BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH
Bùi Thị Mai
SỬ DỤNG BÀI FCI KHẢO SÁT LẬP LUẬN
CỦA SINH VIÊN SƯ PHẠM VẬT LÝ TRƯỚC
VÀ SAU KHI HỌC HỌC PHẦN CƠ HỌC
LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC
Thành phố Hồ Chí Minh - 2014
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH
Bùi Thị Mai
SỬ DỤNG BÀI FCI KHẢO SÁT LẬP LUẬN CỦA
SINH VIÊN SƯ PHẠM VẬT LÝ TRƯỚC VÀ
SAU KHI HỌC HỌC PHẦN CƠ HỌC
LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC
Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lý
Mã số:
60 14 01 11
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. NGUYỄN ĐÔNG HẢI
gian làm luận văn.
- Các bạn sinh viên Sư phạm Vật lý K39 trường đại học Sư phạm thành phố
Hồ Chí Minh đã giúp tác giả tham gia thực hiện khảo sát trong luận văn.
- Gia đình cùng bạn bè đã luôn bên cạnh động viên, giúp đỡ trong suốt thời
gian học tập và thực hiện luận văn.
Cuối cùng, xin kính gửi lời chúc sức khỏe và hạnh phúc đến tất cả mọi người.
TP. Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 09 năm 2014
Bùi Thị Mai
iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii
MỤC LỤC
........................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT..................................................................... vi
DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................... vii
MỞ ĐẦU
.............................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài ..............................................................................................1
2. Mục đích nghiên cứu ........................................................................................3
3. Nhiệm vụ nghiên cứu .......................................................................................3
2.1.3. Kết quả khảo sát ...................................................................................... 38
2.2. Giai đoạn 2 - Phỏng vấn một số sinh viên đã tham gia khảo sát đợt 1 về một
số câu hỏi FCI trước khi học học phần Cơ học ..............................................40
2.2.1. Đối tượng khảo sát .................................................................................. 40
2.2.2. Phương pháp thực hiện ........................................................................... 41
2.2.3. Kết quả khảo sát ...................................................................................... 41
2.3. Giai đoạn 3 - Phỏng vấn một số sinh viên đã tham gia khảo sát đợt 1 và 2 về
một số câu hỏi FCI sau khi học học phần Cơ học ..........................................62
2.3.1. Đối tượng khảo sát .................................................................................. 62
2.3.2. Phương pháp thực hiện ........................................................................... 62
2.3.3. Kết quả khảo sát ...................................................................................... 62
2.4. Một số kết quả nghiên cứu .............................................................................70
Kết luận chương 2 .................................................................................................77
v
CHƯƠNG 3. MỘT SỐ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC QUAN NIỆM SAI LẦM
CỦA NGƯỜI HỌC .........................................................................78
3.1. Những cơ sở lý luận về khắc phục quan niệm sai lầm ...................................78
3.2. Một số phương pháp dạy học khắc phục quan niệm sai lầm .........................79
3.3. Đề xuất một số biện pháp nâng cao hiệu quả học phần Cơ học đối với sinh
viên Sư phạm Vật lý .......................................................................................84
3.3.1. Đôi nét về tình hình dạy học học phần Cơ học của ngành Sư phạm Vật lý .. 84
3.3.2. Một số gợi ý cho giảng viên để nâng cao hiệu quả học phần Cơ học đối
với sinh viên ngành Sư phạm Vật lý ....................................................... 87
Kết luận chương 3 .................................................................................................88
