Dạy học tích hợp Toán học và Khoa học tạo điều kiện cho học sinh tham gia, tạo động lực giải quyết vấn đề, hiểu được mức độ nghiêm trọng của vấn đề và ứng dụng trong thực tế.
Để thực hiện dạy học tích hợp một cách hiệu quả, theo quan điểm của các nhà sư phạm thì phương pháp dạy học phù hợp nhất là dạy học trên sự khám phá, tìm tòi (thí nghiệm, thảo luận, kiểm tra khám phá, đi thực tế, nghiên cứu dự án…). Đồng thời, cần tăng cường các hoạt động thực tế. Vận dụng các phương pháp và hình thức tổ chức này sẽ phát triển ở học sinh năng lực giải quyết vấn đề, năng lực sáng tạo, rèn kĩ năng hợp tác, kĩ năng giao tiếp và các kĩ năng quá trình khoa học (quan sát, phân loại, đo đạc, dự đoán, đề xuất giả thuyết, đưa ra kết luận. [23].
Các phương pháp dạy học tích hợp phù hợp được đề nghị là: [23]
1.3.4.1. Phương pháp dạy học theo lí thuyết kiến tạo
Theo quan điểm kiến tạo, học sinh là chủ thể tích cực xây dựng nên kiến thức của bản thân mình dựa trên những kiến thức hoặc kinh nghiệm đã có từ trước. Trong quá trình này, học sinh sẽ sắp xếp (làm cho thích nghi) kiến thức mới nhận được vào cấu trúc hiện có để xây dựng nên hệ thống kiến thức mới [7].
Chu trình dạy học theo lí thuyết kiến tạo gồm ba pha chính [7]:
Vốn tri thức - > Dự đoán -> Kiểm nghiệm (Thử và Sai) -> Điều chỉnh -> Tri thức mới
Theo đó, quy trình dạy học theo lí thuyết kiến tạo gồm các bước sau: [7] + Ôn tập, củng cố, tái hiện
+ Giải quyết vấn đề
+ Thảo luận, đề xuất giả thuyết + Kiểm nghiệm, phân tích kết quả
+ Kết luận rút ra kiến thức mới, kĩ năng mới.
1.3.4.2. Phương pháp phát hiện và giải quyết vấn đề.
Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề là tổ chức tạo ra tình huống có chứa đựng vấn đề. Trong quá trình hoạt động, học sinh sẽ phát hiện ra vấn đề, có nguyện vọng giải quyết vấn đề và giải quyết vấn đề đó bằng sự cố gắng trí lực, nhờ đó nâng cao một bước trình độ kiến thức, kĩ năng và tư duy [7].
Cấu trúc một bài học (hoặc một phần bài học) theo phương pháp đặt và giải quyết vấn đề thường như sau: [7]
Đặt vấn đề, xây dựng bài toán nhận thức
- Tạo tình huống có vấn đề;
- Phát hiện, nhận dạng vấn đề nảy sinh; - Phát hiện vấn đề cần giải quyết
Giải quyết vấn đề đặt ra
- Đề xuất cách giải quyết; - Lập kế hoạch giải quyết; - Thực hiện kế hoạch giải quyết.
Kết luận: Thảo luận kết quả và đánh giá;
- Khẳng định hay bác bỏ giả thuyết nêu ra; - Phát biểu kết luận;
- Đề xuất vấn đề mới.
Có thể phân biệt bốn mức trình độ đặt và giải quyết vấn đề:
Mức 1: Giáo viên đặt vấn đề, nêu cách giải quyết vấn đề. Học sinh thực hiện cách giải quyết vấn đề theo hướng dẫn của giáo viên. Giáo viên đánh giá kết quả làm việc của học sinh.
Mức 2: Giáo viên nêu vấn đề, gợi ý để học sinh tìm ra cách giải quyết vấn đề. Giáo viên và học sinh cùng đánh giá.
Mức 3: Giáo viên cung cấp thông tin tạo tình huống có vấn đề. Học sinh phát hiện và xác định vấn đề nảy sinh, tự đề xuất các giả thuyết và lựa chọn giải pháp. Học sinh thực hiện cách giải quyết vấn đề. Giáo viên và học sinh cùng đánh giá.
Mức 4: Học sinh tự lực phát hiện vấn đề nảy sinh trong hoàn cảnh của mình hoặc cộng đồng, lựa chọn vấn đề giải quyết. Học sinh giải quyết vấn đề, tự đánh giá chất lượng, hiệu quả, có ý kiến bổ sung của giáo viên khi kết thúc.
Trong dạy học tích hợp, phương pháp phát hiện và giải quyết vấn đề đạt ở mức độ cao (Mức 3 và mức 4).
