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

 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 
 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 
 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 
 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 
 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 
 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 
 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 
 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 
 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 
 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 
 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