3.1.1. Cơ sở lí thuyết
3.1.1.1. Nguyên tắc thực hiện dạy học tích hợp Hình học với Khoa học tự nhiên
Dạy học tích hợp Hình học với Khoa học tự nhiên cần tuân thủ những nguyên tắc chung của dạy học tích hợp: [10]
- Đảm bảo mục tiêu giáo dục, hình thành và phát triển các năng lực cần thiết cho học sinh; đáp ứng được yêu cầu phát triển của xã hội, mang tính thiết thực, có ý nghĩa với học sinh; đảm bảo tính khoa học, tính giáo dục.
- Không làm thay đổi tính đặc trưng của môn học.
- Khai thác nội dung cần tích hợp một cách có chọn lọc, có tính hệ thống, đặc trưng. Các kiến thức tích hợp được sắp xếp hợp lí làm cho kiến thức môn học thêm phong phú, sát với thực tiễn, tránh sự trùng lặp.
- Dạy học tích hợp phải phát huy cao độ tính tích cực và vốn sống của học sinh. Các kiến thức tích hợp đưa vào bài học phải làm cho bài học tường minh hơn và tạo hứng thú cho người học.
Còn theo Đỗ Hương Trà dạy học tích hợp liên môn có nguyên tắc như sau: [34] - Tất cả các chủ đề liên môn đều có mặt ít nhất hai môn học bổ sung cho nhau, để tạo ra một hình ảnh của thực tế, hoặc để giải quyết một vấn đề phức hợp mà nó không thể giải quyết khi thực hiện đơn môn học.
- Để việc tích hợp các kiến thức của các môn học có thể diễn ra, cần thiết sự hợp tác của các đại diện các môn học.
- Kết quả đạt được của sự tích hợp và sự hợp tác phải được thể hiện dưới dạng tổng hợp.
Ba nguyên tắc tích hợp - hợp tác và tổng hợp tạo nên khung quan niệm của dạy học tích hợp liên môn. Khi thiết kế tiến trình dạy học tích hợp liên môn đòi hỏi phải chuyển được ba nguyên tắc này vào dạy học và đề xuất cho được một tình huống cho phép sự huy động kiến thức của nhiều môn học, cho phép thực hiện sự hợp tác giữa
các giáo viên thuộc các lĩnh vực các môn học khác nhau và cho phép thực hiện sự tổng hợp mang tính tích hợp các môn học.
3.1.1.2. Các tiêu chí cần đảm bảo khi thực hiện dạy học tích hợp
Azza Sharkawy, David Barlex, Malcolm Welch và Joan McDuff (2015) cho rằng chương trình giảng dạy tích hợp cần đảm bảo được 7 tiêu chí: Đầu tiên, phải tôn trọng sự toàn vẹn của các đối tượngvà đảm bảo rằng mục đích chính của từng đối tượng là không bị ảnh hưởng bởi sự tương tác. Thứ hai, nó phải tận dụng những đặc tính chung của các quá trình và nội dung chia sẻ của các đối tượng tương tác. Thứ ba, phải phản ánh một lí thuyết kiến tạo trong học tập. Thứ tư, các nhiệm vụ đặt ra cho học sinh phải có mục đích, nếu muốn học sinh tham gia và thúc đẩy chúng. Thứ năm, nhiệm vụ phải cung cấp cơ hội cho học sinh sử dụng kiến thức, kĩ năng từ Toán học và Khoa học để hỗ trợ học Công nghệ và cuối cùng kiến thức, kĩ năng của cả ba lĩnh vực được tăng cường. Thứ sáu, nó phải cho phép học sinh nhận biết và sử dụng kiến thức học tập từ Toán học và Khoa học để nâng cao kết quả học tập của mình trong Công nghệ. Thứ bảy, nội dung của các đơn vị tích hợp phải đáp ứng các yêu cầu theo quy định [40].
Để quá trình dạy học tích hợp được thực hiện, đầu tiên và trước hết là sự rõ ràng về các nguyên tắc chủ đề và mục tiêu của chủ đề, và một sự hiểu biết làm thế nào điều này có thể thông báo và được sử dụng trong các nhiệm vụ có mục đích thúc đẩy môi trường học tập phong phú [40].
Robinson (1994) đã chỉ ra, những điều cần cân nhắc khi chuẩn bị giảng dạy đa ngành: [68]
• Hiểu biết về bản chất của lĩnh vực môn học và nhu cầu giáo viên, ví dụ, đơn môn học/1 giáo viên; đơn lẻ trường/ nhiều giáo viên; nhiều chủ đề lĩnh vực/ giáo viên duy nhất; hay nhiều chủ đề lĩnh vực/ nhiều giáo viên.
