Vận dụng tiếp cận tìm tòi - Khám phá khoa học trong dạy học sinh học

Bài báo này bàn luận về việc vận dụng cách tiếp cận tìm tòi - khám phá khoa học trong dạy học các môn khoa học nói chung, môn Sinh học nói riêng - một trong những cách dạy học hiệu quả đang thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà giáo dục. Mời các bạn cùng tham khảo.

JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE Interdisciplinary Sci., 2014, Vol 59, No 1, pp 90-97 VẬN DỤNG TIẾP CẬN TÌM TỊI - KHÁM PHÁ KHOA HỌC TRONG DẠY HỌC SINH HỌC Trần Khánh Ngọc Khoa Sinh, trường Đại học Sư phạm Hà Nội Tóm tắt Bài báo bàn luận việc vận dụng cách tiếp cận tìm tịi - khám phá khoa học dạy học môn khoa học nói chung, mơn Sinh học nói riêng - cách dạy học hiệu thu hút quan tâm nhiều nhà giáo dục Thông qua phân tích ví dụ mơn Sinh học, báo nhấn mạnh đặc trưng cách dạy học này, học sinh tham gia vào trình nghiên cứu học cách suy nghĩ nhà khoa học: xác định câu hỏi vấn đề cần nghiên cứu, thiết kế thực nghiên cứu khoa học, sử dụng cơng nghệ tốn học để giải thích liệu, xây dựng xem xét giả thuyết, nhận biết phân tích giả thuyết thay thế, tranh luận bảo vệ luận khoa học Theo cách đó, học sinh khơng có hiểu biết sâu sắc, mà cịn rèn luyện phát triển lực tư nhà khoa học, phát triển lực giải vấn đề, kĩ giao tiếp cộng tác với người khác Đó kĩ lực mà giáo dục cần trang bị cho người học để có sống thành cơng kỉ XXI Từ khóa: Tìm tịi - khám phá khoa học, dạy học khám phá, dạy học sinh học Mở đầu Việc giảng dạy môn khoa học nói chung, mơn Sinh học nói riêng theo cách dạy truyền thống (chỉ tập trung dạy kiện khoa học kiện riêng lẻ, bất biến, không quan tâm đến việc dạy cho học sinh (HS) cách học, cách thức nhà khoa học tìm kiện đó) tạo nên ảnh hưởng không tốt đến thái độ HS môn khoa học, khoa học chứa đựng thật không thay không liên quan đến sống thật Điều dẫn đến việc sau trường, nhiều HS cảm thấy lúng túng nghi ngờ kiến thức mà họ học trường lạc hậu bị thay khám phá Ngày nhận bài:15/6/2013 Ngày nhận đăng: 15/12/2013 Liên hệ: Trần Khánh Ngọc, e-mail: ngoctunga1@gmail.com 90 Vận dụng tiếp cận tìm tịi - khám phá khoa học dạy học sinh học Bài báo bàn luận cách tiếp cận tìm tịi - khám phá dạy học, cách dạy mang đến cho HS hội để trải nghiệm đường tìm kiến thức, học cách tìm kiếm kiện, giải thích rút kết luận từ kiện Thơng qua cách dạy này, HS học kiến thức bị thay đổi khơng có nghĩa kiến thức sai, tạo từ khái niệm liệu kiểm chứng tốt với trang thiết bị mà ta có thời điểm Trong tương lai, thay đổi kiến thức cho ta biết ta tiến nhận thức nhiều giới so với ngày hôm qua 2.1 Nội dung nghiên cứu Khái niệm tìm tịi - khám phá khoa học Theo định nghĩa Hội đồng nghiên cứu quốc gia Hoa Kì: “Tìm tịi – khám phá khoa học đề cập đến cách thức khác nhà khoa học nghiên cứu giới tự nhiên đề xuất giải thích dựa chứng thu từ nghiên cứu họ” [3] Hiểu biết khoa học không đơn biết nhắc lại kiện Theo nhà sinh học John