Dạy học vật lí theo quan điểm của Lamap nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE DOI: 10.18173/2354-1075.2016-0178 Educational Sci., 2016, Vol. 61, No. 8B, pp. 226-234 This paper is available online at DẠY HỌC VẬT LÍ THEO QUAN ĐIỂM CỦA LAMAP NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH Nguyễn Thị Thủy1 và Đỗ Hương Trà2 1Khoa Khoa học Tự nhiên, Trường Đại học Hải Phòng 2Khoa Vật lí, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Tóm tắt. Dựa trên sự phân tích các nguyên tắc về tiến trình sư phạm của Lamap, và đặc điểm của dạy học vật lí, nghiên cứu đưa ra tiến trình dạy học vật lí theo Lamap: đó là tiến trình giải quyết vấn đề và ra quyết định của học sinh khi học sinh tiếp nhận tình huống thực có ý nghĩa, để thực hiện liên tiếp các hành động nghiên cứu khoa học nhằm tiếp nhận kiến thức và vận hành kiến thức, qua đó năng lực giải quyết vấn đề được hình thành và phát triển. Bài báo phân tích kết quả vận dụng tiến trình đã đề xuất trong dạy học chủ đề các hình thức truyền nhiệt (Vật lí lớp 8) với việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trung học sơ sở. Kết quả thực nghiệm cho thấy tính khả thi của việc thiết kế hoạt động dạy học dựa trên tiến trình dạy học theo Lamap đối với việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề ở người học. Từ khóa: Lamap, năng lực giải quyết vấn đề, tiến trình dạy học, năng lực, hoạt động tìm tòi khám phá. 1. Mở đầu Cuộc sống đang biến động và thay đổi từng ngày, đòi hỏi nhà trường phải đào tạo ra những con người có năng lực giải quyết vấn đề (NLGQVĐ) trong học tập cũng như trong thực tiễn cuộc sống. Hình thành và bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề (GQVĐ) trở thành yêu cầu cấp bách của tất cả các quốc gia. Trên thế giới, có nhiều nghiên cứu công bố lí thuyết về cách GQVĐ như Polya (1973), chương trình đánh giá Pisa ATC21S [1, 8, 14]. Mỗi lí thuyết đưa ra có mục đích ứng dụng và phạm vi nghiên cứu khác nhau. Ở Việt Nam, đã có một số nghiên cứu về vấn đề này [2, 7]. Nghiên cứu về NLGQVĐ và vận dụng trong dạy học cũng được nhiều tác giả quan tâm như Nguyễn Thị Lan Phương đã đề xuất cấu trúc, chuẩn đánh giá NLGQVĐ và quy trình đánh giá NLGQVĐ ở trường phổ thông [10]. Các nghiên cứu cụ thể trong dạy học vật lí đã đề xuất các thành tố của NLGQVĐ trong dạy học vật lí lí với đặc thù của môn khoa học thực nghiệm [6]. Tuy nhiên, vấn đề vẫn cần được đặt ra là lựa chọn những quan điểm, chiến lược dạy học phù hợp để có thể phát huy tối đa khả năng của người học và đưa họ vào hoạt động tìm tòi khám phá khoa học nhằm hình thành và bồi dưỡng năng lực GQVĐ trong dạy học vật lí. Do vậy, chúng tôi nghiên cứu các nguyên tắc về tiến trình sư phạm của Lamap, đặc điểm của dạy học vật lí để đề Ngày nhận bài: 17/7/2016. Ngày nhận đăng: 14/9/2016. Tác giả liên lạc: Nguyễn Thị Thủy, địa chỉ e-mail: thuylytunhien@gmail.com 226 Dạy học Vật lí theo quan điểm của Lamap nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh xuất tiến trình dạy học Vật lí theo Lamap, từ đó nghiên cứu thực nghiệm dạy học chủ đề Các hình thức truyền nhiệt để đánh giá việc phát triển NLGQVĐ cho HS lớp 8 ở trường THCS Quán Toan, thành phố Hải Phòng. 