā ÿ�㕖�㕣′⃗⃗⃗⃗ �㕖

�㕖=1 (động l°ÿng cāa hß chß gồm các vÁt t°¢ng tác vßi nhau luôn đ°ÿc b¿o toàn), thì nhà vÁt lk thực nghißm c¿n ph¿i ti¿n hành các suy luÁn đß rút ra các hß qu¿ có thß kißm tra bằng thực nghißm Chẳng h¿n ti¿n hành các suy luÁn, xét va ch¿m đàn hồi giữa 2 xe cùng khối l°ÿng trên đßm không khk k¿t hÿp vßi cổng quang đißn đß rút ra hß qu¿ c¿n kißm nghißm là 1

þ1+ 1þ2 =þ1

12 + þ1

22 (trong đó: þ1; þ1; þ12; þ22 l¿n l°ÿt là thßi gian đß mỗi xe tr°ÿt qua cổng quang đißn tr°ßc và sau va ch¿m) Hoặc đß thực hißn thk nghißm giao thoa k¿ cāa Mai-ken-s¢n, c¿n ph¿i thực hißn vißc suy luÁn tÿ gi¿ thuy¿t bao quanh vũ trÿ là ete ra hß qu¿ là tác dÿng cāa gió ete đ¿n vÁn tốc cāa ánh sáng theo các ph°¢ng khác nhau ph¿i là khác nhau Chúng tôi cho rằng vßi sự phân chia nhißm vÿ rõ ràng cho nhà vÁt lk thực nghißm và lý thuy¿t nh° ngày nay thì: Vißc suy luÁn ra các hß qu¿ có thß kißm tra trực ti¿p đ°ÿc bằng thực nghißm thực ch¿t là quá trình nhà thực nghißm xác đßnh c¢ sß lý thuy¿t đ¿y đā cāa thk nghißm, ÿng vßi xác đßnh các hißn t°ÿng vÁt lk c¿n quan sát, xác đßnh các bi¿n c¿n đo và mÿc đkch thk nghißm c¿n làm Do đó có thß nói ho¿t động đÁ xu¿t gi¿ thuy¿t không ph¿i là ho¿t động cāa nhà thực nghißm Q uan nißm vÁ năng lực thực nghißm cāa tài lißu số [8, 11, 56] cũng nh° c¿u trúc năng lực thực nghißm cāa tài lißu số [8, 11, 56] cũng không có thành ph¿n đÁ xu¿t gi¿ thuy¿t Câu hỏi hai, khi nhà thực nghißm không chß khẳng đßnh rằng gi¿ thuy¿t là đúng hay sai mà qua thk nghißm còn có thß đặt ra các câu câu hỏi khoa học mßi hoặc phát hißn ra v¿n đÁ mßi/ hißn t°ÿng mßi thì có ph¿i nhà thực nghißm đang phát hißn v¿n đÁ nghiên cÿu mßi hay không ĐiÁu này cũng có thß th¿y trong k¿t qu¿ thk nghißm cāa Mai-ken-s¢n, không chß phā nhÁn gi¿ thuy¿t ete mà còn đ°a ra một k¿t luÁn mßi đó là ánh sáng đ°ÿc truyÁn đi vßi vÁn tốc không đổi Đây là một phát hißn mßi cho đ¿n 20 năm sau thì đ°ÿc Anh-xtanh khẳng đßnh l¿i Vßi câu hỏi thÿ hai, tr°ßc khi các nhà thực nghißm đặt câu hỏi thì họ đã thử tìm xem đâu đó lißu có mô hình lý