A.Moore (1993), khoa học cách thức để hiểu biết Khoa học không việc thu thập kiện riêng lẻ, mà thế, q trình nhà khoa học nhận thức giới giải vấn đề [2] Khoa học đường mang lại hiểu biết cách tích lũy liệu từ quan sát thực nghiệm, tạo nên kết luận dựa chứng thực tế cố gắng để giải thích giới thơng qua chứng Các nhà khoa học thường tổ chức thông tin thành hệ thống khái niệm cho phép họ tạo mối liên hệ khái niệm chủ chốt Họ có khả chuyển hóa kiến thức từ bối cảnh sang bối cảnh khác Các hệ thống khái niệm ảnh hưởng đến cách thức mà nhà khoa học nhận thức tương tác với giới Chúng giúp họ mở rộng hiệu việc tìm tịi - khám phá khoa học Tìm tịi - khám phá có mối quan hệ mật thiết thành tố quan trọng tạo nên hoạt động học tập chủ động, tích cực người Cũng theo Hội đồng nghiên cứu quốc gia Hoa Kì: “Trong học tập, tìm tịi - khám phá đề cập đến hoạt động người học họ phát triển kiến thức hiểu biết vấn đề khoa học, hiểu biết cách thức mà nhà khoa học nghiên cứu giới tự nhiên” [3] 2.2 Các đặc trưng việc học tập Trong tác phẩm Con người học tập nào? (How People Learn, 1999), Bransford cộng nghiên cứu, tổng kết nhiều lí thuyết học tập rút số đặc trưng sau cách thức học tập người nói chung HS nói riêng [1]: - HS xây dựng kiến thức hiểu biết dựa kiến thức niềm tin vốn có họ Kiến thức niềm tin mà HS mang đến lớp ảnh hưởng đến cách thức hiệu 91 Trần Khánh Ngọc học tập họ Nếu kiến thức phù hợp với kiến thức khoa học, tạo thuận lợi cho họ học phát triển vấn đề sâu sắc Nhưng chúng mâu thuẫn với kiến thức khoa học, tương đối khó khăn để thay đổi suy nghĩ họ Chỉ đơn giản nói cho HS biết câu trả lời không đủ để thay đổi cách thức mà họ tư - HS xây dựng kiến thức cách thay đổi chỉnh sửa điều họ biết cách thêm khái niệm vào hệ thống khái niệm có Có hai điều cần xảy HS thay đổi hệ thống khái niệm Đầu tiên, họ cần nhận hiểu biết họ không phù hợp sai lầm Điều xảy họ giải thích cách thỏa đáng cho kiện điều quan sát Tiếp đó, họ cần nhận cách giải thích thay thỏa đáng cách họ hiểu chấp nhận - Việc học tập cần diễn bối cảnh xã hội, HS tương tác với người khác HS không tạo nên hiểu biết cách độc lập Họ kiểm tra chỉnh sửa cách suy nghĩ thơng qua tương tác với người khác Đơn giản việc trình bày cách rõ ràng ý tưởng cho người khác nghe giúp HS nhận kiến thức mà họ nắm chắc, kiến thức họ thiếu cần bổ sung Tương tự, lắng nghe người khác, HS tiếp thu ý tưởng mới, làm nảy sinh câu hỏi nghiên cứu cho riêng họ - Việc học tập hiệu địi hỏi HS cần có khả kiểm sốt q trình học tập Điều có nghĩa họ cần nhận thức trình học tập mình, phân tích thay đổi cần thiết Ví dụ học khoa học, HS cần có khả nhận hiểu biết họ mâu thuẫn với chứng Họ cần có khả xác định loại chứng phù hợp để kiểm tra giả thuyết đề xuất, từ thay đổi niềm tin họ theo cách thức phù hợp với chứng Khác với cách dạy học truyền thống nhằm trang bị cho HS kiến thức kiện, dạy học vận dụng cách tiếp cận tìm tịi – khám phá khoa học cung cấp