Nghiên cứu phát triển kĩ năng dạy học của sinh viên ngành Sư phạm vật lí

JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE Educational Sci. 2012, Vol. 57, No. 4, pp. 25-31 NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN KĨ NĂNG DẠY HỌC CỦA SINH VIÊN NGÀNH SƯ PHẠM VẬT LÍ Phạm Xuân Quế Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Email: quepx@hnue.edu.vn Tóm tắt. Kĩ năng dạy học là một trong các kĩ năng nghiệp vụ chuyên biệt và quan trọng nhất của người giáo viên. Đây là một trong những kĩ năng mang tính phức hợp cao, gồm nhiều kĩ năng thành phần, được phát triển theo nhiều giai đọan. Nội dung, phương pháp, hình thức và qui trình luyện tập để phát triển kĩ năng cũng như để tự đánh giá và đánh giá trình độ phát triển kĩ năng dạy học các bài học chủ yếu (dạy học khái niệm, định luật hay ứng dụng kĩ thuật vật lí) trong chương trình vật lí trung học phổ thông đối với sinh viên vật lí cần được nghiên cứu dựa trên những lí luận cập nhật. Bài báo trình bày những nghiên cứu của tác giả vận dụng lí luận dạy học vật lí và lí luận về phát triển kĩ năng sư phạm trong việc tổ chức luyện tập phát triển kĩ năng và đánh giá trình độ phát triển kĩ năng dạy học của sinh viên sư phạm vật lí đối với các bài học chủ yếu. Từ khóa: Kĩ năng, dạy học, sư phạm vật lí. 1. Đặt vấn đề Kĩ năng dạy học là một trong các kĩ năng nghiệp vụ chuyên biệt và quan trọng của người giáo viên. Đây là một trong những kĩ năng mang tính phức hợp cao, gồm nhiều kĩ năng thành phần, được phát triển theo nhiều giai đọan. Kĩ năng dạy học các bài học chủ yếu là loại kĩ năng quan trọng nhất đối với người giáo viên vật lí. Các bài học vật lí chủ yếu là các bài học dạy cho học sinh chiếm lĩnh kiến thức vật lí. Thuộc về kiến thức vật lí là khái niệm vật lí, định luật vật lí, thuyết vật lí, các ứng dụng kĩ thuật của vật lí và các phương pháp nghiên cứu vật lí [1]. Trong nghiên cứu về phát triển kĩ năng dạy học các bài học chủ yếu, chúng tôi tập trung vào việc phát triển kĩ năng dạy học khái niệm, định luật và các ứng dụng kĩ thuật của vật lí vì những bài học này chiếm tỉ lệ lớn trong chương trình vật lí THPT. Còn dạy kiến thức về phương pháp nghiên cứu vật lí (như phương pháp mô hình, phương pháp thực nghiệm ...) thì được thực hiện trong quá trình dạy học các kiến thức khác. Nội dung, phương pháp, hình thức và qui trình luyện tập để phát triển kĩ năng cũng như để tự đánh giá và đánh giá trình độ phát triển kĩ năng dạy học các bài học chủ yếu 25 Phạm Xuân Quế trong chương trình vật lí trung học phổ thông (như: khái niệm, định luật, thuyết, ứng dụng kĩ thuật vật lí) đối với sinh viên sư phạm vật lí đã và đang được nghiên cứu trong các trường ĐHSP. Tuy nhiên, việc nghiên cứu này chủ yếu dựa trên lí luận dạy học vật lí. Ví dụ như, khi tổ chức sinh viên luyện tập dạy học một định luật vật lí “xuất phát từ những mệnh đề lí thuyết tổng quát đã biết” [2], thì theo lí luận dạy học vật lí, giảng viên thường yêu cầu sinh viên tập trung vào các hoạt động sau: a) Nêu lên một hiện tượng thực tế mà ta chưa thể giải thích được...b) Nêu lên một mệnh đề lí thuyết mà ta dự đoán rằng có liên hệ đến hiện tượng thực tế đang xét...c) Thực hiện một phép suy luận diễn dịch để từ mệnh đề lí thuyết rút ra một hệ quả lôgic...d) Làm thí nghiệm để kiểm tra dự đoán có phù hợp với thực tế không...Việc tổ chức sinh viên dạy học các khái niệm hay ứng dụng kĩ thuật của vật lí cũng tương tự như vậy. Thực ra, ngay cả trong lí luận dạy học vật lí