1.3.4.3. Phương pháp dạy học dự án
Dạy học dự án là một hình thức dạy học hay phương pháp dạy học phức hợp, trong đó dưới sự hướng dẫn của giáo viên, người học tiếp thu kiến thức và hình thành kĩ năng thông qua việc giải quyết một bài tập tình huống (dự án) có thật trong đời sống, theo sát chương trình học, có sự kết hợp giữa lí thuyết với thực hành và tạo ra các sản phẩm cụ thể [42].
Dạy học dự án có tác dụng làm cho nội dung học tập trở nên có ý nghĩa hơn, góp phần đổi mới phương pháp dạy học, thay đổi phương thức đào tạo, tạo ra môi trường thuận lợi cho người học rèn luyện và phát triển, phát huy tính tích cực, tự lực, chủ động, sáng tạo của người học, giúp người học phát triển khả năng giao tiếp. Dạy học dự án còn giúp người học xây dựng một cơ sở tri thức rộng và linh hoạt; phát triển các kĩ năng giải quyết vấn đề hiệu quả; phát triển các kĩ năng tự học tập và học tập suốt đời; trở thành cộng sự hiệu quả và thúc đẩy động lực học tập một cách tự nhiên [42].
Học tập theo dự án (PBL) ngày càng được áp dụng như một cách tiếp cận hiệu quả để học tập trong các trường tiểu học [43]. Với nhiều dự án liên môn, việc dạy học tích hợp Toán học và Khoa học hay các môn học khác đã được thực hiện hiệu quả ở nhiều quốc gia.
Khi sử dụng chiến lược học tập dựa trên dự án, gần như chắc chắn rằng quá trình học tập sẽ được tích hợp. Giáo viên là huấn luyện viên, hướng dẫn học sinh sử dụng nhiều tài nguyên, sử dụng các chiến lược thú vị, thúc đẩy khám phá nội dung học tập theo chiều sâu và chiều rộng. Nếu xem xét việc học theo dự án theo cách chung nhất, chúng ta có thể chia nó thành 9 bước sau: [38]
1- Giáo viên đặt học sinh vào một tình huống thực tế về dự án mà học sinh sẽ làm.
2- Học sinh đảm nhiệm vai trò thiết kế dự án, có thể thiết lập một diễn đàn chia sẻ và thảo luận.
3- Học sinh thảo luận và tích lũy các thông tin cơ bản cần thiết cho thiết kế của chúng.
4- Giáo viên và học sinh thảo luận các tiêu chí đánh giá dự án. 5- Học sinh tích lũy các tài liệu cần thiết cho dự án.
6- Học sinh thực hiện dự án.
7- Học sinh chuẩn bị trình bày dự án của mình. 8- Học sinh trình bày dự án của chúng.
9- Học sinh đánh giá các dự án dựa trên các tiêu chí được thiết lập trong bước 4.
1.3.4.4. Một số kĩ thuật dạy học tích cực
Hỗ trợ cho các phương pháp dạy học trên là một số kĩ thuật dạy học tích cực. Giáo viên có thể vận dụng những kĩ thuật dạy học này trong dạy học tích hợp Toán học và Khoa học.
a. Sơ đồ tư duy
Sơ đồ tư duy là một hình thức ghi chép sử dụng màu sắc và hình ảnh để mở rộng và đào sâu các ý tưởng. Ở giữa bản đồ là một ý tưởng hay hình ảnh trung tâm. Ý tưởng hay hình ảnh trung tâm này sẽ được phát triển bằng các nhánh tượng trưng cho các ý chính và đều được nối với các ý trung tâm. Các nhánh chính lại được phân chia thành các nhánh cấp 2, cấp 3,… Trên các nhánh, có thể thêm các hình ảnh hay các kí hiệu cần thiết. Nhờ sự kết nối giữa các nhánh, các ý tưởng được liên kết với nhau khiến sơ đồ tư duy có thể bao quát được các ý tưởng trên một phạm vi sâu rộng mà các ý tưởng thông thường không thể làm được [23].
Sơ đồ tư duy là một công cụ tổ chức tư duy, là phương pháp dễ nhất để chuyển tải thông tin vào bộ não rồi đưa thông tin ra ngoài bộ não, là một phương tiện ghi chép sáng tạo và hiệu quả để mở rộng, đào sâu và kết nối các ý tưởng và bao quát được các ý tưởng trên một phạm vi sâu rộng [23].
Sơ đồ tư duy giúp cho học sinh sáng tạo hơn, tiết kiệm thời gian, ghi nhớ tốt hơn, nhìn thấy bức tranh tổng thể, tổ chức và phân loại... [23].