KẾT LUẬN ...........................................................................................................89
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................91
PHỤC LỤC .............................................................................................................98
vii
DANH MỤC CÁC BẢNG
Danh mục các bảng
Trang
Bảng 1.1. Bảng phân loại kiến thức các khái niệm về lực và chuyển động theo cơ
học Newton trong bài FCI ...................................................................... ..19
Bảng 1.2. Bảng phân loại những quan niệm sai lầm được khảo sát trong bài FCI ..21
Bảng 2.1. Bảng kết quả làm bài FCI của 110 SV SPVL ....................................... ..37
Bảng 2.2. Bảng thể hiện kết quả khảo sát bộ câu hỏi trắc nghiệm FCI trên 110 SV
SPVL ....................................................................................................... ..38
1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Nhiều giáo viên vật lý và nhà nghiên cứu phương pháp giảng dạy vật lý đã
chỉ ra rằng, người học thường đến lớp học vật lý với những hiểu biết và quan niệm
sẵn có về thế giới vật chất dựa trên kinh nghiệm cá nhân tích lũy từ thực tế cuộc
sống. Trong số các quan niệm đó, có những quan niệm đúng và cũng có những quan
niệm sai lầm. Ví dụ về các quan niệm đúng như càng ở gần loa thì âm thanh nghe
được càng to (cường độ âm tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách), mở cửa
bằng cách đẩy vào một điểm ở xa bản lề thì dễ dàng hơn so với khi đẩy vào một
điểm ở gần bản lề, … Bên cạnh đó cũng có các quan niệm sai lầm như phải luôn
luôn duy trì lực tác dụng lên vật thì vật mới chuyển động được (quan niệm này có
điện trở (Determining and Interpreting Resistive Electric Circuits Concepts Test DIRECT), bài đánh giá hiểu biết về mạch điện (Electric Circuits Concept
Evaluation - ECCE), bài khảo sát định tính kiến thức về điện và từ (Conceptual
Survey in Electricity and Magnetism - CSEM). Trong số đó, nổi tiếng nhất là bài
FCI, được các nhà nghiên cứu về dạy học vật lý trên khắp thế giới sử dụng như một
công cụ tin cậy đánh giá mức độ am hiểu của học sinh và phát hiện những quan
niệm sai lầm của người học về các định luật Newton và các lực cơ học. Từ khi được
công bố trên tạp chí The Physics Teachers số tháng 3 năm 1992 đến nay, đã có rất
nhiều công trình nghiên cứu về FCI được công bố. Nổi tiếng nhất là nghiên cứu của
Richard Hake, trong đó 6542 sinh viên học vật lý đại cương tại 62 trường đại học ở
Mỹ được cho làm bài FCI nhằm so sánh hiệu quả của dạy học truyền thống và dạy
học tích cực.
Với sinh viên chuyên ngành vật lý nói chung và sư phạm vật lý nói riêng thì
kiến thức cơ học đại cương là khối kiến thức nền tảng quan trọng nhất để nghiên
cứu những phần khác của vật lý và để giảng dạy sau này. Tuy nhiên, một số khảo
sát gần đây của tác giả và các cộng sự trên sinh viên ngành Sư phạm Vật lý cho thấy
nhiều sinh viên còn đang có khá nhiều quan niệm sai lầm về cơ học Newton. Khảo
sát trên đối tượng là giáo viên vật lý THCS cũng cho thấy những giáo viên này cũng
còn những quan niệm sai lầm về cơ học Newton (khóa luận tốt nghiệp đại học năm
3
2013 của Nguyễn Thị Thúy Hằng). Các câu hỏi của bài FCI đều ở dạng trắc nghiệm
nhiều lựa chọn nên các kết quả của những nghiên cứu trên đây chỉ mới dừng lại ở
việc chấm điểm và phân loại các câu trả lời trắc nghiệm của người tham gia, mà
chưa đi sâu tìm hiểu về các lập luận của người tham gia khi họ lựa chọn câu trả lời.
Với những lý do trên, tác giả cho rằng việc nghiên cứu không chỉ câu trả lời
trắc nghiệm mà còn cả lập luận của sinh viên Sư phạm Vật lý khi trả lời các câu hỏi
FCI là quan trọng và cần thiết. Đặc biệt là nếu chúng ta có thể khảo sát trên sinh
viên trước và sau khi học học phần Cơ học thì có thể đánh giá được tác động của
-
Phân tích dữ liệu định tính và định lượng để đưa đến kết luận.
4. Đối tượng và khách thể nghiên cứu
-
Đối tượng nghiên cứu: Lập luận của sinh viên Sư phạm Vật lý trong việc trả
lời các câu hỏi FCI.