cũng cần chi tiết hoá các hoạt động này, sao cho việc chi tiết hoá này vẫn còn ở bình diện khái quát lí luận. Theo chúng tôi, như trong lí luận về phát triển kĩ năng sư phạm, thì ở mỗi hoạt động trên đòi hỏi sinh viên phải thực hiện các kĩ năng sư phạm phức hợp. Để hoạt động thành công thì phải tiếp tục xác định các kĩ năng thành phần của kĩ năng phức hợp này và tổ chức sinh viên luyện tập thực hiện kĩ năng phức hợp thông qua luyện tập thực hiện các kĩ năng thành phần. Hơn nữa, trong lí luận về phát triển kĩ năng nói chung và kĩ năng dạy học nói riêng, ta cần chú ý đến cả hai loại kĩ năng: kĩ năng thiết kế và kĩ năng thực hiện (theo thiết kế) [3]. Chính vì vậy, quan điểm của chúng tôi là: để nâng cao hiệu quả việc luyện tập phát triển và đánh giá trình độ phát triển kĩ năng dạy học các bài học chủ yếu, thì bên cạnh lí luận dạy học vật lí, cần chú ý đến lí luận về phát triển kĩ năng sư phạm. 2. Nội dung nghiên cứu Xuất phát từ quan điểm trên, chúng tôi đã triển khai nghiên cứu nội dung, phương pháp, hình thức và qui trình luyện tập phát triển kĩ năng dạy học các bài học vật lí chủ yếu như sau: Giai đoạn 1: Nghiên cứu đưa ra mẫu thiết kế tiến trình khoa học xây dựng từng loại kiến thức ứng với từng loại bài học chủ yếu (dựa trên lí luận dạy học vật lí và lí luận phát triển kĩ năng). Bước 1: Xác định các giai đoạn (hoạt động) chính của tiến trình xây dựng một khái niệm, định luật hay ứng dụng kĩ thuật vật lí, theo lí luận dạy học. Trong các giai đoạn này, SV phải thực hiện các kĩ năng phức hợp. Bước 2: Xác định các hoạt động chi tiết trong từng hoạt động chính. Khi thực hiện các hoạt động chi tiết này, SV phải thực hiện các kĩ năng thành phần của từng kĩ năng phức hợp. Để minh hoạ cho lí luận trên, chúng tôi lấy ví dụ đối với việc nghiên cứu đưa ra mẫu thiết kế tiến trình khoa học xây dựng kiến thức là định luật vật lí, theo con đường “đưa ra giả thuyết khoa học trên cơ sở suy luận lí thuyết”: 26 Nghiên cứu phát triển kĩ năng dạy học của sinh viên ngành Sư phạm Vật lí Bước 1: Xác định các giai đoạn (hoạt động) chính của tiến trình xây dựng một định luật vật lí, theo con đường “đưa ra giả thuyết khoa học trên cơ sở suy luận lí thuyết”. Bước 2: Xác định các hoạt động chi tiết trong từng hoạt động chính của tiến trình xây dựng một định luật vật lí, theo con đường “đưa ra giả thuyết khoa học trên cơ sở suy luận lí thuyết”. Bảng 1. Mẫu thiết kế tiến trình khoa học xây dựng kiến thức là định luật vật lí theo con đường “đưa ra giả thuyết khoa học trên cơ sở suy luận lí thuyết” Các giai đoạn (hoạt động) chính Các hoạt động chi tiết 1. Trình bày những sự kiện dẫn đến xác định vấn đề mới cần nghiên cứu. 1.1. Lựa chọn, xây dựng, trình bày hiện tượng, quá trình (hay hệ thống các hiện tượng, quá trình) vật lí (chứa đựng vấn đề mới). 1.2. Phát hiện vấn đề mới trong hiện tượng, quá trình (hay hệ thống các hiện tượng, quá trình) nghiên cứu. 1.3. Xác định vấn đề mới cần nghiên cứu (xác định những mối quan hệ trong hiện tượng, quá trình (hay hệ thống các hiện tượng, quá trình) vật lí cần được nghiên cứu. 2. Đưa ra mô hình giả định trừu tượng. 2.1. Lựa chọn giải pháp (suy luận lí thuyết). 2.2. Thực hiện giải pháp: - Xác định kế hoạch tiến hành. - Triển khai theo kế hoạch. 2.3. Kết luận tạm thời (giả thuyết, dự đoán khoa học). 3. Suy ra hệ quả lôgíc. Suy ra các hệ quả lôgíc (nếu không kiểm tra trực tiếp giả thuyết được). 4. Kiểm tra bằng thực nghiệm và kết luận. 4.1. Kiểm tra bằng thực nghiệm. 