Một số giải pháp nâng cao hiệu quả thí nghiệm Vật lí đại cương cho sinh viên trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp - Đại học Thái Nguyên - Kiều Thị Khánh

Kiều Thị Khánh Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 191(15): 149 - 153 149 MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ THÍ NGHIỆM VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG CHO SINH VIÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN Kiều Thị Khánh* Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - ĐH Thái Nguyên TÓM TẮT Thông qua đánh giá thực trạng thí nghiệm vật lí đại cương của sinh viên trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên, tác giả đã tiến hành quan sát, khảo sát, phỏng vấn, phân tích, tổng hợp từ đó đưa ra một số giải pháp nâng cao hiệu quả thí nghiệm vật lí đại cương cho sinh viên trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp. Bước đầu ứng dụng các giải pháp vào trong giờ thực hành và đánh giá hiệu quả. Kết quả, các giải pháp lựa chọn đã có hiệu quả nhất định đối với sinh viên. Từ khóa: Thí nghiệm; thực hành; vật lí; giải pháp; vật lí đại cương MỞ ĐẦU* Hiện nay trên thế giới nói chung, ở Việt Nam nói riêng, từ nhà trường phổ thông đến các trường đại học, đổi mới phương pháp dạy học đang rất được chú trọng. Điều này xuất phát từ nhu cầu bức thiết: chỉ có không ngừng đổi mới phương pháp dạy học theo hướng đặc biệt coi trọng đến đào tạo những con người lao động tự chủ, năng động, sáng tạo, có năng lực giải quyết những vấn đề do cuộc sống đặt ra thì giáo dục mới thực sự là động lực thúc đẩy phát triển mạnh mẽ của xã hội. Vật lí là môn khoa học thực nghiệm. Thí nghiệm thực hành vật lí đại cương là một phần quan trọng của môn vật lí đại cương ở chương trình học trong giai đoạn đầu của sinh viên các trường đại học và cao đẳng. Thông qua các thí nghiệm, người học không những hình thành kiến thức mà còn góp phần rèn tác phong thực nghiệm khoa học, góp phần xây dựng phương pháp nghiên cứu khoa học cần thiết cho người làm công tác trong các ngành khoa học kỹ thuật. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Thực trạng công tác thí nghiệm vật lí đại cương Chương trình vật lí đại cương hiện nay của trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên (ĐHKTCN-ĐHTN) là 7 tín chỉ được chia làm 02 học phần là vật lí 1 và * Tel: 0989 879291, Email: kieukhanh1981@tnut.edu.vn vật lí 2. Song song với việc học lí thuyết là các giờ thực hành thí nghiệm. Với mỗi học phần, sinh viên phải đi thí nghiệm 8 tiết. Sinh viên chuẩn bị tài liệu, nghiên cứu trước nội dung các bài thí nghiệm ở nhà, khi đến phòng thí nghiệm các em sẽ tiến hành thí nghiệm, lấy số liệu và xử lý kết quả dưới sự hướng dẫn của giáo viên. Tuy nhiên, qua quá trình hướng dẫn thí nghiệm chúng tôi nhận thấy một số vấn đề sau: -Nhiều sinh viên chưa tự giác nghiên cứu tài liệu trước ở nhà nên không nắm được mục đích, cơ sở lý thuyết dẫn đến lúng túng khi tiến hành thí nghiệm. -Thiết bị thí nghiệm của mỗi bài chỉ có 01 