• Kiến thức sâu hơn về sự tương quan các phương pháp giữa các môn học liên ngành (thống nhất chủ đề, vấn đề, …).
• Các chiến lược nhằm thúc đẩy học sinh sử dụng kĩ năng quá trình, chẳng hạn như đọc, viết, báo cáo, nghiên cứu, giải quyết vấn đề, ứng dụng Toán học, thu thập dữ
Các điều kiện sau đây là điều cần thiết cho việc giảng dạy tích hợp: [68]
• Bài học hoặc đơn vị kiến thức cần bổ sung hoặc hỗ trợ một số khía cạnh của hướng dẫn trong lĩnh vực chủ đề.
• Bài học hoặc đơn vị kiến thức cần bổ sung hoặc hỗ trợ nội dung hoặc các kĩ năng học tập trong ít nhất một lĩnh vực chủ đề khác.
• Bài học hoặc đơn vị kiến thức phải được xây dựng theo hướng khuyến khích học sinh tích hợp và sử dụng kiến thức và kĩ năng mới từ nhiều các lĩnh vực có liên quan.
Khi tích hợp Toán học và Khoa học, có thể cân nhắc giảng dạy Toán học hoàn toàn như là một phần của Khoa học, Toán học như một ngôn ngữ và công cụ để giảng dạy Khoa học hoặc giảng dạy Khoa học hoàn toàn như một phần của Toán học.
3.1.1.3. Các cách thức tích hợp Toán học và Khoa học
Zemelman, Daniels và Hyde (2005) đã dựa trên nghiên cứu thực tiễn, đưa ra "danh sách tốt nhất" về cách tổ chức giảng dạy tích hợp Toán học và Khoa học: [68]
(a) sử dụng thao tác/ thực hành;
(b) sử dụng hợp tác làm việc theo nhóm; (c) sử dụng thảo luận và điều tra;
(d) sử dụng câu hỏi và phỏng đoán;
(e) sử dụng tư duy phản biện cho suy nghĩ, cảm xúc và giải quyết vấn đề;
(g) sử dụng cách tiếp cận giải quyết vấn đề để giảng dạy, tích hợp nội dung như một phần của chỉ dẫn;
(h) sử dụng công nghệ như: máy tính và máy vi tính; (i) thúc đẩy vai trò người hướng dẫn học tập của giáo viên; (j) sử dụng đánh giá như một phần giảng dạy.
Trong việc xác định làm thế nào để tích hợp Toán học và Khoa học, White và Berlin (1992), Sunal và Furner (1995) đã đưa ra các khuyến nghị sau đây: [68]
• Tích hợp dựa trên kinh nghiệm, cách học tập và suy nghĩ về Toán học và Khoa học của học sinh.
• Thu thập và sử dụng dữ liệu trong tích hợp dựa trên các hoạt động đòi hỏi kĩ năng xử lí.
• Tích hợp nơi có nội dung trùng lặp trong Toán học và Khoa học.
• Hãy nhạy cảm với những gì mà học sinh tin và cảm nhận về Toán học và Khoa học, sự tham gia và sự tự tin vào khả năng của chúng khi học Toán và Khoa học.
• Sử dụng các chiến lược giảng dạy có thể làm cầu nối giữa kinh nghiệm học tập của học sinh và kinh nghiệm thực tế bên ngoài lớp học.
Nắm bắt được những kinh nghiệm học tập của học sinh có thể giúp giáo viên hướng dẫn một đứa trẻ tương tác với các chủ đề tích hợp để đạt mức độ một người đã học được thông qua kinh nghiệm và nghiên cứu, bằng cách: [72]
a) đặt một khái niệm mới trong một khuôn khổ rộng lớn hơn của kiến thức hiện có;
b) sử dụng một khái niệm quen thuộc trong bối cảnh rộng lớn hơn của hiểu biết hiện có (của một người);
c) lấy một khái niệm cũ và thấy được sự liên quan của nó trong một tình huống mới.