-
Khách thể nghiên cứu: Sinh viên Sư phạm Vật lý K39 trường ĐHSP
TP.HCM.
4
5. Phạm vi nghiên cứu
-
Sinh viên K39 ngành Sư phạm Vật lý
-
Một số câu hỏi của bài FCI
6. Giả thuyết khoa học
Nếu có thể phỏng vấn sinh viên Sư phạm Vật lý trong khi trả lời một số câu
hỏi của bài FCI thì thông qua lập luận của họ sẽ biết rõ được những quan niệm về
Chương I – Cơ sở lý luận
Chương II – Sử dụng một số câu hỏi của bài FCI để khảo sát lập luận của
sinh viên trước và sau khi học học phần Cơ học
Chương III – Một số biện pháp khắc phục quan niệm sai lầm của người học
5
CHƯƠNG I. CƠ SỞ LÝ LUẬN
Trong chương này, tác giả trình bày những cơ sở lý luận về những vấn đề sau:
Quan niệm sai lầm của người học vật lý
Tầm quan trọng của việc nghiên cứu quan niệm sai lầm của người học
vật lý
Các phương pháp và công cụ khảo sát quan niệm sai lầm của người
học vật lý
Bài kiểm tra các kiến thức về lực (FCI) và việc sử dụng bài FCI trong
đề tài
xuất, học tập mà hình thành. Cụ thể, trong dạy học vật lý, quan niệm của người học
vật lý là những hiểu biết, niềm tin, quan điểm của người học về các đại lượng, định
luật vật lý, các mối liên hệ giữa các đại lượng vật lý (gọi chung là các khái niệm vật
lý – physics concepts) mà người học hình thành từ kinh nghiệm bản thân. Quan
niệm của mỗi người thể hiện tính cá biệt rất cao vì bản thân mỗi người có tầm hiểu
biết khác nhau và có các cách nhìn nhận vấn đề dưới một góc độ riêng. Hơn nữa,
quan niệm của mỗi người được hình thành tự phát và mang yếu tố chủ quan, do đó
thường thiếu yếu tố khách quan và không khoa học [10]. Đối với người học vật lý,
có những quan niệm hình thành một cách đúng đắn, phù hợp với kiến thức khoa học
song vẫn còn những quan niệm không phản ánh đúng bản chất vật lý, bản chất khoa
học vốn có của sự vật, hiện tượng và khái niệm vật lý, mà ta gọi là những quan
niệm sai lầm của người học.
Như vậy, có thể định nghĩa: quan niệm sai lầm của người học vật lý là các
quan niệm, niềm tin, sự hiểu biết sai lệch về các khái niệm vật lý (physics concepts)
mà người học hình thành từ kinh nghiệm bản thân. Ví dụ, do kinh nghiệm đời sống,
để nhìn thấy các vật thì ta phải hướng mắt về phía vật và phát ra “tia nhìn” chiếu
vào vật. Nếu ta hướng đi nơi khác thì không nhìn thấy vật vì “tia nhìn” không chiếu
vào vật. Quan niệm ở đây là ta nhìn thấy là do mắt ta truyền “tia nhìn” đến vật.
Trong khi đó, quan niệm đúng đắn là ta nhìn thấy vật là do có tia sáng phát ra từ
vật hoặc tia sáng phản xạ từ vật chiếu vào mắt.
Trong khuôn khổ của luận văn, tác giả chỉ nghiên cứu đến những quan niệm
sai lầm của người học về các định luật Newton và các lực cơ học.
1.1.1.2. Nguồn gốc hình thành các quan niệm
- Hình thành qua kinh nghiệm sống hàng ngày
Trong cuộc sống thường ngày, việc gặp những sự vật, hiện tượng xảy ra
buộc HS tìm hiểu để lý giải chúng. Những giải thích của các em thường dựa trên sự
7
8
-
Hình thành trong quá trình học tập
Việc dùng các thuật ngữ không thống nhất trong chương trình vật lý cũng là
nguyên nhân gây ra những quan niệm sai lầm và gây khó khăn cho HS trong việc
tiếp thu kiến thức kiến thức. Ví dụ, cả SGK lớp 10 cơ bản và nâng cao đều sử dụng
kí hiệu vtb để chỉ hai khái niệm khác nhau là vận tốc trung bình và tốc độ trung
bình. Vận tốc trung bình được hiểu là tỉ số độ dời của vật và khoảng thời gian vật
thực hiện độ dời đó, khác với tốc độ trung bình là tỉ số giữa quãng đường vật đi
được và khoảng thời gian vật đi được quãng đường đó.