bộ, số sinh viên/nhóm thí nghiệm đông (15 sinh viên/nhóm) nên nhiều em không trực tiếp được làm thí nghiệm mà chỉ theo dõi và ghi kết quả. -Thời gian dành cho một bài thí nghiệm không nhiều (2 tiết). -Nhiều em vẫn còn thụ động chờ thầy cô hướng dẫn để làm các bài thí nghiệm Khảo sát với 10 nhóm sinh viên (150 em) thì thấy rằng có tới 108/150 sinh viên (chiếm hơn 70%) không đọc tài liệu trước khi đi thí nghiệm, số còn lại có đọc tài liệu nhưng cũng chỉ đọc qua, chưa nắm chắc được mục đích cũng như cách tiến hành thí nghiệm. Trong quá trình tiến hành thí nghiệm thì có tới hơn Kiều Thị Khánh Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 191(15): 149 - 153 150 30% số sinh viên không làm thí nghiệm và lấy số liệu của các bạn trong nhóm rồi về viết báo cáo. Từ thực trạng thí nghiệm của sinh viên nêu trên chúng tôi đề xuất một số giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả thí nghiệm vật lí đại cương cho sinh viên trường ĐHKTCN-ĐHTN Một số giải pháp nâng cao hiệu quả thí nghiệm vật lí đại cương cho sinh viên trường ĐHKTCN-ĐHTN Thứ nhất, đối với việc thiếu thiết bị thí nghiệm, chúng tôi đề xuất nhân bản các bài thí nghiệm đang tiến hành. Việc này có thể phối hợp với các khoa trong Nhà trường để thực hiện. Nhà trường cũng đã rất ủng hộ chủ trương này. Thứ hai, khi các bộ thí nghiệm đã được trang bị thêm, giáo viên sẽ bố trí từ 2-3 sinh viên thực hành một bài thay vì 15 sinh viên như trước. Thứ ba, có thể đào tạo một số sinh viên có khả năng sư phạm và nhận thức chuyên môn tốt để làm trợ giảng cho giáo viên. Thứ tư, thay đổi phương pháp kiểm tra, đánh giá, hướng dẫn đối với sinh viên. Để thực hiện việc này phải có sự thay đổi ở cả giáo viên và sinh viên. Cụ thể: Đối với giáo viên - Cần tìm hiểu kỹ nội dung bài thí nghiệm thực hành trong tài liệu để xác định rõ ràng các nhiệm vụ giao cho sinh viên và cách thức kiểm tra, đánh giá việc thực hiện các nhiệm vụ đó. - Chuẩn bị đầy đủ và kiểm tra chất lượng từng dụng cụ cần thiết cho mỗi nhóm sinh viên. - Phải làm thử tất cả các thí nghiệm trong bài thí nghiệm thực hành để dự kiến những khó khăn mà sinh viên có thể gặp phải trong khi làm thí nghiệm và cách thức hướng dẫn, giúp đỡ sinh viên vượt qua những khó khăn đó. - Nếu thấy cần thiết có thể điều chỉnh nội dung, yêu cầu bài thí nghiệm thực hành trong tài liệu sao cho phù hợp với điều kiện thiết bị của trường. Đối với sinh viên Thay vì việc cho sinh viên vào thực hành luôn các bài thí nghiệm, giáo viên yêu cầu sinh viên chuẩn bị ở nhà một số công việc sau: -Nghiên cứu kĩ nội dung, cách tiến hành bài thí nghiệm trong tài liệu hướng dẫn, chuẩn bị sẵn bảng ghi kết quả số liệu thu thập được. - Có thể đề xuất phương án thí nghiệm khác (nếu có). -Tự tìm kiếm hoặc tự làm những dụng cụ đơn giản theo chỉ dẫn trong bài thí nghiệm thực hành (nếu có) Cách tổ chức thí nghiệm - Trước khi thí nghiệm, giáo viên kiểm tra sự chuẩn bị bài ở nhà của sinh viên thông qua hệ thống các câu hỏi. - Phân nhóm thí nghiệm và bố trí các bàn thí nghiệm thực hành. - Trong lúc các nhóm thí nghiệm thực hiện công việc, giáo viên cần theo dõi, giúp đỡ kịp thời khi sinh viên gặp khó khăn, mắc sai sót để sinh viên sử dụng đúng qui tắc các dụng cụ, ghi lại đầy đủ, chính xác, trung thực các hiện tượng quan sát được, các kết quả đo đạc, trình bày các kết quả dưới dạng biểu bảng, đồ thị, câu kết luận một cách ngắn gọn, rõ ràng theo nội dung mẫu báo cáo đã chuẩn bị.