4.2. Kết luận: Trình bày nội dung mối quan hệ (định luật): - bằng lời; - bằng biểu thức (và đồ thị, nếu cần); - Xác định phạm vi áp dụng. Giai đoạn 2: Tổ chức luyện tập phát triển và đánh giá sự phát triển kĩ năng dạy học các bài học chủ yếu thông qua các bài cụ thể trong chương trình vật lí THPT (dựa trên lí luận phát triển kĩ năng). Nội dung chi tiết và qui trình giai đoạn này gồm: - Tổ chức luyện tập kĩ năng thiết kế (SV vận dụng mẫu vào các bài cụ thể): Thiết kế tiến trình khoa học xây dựng kiến thức. Thiết kế tiến trình dạy học kiến thức (hoạt động thày và trò). - Tổ chức luyện tập phát triển kĩ năng thực hiện. - Tổ chức đánh giá trình độ phát triển kĩ năng. Dưới đây là ví dụ minh hoạ cho việc vận dụng mẫu trên để thiết kế tiến trình khoa học xây dựng định luật bảo toàn động lượng. 27 Phạm Xuân Quế Bảng 2. Mẫu thiết kế tiến trình khoa học xây dựng định luật bảo toàn động lượng Các hoạt động chi tiết Tiến trình khoa học xây dựng định luật bảo toàn động lượng. 1.1. Lựa chọn, xây dựng, trình bày hiện tượng, quá trình (hay hệ thống các hiện tượng, quá trình) vật lí (chứa đựng vấn đề mới) 1 viên đứng yên, 1 viên chuyển động với vận tốc −→v1 , khối lượng bằng nhau m1 = m2 =M , va chạm xuyên tâm. 1 viên đứng yên, 1 viên chuyển động với vận tốc −→ v′1 , khối lượng bằng nhau m1 = m2 =M , nhưng −→ v′1 > −→v1 va chạm xuyên tâm. 1 viên đứng yên, 1 viên chuyển động với vận tốc −→v1 , m1 > m2 = M , va chạm xuyên tâm. 1 viên đứng yên, 1 viên chuyển động với vận tốc −→v1 , m1 < m2 = M , va chạm xuyên tâm. 1.2. Phát hiện vấn đề mới trong hiện tượng, quá trình (hay hệ thống các hiện tượng, quá trình) nghiên cứu Vấn đề mới được rút ra từ sự kiện: Có sự truyền (do đó làm biến đổi) chuyển động khi tương tác. Đại lượng đặc trưng cho sự truyền chuyển động liên quan đến cả −→v và m của các vật tham gia tương tác. 1.3. Xác định (phát biểu) vấn đề mới cần nghiên cứu (Xác định những mối quan hệ trong hiện tượng, quá trình (hay hệ thống các hiện tượng, quá trình) vật lí cần được nghiên cứu Phát biểu vấn đề mới cần nghiên cứu: Đại lượng đặc trưng cho sự truyền chuyển động có liên quan đến −→v và m theo một biểu thức cụ thể nào? Đại lượng đó được biến đổi như thế nào trong quá trình tương tác (trước và sau tương tác)? 2.1. Lựa chọn giải pháp Suy luận lí thuyết (kiến thức xuất phát: định luật 2 và 3 Niu-tơn). 2.2. Thực hiện giải pháp. - Xác định kế hoạch tiến hành. - Triển khai theo kế hoạch. Xác định kế hoạch tiến hành: Cần xác lập mối quan hệ về tương tác giữa 2 vật được biểu diễn qua biến đổi một đại lượng có liên quan đến cả −→v vàm. - Xác lập mối quan hệ về tương tác giữa 2 vật: qua định luật 3 Niu-tơn. - Mối quan hệ về tương tác giữa 2 vật được biểu diễn qua biến đổi một đại lượng có liên quan đến cả −→v vàm: qua định luật 2 Niu-tơn trong đó biểu diễn −→a qua sự biến đổi −→v . Triển khai theo kế hoạch: - Xét 2 vật m1, m2 tương tác với nhau. Trước và sau tương tác với thời gian ∆t, vận tốc của chúng lần lượt từ −→v1 ,−→v2 biến đổi thành −→ v′1 , −→ v′2 . - Mối quan hệ tương tác giữa 2 vật được thể hiện qua định luật 3 Niu-tơn −→ F 12 = − −→ F 21. - Trong tương tác có sự truyền (do đó làm biến đổi) chuyển động. Vậy để mô tả biểu thức định luật 3 gắn với sự biến đổi chuyển động liên quan đến cả v và m của các vật tham gia tương tác ta sử dụng định luật 28 Nghiên cứu phát triển kĩ năng dạy học của sinh viên ngành Sư phạm Vật lí 2 Niu-tơn −→ F = m−→a = m −→v ′ −−→v ∆t , (trong đó viết biểu thức −→a