Sử dụng cảm biến trong thí nghiệm thực tập của học sinh theo định hướng dạy học phát triển năng lực

Nội dung text: Sử dụng cảm biến trong thí nghiệm thực tập của học sinh theo định hướng dạy học phát triển năng lực

1. PHẦN I: BÁO CÁO TOÀN VĂN 32 SỬ DỤNG CẢM BIẾN TRONG THÍ NGHIỆM THỰC TẬP CỦA HỌC SINH THEO ĐỊNH HƯỚNG DẠY HỌC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC NCS. LÊ CHÍ NGUYỆN Khoa Tự nhiên TÓM TẮT Nội dung bài viết trình bày một cách thức sử dụng cảm biến trong thí nghiệm thực tập của học sinh, khi dạy học theo định hướng phát triển năng lực. 1. MỞ ĐẦU Giáo dục nước ta đang thực hiện bước chuyển đổi từ chương trình giáo dục tiếp nội dung sang chương trình dạy học phát triển năng lực người học. Ngày 26 tháng 12 năm 2018 Bộ Giáo dục và Đào tạo đã công bố Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể và Chương trình giáo dục các môn học thực hiện sau năm 2019. Trong Chương trình giáo dục môn Vật lí mới (2018) chuyên đề 11.3 (Vật lí 11) quy định dạy các kiến thức về cảm biến (sensor): Phân loại cảm biến theo nguyên tắc hoạt động, phạm vi sử dụng; Một số ứng dụng chính của thiết bị cảm biến và nguyên tắc hoạt động của cảm biến [2]. Bài viết đề xuất một cách thức sử dụng cảm biến trong thí nghiệm thực tập của học sinh theo định hướng dạy học định hướng phát triển năng lực. 2. NỘI DUNG 2.1. KHÁI NIỆM NĂNG LỰC Trong tiếng Anh, thuật ngữ năng lực được sử dụng với nhiều nghĩa cụ thể, gắn với tình huống và ngữ cảnh riêng, liên quan trực tiếp hay gián tiếp đến năng lực. Vì vậy, có nhiều thuật ngữ được sử dụng cùng nghĩa năng lực như: Competency; Competence; Compability; Ability; Efficiency nhưng thuật ngữ chỉ năng lực hành KỶ YẾU HỘI THẢO – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HOA LƯ
2. PHẦN I: BÁO CÁO TOÀN VĂN 33 động được dùng nhiều nhất là Competence có nghĩa là: “có khả năng thực hiện thành công một công việc nào đó”. Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể (2018) định nghĩa:“Năng lực là thuộc tính cá nhân được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con người huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí, thực hiện thành công một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể” [1,tr 37]. Định nghĩa nêu trên cho thấy: năng lực của học sinh được hình thành, phát triển nhờ sự kết hợp hai yếu tố, đó là: tố chất và quá trình học tập, rèn luyện, về tố chất do di truyền, bẩm sinh mà có. Trong cùng một điều kiện như nhau thì người có tố chất và người không có tố chất sẽ tiếp thu kiến thức, kĩ năng với nhịp độ, thời gian, sức lực khác nhau. Quá trình học tập, rèn luyện giúp học sinh tích lũy dần dầncác kiến thức, kĩ năng cần thiết để hình thành, phát triển năng lực của mình. Như vậy, trong dạy học phát triển năng lực, thí nghiệm thực tập có vai trò quan trọng trong viêc rèn luyện bồi dưỡng kiến thức, kĩ năng - phát triển năng lực cho học sinh. 2.2. DẠY HỌC ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC Chương trình dạy học truyền thống gọi là chương trình giáo dục định hướng nội dung dạy học hay định hướng đầu vào. Ưu điểm của chương trình dạy học định hướng nội dung là truyền thụ cho người học tri thức khoa học một cách có hệ thống. Và để đảm bảo tính hệ thống của chương trình người ta chú trọng việc trang bị cho người học hệ thống tri thức khoa học mang tính lí thuyết, hàn lâm. Chương trình giáo dục định hướng phát triển năng lực hay còn gọi là giáo dục định hướng kết quả đầu ra, chú trọng khả năng vận dụng kiến thức, kĩ năng vào KỶ YẾU HỘI THẢO – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HOA LƯ