cho HS hội để trải nghiệm tượng trình khoa học Nó tạo điều kiện cho HS bộc lộ quan niệm sai lầm vốn có họ, khuyến khích họ trao đổi, thảo luận với để đề xuất giả thuyết, thu thập thơng tin, tìm kiếm chứng, xây dựng kế hoạch hành động nhằm kiểm chứng giả thuyết ban đầu, từ tìm kết luận mang tính khoa học Thơng qua hoạt động đó, HS tự điều chỉnh thay đổi quan niệm trước để tiếp nhận kiến thức mới; đồng thời, HS có hội để phát triển tư phê phán, rèn luyện lực giải vấn đề nhiều kĩ khác cần thiết cho sống độc lập sau 2.3 Các đặc trưng dạy học khám phá Phương pháp dạy học vận dụng cách tiếp cận tìm tịi – khám phá khoa học (sau viết ngắn gọn dạy học khám phá - DHKP) có số đặc trưng sau đây: HS thu hút câu hỏi định hướng khoa học 92 Vận dụng tiếp cận tìm tịi - khám phá khoa học dạy học sinh học Trong nghiên cứu khoa học, nhà khoa học thường đặt hai loại câu hỏi chủ yếu Loại câu hỏi thứ hỏi điều tồn sẵn thường mở đầu từ “tại sao”, ví dụ: Tại vùng ôn đới, thường rụng vào mùa đông? Tại ngủ? Tại tim hoạt động suốt đời? Loại câu hỏi thứ hai hỏi cách thức hình thành điều đó, thường sử dụng từ “như nào”, ví dụ: Trầm tích tạo thành nào? Cơn trùng hơ hấp nào? Q trình tiêu hóa diễn nào? Các câu hỏi loại hai thường dễ tìm câu trả lời câu hỏi loại Trong DHKP, GV đóng vai trị quan trọng việc định hướng cho HS tìm kiếm câu trả lời cho câu hỏi Đôi khi, để đơn giản phù hợp với mức độ nhận thức HS, GV chuyển từ câu hỏi “tại sao” thành câu hỏi “như nào” HS tiến hành tìm kiếm, thu thập chứng sử dụng chúng để xây dựng đánh giá cách giải thích cho câu hỏi định hướng khoa học đặt ban đầu Các nhà khoa học thu thập chứng liệu khoa học cách ghi lại quan sát thực đo lường Các liệu xác kiểm tra cách lặp lại quan sát thực đo lường Trong lớp học, HS sử dụng liệu để tạo thành giải thích cho tượng khoa học Các cách giải thích khoa học cần phải phù hợp với chứng có mang đến cho HS hiểu biết HS công bố kết quả, kiểm chứng đánh giá cách giải thích họ cách đối chiếu với cách giải thích bạn bè với kiến thức khoa học Khám phá khoa học khác với dạng khám phá khác chỗ giải thích đề xuất xem xét lại, chí bị loại bỏ ánh sáng phát Các nhà khoa học cần phải cơng bố nghiên cứu cách trung thực chi tiết đủ để nhà khoa học khác tái tạo lại nghiên cứu cần thiết Tương tự vậy, HS thu nhiều lợi ích họ chia sẻ so sánh kết với bạn lớp, thơng qua đó, tạo hội cho họ đặt câu hỏi, kiểm tra chứng, xác định lập luận sai lầm, xem xét giải pháp thay Họ nhận thức kết họ có quan hệ với kiến thức khoa học DHKP chuỗi hoạt động theo quy trình cứng nhắc mà thay đổi sử dụng linh hoạt phụ thuộc vào mức độ nhận thức lực HS Trong học này, thấy đầy đủ đặc trưng DHKP; học khác, vài đặc trưng thể rõ Căn vào mức độ chủ động HS q trình học tập, phân chia vận hành DHKP theo bước mức độ sau đây: Các bước vận hành DHKP Mức Các mức độ DHKP Mức Mức Mức 93 Trần Khánh Ngọc Câu hỏi định hướng khoa học HS GV cung cấp sẵn câu hỏi định hướng Tìm