[1][2] Cách hướng dẫn thí nghiệm Trước tiên, giáo viên kiểm tra sinh viên về nội dung cũng như cách tiến hành của bài thí nghiệm. Hướng dẫn sử dụng các dụng cụ mà sinh viên chưa được làm quen, nhất là những dụng cụ phức tạp, dễ hỏng, có thể gây nguy hiểm như các dụng cụ đo điện, nguồn điện, nguồn sáng và cùng lớp thảo luận, giải đáp thắc mắc của sinh viên, đưa ra các phương án thí nghiệm. Từ đó giáo viên sẽ tổng kết lại phương án thí nghiệm cuối cùng. Giáo viên nêu cụ thể từng bước thực hiện và các lưu ý khi lấy số liệu để tính toán đạt được mục đích của bài. Sau đó, hướng dẫn sinh viên tính toán số liệu thu thập được và biện luận kết quả tìm được. Kiều Thị Khánh Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 191(15): 149 - 153 151 Cuối giờ, giáo viên sẽ đặt một số câu hỏi kiểm tra giúp sinh viên nắm được kiến thức nội dung bài thí nghiệm sâu sắc hơn.[3] [4] Ví dụ với bài: “Xác định gia tốc trọng trường bằng con lắc thuận nghịch” Sinh viên phải nắm và phân biệt được thế nào là con lắc vật lí, thế nào là con lắc thuận nghịch; Điều kiện để con lắc vật lí trở thành con lắc thuận nghịch; ứng dụng lý thuyết dao động để xác định gia tốc trọng trường bằng con lắc thuận nghịch và cách sử dụng đồng hồ đo thời gian hiện số để đo chu kì của con lắcKhi sinh viên đã nắm được cơ bản nội dung của bài thí nghiệm, giáo viên sẽ tổ chức cho sinh viên thảo luận các phương án thí nghiệm, làm thế nào tìm ra được vị trí tốt nhất để con lắc vật lí trở thành con lắc thuận nghịch. Từ đó giáo viên sẽ thống nhất phương án thí nghiệm cuối cùng và hướng dẫn sinh viên các bước tiến hành. Với các nhóm sinh viên khác nhau, kết quả thí nghiệm có thể khác nhau, giáo viên sẽ hướng dẫn cách xử lý số liệu và viết báo cáo thí nghiệm. Cuối giờ giáo viên đặt một số câu hỏi kiểm tra liên quan tới bài để sinh viên nắm vững kiến thức hơn Cách đánh giá Phương pháp phân tích định tính: dựa trên sự quan sát những biểu hiện tích cực của sinh viên trong giờ thí nghiệm. Phương pháp phân tích định lượng: dựa trên kết quả của bài thực hành. Thực nghiệm sư phạm Để đánh giá hiệu quả sau khi vận dụng các giải pháp nêu trên, chúng tôi đã tiến hành thực nghiệm sư phạm trên 08 nhóm sinh viên thí nghiệm của khoa Cơ khí (mỗi nhóm 10 sinh viên) chia làm 02 nhóm là đối chứng và thực nghiệm và thí nghiệm 4 bài ở chương trình vật lí 1 gồm: Xác định gia tốc trọng trường bằng con lắc thuận nghịch; Nghiệm lại định luật bảo toàn động lượng trên đệm không khí; Xác định tỷ số nhiệt dung phân tử Cp/Cv của chất khí; Khảo sát từ trường của ống dây dẫn thẳng dài khi có dòng điện chạy qua. Nhóm đối