3. PHẦN I: BÁO CÁO TOÀN VĂN 34 giải quyết các tình huống gắn với thực tiễn, nhằm chuẩn bị cho người học những năng lực cần thiết sau khi ra trường [3]. Nghiên cứu về phát triển năng lực cho học sinh ở trường phổ thông, trong cuốn sách “Khoa sư phạm tích hợp hay làm thế nào để phát triển năng lực trong nhà trường”. Xavier Roegiers (Pháp) đã trình bày tổng thể về xây dựng chương trình, phương pháp dạy học, kiểm tra đánh giá trong dạy học phát triển năng lực.Theo nghiên cứu này, để phát triển một năng lực nào đó cho học sinh, giáo viên căn cứ vào nội dung kiến thức cần dạy và nhu cầu thực tiễn của người học, xây dựng các mục tiêu cần theo đuổi để phát triển năng lực đó [7]. Thực tế dạy học cho thấy, hiện nay ở các trường phổ thông đang thực hiện chương trình dạy học định hướng nội dung, cho nên từ việc xác định mục tiêu dạy học cho đến thực hiện tiến trình dạy học, chủ yếu là trình diễn, giảng giải sao cho đầy đủ những nội dung kiến thức mà giáo viên cần dạy và học sinh cần học. Nghĩa là, trung tâm chú ý là nội dung kiến thức, chủ thể của hoạt động dạy và học là giáo viên. Thống kế nhiều thài liệu cho thấy, dạy học định hướng phát triển năng lực và định hướng nội dung có những đặc trưng cơ bản như sau (xem bảng 1), [3]. Bảng 1. Một số đặc trưng cơ bản của chương trình định hướng nội dung và chương trình định hướng phát triển năng lực Chương trình định hướng nội Chương trình định hướng phát dung triển năng lực Mục tiêu Mục tiêu dạy học được mô tả Kết quả học tập cần đạt được mô tả không chi tiết và không nhất chi tiết và có thể quan sát, đánh giá giáo dục thiết phải quan sát, đánh giá được; thể hiện được mức độ tiến bộ được của HS một cách liên tục KỶ YẾU HỘI THẢO – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HOA LƯ
4. PHẦN I: BÁO CÁO TOÀN VĂN 35 Nội dung Việc lựa chọn nội dung dựa vào Lựa chọn những nội dung nhằm đạt các khoa học chuyên môn, không được kết quả đầu ra đã quy định, gắn giáo dục gắn với các tình huống thực tiễn. với các tình huống thực tiễn. Chương Nội dung được quy định chi tiết trình chỉ quy định những nội dung trong phân phối chương trình. chính, không quy định chi tiết. Phương Giáo viên là người truyền thụ Giáo viên chủ yếu là người tổ chức, pháp tri thức, là trung tâm của quá hỗ trợ HS tự lực và tích cực lĩnh hội trình dạy học. HS tiếp thu thụ tri thức. Chú trọng sự phát triển khả dạy học động những tri thức được quy năng giải quyết vấn đề, khả năng định sẵn. giao tiếp Hình Chủ yếu dạy học lý thuyết trên Tổ chức hình thức học tập đa dạng; thức dạy lớp học chú ý các hoạt động xã hội, ngoại học khóa, nghiên cứu khoa học, trải nghiệm sáng tạo. Các tình huống học tập phải gắn với thực tiễn là điểm khác biệt quan trọng của giáo dục phát triển năng lực so với giáo dục tiếp cận nội dung. Trong học tập môn Vật lí, thực tiễn chính là các hiện tượng diễn ra trong tự nhiên, kĩ thuật, liên quan đến kiến thức Vật lí và thực hành thí nghiệm. 2.3. THÍ NGHIỆM THỰC TẬP TRONG DẠY HỌC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC Thí nghiệm thực tập là loại thí nghiệm do học sinh tự tiến hành trong khi học hoặc dưới hình thức bài tập ở nhà để củng cố, rèn luyện kĩ năng. Đối với môn Vật lí (khoa học thực nghiệm), đổi mới Chương trình giáo dục gắn liền với đổi mới thiết bị, mục tiêu và phương pháp sử dụng thí nghiệm trong dạy và học. Bảng 2 so sánh nhưng đặc trưng cơ bản của viêc sử dụng thí nghiệm theo chương trình định hướng nội dung và chương trình dạy học định hướng phát triển năng lực. KỶ YẾU HỘI THẢO – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HOA LƯ