2. Nội dung nghiên cứu 2.1. Tiến trình dạy học vật lí theo Lamap Với mục tiêu dạy học vật lí phải trở thành niềm vui, niềm say mê trong học tập và nghiên cứu khoa học. Chúng tôi nghiên cứu 2 vấn đề sau: Thứ nhất, nghiên cứu và phân tích 10 nguyên tắc của Lamap, đặc biệt là các nguyên tắc về tiến trình sư phạm cần được tuân thủ trong dạy học bởi nó đặc trưng cho hoạt động tìm tòi nghiên cứu của chính người học [7, 11-13, 15]. Việc nghiên cứu một chủ đề hay một bài học sẽ bắt đầu từ việc người học phát hiện ra vấn đề cần giải quyết trong khuôn khổ môn học hoặc liên môn học. Giai đoạn tiếp theo là giải quyết vấn đề đặt ra thông qua nghiên cứu lí thuyết và thực tiễn do người học tiến hành. Giai đoạn cuối sẽ là đánh giá việc giải quyết vấn đề, và trên cơ sở đó nảy sinh vấn đề mới cần giải quyết. Thứ hai, nghiên cứu phân tích đặc điểm của dạy học vật lí ở trường THCS, trong đó hoạt động học là hoạt động phát hiện và GQVĐ vật lí gắn với thực tiễn, gắn với khoa học kĩ thuật đời sống. Để xây dựng các tình huống có chứa đựng vấn đề của vật lí cần xuất phát từ nhu cầu của HS và nhu cầu của xã hội. Để kiểm tra giả thuyết trong dạy học vật lí cần tiến hành với các cách thức khác nhau như quan sát các thí nghiệm vật lí, các hiện tượng tự nhiên, các thiết bị, máy móc; thiết kế các thí nghiệm từ vật dụng đơn giản; tìm phương án chứng minh từ sách giáo khoa, internet, hỏi ý kiến của bố mẹ, thầy cô; thiết kế các mô hình đơn giản. Từ hai phân tích trên chúng tôi cụ thể hóa tiến trình dạy học vật lí theo Lamap (Hình 1). Hình 1. Tiến trình dạy học Vật lí theo Lamap 227 Nguyễn Thị Thủy và Đỗ Hương Trà Tiến trình trên đặc trưng bởi hoạt động tìm tòi nghiên cứu của chính người học. Khi được dấn thân vào các hoạt động nghiên cứu, HS sẽ tiếp nhận kiến thức một cách có cấu trúc - không phải là những vấn đề rời rạc, qua đó, phát triển năng lực về phương pháp và các kĩ năng, trong đó phải kể đến NLGQVĐ [5]. 2.2. Năng lực giải quyết vấn đề trong dạy học vật lí Năng lực không mang tính chung chung mà khi bàn về năng lực nó phải gắn với một hoạt động trong một lĩnh vực nào đó. Và chỉ có thông qua hoạt động giải quyết vấn đề trong bối cảnh cụ thể năng lực mới được thể hiện.Với đặc thù riêng môn vật lí và tiến trình dạy học vật lí theo Lamap chúng tôi đề xuất các thành tố của NLGQVĐ trong dạy học vật lí (Bảng 1) [10]. Bảng 1. Các thành tố của NLGQVĐ trong dạy học Vật lí Thành tố của NLGQVĐ Các chỉ số hành vi Phát hiện và phát biểu vấn đề - Nhận ra được vấn đề liên quan đến vật lí trong tình huống phức hợp của đời sống. Phân tích, giải thích đầy đủ thông tin chứa đựng trong tình huống với mục tiêu cần giải quyết để diễn đạt được vấn đề bằng ngôn ngữ vật lí, biết chia sẻ (thảo luận) với bạn bè, thầy cô Đề xuất các giả thuyết hoặc giải pháp Lựa chọn khái