Những kiến thức có được từ những môn học khác hoặc từ những giờ học
trước có thể chưa đầy đủ về một khái niệm cũng là nguyên nhân hình thành những
quan niệm chưa đúng ở HS.
Sự diễn tả không đầy đủ, rõ ràng từ phía GV cũng có thể gây ra những nhầm
lẫn ở HS. Từ đó, các em có thể đưa ra những nhận định rập khuôn, áp đặt từ những
khái niệm vật lý để giải thích các hiện tượng dẫn đến những quan niệm sai lệch với
kiến thức vật lý.
Những quan niệm sai lầm được hình thành trong quá trình dạy học là những
quan niệm có thể khắc phục được với sự trình bày thống nhất của SGK, đặc biệt là
sự nhận thức của GV về sự hình thành quan niệm sai lầm ở HS và sự cần thiết phải
khắc phục những quan niệm sai lầm đó. Những quan niệm hình thành trong cuộc
sống là những quan niệm có tính ổn định và tương đối bền vững, nên không thể phá
vỡ hoặc thay thế một cách nhanh chóng, mà theo một quá trình nhất định, đòi hỏi
người GV phải tạo những tình huống giúp người học nhận ra quan niệm chưa đầy
đủ hoặc chưa đúng đắn của bản thân và cần phải thay đổi quan niệm.
1.1.1.3. Đặc điểm của quan niệm của HS
có quan niệm lực là nguyên nhân gây ra chuyển động. Trong lịch sử vật lý cũng cho
thấy một số quan niệm sai lầm biểu hiện ở HS cũng tương tự quan niệm sai lầm mà
các nhà vật lý mắc phải. Ví dụ, quan niệm của HS vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ
cũng là quan niệm của Aristotle.
-
Quan niệm của người học có tính bền vững, khó thay đổi
Theo Brousseau (1976) “quan niệm sai lầm không chỉ đơn giản là những
hiểu biết, mơ hồ hay ngẫu nhiên sinh ra (...), mà còn là hậu quả một kiến thức trước
đây đã từng tỏ ra có ích, đem lại thành công.” [1] Như vậy, những quan niệm sai
lầm tỏ ra giải thích “đúng” cho các sự vật, hiện tượng trong cuộc sống thực tiễn nên
thường trở thành niềm tin tuyệt đối đối với người học. Điều đó dẫn đến các quan
niệm “ăn sâu” vào người học và thậm chí vẫn tiếp tục duy trì ngay cả khi HS đã
hiểu những khái niệm khoa học. Ví dụ, ngay cả SV ngành vật lý cũng quan niệm
lực là nguyên nhân gây ra chuyển động.
10
Các quan niệm sai lầm có tính bền vững, khó thay đổi nhưng không phải là
không thay đổi được. Nếu những quan niệm sai lầm được bộc lộ, GV sẽ có những
phương pháp dạy học để thay đổi quan niệm này thành những quan niệm đúng đắn,
khoa học. Ví dụ, đặt một cục nước đá vào ly nước, để một khoảng thời gian, ta thấy
mặt ngoài của ly nước ướt. HS cho rằng nước ngấm ra ngoài ly. Bằng thực nghiệm,
GV sẽ chứng minh quan niệm này là sai. GV lấy một ly không chứa nước, sau đó
làm lạnh (cho vào tủ lạnh hoặc chậu nước đá) rồi lấy ra và lau khô. Sau vài phút,
bên ngoài ly vẫn ướt. Thí nghiệm của GV chứng tỏ không phải nước thấm ra ngoài
ly mà sự ngưng tụ của hơi nước tiếp giáp với mặt ngoài của ly làm ly bị ướt. Ví dụ
này minh chứng là có thể làm thay đổi quan niệm sai lầm của người học bằng cách
1.1.2. Tầm quan trọng của việc nghiên cứu các quan niệm sai lầm của người
học vật lý
Quan niệm của người học trước khi đến lớp có một vị trí nhất định trong dạy
học vật lý vì nó ảnh hưởng đến quá trình lĩnh hội kiến thức của HS. Một số quan
niệm là cơ sở để HS tiếp thu kiến thức dễ dàng hơn nhưng cũng không ít những
quan niệm gây cản trở, khó khăn trong việc tiếp thu kiến thức mới.