5. PHẦN I: BÁO CÁO TOÀN VĂN 36 Bảng 2. Sử dụng thí nghiệm trong dạy học phát triển năng lực. Thí nghiệm trong dạy học định Thí nghiệm trong dạy phát triển hướng nội dung năng lực Mục tiêu Mục tiêu học sinh biết được Các kiến thức, kĩ năng cần thiết để hiện tượng vật lí diễn ra trong hình thành, phát triển năng lực thí nghiệm thí nghiệm, nhằm chứng minh hoặc củng cố kiến thức cần dạy. Phương Giáo viên nêu (viết) mục đích, Học sinh xác định mục tiêu, đề xuất pháp dụng cụ, sơ đồ thí nghiệm lên phương án, lựa chọn thiết bị, vẽ sơ bảng, giải thích sơ bộ hiện đồ, lắp ráp và tiến hành thí nghiệm. dạy học tượng. Học sinh, lắp ráp thí Thảo luận đánh giá kết quả và rút ra nghiệm theo sơ đồ sẵn có, giáo kết luận. ( tương tự các bước nghiên viên phân tích kết quả thí cứu của các nhà khoa học bộ môn) nghiệm và nêu ra kết luận. Hình thức Các thí nghiệm lắp sẵn thành bộ, Thí nghiệm chế tạo dưới dạng các chế tạo thường sử dụng cho một bài dạy modulle, một thiết bị có thể sử dụng cụ thể. trong thí nghiệm khác nhau Từ bảng 2 cho thấy, toàn bộ quá trình từ việc nêu mục đích, thiết kế phương án, lựa chọn thiết bị, tiến hành thí nghiệm đến rút ra các kết luận đều do học sinh thực hiện. Sử dụng thí nghiệm trong dạy học phát triển năng lực nêu ở bảng 2, phù hợp với kết luận: “Năng lực không thể có được thông qua dạy, mà phải thông qua học và luyện tập” [4, tr 68]. 2.3.1. Quy trình hướng dẫn học sinh thực hiện thí nghiệm ( hình 1) KỶ YẾU HỘI THẢO – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HOA LƯ
6. PHẦN I: BÁO CÁO TOÀN VĂN 37 Xác định mục đích thí nghiệm Hướng dẫn học sinh thiết kế phương án thí nghiệm Hướng dẫn học sinh tiến hành thí nghiệm Đánh giá kết quả thực hành của học sinh Hình 1. Quy trình hướng dẫn học sinh thực hành thí nghiệm Bước 1: Xác định mục đích thí nghiệm Trước các buổi thực hành, học sinh ôn tập kiến thức lí thuyết có liên quan đến đại lượng Vật lí cần đo đạc, tính toán, khảo sát. Học sinh giải thích được mối quan hệ giữa đại lượng cần đo với các biến số thay đổi, nêu ra được mục đích của thí nghiệm. Bước 2: Hướng dẫn học sinh thiết kế phương án thí nghiệm Các nhóm học sinh đề xuất (vẽ sơ đồ nguyên lí) phương án thí nghiệm; giáo viên tổ chức thảo luận toàn lớp chọn ra một phương án thí nghiệm khả thi, giải thích chức năng và sự cần thiết phải thay thế thiết bị mới (nếu có), hướng dẫn học sinh chuyển đổi tương tự từ sơ đồ thí nghiệm truyền thống sang sơ đồ thí nghiệm có kết nối với máy vi tính. Bước 3: Hướng dẫn học sinh tiến hành thí nghiệm Học sinh làm việc theo nhóm, tìm hiểu chức năng các thiết bị mới, thống nhất một sơ đồ lắp rắp, lựa chọn thiết bị, lắp ghép và tiến hành thí nghiệm. Bước 4: Hướng dẫn học sinh phân tích kết quả thí nghiệm và đánh giá kết quả thực hành của học sinh. Học sinh phân tích số liệu đối chiếu kết quả thu được với mục đích thí nghiệm (nêu trong bước 1), phân tích, đánh giá kết quả, tìm ra những nguyên nhân của sai số, cách khắc phục (nếu có). Viết báo cáo kết quả thí nghiệm. KỶ YẾU HỘI THẢO – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HOA LƯ