kiếm chứng cần thiết để trả lời cho câu hỏi HS cung cấp liệu hướng dẫn cách phân tích Tạo giải thích từ chứng thu thập HS cung cấp giải thích HS làm rõ câu hỏi cung cấp GV nguồn tài liệu khác HS cung cấp liệu yêu cầu phân tích HS cung cấp số cách thức sử dụng chứng để tạo thành giải thích Đối chiếu, kết nối giải thích với kiến thức khoa học HS cung cấp kiến thức khoa học có liên quan đến giải thích HS dẫn tới nguồn kiến thức khoa học Công bố kết quả, chia sẻ, đánh giá giải thích HS dẫn bước quy trình cơng bố kết đánh giá giải thích HS trợ giúp số bước quy trình cơng bố kết đánh giá giải thích 94 HS lựa chọn số câu hỏi có sẵn, từ đề xuất câu hỏi HS hướng dẫn để thu thập liệu HS hướng dẫn để tổng hợp chứng tạo giải thích HS hướng dẫn cách thức kiểm tra nguồn tài liệu khác tạo kết nối chúng với giải thích HS hướng dẫn trình tạo lập luận logic, khoa học để công bố kết đánh giá giải thích HS tự đặt câu hỏi HS xác định chứng phù hợp cần thu thập HS tạo nên giải thích sau nghiên cứu, tổng hợp chứng HS độc lập kiểm tra nguồn tài liệu khác tạo kết nối chúng với giải thích HS tạo lập luận logic, khoa học để cơng bố kết đánh giá giải thích Vận dụng tiếp cận tìm tịi - khám phá khoa học dạy học sinh học 2.4 Vận dụng DHKP dạy học Sinh học Hiểu biết tìm tịi – khám phá khoa học hiểu biết cách thức nghiên cứu khoa học thực chúng đóng góp việc xây dựng nên nhận thức người giới tự nhiên Nếu có hiểu biết đó, HS không vượt qua kiểm tra trường phổ thơng mà cịn chuẩn bị tốt để phân tích giải thích thơng tin, giải vấn đề suốt đời họ Sinh học ngành khoa học tự nhiên nghiên cứu sống với đối tượng giới tự nhiên hữu nhiệm vụ nhằm tìm hiểu chất tượng, trình giới sống, khám phá quy luật giới hữu cơ, làm sở cho loài người nhận thức điều khiển phát triển sinh vật Mỗi học chương trình Sinh học phổ thơng khơng hàm chứa kiến thức khoa học, mà ẩn phía sau phương pháp, cách thức mà nhà khoa học sử dụng để tìm kiến thức Tuy nhiên, cách dạy học GV phần lớn tập trung làm rõ kiến thức học theo đường nhắc lại kiện, mà quên nội dung quan trọng dạy để HS nhận thức phương pháp khoa học thực để phát triển lực cao HS Ví dụ sau vận dụng DHKP để tổ chức cho HS học 35 Những điều kiện cần cho hạt nảy mầm (Sinh học lớp 6) không nhằm làm rõ số đặc trưng phương pháp DHKP, mà thơng qua đó, minh họa cho việc dạy học hướng tới phát triển HS nhiều kĩ năng, cụ thể học kĩ đặt câu hỏi kiểm chứng (đặt câu hỏi định hướng khoa học), kĩ xây dựng giải thích, kĩ vận dụng điều học vào tình tương tự tình Mở đầu học, GV nêu tình hướng dẫn HS thảo luận câu hỏi dựa tình sau: Tình xuất phát: Một nhà nghiên cứu muốn tìm hiểu điều kiện mà hạt nảy mầm tốt Ông chọn số hạt đậu đen có chất lượng tốt đặt số lượng hạt vào hai đĩa pêtri có lót bơng ẩm Sau đó, ơng đặt đĩa phịng có ánh sáng đĩa lại đặt phòng tối Cả hai phịng có nhiệt độ, độ ẩm độ thống khí Khi kiểm tra lại sau ba ngày, ông thấy tất hạt hai đĩa nảy mầm Các câu hỏi