1.3.1. Khái niệm dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề
DH GQVĐ dưới dạng chung nhất là toàn bộ các hành động như tổ chức các tình huống có VĐ, biểu đạt (nêu ra) các VĐ (tập cho HS quen dần để tự làm lấy công việc này), chú ý giúp đỡ cho HS những điều cần thiết để GQVĐ, kiểm tra các cách giải quyết đó và cuối cùng lãnh đạo quá trình hệ thống hóa và củng cố các kiến thức đã tiếp thu được [8].
DH PH & GQVĐ là kiểu dạy học dạy HS thói quen tìm tòi GQVĐ theo cách của các nhà khoa học, không những tạo nhu cầu, hứng thú học tập, giúp HS chiếm lĩnh được kiến thức, mà còn phát triển được năng lực tự sáng tạo của HS.
1.3.2. Các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề
Các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề được thể hiện qua sơ đồ sau:
Hình 1.3. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức theo dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề
1. Làm nảy sinh VĐ cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát: từ kiến thức cũ, kinh nghiệm, thí nghiệm, bài tập, truyện kể lịch sử,…
2. Phát biểu VĐ cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời). 3. Giải quyết VĐ
- Suy đoán giải pháp GQVĐ: nhờ khảo sát lí thuyết và hoặc khảo sát thực nghiệm.
- Thực hiện giải pháp đã suy đoán. 4. Rút ra kết luận (kiến thức mới)
Diễn giải sơ đồ:
- Giai đoạn 1: Làm nảy sinh VĐ cần giải quyết
GV giao cho HS một nhiệm vụ tiềm ẩn VĐ. Từ cái đã biết và nhiệm vụ cần giải quyết, nảy sinh nhu cầu về cái còn chưa biết, về một cách giải quyết không có sẵn nhưng hi vọng có thể tìm tòi, xây dựng được.
Khái niệm “Vấn đề”:
Dùng để chỉ một khó khăn, một nhiệm vụ nhận thức của HS mà không thể giải quyết được chỉ bằng kinh nghiệm sẵn có, theo một khuôn mẫu có sẵn, nghĩa là không thể dùng tư duy tái hiện đơn thuần để giải quyết, mà phải tìm tòi sáng tạo để giải quyết và khi giải quyết được thì HS thu nhận được kiến thức, kĩ năng, cách thức hành động mới.
Chứa đựng câu hỏi nhưng đó là câu hỏi về một cái chưa biết, câu hỏi mà câu trả lời là một cái mới phải tìm tòi sáng tạo mới xây dựng được, chứ không phải là câu hỏi đơn thuần yêu cầu nhớ lại những kiến thức đã có.
Khái niệm “tình huống có VĐ”: tình huống trong đó xuất hiện vấn đề cần giải quyết mà HS có nhu cầu mong muốn giải quyết, tự thấy mình có khả năng tham gia giải quyết và do đó, sẽ suy nghĩ đưa ra giải pháp riêng của mình, tự tìm tòi cách giải quyết thích hợp.
- Giai đoạn 2: Phát biểu VĐ cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời)
Dưới sự hướng dẫn của GV, HS phát biểu vấn đề cần giải quyết (nêu câu hỏi cần trả lời, mà câu trả lời cho câu hỏi nêu ra chính là nội dung kiến thức mới cần xây dựng).
- Giai đoạn 3: Giải quyết vấn đề
+ Suy đoán giải pháp GQVĐ
Với sự định hướng của GV, HS trao đổi, thảo luận suy đoán giải pháp giải quyết VĐ: lựa chọn hoặc đề xuất mô hình (kiến thức đã biết, giả thuyết) có thể vận hành được để đi tới cái cần tìm.
+ Thực hiện giải pháp đã suy đoán: khảo sát lí thyết và hoặc khảo sát thực nghiệm.
HS vận hành mô hình (kiến thức đã biết, giả thuyết), rút ra kết luận logic về cái cần tìm, thiết kế phương án thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, thu lượm và xử lí các dữ liệu cần thiết, rút ra kết luận về cái cần tìm.
- Giai đoạn 4: Rút ra kết luận
Dưới sự hướng dẫn của GV, HS xem xét sự phù hợp giữa kết luận có được nhờ suy luận lí thuyết (mô hình hệ quả logic) với kết luận có được từ các dữ liệu thực nghiệm (mô hình xác nhận).