GV cần thiết phải biết rõ vai trò của quan niệm có sẵn của HS đối với việc
tiếp thu kiến thức khoa học và việc dạy học cần thiết phải thay đổi những quan niệm
sai lầm thành những quan niệm khoa học. Từ đó, GV nhận thức được sự cần thiết
phải nghiên cứu các quan niệm, niềm tin có sẵn của người học. Đầu tiên, GV phải
phát hiện những quan niệm sai lầm của người học. Đối với GV có kinh nghiệm lâu
năm đứng lớp, họ sẽ biết được những quan niệm mà HS mắc phải qua quá trình
giảng dạy. Nhưng đối với GV trẻ, để biết được những quan niệm sai lầm, cách
nhanh và hiệu quả nhất là nghiên cứu các công trình về quan niệm của người học
của các GV cũng như các nhà nghiên cứu dạy học vật lý. Sau đó, GV sử dụng các
biện pháp sư phạm để khắc phục những quan niệm sai lầm của người học, đồng thời
cũng xây dựng kiến thức mới, hình thành những quan niệm đúng đắn cho HS.
12
1.1.3. Một số công trình nghiên cứu về quan niệm sai lầm
Ở trong nước, những luận văn, luận án nghiên cứu về quan niệm sai lầm của
người học:
Phan Xuân Phúc Khánh (2010), Nâng cao chất lượng dạy học vật lý thông
qua việc khắc phục quan niệm sai lầm của HS khi dạy chương dòng điện xoay chiều
vật lý 12 nâng cao, Luận văn thạc sĩ giáo dục học, Đại học Vinh [11].
Đỗ Hương Trà (1996), Nghiên cứu tổ chức tình huống, định hướng hành
động xây dựng kiến thức HS trong việc dạy khái niệm lực thuộc chương “Lực-Khối
lượng” ở lớp 7 phổ thông, Luận án tiến sĩ giáo dục học, Đại học Sư phạm Hà Nội.
của mình, tác giả nghiên cứu về vai trò của giáo dục trong việc khắc phục các quan
niệm sai lầm của HS. Dựa trên phân tích trích đoạn từ một cuộc thảo luận trong lớp
học vật lý dưới góc độ kiến thức và lý luận của HS, GV phát hiện quan niệm sai lầm
của người học, từ đó tác động hiệu quả để thay đổi những quan niệm đó. Nghiên
cứu kết luận về vai trò của nghiên cứu dạy học là phải cung cấp các quan niệm hỗ
trợ cho GV chứ không phải chỉ là những lý thuyết dạy học cứng nhắc, không phù
hợp [24].
1.1.4. Một số bài kiểm tra để phát hiện quan niệm sai lầm của người học
Từ những năm 1980 trở về đây, các GV vật lý cũng như các nhà nghiên cứu
dạy học đã xây dựng những bài khảo sát quan niệm có sẵn của HS trước khi đến lớp
và hoàn thiện chúng để trở thành những công cụ thăm dò mức độ hiểu về các khái
niệm vật lý và đánh giá hiệu quả của những phương pháp giảng dạy. Dưới dây, tác
giả giới thiệu một số bài khảo sát tiêu biểu:
Về đồ thị, toán học: Bài đánh giá định tính về mô hình toán học
(Mathematical Modeling Conceptual Evaluation - MMCE) của nhóm tác giả Ron
Thornton, David Sokoloff; Bài kiểm tra kiến thức về đồ thị động học (Test of
Understanding graphs-Kinematics - TUG-K) [13]; Bài đánh giá kiến thức về véctơ
(Vector Evaluation Test - VET) của nhóm tác giả Ron Thornton, David Sokoloff.