tiến trình GV HS thảo luận: Em giải thích kết thí nghiệm nào? (Nhà nghiên cứu thiết kế thí nghiệm để kiểm tra ảnh hưởng nhân tố ánh sáng đến nảy mầm hạt Tuy nhiên, số HS phát biểu thí nghiệm cho thấy độ ẩm cần thiết cho nảy mầm (dựa kiện đĩa pêtri lót bơng ẩm) Một số khác cho nhiệt độ ấm áp cần thiết Cũng có HS nêu vài ý tưởng liên quan đến ánh sáng GV nên để HS thảo luận ý tưởng đó, đặc biệt lưu ý với HS giống khác kiện độ ẩm, nhiệt độ ánh sáng thí nghiệm Từ đó, đặt hướng dẫn HS thảo luận câu hỏi 2) 95 Trần Khánh Ngọc Nhân tố môi trường xung quanh hai đĩa hạt khác rõ rệt nhất? Câu hỏi định hướng cho nhà nghiên cứu thiết kế thí nghiệm đó? Theo em, câu hỏi tốt chưa? Tại sao? Nếu viết lại, em đặt câu hỏi làm để trả lời cho câu hỏi đó? (HS nhận thấy nhân tố khác biệt thí nghiệm ánh sáng, gợi ý GV, HS hiểu nhà nghiên cứu thiết kế thí nghiệm để kiểm tra cần thiết ánh sáng nảy mầm hạt đậu đen Tuy nhiên, câu hỏi định hướng mà nhà nghiên cứu đặt ban đầu là: “Trong điều kiện hạt nảy mầm tốt nhất?” Câu hỏi chung chung để trả lời thiết kế nhiều thí nghiệm nhân tố khác khơng có ánh sáng Do vậy, để phù hợp với thí nghiệm này, nên đặt câu hỏi: “Hạt nảy mầm tốt có hay khơng có ánh sáng?” Câu hỏi rõ cần thiết kế thí nghiệm thu thập liệu Để trả lời câu hỏi này, cần phải so sánh nảy mầm hạt đĩa đặt bóng tối điều kiện có sáng, từ rút kết luận Thơng qua q trình thảo luận, HS nhận thức để kiểm tra ảnh hưởng nhân tố đó, cần bố trí thí nghiệm cho nhân tố khác giống nhau, khác nhân tố cần kiểm tra Bên cạnh đó, việc đặt câu hỏi định hướng nghiên cứu ban đầu quan trọng Câu hỏi rõ ràng việc thiết kế thí nghiệm, thu thập chứng rút kết luận hiệu quả.) Dựa câu hỏi mà em đặt ra, xem xét lại kết thí nghiệm Em rút kết luận từ kết đó? (HS rút kết luận rằng: Các chứng (kết thí nghiệm) cho thấy ánh sáng không cần thiết cho nảy mầm hạt đậu đen (và với nhiều loại hạt khác) Tuy nhiên, GV nên lưu ý với HS số loại hạt, ví dụ với vài giống hành, ánh sáng lại ức chế nảy mầm chúng.) Đến thời điểm này, GV đặt thêm câu hỏi để giúp HS vận dụng kiến thức vừa học để giải tình tương tự tình như: Mặc dù ánh sáng không cần thiết cho nảy mầm hạt đậu đen liệu liều lượng chiếu sáng khác có làm nhanh hay chậm q trình nảy mầm khơng? Có thể thiết kế thí nghiệm cần thu thập chứng để trả lời cho câu hỏi đó? (Có thể sử dụng thí nghiệm cũ tiến hành đếm số lượng hạt nảy mầm ngày đĩa chiếu sáng đĩa bóng tối Cũng thiết kế thêm thí nghiệm với cường độ chiếu sáng khác ) Hãy đặt câu hỏi định hướng thiết kế thí nghiệm để kiểm tra ảnh hưởng nhân tố khác (nhiệt độ, độ ẩm, độ thống khí ) đến nảy mầm hạt Thực thí nghiệm báo cáo kết sau tuần Có thể thấy, với việc vận dụng tìm tịi – khám phá dạy học, HS khơng hiểu biết cách sâu sắc kiến thức học, mà tham gia vào trình nghiên cứu học cách suy nghĩ nhà khoa học: phân tích phù hợp 96 Vận dụng tiếp cận tìm tịi - khám phá khoa học dạy học sinh học câu hỏi định hướng, tìm kiếm, thu