+ Khi có sự phù hợp giữa hai kết luận này thì quy nạp chấp nhận kết quả tìm được. Kết luận đã tìm được trở thành kiến thức mới.
+ Khi không có sự phù hợp giữa hai kết luận thì:
Xem xét quá trình thực thi thí nghiệm đã đảm bảo các điều kiện của thí nghiệm chưa.
Nếu quá trình thực thi thí nghiệm đã đảm bảo các điều kiện của thí nghiệm thì xem lại quá trình vận hành mô hình xuất phát. Nếu quá trình vận hành mô hình không mắc sai lầm thì sẽ dẫn tới phải bổ sung, sửa đổi mô hình xuất phát, thậm chí phải xây dựng mô hình mới. Mô hình mới thường khái quát hơn mô hình trước, xem mô hình trước như là trường hợp riêng, trường hợp giới hạn của nó. Điều này cũng có nghĩa là chỉ ra phạm vi áp dụng của mô hình xuất phát lúc đầu.
GV chính xác hóa, bổ sung, thể chế hóa kiến thức mới.
- Giai đoạn 5: Vận dụng kiến thức mới để giải quyết các nhiệm vụ đặt ra tiếp theo
Trên cơ sở vận dụng kiến thức mới đã thu được để giải thích, tiên đoán các sự kiện và xem xét sự phù hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm, lại đi tới chỉ ra phạm vi áp dụng của kiến thức đã xây dựng được và dẫn tới xây dựng những mô hình mới (các kiến thức mới).
Như vậy:
Trong dạy học, việc thiết lập được sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu dạy học PH & GQVĐ là cần thiết cho việc xác định mục tiêu dạy học và soạn thảo tiến trình hoạt động dạy học cụ thể kiến thức mới (thiết kế việc tổ chức, kiểm tra, định hướng hành động học của HS đối với kiến thức cần dạy).
1.3.3. Tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí thuyết của kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề phát hiện và giải quyết vấn đề
Tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí thuyết có thế tóm tắt theo sơ đồ sau:
Hình 1.4. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí thuyết của kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề
4. Rút ra kết luận:
Đối chiếu kết quả thí nghiệm với kết quả đã rút ra từ suy luận lí thuyết. Có 2 khả năng xảy ra:
- Nếu kết quả thí nghiệm phù hợp với kết quả đã tìm được từ suy luận lí thuyết thì kết quả này trở thành kiến thức mới.
- Nếu kết quả thí nghiệm không phù hợp với kết quả đã tìm được từ suy luận lí thuyết thì cần kiểm tra lại quá trình thí nghiệm và quá trình suy luận từ các kiến thức đã biết.Nếu quá trình thí nghiệm đã đảm bảo điều kiện mà thí nghiệm cần tuân thủ và quá trình suy luận không mắc sai lầm thì kết quả thí nghiệm đòi hỏi phải đề xuất giả thuyết. Quá trình kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết này sau đó sẽ dẫn tới kiến thức mới bổ sung, sửa đổi những kiến thức đã vận dụng lúc đầu làm tiên đề cho suy luận lí thuyết. Những kiến thức vận dụng lúc đầu này nhiều khi là trường hợp riêng, trường hợp giới hạn của kiến thức mới. Qua đó, phạm vi áp dụng các kiến thức đã vận dụng lúc đầu được chỉ ra.
1.Làm nảy sinh VĐ cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát: từ kiến thức cũ, kinh nghiệm, thí nghiệm, bài tập, truyện kể lịch sử
2. Phát biểu VĐ cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời) 3. Giải quyết VĐ
3.1. Giải quyết VĐ nhờ suy luận lí thuyết, trong đó có suy luận toán học - Suy đoán giải pháp GQVĐ:
* Xác định các kiến thức đã biết cần vận dụng.
* Xác định cách thức vận dụng các kiến thức này để đi tới câu trả lời. - Thực hiện giải pháp đã suy đoán để tìm được kết quả.
3.2.Kiểm nghiệm kết quả tìm được từ suy luận lí thuyết nhờ thí nghiệm - Xác định nội dung cần kiểm nghiệm nhờ thí nghiệm
* Phân tích xem có thể kiểm nghiệm trực tiếp nhờ thí nghiệm kết quả thu được từ suy luận lí thuyết không?
* Nếu không được, suy luận logic từ kết quả này ra hệ quả kiểm nghiệm nhờ thí nghiệm.