chứng thực hiện theo phương pháp thông thường. Nhóm thực nghiệm áp dụng các đề xuất mới. Đánh giá kết quả đạt được của sinh viên chúng tôi sử dụng phương pháp sau: Phương pháp phân tích định tính: dựa trên sự quan sát những biểu hiện tích cực của sinh viên trong giờ thí nghiệm: + Sinh viên tập trung chú ý, tự giác tiến hành thí nghiệm. + Trả lời đúng các câu hỏi định hướng trong tài liệu cũng như các câu hỏi giáo viên đặt ra liên quan đến nội dung của bài thí nghiệm. + Vận dụng các kiến thức lý thuyết để giải thích hiện tượng vật lý, kết quả thực nghiệm so với kết quả lý thuyết. Phương pháp phân tích định lượng: dựa trên kết quả của bài thực hành. Tổng điểm theo thang điểm 10, trong đó: + 2 điểm cho phần chuẩn bị bài ở nhà + 1 điểm cho phần kiểm tra kiến thức lý thuyết + 3 điểm cho phần thực hiện thí nghiệm (thao tác thí nghiệm, số liệu, thái độ thực hiện thí nghiệm) + 4 điểm cho phần xử lý và nhận xét kết quả thí nghiệm. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Tất cả các giờ thực hành của 2 nhóm đối chứng và thực nghiệm đều được quan sát và ghi chép về hoạt động của giáo viên hướng dẫn và sinh viên theo nội dung sau: - Vai trò của giáo viên trong các buổi thí nghiệm. - Thời gian các buổi thí nghiệm. - Tính tích cực của sinh viên thông qua thái độ học tập, biểu hiện cảm xúc qua nét mặttrong quá trình làm thí nghiệm. - Mức độ kiến thức đạt được của sinh viên thông qua nội dung thảo luận bài thí nghiệm. Ở nhóm đối chứng: Do nhiều sinh viên chưa tự giác nghiên cứu tài liệu ở nhà nên khi đến lớp sẽ ỷ lại vào các sinh viên khác trong nhóm, không trực tiếp tham gia thí nghiệm để lấy số liệu. Kết quả thí nghiệm có sự sao Kiều Thị Khánh Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 191(15): 149 - 153 152 chép. Mặt khác, sinh viên thụ động trong quá trình thí nghiệm, hạn chế những hoạt động độc lập và phát triển năng lực sáng tạo. Sinh viên chỉ quan tâm tới các bước thí nghiệm mà không quan tâm tới cơ sở lý thuyết của bài thí nghiệm, không hiểu mình đang làm với mục đích gì?...Kết quả của bài thí nghiệm là kết quả chung của cả nhóm do vậy chưa có tính khách quan Ở nhóm thực nghiệm: Do có sự chuẩn bị bài ở nhà tốt hơn nên sinh viên có thể phát huy tính tự giác, chủ động trong quá trình tiến hành thí nghiệm. Mỗi bài thí nghiệm chỉ có 2-3 sinh viên tiến hành nên mỗi sinh viên đều phải có trách nhiệm với kết quả của mình hơn. Đặc biệt sinh viên giữa các nhóm nhỏ đó sẽ “giám sát” lẫn nhau dẫn tới ý thức, thái độ thực hành được nâng lên. Khi đã nghiên cứu kĩ bài ở nhà, sinh viên không còn lúng túng khi thực hành các thí nghiệm, hiểu rõ việc mình đang làm và còn có thể phát hiện ra các kết quả mâu thuẫn với kết quả lí thuyết. Kết quả thực nghiệm được trình bày ở bảng 1 và 2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Giỏi Khá Trung bình Trung bình yếu Yếu Bảng 1: Kết quả thí nghiệm vật lí Thực nghiệm Đối chứng Bảng 2. Phân phối tần suất kết quả thực hành thí nghiệm vật lí Điểm Nhóm thực nghiệm (40 sinh viên) Nhóm đối chứng (40 sinh viên) Xi(Yi) ni  (%) 2( )i in X X ni  (%) 2( )i in Y Y 0 0 0,0 0,00 0 0,0 0,00 1 0 0,0 0,00 0 0,0 0,00 2 0 0,0 0,00 0 0,0 0,00 3 0 0 0,00 2 5 21.13 4 1 2.5 7.45 3 7.5 15.19 5 2 5 5.99 2 5 3.13 6 16 40 8.53 15 37.5 0.94 7 12 30 0.87 13 32.5 7.31 8 6 15 9.68 4 10 12.25 9 3 7.5 15.46 1 2.5 7.56 10 0 0,0 0,00 0 0,0 0,0 Tổng 40 100 47.98 40 100 67.51 KẾT LUẬN Thông qua việc xử lý số liệu, tính toán thống kê từ các bài báo cáo thí nghiệm và quan sát thái độ học tập cũng như kỹ năng thực hành thí nghiệm của sinh viên cho phép tác giả có một vài nhận định như sau: Số sinh viên trên một bộ thí nghiệm giảm cộng với sự thay đổi phương pháp kiểm tra đánh giá, hướng dẫn thí nghiệm giúp sinh viên nhóm thực nghiệm tham gia thực hiện các nhiệm vụ học tập tích cực, sôi nổi. Đa số sinh viên trả lời được các câu hỏi mà giáo viên nêu ra, tích cực trao đổi thảo luận các vấn đề liên quan đến bài thí nghiệm. Kết quả thu thập nhanh chóng, đầy đủ, chính xác hơn. Điểm trung bình của nhóm thực nghiệm cũng cao hơn so với nhóm đối chứng. Thái độ học tập của nhóm thực nghiệm cũng tốt hơn. Những nhận định trên chứng tỏ chất lượng học tập của nhóm thực nghiệm tốt hơn nhóm đối chứng. Và cũng chứng tỏ, các giải pháp đổi mới đưa vào các giờ thực hành đã phát huy được hiệu quả nhất định đối với sinh viên. Kiều Thị Khánh Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 191(15): 149 - 153 153 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Kiều Thị Khánh (2010), “Một số giải pháp góp phần nâng cao chất lượng thực hành vật lí đại cương cho sinh viên trường ĐHKTCN-Đại học Thái Nguyên”, tập 71, số 09, tạp chí Khoa học & Công nghệ ĐHTN, tr.13-16. 2. Kiều Thị Khánh (2011), “Một số biện pháp phát huy tính tự lực của sinh viên khi thực hành thí nghiệm vật lí đại cương”, tập 87, số 11, tạp chí Khoa học & Công nghệ - ĐHTN, tr.141-144. 3. Nguyễn Duy Thắng (2005), Thực hành vật lí đại cương, Nxb ĐHSP Hà Nội 4. Tô Văn Bình (2009), Thí nghiệm vật lí trong trường phổ thông, Bài giảng chuyên đề đào tạo cao học, ĐHSP Thái Nguyên. ABSTRACT SOME SOLUTIONS ON IMPROVING EFFECTIVENESS OF GENERAL PHYSICS EXPERIMENTS FOR STUDENTS OF THAI NGUYEN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY – TNU Kieu Thi Khanh * University of Technology - TNU By evaluating the actual situations of general physics experiments of students of Thai Nguyen University of Technology – Thai Nguyen University, the author has observed, surveyed, interviewed, and summarized, then came up with some solutions on improving the effectiveness of general physics experiments for students of Thai Nguyen University of Technology. The author tried to apply those solutions on experimental lessons and evaluating the results. Eventually, the chosen solutions were somewhat effective to students. Key words: Experiment; practice; physics; solutions; general physics. Ngày nhận bài: 15/11/2018; Ngày hoàn thiện: 06/12/2018; Ngày duyệt đăng: 28/12/2018 * Tel: 0989 879291, Email: kieukhanh1981@tnut.edu.vn 154