dưới dạng −→a = −→ v′− −→ v ∆t để xuất hiện một biểu thức có mặt cả khối lượng và vận tốc). - Từ lập luận trên, ta có:m1 −→ v′1 − −→v 1 ∆t = −m2 −→ v′2 − −→v 2 ∆t (*). - Cần biến đổi biểu thức này sao cho xuất hiện đại lượng liên quan đến cả v vàm, do đó biến đổi (*) thành:m1 −→ v′1−m1 −→v1 = −(m2 −→ v′2−m2 −→v2) = m2 −→v2 −m2 −→ v′2 . - Nhận xét: Đối với từng vế của biểu thức trên chỉ liên quan đến từng vật riêng biệt, đặc biệt là liên quan đến sự biến đổi của đại lượng có biểu thức làm−→v . - Nếum1 −→ v′1 −m1 −→v1 > 0 thìm2−→v2 −m2 −→ v′2 > 0, nghĩa là đối với vật 1, đại lượngm−→v tăng bao nhiêu thì cũng đại lượng ấy ở vật 2 sẽ giảm bấy nhiêu sau khi tương tác. Nếu coi hệ kín chỉ gồm 2 vật thì đại lượng đó bảo toàn. - Đại lượng cần tìm, đặc trưng cho sự truyền chuyển động có liên quan đến −→v vàm được biểu thị bằng biểu thức −→p = m−→v . 2.3. Kết luận tạm thời (giả thuyết, dự đoán khoa học) Giả thuyết (dự đoán khoa học) về đại lượng đặc trưng cho sự truyền chuyển động có liên quan đến −→v và m theo một biểu thức cụ thể −→p = m−→v . Giả thuyết về đại lượng đặc trưng cho sự truyền chuyển động này biến đổi theo biểu thức: - −→ p′1 − −→p1 = −( −→ p′2 − −→p2) (nếu xét 2 vật riêng biệt). - −→p1 +−→p2 = −→ p′1 + −→ p′2 (nếu coi 2 vật thuộc hệ kín). 3. Suy ra các hệ quả lôgíc (nếu không kiểm tra trực tiếp giả thuyết được) Tự nghĩ ra một hiện tượng va chạm (tương tác): (Trong trường hợp ta không thể đo được 4 vận tốc của 2 vật trước và sau va chạm) - Xét 2 vật có khối lượngm1 vàm2, vậtm1 chuyển động thẳng đều với vận tốc −→v , va chạm mềm vào vật đang đứng yên. Sau va chạm, hai vật dính vào nhau và cùng chuyển động với vận tốc −→ v′ . - Xét trong cùng 1 quãng đường (chính là độ dài tấm chắn sáng gắn trên xe 1), xe 1 trước va chạm và hệ 2 xe sau va chạm đi được cùng quãng đường trong thời gian tương ứng là t và t′ (chính là thời gian tấm chắn sáng che cổng quang học). Suy ra hệ quả lôgíc (do không đo trực tiếp được −→p ): - Nếu giả thuyết trên đúng, thì ta có: t = m1 m1 +m2 t′ 4.1. Kiểm tra bằng thực nghiệm Bố trí thí nghiệm kiểm tra (đo được số liệu cụ thể): sử dụng bộ thí nghiệm với cần rung hay bộ thí nghiệm với đệm khí, cổng quang điện và đồng hồ hiện số. 29 Phạm Xuân Quế 4.2. Kết luận - Trình bày nội dung mối quan hệ (định luật), khái niệm. - Bằng lời. - Bằng biểu thức (và đồ thị, nếu cần) Trình bày định luật (bằng lời và bằng biểu thức). Trình bày khái niệm động lượng (bằng lời và bằng biểu thức). Đưa ra và trình bày khái niệm hệ kín. - Xác định phạm vi áp dụng Xác định phạm vi áp dụng: - Hệ kín hay. - Ngoại lực triệt tiêu (hay chỉ cần triệt tiêu theo một phương). - Ngoại lực rất nhỏ so với nội lực. Bản “Thiết kế tiến trình dạy học kiến thức (hoạt động thày và trò)” chính là giáo án thể hiện chi tiết hoạt động dạy của thày và hoạt động học của trò trong mối quan hệ tương tác lẫn nhau để đạt được các mục tiêu của bài học đã đặt ra, do có nội dung dài nên chúng tôi không trình bày ở đây. Phương pháp tổ chức luyện tập phát triển kĩ năng thực hiện và đánh giá sự phát triển kĩ năng dạy học các bài học chủ yếu được áp dụng theo phương pháp dạy học vi mô, trong đó các kĩ năng phức hợp được luyện tập (và đánh giá) thông qua thực hiện các kĩ năng thành phần (như đã chỉ ra trong mẫu thiết kế trên). Hình thức luyện tập phát triển kĩ năng được chúng tôi áp dụng là sự phối hợp giữa cá nhân và nhóm. Kết quả của việc luyện tập kĩ năng thiết kế tiến trình khoa học xây dựng định luật bảo