thập liệu chứng cần thiết, xây dựng giải thích, tạo kết nối giải thích họ với kiến thức khoa học HS có hội để trao đổi, tranh luận, biết cách lập luận để bảo vệ ý kiến biết cách lắng nghe học hỏi từ bạn bè Đó kĩ mà giáo dục cần trang bị cho người học để có sống thành công kỉ 21 Kết luận DHKP phương pháp vận dụng cách tiếp cận tìm tịi – khám phá khoa học để mang lại cho HS hội trải nghiệm tượng q trình khoa học, để khơng học kiến thức mà học cách suy nghĩ hành động nhà khoa học việc nhận thức giới tự nhiên Thơng qua q trình khám phá, HS có hội phát triển kĩ tư phê phán, rèn luyện lực giải vấn đề, phát triển kĩ giao tiếp hiệu nhiều kĩ cần thiết khác Trong dạy học, GV cần vận dụng DHKP cách linh hoạt, phù hợp với nhận thức lực HS để phát huy tối đa hiệu mà phương pháp đem lại cho người dạy người học TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bransford, J., A L Brown, and R R Cocking 1999 How people learn: Brain, mind, experience and school Washington, DC: National Academy Press [2] Moore, J.A 1993 Science as a way of knowing: The foundations of modern biology Cambridge, MA: Harvard University Press [3] National Research Council (NCR).1996 National Science Education Standards Washington, DC: National Academy Press [4] Nguyễn Quang Vinh (Tổng chủ biên), Hoàng Thị Sản (Chủ biên), Nguyễn Phương Nga, Trịnh Thị Bích Ngọc 2012 Sinh học Nxb Giáo dục Việt Nam ABSTRACT Appying scientific inquiry approach in teaching biology This paper discusses the application of scientific inquiry approach in teaching science By analyzing one example of teaching Biology, this paper emphasizes the characteristics of inquiry-based instruction in which students can learn how to find knowledge as a scientist, such as: Indentify questions and concepts that guide scientific investigations; Design and conduct scientific investigations; Use technology and mathematics to interpret the data; Formulate and revise scientific explanations using logic and evidence; Recognize and analyze alternative explanations; Communicate and defend a scientific argument In this way, they also can practice and improve their problem solving competency, communication and collaboration skills with others These are the skills that education should equip learners to be able to have a successful life in the 21st century 97 ... logic, khoa học để công bố kết đánh giá giải thích Vận dụng tiếp cận tìm tịi - khám phá khoa học dạy học sinh học 2.4 Vận dụng DHKP dạy học Sinh học Hiểu biết tìm tịi – khám phá khoa học hiểu.. .Vận dụng tiếp cận tìm tịi - khám phá khoa học dạy học sinh học Bài báo bàn luận cách tiếp cận tìm tịi - khám phá dạy học, cách dạy mang đến cho HS hội để trải nghiệm đường tìm kiến thức, học. .. phá khoa học (sau viết ngắn gọn dạy học khám phá - DHKP) có số đặc trưng sau đây: HS thu hút câu hỏi định hướng khoa học 92 Vận dụng tiếp cận tìm tịi - khám phá khoa học dạy học sinh học Trong