Các bài học tích hợp Toán học và Khoa học đòi hỏi nội dung phải dựa theo ngữ cảnh và giảng dạy theo cách đích thực với rất nhiều hoạt động yêu cầu thực hành và thảo luận nhóm. Mô hình cụ thể sự kết hợp đích thực của Toán học và Khoa học (AIMS). Mô hình này dựa trên bốn đặc điểm: phát triển tri thức tổng hợp và ứng dụng; tìm hiểu sâu về kết quả học tập bậc cao; áp dụng kịch bản thế giới thực; nhiệm vụ học tập phong phú. Đáp ứng bốn đặc điểm này sẽ tạo ra một bài học tập trung vào học sinh và cung cấp cơ hội học tập có ý nghĩa thông qua việc tham gia tích cực, tập trung vào các hoạt động nhóm, liên quan đến những thách thức của thế giới thực [60].
Chúng ta nên tích hợp Toán học và Khoa học ở bất cứ đâu có thể trong chương trình giảng dạy. Bài học dựa trên vấn đề là một nội dung tích hợp Toán học và Khoa học có thể thực hiện được. Vai trò quan trọng của Toán học là để hiểu mối quan hệ giữa các khái niệm Khoa học. Trong bối cảnh này, thành công của học sinh phụ thuộc vào mức độ Toán học và Khoa học được tích hợp để khuyến khích và thu hút học sinh trong việc thấy được ý nghĩa việc học tập [41].
Như đã nói ở trên, giải quyết vấn đề là một môi trường mà Toán học và Khoa học thường xuyên được tích hợp và việc học dựa trên vấn đề có thể thành chiến lược giảng dạy để tích hợp. Học dựa trên vấn đề gọi là kĩ năng xử lí thay vì học vẹt, phải trở thành một tiêu chuẩn trong lớp học tích hợp Toán học và Khoa học. Giáo viên có thể kết hợp nhiều vấn đề cần giải quyết hơn/ tìm hiểu các phương pháp giảng dạy cũng như đánh giá qua các phiếu tự đánh giá. NCTM (2000, 1995 và 1989) và NRC (1996) đề xuất rằng các phương pháp và nhiệm vụ để đánh giá học sinh, học tập cần phải phù hợp với mục đích của chương trình giảng dạy Toán học và Khoa học, phương pháp giảng dạy và các hoạt động thực hành bao gồm nhiều thao tác. Vì thế, đánh giá thích hợp phải được thực hiện dựa trên nhiều loại thông tin tìm kiếm, làm thế nào các thông tin sẽ được sử dụng, mức độ phát triển và trưởng thành của mỗi học sinh. Giáo viên cần sử dụng các hình thức khác nhau để đánh giá như quan sát, phỏng vấn, công việc thực hiện, tự đánh giá của học sinh, bài làm, sản phẩm và các bài kiểm tra chuẩn. Học sinh phải có nhiều cơ hội để chứng minh cách hiểu về Toán học và Khoa học, đánh giá với chương trình giảng dạy và hướng dẫn. Giáo viên mang lại lợi ích cho học sinh nhất khi họ khuyến khích trẻ chia sẻ quá trình tư duy của chúng và biện minh cho câu trả lời của chúng khi tham gia vào việc học dựa trên vấn đề [68].
3.1.1.4. Quy trình tổ chức dạy học tích hợp
Quy trình tổ chức dạy học tích hợp do Đỗ Hương Trà đề xuất [35]: Bước 1: Lựa chọn chủ đề
Để xác định chủ đề cần:
- Rà soát khung chương trình các môn học hiện hành; các chuẩn kiến thức, kĩ năng; chuẩn năng lực để tìm ra các nội dung có liên quan chặt chẽ với nhau, gần nhau trong các môn học.
- Chọn lọc các vấn đề thời sự của địa phương, đất nước có liên quan đến những nội dung giáo dục để xây dựng chủ đề/ bài học gắn với thực tiễn, có tính phổ biến, gắn với vốn kinh nghiệm và phù hợp với trình độ nhận thức của học sinh.
- Tham khảo các tài liệu từ các cấp học trên để tìm được thêm nguồn thông tin tham khảo cũng như cơ sở khoa học của chủ đề.
(1) Vì sao lựa chọn chủ đề này?
(2) Chủ đề gồm những nội dung của các môn học nào? (3) Mối quan hệ giữa các nội dung đó như thế nào?
Từ đó, xác định và đặt tên cho chủ đề/ bài học. Tên chủ đề/ bài học làm sao phải phản ánh được, phủ được nội dung của chủ đề/ bài học và hấp dẫn được học sinh.
Bước 2: Xác định các vấn đề (câu hỏi) cần giải quyết trong chủ đề
Các vấn đề này là những câu hỏi mà học sinh có thể trả lời được thông qua quá trình học tập chủ đề.