toàn động lượng là bản thiết kế đã được thảo luận và góp ý chung trong toàn nhóm. Việc luyện tập kĩ năng thực hiện trên cơ sở cá nhân do nhóm cử ra giảng tập và có sự tự đánh giá và đánh giá của nhóm và giảng viên trên cơ sở quan sát, theo dõi của các SV trong nhóm, giảng viên, đặc biệt là dựa trên các đoạn phim ngắn quay hoạt động luyện tập kĩ năng thực hiện. 3. Kết luận Trên cơ sở nghiên cứu vận dụng về lí luận dạy học vật lí và lí luận về phát triển kĩ năng sư phạm, chúng tôi đã đưa ra nội dung, phương pháp, hình thức và qui trình tổ chức luyện tập phát triển và đánh giá sự phát triển kĩ năng dạy học các bài học chủ yếu trong chương trình vật lí THPT. Với ý tưởng này, năm 2010, chúng tôi cũng đã tiến hành triển khai dự án “Xây dựng hệ thống dữ liệu số hỗ trợ việc luyện tập phát triển kĩ năng dạy học của sinh viên ngành sư phạm vật lí thông qua các hoạt động thiết kế dạy học, luyện tập theo thiết kế, đánh giá, tự đánh giá việc dạy học tại khoa Vật lí”, với sự tham gia của một số cán bộ trong bộ môn Phương pháp GD trong khoa Vật lí của trường ĐHSP Hà Nội. Trong quá trình thực hiện dự án, chúng tôi nhận được sự thống nhất về quan điểm 30 Nghiên cứu phát triển kĩ năng dạy học của sinh viên ngành Sư phạm Vật lí tổ chức luyện tập phát triển và đánh giá sự phát triển kĩ năng dạy học các bài học chủ yếu như đã trình bày ở trên. Tuy nhiên, vẫn còn có những khác biệt nhỏ về việc lựa chọn những cơ sở lí luận để vận dụng trong việc xác định các giai đoạn (hoạt động) chính của tiến trình xây dựng một định luật vật lí. Hệ thống dữ liệu số đã được xây dựng là tư liệu tham khảo tốt cho việc phát triển kĩ năng dạy học các bài học chủ yếu trong chương trình vật lí THPT. Trong lĩnh vực nghiên cứu của chúng tôi còn có những vấn đề cần đặt ra đòi hỏi nghiên cứu tiếp: - Việc tổ chức luyện tập phát triển và đánh giá trình độ phát triển kĩ năng dạy học các bài học chủ yếu trong chương trình vật lí THPT nên được đưa vào thực hiện ở nội dung học phần nào hay quĩ thời gian nào trong chương trình đào tạo giáo viên vật lí ở các trường ĐHSP là hợp lí nhất? - Cần tiến hành thực nhiệm sư phạm nội dung, phương pháp, hình thức và qui trình tổ chức luyện tập phát triển và đánh giá sự phát triển kĩ năng dạy học đã được đề xuất ở trên để trên cơ sở đó điều chỉnh cho tốt hơn. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] M. Wu¨nschmann, K. Liebers, W.G. Subow und W.G. Rasumowski, 1978. Methodik des Physikunterrichts in der DDR und der UdSSR. Volk und Wissen Volkseigener Ver- lag Berlin, pp. 13-14. [2] Nguyễn Đức Thâm (Chủ biên), Nguyễn Ngọc Hưng và Phạm Xuân Quế, 2002. Phương pháp dạy học vật lí ở trường phổ thông. Nxb Đại học Sư phạm, pp. 71-72. [3] Phạm Xuân Quế, 2010. Kĩ năng sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí của sinh viên ngành sư phạm vật lí. Tạp chí Giáo Dục, số đặc biệt 3/2010, pp. 3-4. ABSTRACT Research on developing the teaching skills in physics education student Good teachers should have a special, professional skill. This skill is both complex and elementary. Content, method, form and process of developing and evaluating students’ skill regarding teaching concepts, laws and the technical applications of physics in the secondary school physics curriculum needs to be researched in light of current theories. This paper deals with the author’s research on the application of physics didactics, the theory of developing educational skills and evaluating students’ progress. 31