7. PHẦN I: BÁO CÁO TOÀN VĂN 38 2.3.2. Kết quả thực nghiệm Trong đề tài nghiên cứu “thiết kế và chế tạo thí nghiệm sử dụng cảm biến kết nối với máy vi tính” (kết quả nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị thí nghiệm đã được công bố trong Tạp chí thiết bị giáo dục số 126, tháng 2/2016, trang 90-92), [5]. Chúng tôi đã sử dụng 3 cảm biến (điện áp, dòng điện, nhiệt độ), chế tạo 6 bộ thí nghiệm sử dụng trong dạy thực nghiệm để đánh giá mức độ phát triển NLGQVĐ của học sinh. Dưới đây chúng tôi giới thiệu một số loại cảm biến, thiết bị kết nối và kết quả thực nghiệm ở 3 trường THPT trên địa bàn tỉnh Ninh Bình. a. Một số loại cảm biến và thiết bị kết nối sử dụng trong dạy thực nghiệm a) USB 6001 kết nối b). Cảm biến điện áp/ dòng c).Cảm biến nhiệt độ cảm biến với MVT điện b. Kết quả học sinh thực hành thí nghiệm Hình 2.kết quả dạy thực nghiệm tại trường THPT chuyên Lương Văn Tụy KỶ YẾU HỘI THẢO – TRƯỜNG ĐẠI H ỌC HOA LƯ Hình 3. Kết quả dạy thực nghiệm tại trường THPT Hoa Lư A
8. PHẦN I: BÁO CÁO TOÀN VĂN 39 c. Đánh giá kết quả thực nghiệm Nghiên cứu thực nghiệm ở 3 trường THPT, một lớp học có 18 học sinh, chia thành 3 nhóm. Sau các buổi học thực nghiệm, học sinh được làm bài kiểm tra, kết hợp với quan sát chấm điểm trực tiếp để đánh giá về năng lực giải quyết vấn đề (NLGQVĐ) của một nhóm 6 học sinh (case study). Mức độ phát triển NLGQVĐ ( sự tiến bộ của học sinh trong quá trình học thực nghiệm) theo thứ tự: học kiến thức mới (đánh giá trong khi học) và hai bài thực hành. Mức độ NLGQVĐ của học sinh được “ lượng giá” theo điểm số: Mức 1 (9-10 điểm); Mức 2 (7 đến 8 điểm); Mức 3 (5 đến 6 điểm). KỶ YẾU HỘI THẢO – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HOA LƯ
9. PHẦN I: BÁO CÁO TOÀN VĂN 40 Phân tích kết quả thực nghiệm cho thấy NLGQVĐ của học sinh có sự phát triển theo tiến trình học thực nghiệm (buổi học sau tiến bộ hơn buổi học trước) kết thúc học thực nghiệm NLGQVĐ của tất cả học sinh đạt ở mức 2 và mức 3, chưa có học sinh đạt mức 1, bước đầu khảng định tính khả thi của nghiên cứu này. Tuy nhiên, các thành tố NLGQVĐ phát triển không đồng đều, các giáo viên tham gia dạy thực nghiệm cho rằng: trong một thời gian ngắn các em chưa quen với cách học mới, vì vậy khả năng học sinh còn hạn chế trong các hoạt động nêu giả thuyết/dự đoán rút ra hệ quả và đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra. 3. KẾT LUẬN KỶ YẾU HỘI THẢO – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HOA LƯ
10. PHẦN I: BÁO CÁO TOÀN VĂN 41 Kết quả nghiên cứu cho thấy NLGQVĐ của học sinh có sự phát triển sử dụng cảm biến trong thí nghiệm thực hành có tính khả thi, phù hợp với xu hướng phát triển của Khoa học - Công nghệ và Chương trình giáo dục phổ thông mới. KỶ YẾU HỘI THẢO – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HOA LƯ
11. PHẦN I: BÁO CÁO TOÀN VĂN 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Bộ GD&ĐT (2018). “Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể”. [2]. Bộ GD&ĐT (2018), “Chương trình giáo dục phổ thông môn Vật lí”. [3]. Bộ GD&ĐT (6/2014), ”Hướng dẫn kiểm tra, đánh giá theo định hướng phát triển năng lực học sinh cấp trung học phổ thông môn Vật lí ”, Tài liệu tập huấn giáo viên THPT [4]. Bernd Meier - Nguyễn Văn Cường (2016) “Lí luận dạy học hiện đại, cơ sở đổi mới mục tiêu và phương pháp dạy học” NXB ĐHSP Hà Nội. [5]. Lê Chí Nguyên, “Sử dụng kết nối máy tính trong thí nghiệm về hiện tượng nhiệt điện (Vật lí 11) hỗ trợ dạy học phát triển năng lực khoa học cho học sinh”.Tạp chí thiết bị giáo dục số 126, tháng 2/2016, trang 90, 91, 92. [6]. Lê Chí Nguyện, “Sử dụng kết nối máy tính trong thực hành khảo sát đặc tính chỉnh lưu của điôt bán dẫn (Vật lí11) nhằm phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh”. Tạp chí giáo dục số đặc biệt tháng 4/2016, trang 105.106,107. [7]. Xavier Roegiers (bản dịch 1996), “Khoa sư phạm tích hợp hay làm thế nào để phát triển năng lực ở nhà trường”, NXB giáo dục, Hà Nội. KỶ YẾU HỘI THẢO – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HOA LƯ