Bước 3: Xác định các kiến thức cần thiết để giải quyết vấn đề
Dựa trên ý tưởng chung và việc giải quyết các vấn đề mà chủ đề đặt ra, giáo viên sẽ xác định được kiến thức cần đưa vào chủ đề. Các kiến thức này có thể thuộc một môn học hoặc nhiều môn học khác nhau. Các nội dung chủ đề đưa ra cần có tính gắn kết với nhau và dựa trên các mục tiêu đã đề ra.
Bước 4: Xác định mục tiêu dạy học của chủ đề
Để xác định mục tiêu dạy học, cần rà soát kiến thức cần dạy, kĩ năng cần rèn luyện thông qua chủ đề tích hợp ở từng môn học. Đồng thời, căn cứ vào cấu trúc các năng lực chung và năng lực chuyên biệt của môn Khoa học tự nhiên để xác định các năng lực của học sinh có thể được hình thành và phát triển thông qua chủ đề.
Bước 5: Xây dựng nội dung hoạt động dạy học của chủ đề
Ở bước này cần làm rõ: Chủ đề có những hoạt động nào, từng hoạt động đó thực hiện vai trò gì trong việc đạt được mục tiêu toàn bài học?
Có thể chia hoạt động theo vấn đề cần giải quyết hoặc theo cấu trúc nội dung của chủ đề. Mỗi nội dung nhỏ, hoặc một vấn đề cần giải quyết của chủ đề có thể được xây dựng thành một hoặc vài hoạt động dạy học khác nhau. Ứng với mỗi hoạt động, giáo viên cần thực hiện các công việc sau:
- Xác định mục tiêu hoạt động.
- Xây dựng nội dung học dưới dạng các tư liệu học tập, phiếu học tập, … - Chuẩn bị phương tiện, thiết bị dạy học cho hoạt động.
- Dự kiến nguồn nhân lực, vật lực. - Lập kế hoạch tổ chức hoạt động.
- Xây dựng công cụ đánh giá mục tiêu hoạt động. - Dự kiến thời gian cho mỗi hoạt động.
Bước 6: Lập kế hoạch dạy học chủ đề
Bước 7: Tổ chức dạy học và đánh giá
Trên đây là 7 bước trong quy trình tổ chức dạy học tích hợp nói chung. Trong phạm vi luận văn, chúng tôi căn cứ vào quy trình này để thực hiện dạy học tích hợp Hình học với Khoa học tự nhiên.
3.1.2. Cơ sở thực tiễn
Trong chương trình tiểu học hiện hành, nội dung Hình học và Khoa học tự nhiên ở lớp 3, 4, 5 chưa thể hiện định hướng tích hợp. Tuy nhiên, khi nghiên cứu nội dung sách giáo khoa, chúng tôi nhận thấy một số chủ điểm có thể tích hợp được với nhau để giúp học sinh đạt được mục tiêu bài học sâu sắc hơn.
Bảng 3.1. Nội dung Hình học và Khoa học có thể tích hợp trong giảng dạy
Nội dung Khoa học Nội dung Hình học
Lớp 3 - Mặt Trời
- Trái Đất
- Sự chuyển động của Trái Đất - Trái Đất là một hành tinh
trong hệ Mặt Trời
- Mặt Trăng là vệ tinh của Trái Đất
- Ngày và đêm trên Trái Đất - Năm, tháng, mùa - Hình tròn, hình cầu - Thực vật - Động vật - Hình dạng đã học Lớp 4 - Ánh sáng - Bóng tối - Ánh sáng cần cho sự sống (2 tiết)
- Ánh sáng và việc bảo vệ đôi mắt
- Góc nhọn, góc tù, góc bẹt - Hai đường thẳng vuông góc - Hai đường thẳng song song - Hình dạng đã học
Lớp 5 - Năng lượng, sử dụng năng lượng - Diện tích, thể tích một số hình. - Đặc điểm và công dụng một số vật liệu thường dùng - Ôn tập một số vật liệu - Hình dạng đã học - Hình dạng đã học Diện tích, thể tích một số hình. - Môi trường
- Vai trò tự nhiên đối với đời sống con người
- Một số biện pháp bảo vệ môi trường
- Hình dạng đã học
- Diện tích, thể tích một số hình.
Cũng có những nội dung kiến thức Khoa học tuy thuộc chương trình của hai khối lớp khác nhau nhưng nếu thực hiện tích hợp để tạo ngữ cảnh dạy nội dung kiến thức Toán học hay ngược lại đều có thể giúp học sinh củng cố kiến thức đã học và thấy