- Thiết kế phương án thí nghiệm để kiểm nghiệm kết quả thu được từ suy luận lí thuyết hoặc hệ quả của nó: cần những dụng cụ nào, bố trí chúng ra sao, tiến hành thí nghiệm như thế nào, thu thập những dữ liệu thí nghiệm định tính và định lượng nào, xử lí các dữ liệu thí nghiệm này như thế nào?
- Thực hiện thí nghiệm: tiến hành thí nghiệm, lắp ráp, bố trí và tiến hành thí nghiệm, thu thập và xử lí các dữ liệu thí nghiệm để đi tới kết quả.
1.3.4. Tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường thực nghiệm của kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề phát hiện và giải quyết vấn đề
Tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường thực nghiệm được thể hiện qua sơ đồ sau:
Hình 1.5. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường thực nghiệm của kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề
1.Làm nảy sinh VĐ cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát: từ kiến thức cũ, kinh nghiệm, thí nghiệm, bài tập, truyện kể lịch sử,…
2
2. Phát biểu VĐ cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời)
3. Giải quyết VĐ
4. Rút ra kết luận:
Đối chiếu kết quả thí nghiệm với giả thuyết đã đề xuất. Có 2 khả năng xảy ra:
- Nếu kết quả thí nghiệm phù hợp với giả thuyết (hệ quả) đã đề xuất thì giả thuyết trở thành kiến thức mới.
- Nếu kết quả thí nghiệm không phù hợp với giả thuyết đã đề xuất thì cần kiểm tra lại quá trình thí nghiệm và quá trình suy luận từ giả thuyết ra hệ quả. Nếu quá trình thí nghiệm đã đảm bảo điều kiện mà thí nghiệm cần tuân thủ và quá trình suy luận không mắc sai lầm thì kết quả thí nghiệm đòi hỏi phải đề xuất giả thuyết mới, rồi lại kiểm tra tính đúng đắn của nó. Quá trình này có thể tiếp diễn nhiều lần, cho tới khi xây dựng được kiến thức mới. Những kiến thức vận dụng lúc đầu này nhiều khi là trường hợp riêng, trường hợp giới hạn của kiến thức mới. Qua đó, phạm vi áp dụng các kiến thức đã vận dụng lúc đầu được chỉ ra.
3.1. Đề xuất giả thuyết
3.2.Kiểm nghiệm tính đúng đắn của giả thuyết nhờ thí nghiệm -Xác định nội dung cần kiểm tra nhờ thí nghiệm
* Phân tích xem có thể kiểm tra trực tiếp nhờ thí nghiệm tính đúng đắn của giả thuyết đã đề xuất hay không?
* Nếu không được, suy luận logic từ giả thuyết ra hệ quả kiểm tra được trực tiếp nhờ thí nghiệm.
- Thiết kế phương án thí nghiệm để kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết hoặc hệ quả của nó: cần những dụng cụ nào, bố trí chúng ra sao, tiến hành thí nghiệm như thế nào, thu thập dữ liệu thí nghiệm định tính và định lượng như thế nào, xử lí các dữ liệu thí nghiệm này như thế nào?
- Thực hiện thí nghiệm: lập kế hoạch thí nghiệm, lắp ráp, bố trí và tiến hành thí nghiệm, thu thập và xử lí các dữ liệu thí nghiệm để đi tới kết quả.
1.3.5. Các dạng hành động và thao tác thành tố cần rèn luyện cho học sinh trong tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề
1.3.5.1. Các hành động cần thực hiện của HS trong tiến trình dạy học PH và GQ VĐ
- Tái hiện, tiếp nhận thông tin tình huống. - Phát hiện và phát biểu VĐ cần giải quyết.
- Suy đoán giải pháp khảo sát lí thuyết để GQVĐ: xác định các kiến thức đã biết cần vận dụng, cách thức vận dụng các kiến thức này hoặc đề xuất giả thuyết, suy luận logic từ giả thuyết ra hệ quả kiểm tra được nhờ thí nghiệm.
- Suy đoán giải pháp khảo sát thực nghiệm để GQVĐ: thiết kế, lựa chọn phương án thí nghiệm khả thi để thu lượm dữ liệu định tính và định lượng cần thiết cho việc kiểm nghiệm kết luận đã rút ra từ suy luận lí thuyết hoặc kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết đã đề xuất.
- Thực hiện các giải pháp đã suy đoán để thu được kết quả.
- Đối chiếu kết quả khảo sát lí thuyết và kết quả khảo sát thực nghiệm để đi tới kết luận.
- Đánh giá tính hợp thức của kết luận.
- Vận dụng kiến thức đã xây dựng được để tiên đoán, giải thích các hiện tượng khác.
1.3.5.2. Các thao tác thành tố cấu thành các hành động của HS trong tiến trình dạy học PH và GQ VĐ
- Tri giác.
- Các thao tác tư duy.
- Các suy luận logic: suy luận quy nạp, suy luận diễn dịch, suy luận tượng tự. - Mô tả, tường thuật.
- Trực giác.
- Các thao tác tay chân: lắp ráp, bố trí, vận hành thiết bị thí nghiệm, thu thập dữ liệu thí nghiệm.
1.3.6. Các kiểu định hướng hành động nhận thức của học sinh
1.3.6.1. Xét theo sự định hướng của GV theo các mức độ đòi hỏi khác nhau, từ cao đến thấp đối với hành động nhận thức của HS và cũng tương ứng với các mục tiêu rèn
luyện khác nhau thì sự định hướng của GV đối với hành động nhận thức của HS được phân thành 5 kiểu định hướng.
a. Định hướng tìm tòi
Kiểu định hướng trong đó GV không chỉ ra cho HS một cách tường minh các kiến thức, cách thức hành động cần áp dụng, mà chỉ đưa ra gợi ý sao cho HS có thể tìm tòi, huy động hoặc xây dựng những kiến thức, cách thức hành động thích hợp để giải quyết nhiệm vụ, nghĩa là đòi hỏi HS tự xác định hành động thích hợp trong tình huống đang xét.
Sự định hướng tìm tòi có hai mức độ khác nhau tùy thuộc vào mức độ đòi hỏi đối với hành động của học sinh.
- Định hướng tìm tòi sáng tạo: kiểu định hướng trong đó GV yêu cầu HS tự nghĩ ra cách thức hành động giải quyết nhiệm vụ, không phải theo một một mẫu có sẵn nào. - Định hướng tìm tòi áp dụng các cách hành động theo các mẫu đã biết: kiểu định hướng trong đó GV yêu cầu HS tự huy động, lựa chọn các cách thức hành động theo các mẫu đã biết để chuyển tải áp dụng vào tình huống đang xét.
b. Định hướng khái quát chương trình hóa
Kiểu định hướng được chương trình hóa thành các bước với các yêu cầu từ cao đến thấp, thu hẹp dần phạm vi, mức độ phải tìm tòi giải quyết cho vừa sức HS.
c. Định hướng tái tạo
Kiểu định hướng trong đó GV hướng dẫn HS vào việc huy động, áp dụng những kiến thức, cách thức hành động mà HS đã biết hoặc đã được GV chỉ ra một cách tường minh để HS có thể giải quyết được nhiệm vụ.
Với kiểu định hướng này, HS chỉ cần tái tạo những hành động đã được GV chỉ rõ hoặc những hành động trong các tình huống đã quen thuộc đối với HS.
Sự định hướng tái tạo lại có hai mức độ khác nhau tùy thuộc vào mức độ đòi hỏi đối với hành động của HS:
- Định hướng tái tạo angorit: kiểu định hướng trong đó GV chỉ ra một cách khái quát tổng thể trình tự các hành động để HS tự mình giải quyết được nhiệm vụ.
- Định hướng tái tạo từng thao tác cụ thể, riêng rẻ: kiểu định hướng trong đó HS theo dõi, bắt chước lặp lại theo thao tác mẫu cụ thể do GV chỉ ra.
1.3.6.2. Trong dạy học PH và GQVĐ, để phát triển hành động nhận thức tìm tòi, sáng tạo của HS thì cần thực hiện kiểu định hướng khái quát chương trình hóa, cụ thể là:
Sự định hướng ban đầu là định hướng tìm tòi, nghĩa là đòi hỏi HS tự lực tìm tòi GQVĐ đã đặt ra.
Nếu HS không đáp ứng được thì sự giúp đỡ tiếp theo của GV là sự cụ thể hóa dần từng bước định hướng khái quát ban đầu (gợi ý thêm, chi tiết hóa dần) để thu hẹp dần phạm vi, mức độ phải tìm tòi giải quyết cho vừa sức HS.