niệm, định luật, đại lượng vật lí liên quan kết hợp với kinh nghiệm đã có để xác lập mối liên hệ giữa cái đã cho và cái cần giải quyết của tình huống; dự đoán hiện tượng sẽ diễn ra và lí giải căn cứ đưa ra những dự đoán đó, lựa chọn cách thức là quan sát thí nghiệm, mô hình hoặc tiến hành thí nghiệm, phân tích tài liệu, biến đổi toán học, suy luận logic. . . để lựa chọn chiến lược giải quyết, thảo luận thống nhất hành động. Lập kế hoạch và thực hiện kế hoạch nghiên cứu Lập kế hoạch: thiết lập tiến trình thực hiện (lựa chọn dụng cụ, thiết bị, cách thức tiến hành, cách thức thu thập dữ liệu, thời điểm thực hiện sao cho phù hợp với nguồn lực cả về kinh phí và nhân lực. Thực hiện kế hoạch: trình bày giải pháp, điều chỉnh kế hoạch phù hợp với thực tiễn khi có sự biến đổi, duy trì thảo luận nhóm khi thực hiện giải pháp. Đánh giá và phản ánh giải pháp Đánh giá giải pháp đã thực hiện, phản ánh suy ngẫm về giải pháp đã thực hiện; hợp thức hóa kiến thức và kinh nghiệm thu nhận được, đề xuất cách giải quyết cho vấn đề tương tự. 2.3. Kết quả thu được 2.3.1. Mô tả tiến trình dạy học Vận dụng tiến trình dạy học theo Lamap (Hình 1), tiến trình dạy học chủ đề Các hình thức dẫn nhiệt được mô tả như (Hình 2, 3 và 4). 228 Dạy học Vật lí theo quan điểm của Lamap nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh Hình 2. Sơ đồ tiến trình dạy kiến thức Dẫn nhiệt Hình 3. Sơ đồ tiến trình dạy kiến thức Đối lưu 229 Nguyễn Thị Thủy và Đỗ Hương Trà Hình 4. Sơ đồ tiến trình dạy kiến thức Bức xạ nhiệt 2.3.2. Kết quả thực nghiệm Tiến trình sư phạm được tổ chức dạy học tại lớp 8A trường THCS Quán Toan, Hồng Bàng, thành phố Hải Phòng trong khoảng thời gian 27/2/2016 - 03/3/2016 với mục đích đánh giá tính khả thi của tiến trình soạn thảo với việc phát triển NLGQVĐ của HS. Dựa trên cấu trúc NLGQVĐ chúng tôi xây dựng bảng kiểm các biểu hiện thể hiện NLGQVĐ trong từng bài cụ thể. Mỗi một biểu hiện được đánh giá theo 3 mức độ: Mức 1 (Trên đạt - 3 điểm), mức 2 (Đạt - 2 điểm), mức 1 (Không đạt - 1 điểm). Sau đó chúng tôi tổng hợp và quy ra thang điểm 10. Bảng 2. Bảng kiểm đánh giá năng lực GQVĐ trong bài Dẫn nhiệt Họ và tên HS:....................................Lớp:............... Bài 1: Nghiên cứu bài Dẫn nhiệt Xuất hiện NLGQVĐ theo tiêu chí số Biểu hiện cụ thể Ghi chú Mọi chỗ trên chiếc thìa có nóng lên cùng một lúc hay không. Nhiệt được truyền trong chiếc thìa như thế nào? Phát hiện và trình bày vấn đề Nếu khi thay thìa nhôm bằng các thìa bằng đồng, bằng gỗ, bằng nhựa... và nhúng đồng thời các thìa đó vào nước nóng thì tại một vị trí giống nhau trên các thìa có nóng lên cùng một lúc hay không? Các chất khác nhau dẫn nhiệt có giống nhau hay không? Trong chất rắn, vật liệu nào dẫn nhiệt tốt nhất? Tại sao cốc nước nóng trong chậu nước lại nguội nhanh hơn khi để ngoài không khí? Chất lỏng và chất khí chất nào dẫn nhiệt tốt hơn? 230 Dạy học Vật lí theo quan điểm của Lamap nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh Phân tích, giải