Về cơ học: Bộ câu hỏi về các khái niệm về lực và chuyển động (Force
Concept Inventory - FCI) [31]; Bài đánh giá các khái niệm lực và chuyển động
(Force-Motion Concept Evaluation – FMCT) [56]; Bài kiểm tra kiến thức cơ bản về
cơ học (Mechanics Baseline Test - MBT); Bài khảo sát kiến thức về năng lượng
(Energy Concepts Survey - ECS) của tác giả Chandralekha Singh.
14
Về nhiệt học: Bài đánh giá kiến thức về nhiệt lượng và nhiệt độ (Heat and
Temperature Conceptual Evaluation - HTCE) của nhóm tác giả Ron Thornton and
vật lý tại trường trung học miền Bắc Glenbrook. Sau đó, ông tham gia dạy học tại
đại học Arizona và làm việc cho một số dự án tại đây.
Nghiên cứu của nhóm tác giả chỉ ra rằng mỗi HS trước khi đến lớp học thì
thường có những quan niệm, những hiểu biết về cách thức hoạt động của thế giới
vật chất xung quanh mà được xây dựng từ kinh nghiệm cá nhân tích lũy trong cuộc
sống [31]. Ở thập niên 80 của thế kỉ XX, các nhà nghiên cứu dạy học vật lý đã chỉ
ra rằng những quan niệm, hiểu biết ấy đóng vai trò quan trọng đến việc học vật lý
[39] [15]. Một khóa học mà không thể thay đổi những niềm tin, quan niệm sai lầm
của người học thì khóa học được đánh giá là không có hiệu quả.
Từ nhận định về những niềm tin, quan điểm của người học trước khi đến lớp
trên, nhóm tác giả có đưa ra 3 nguyên nhân để xây dựng bài FCI [31]: Thứ nhất,
những quan điểm, những hiểu biết của người học về chuyển động và lực trước khi
đến lớp thì thường không đúng với kiến thức cơ học Newton [40]. Thứ hai, những
lớp học vật lý theo kiểu truyền thống thường ít làm thay đổi những quan niệm sai
lầm có sẵn ở HS. Thứ ba, việc thay đổi những quan niệm có sẵn của người học thì
chưa hẳn đã phụ thuộc vào GV và năng lực truyền đạt của họ. Khi mà HS chưa hiểu
đúng bản chất của các định luật Newton thì HS gặp khó khăn trong việc hiểu thấu
đáo bản chất của vật chất xung quanh là điều hiển nhiên. Kiểu học theo lối truyền
thống, chủ yếu là GV thuyết trình, HS lắng nghe thì việc tiếp nhận kiến thức của HS
là thụ động. HS có thể chấp nhận những kiến thức được học mà chưa hiểu được bản
chất của các khái niệm vật lý. Từ đó, HS thường xây dựng mục tiêu của việc học là
học thuộc các khái niệm vật lý để cho qua thi cử. Kiến thức mới được dung nạp
giống như “những mảnh vụn độc lập.” Vì vậy, những quan niệm, niềm tin của
người học càng trở nên không rõ ràng, các quan niệm sai lầm vẫn còn tồn tại. Kết
quả của việc học như trên không thể buộc tội cho năng lực của GV và sự tận tình
của họ trong quá trình dạy. Để quá trình giảng dạy có hiệu quả đòi hỏi mục tiêu của
môn học phải được xây dựng rõ ràng và phương pháp dạy học phù hợp với mục tiêu
đó. Bên cạnh đó, hiệu quả của một khóa học còn đòi hỏi ở thái độ học tập và kĩ
năng của người học.
am hiểu về cơ học Newton của người học. Nhóm tác giả tiến hành khảo sát với hình
Copyright: Tài liệu đại học ©