thích thông tin Quan sát, phân tích, giải thích hiện tượng nhiệt xảy ra với chiếc thìa Chia sẻ thông tin Thái độ (hứng thú, sẵn sàng, trách nhiệm, trung thực, nghiêm túc...) khi tham gia chia sẻ, thảo luận Đề xuất giải pháp có căn cứ Đề xuất phương án kiểm tra xem chiếc thìa có nóng lên cùng một lúc không: (dùng tay sờ, dùng nhiệt kế đo, dùng sáp nến gắn trên thìa. . . ) Đề xuất dự đoán xem nếu dùng các thìa khác nhau thì tại cùng 1 vị trí nó có nóng lên cùng một lúc không Đề xuất phương án chứng minh kiểm giả thuyết Đề xuất dự đoán cốc nước nóng để trong chậu nước lạnh sẽ nguội nhanh hơn cốc nước nóng để ngoài không khí Đề xuất quy trình thí nghiệm cho phép kiểm tra các dự đoán cốc nước nào nguội nhanh Đánh giá giải pháp khả thi Đánh giá xem phương án nào kiểm tra chiếc thìa có nóng lên cùng 1 lúc thì chính xác Lập tiến trình thí nghiệm Lập kế hoạch Phân công nhiệm vụ trong nhóm thực hiện GP Kể tên các dụng cụ đo, lựa chọn đúng Chuẩn bị phiếu ghi kết quả diễn biến của quá trình Thực hiện kế hoạch Tiến hành thành thạo, chính xác theo kế hoạch Biết điều chỉnh hành động trong quá trình thực hiện giải pháp kiểm tra xem chiếc thìa có nóng lên cùng 1 lúc không. Điều chỉnh, đánh giá giải pháp Biết điều chỉnh hành động trong quá trình thực hiện giải pháp kiểm tra các chất rắn khác nhau có dẫn nhiệt như nhau không. Phát biểu kiến thức thu được Sự truyền nhiệt năng ở chiếc thìa xảy ra lần lượt từ đầu tiếp xúc với nguồn nhiệt tới đầu không tiếp xúc với nguồn nhiệt. Nhiệt năng có thể truyền từ phần này sang phần khác của một vật, từ vật này sang vật khác bằng hình thức dẫn nhiệt. Để đảm bảo những dữ liệu quan sát được là đáng tin cậy và chính xác nên trong mỗi buổi học, nghiên cứu chỉ tập trung quan sát 09 học sinh (2 nhóm). Kết quả điểm số NLGQVĐ của HS qua dạy học chủ đề Các hình thức truyền nhiệt thể hiện qua Bảng 3. Bảng 3. Kết quả đánh giá NLGQVĐ của HS HS Bài Q.Anh Tuấn Thái C.Giang Nhung Long Linh Thủy H.Giang Bài 1 6.5 8 6.5 5.6 5.1 7.9 5.2 6 6.2 Bài 2 7 8.6 7.9 5.5 5.3 8.1 7.5 6.4 6.0 Bài 3 7.6 8.9 8.8 6.5 5.4 8.6 8.2 7.2 7.1 Từ kết quả thu được ở Bảng 3, chúng tôi vẽ được đồ thị biểu diễn điểm NLGQVĐ thể hiện trong Hình 5 231 Nguyễn Thị Thủy và Đỗ Hương Trà Hình 5. Đồ thị biểu diễn điểm NLGQVĐ trong chủ đề Các hình thức truyền nhiệt Kết quả thu được từ Hình 5 cho thấy trong quá trình học theo Lamap hầu hết NLGQVĐ của HS đều được phát triển. Đặc biệt với tình huống đưa ra gần gũi đã thực sự lôi cuốn được HS vào hoạt động giải quyết vấn đề. Tuy nhiên sự phát triển này không đồng đều ở các HS khác nhau. Có những HS thì NLGQVĐ phát triển mạnh (Linh, Thái), chỉ có Nhung là NLGQVĐ phát triển không đáng kể, có những HS luôn có điểm số ở mức cao (Tuấn, Long). Với HS Nhung, chúng tôi đánh giá khá trầm, ngại phát biểu, nhút nhát, em chỉ làm theo sự phân công nhiệm vụ rõ ràng. Khi được yêu cầu để xuất đưa ra giải pháp làm cốc nước nguội nhanh, em cũng đề xuất được 2 phương án (vở thực hành) nhưng khi tham gia chia sẻ thì em không trình bày quan điểm của mình. Hoặc khi nhận được nhiệm vụ đặt ra các câu hỏi xung quanh hiện tượng nhiệt xảy ra với chiếc thìa, em cũng khá trầm, ngại trao đổi. Sang đến bài Đối lưu, em có thái độ tích cực hơn đó là dám nói suy nghĩ của mình với bạn, nhưng vẫn chưa tự tin. Theo chúng tôi, để cải thiện được NLGQVĐ của những HS này cần cho các em trải nghiệm tiến trình dạy học theo quan điểm tìm tòi khám phá từ những lớp đầu THCS. Với học sinh Thái, cũng là một HS khá trầm, khi được yêu cầu làm việc cá nhân thì em đưa được 3 phương án và giải thích rõ ràng nhưng khi trao đổi thảo luận, đánh giá giải pháp thì em lại ngồi yên, nhưng phần thực hiện giải pháp (tiến hành thí nghiệm) thì em rất hào hứng, tích cực (Hình 6). Sau bài học 1, thái độ chia sẻ thông tin và trình bày quan điểm của Thái thay đổi rõ rệt, cụ thể các biểu hiện NLGQVĐ của em đều phát triển vượt bậc. Hình 6. Thái (HS nam không đeo kính) thực hiện giải pháp cùng các bạn trong nhóm 232 Dạy học Vật lí theo quan điểm của Lamap nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh Để kiểm chứng xem sự khác biệt về điểm đánh giá NLGQVĐ qua từng bài có ý nghĩa hay không, chúng tôi dùng phần mềm Microsoft Excel thu được kết quả thống kê như sau: Bảng 4. Kết quả so sánh bài 1 và bài 2, bài 2 và bài 3 Kết quả so sánh bài 1 và bài 2 Kết quả so sánh bài 2 và bài 3 df 8 df 8 t Stat 2,228248 t Stat 6,099943 P (T<= t) one-tail 0,028226 P (T<= t) one-tail 0,000145 t Critical one-tail 1,859548 t Critical one-tail 1,859548 Kết quả thống kê cho thấy ở cả hai kết quả T-test đều cho t lớn hơn chuẩn: Ở kết quả so sánh của bài 1 và 2 là 2,228248 > 1,859548 và kết quả so sánh bài 2 và bài 3 là: 6,099943 > 1,859548. Điều này có thể khẳng định sự khác biệt về NLGQVĐ qua từng bài là có ý nghĩa thống kê và giả thuyết “sử dụng tiến trình dạy học Vật lí theo quan điểm của Lamap đã giúp NLGQVĐ của HS phát triển” bước đầu đã được kiểm định. 3. Kết luận Với kết quả thu được khi thực nghiệm tiến trình dạy học chủ đề Các hình thức truyền nhiệt theo quan điểm của Lamap đã giúp người học bị cuốn hút bởi tiến trình nghiên cứu khoa học thực sự ở trình độ học sinh. Và khi được dấn thân vào các hoạt động học, người học đã tiếp nhận kiến thức và kĩ năng một cách có cấu trúc, không phải là những kiến thức, kĩ năng đơn lẻ, rời rạc, mà đó là các kiến thức và kĩ năng gắn với tiến trình giải quyết vấn đề qua đó học sinh phát triển được năng lực về phương pháp và các kĩ năng, trong đó phải kể đến NLGQVĐ. Hơn nữa kết quả này cho thấy có thể vận dụng tiến trình dạy học vật lí theo Lamap với các chủ đề kiến thức khác. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Assessment Research, 2013. Creative Problem Solving Test 07B (grade 4/5 level). The university of Melbourne, Melbourn. [2] Bernd Meier, Nguyễn Cường, 2014. Lí luận dạy học hiện đại. Cơ sở đổi mới mục tiêu, nội dung và phương pháp dạy học. Nxb Đại học Sư phạm. [3] Hoàng Hòa Bình, 2015. Năng lực và cấu trúc năng lực. Tạp chí Khoa học Giáo dục, tr. 4-7. [4] Đinh Ngọc Lân, 1999. Bàn tay nặn bột khoa học ở trường tiểu học. Nxb Giáo dục, Hà Nội. [5] Đỗ Hương Trà, 2013. Lamap một phương pháp dạy học hiện đại. Nxb Đại học Sư Phạm. [6] Nguyễn Lâm Đức, 2015. Vận dụng phương pháp dạy học tích cực trong môn Vật lí ở trường trung học phổ thông. Luận án tiến sĩ khoa học giáo dục. [7] Georges Charpak, Pierre Léna, Yves Quéré, 2005. L’enfant et la science: l’aventure de La main à la pâte. Édition Odile Jacob. [8] Nguyễn Kỳ, 1995. Phương pháp giáo dục tích cực lấy người học làm trung tâm. Nxb Giáo dục, Hà Nội. [9] Nguyễn Thị Thủy, Đỗ Hương Trà, 2015. Bồi dưỡng NLGQVĐ của học sinh qua vận dụng tiến trình dạy học Vật Lí qua Lamap. Tạp chí Khoa học Giáo dục, Số đặc biệt, tr. 133-136. [10] Nguyễn Thị Phương Lan., 2014. Đề xuất cấu trúc và chuẩn đánh giá năng lực giải quyết vấn đề trong chương trình giáo dục phổ thông. Tạp chí Khoa học Giáo dục, 1-6;40. 233 Nguyễn Thị Thủy và Đỗ Hương Trà [11] MATHE, Stéphanie; MEHEUT, Martine; DE HOSSON, Cécile, 2008. Inverstigation approach in middle school: What are the stakes? Didaskalia, No. 32, pp. 41-76. [12] Equipe de rédaction: Pierre Léna, Béatrice Salviat, Tiffany Elsass, Bruno Dey, Alice Pedregosa, 2011. Science & technologie au collège (Dans le sillage de La main à la pâte. Guide de Découverte). [13] Pierre Léna, Éditions Le Pommier, 2012. Enseigner c’est espérer: plaidoyer pour l’école de demain. [14] PISA, 2012. Field Trield PS Framework. Melbourne. [15] Wynne Harlen, préface de Pierre Léna, Éditions Le Pommier, 2011. 10 notions-clé pour enseigner les sciences de la maternelle à la 3e. Édition Le Pommier. ABSTRACT Applying Lamap’s viewpoints in developing problem-solving ability among junior high school students Nguyen Thi Thuy1 and Do Huong Tra2 1Faculty of Natural Science, Hai Phong University 2Faculty of Physics, Hanoi National University of Education Based on the analysis of hands on activities’s (in French it is “La main à la pâte” - LAMAP) principles of pedagogical procedure and the characteristics of teaching Physics, the current study proposed the Physics teaching procedure following Lamap: problem solving procedure and the students’ decision when given authentic meaningful situations to continuously do the activities of studying science to gain knowledge and operate the knowledge. Thanks to this, the problem solving competency is built up and developed. The article analyzed the results of the application of Lamap’s hypothesis into teaching the section “The Heat transfer forms” (Physics 8) with the development of problem solving competency of junior high school students . The experimental results showed off the feasibility of designing teaching activities based on the teaching procedure following Lamap towards the development of students’ problem solving competency. Keywords: Hands on activities, problem solving competency, and teaching procedure, competency, science discovery process. 234