Cách tiến hành
- Từ một chủ đề lớn, tìm ra các chủ đề nhỏ liên quan.
- Từ mỗi chủ đề nhỏ lại tìm ra những yếu tố/nội dung liên quan.
- Sự phân nhánh cứ tiếp tục và các yếu tố/nội dung luôn được kết nối với nhau. Sự liên kết này sẽ tạo ra một “bức tranh tổng thể” mô tả về chủ đề lớn một cách đầy đủ và rõ ràng.
b. Học theo góc
Là một hình thức tổ chức hoạt động học tập theo đó học sinh thực hiện các nhiệm vụ khác nhau tại các vị trí cụ thể trong không gian lớp học, là một môi trường học tập với cấu trúc được xác định, cụ thể, kích thích học sinh tích cực học thông qua hoạt động, đa dạng về nội dung và hình thức hoạt động. Mục đích là để học sinh được thực hành, khám phá và trải nghiệm qua mỗi hoạt động [23].
Ví dụ: 4 góc cùng thực hiện một nội dung và mục tiêu học tập nhưng theo các phong cách học khác nhau và sử dụng các phương tiện/đồ dùng học tập khác nhau.
Dạy học theo góc tạo cơ hội cho học sinh được lựa chọn hoạt động. Các góc khác nhau – cơ hội khác nhau: Khám phá, Thực hành, Hành động, …; mở rộng, phát triển, sáng tạo (thí nghiệm mới, bài viết mới,…); đọc hiểu các nhiệm vụ và các hướng dẫn bằng văn bản của giáo viên; cá nhân tự áp dụng; đáp ứng nhiều phong cách học khác nhau [23].
Như vậy, dạy học theo góc kích thích học sinh tích cực học tập thông qua hoạt động; tăng cường sự tham gia, nâng cao hứng thú và cảm giác thoải mái ở học sinh; giúp học sâu và hiệu quả bền vững; tương tác mang tính cá nhân cao và hạn chế tình trạng học sinh phải chờ đợi; cho phép điều chỉnh hoạt động dạy học sao cho phù hợp với trình độ và nhịp độ học tập của học sinh; nhiều không gian hơn cho những thời điểm học tập mang tính tích cực; nhiều khả năng lựa chọn hơn; nhiều thời gian hướng dẫn cá nhân hơn; tạo điều kiện cho học sinh tham gia hợp tác cùng học tập [23]. Những ưu điểm trên đều rất phù hợp với mục tiêu dạy học tích hợp hướng tới.
Các bước dạy học theo góc
Bước 1 : Lựa chọn nội dung bài học phù hợp.
Bước 2 : Xác định nhiệm vụ cụ thể cho từng góc.
Bước 3 : Thiết kế các hoạt động để thực hiện nhiệm vụ ở từng góc bao gồm phương tiện/tài liệu (tư liệu nguồn, văn bản hướng dẫn làm việc theo góc; bản hướng dẫn theo mức độ hỗ trợ, bản hướng dẫn tự đánh giá,…).
Bước 4 : Tổ chức thực hiện học theo góc. Học sinh được lựa chọn góc theo sở thích.
Học sinh được học luân phiên tại các góc theo thời gian quy định (ví dụ 10 phút – 15 phút tại mỗi góc) để đảm bảo học sâu.
Bước 5 : Tổ chức trao đổi/chia sẻ (thực hiện linh hoạt). c. Kỹ thuật "3 lần 3"
Kỹ thuật "3 lần 3" là một kỹ thuật lấy thông tin phản hồi nhằm huy động sự tham gia tích cực của học sinh [23].
Cách tiến hành:
Học sinh được yêu cầu cho ý kiến phản hồi về một vấn đề nào đó (nội dung buổi thảo luận, phương pháp tiến hành thảo luận...).
Mỗi người cần viết ra: - 3 điều tốt;
- 3 điều chưa tốt; - 3 đề nghị cải tiến.
Tiểu kết chương 1
Dạy học tích hợp mang lại những hiệu quả tích cực, là thực tiễn giáo dục của nhiều quốc gia trên thế giới, là xu hướng giáo dục mà Việt Nam không thể đứng ngoài. Dạy học Hình học và Khoa học tự nhiên có những cơ sở khoa học, cơ sở giáo dục học và cơ sở tâm lí học để tích hợp cùng nhau.
Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra các cách thức và phương pháp để thực hiện tích hợp Toán học với Khoa học, người dạy có thể chọn lựa cách thức, phương pháp phù hợp. Luận văn chủ yếu tham khảo cách thức tích hợp liên môn và các phương thức tích hợp giữa Toán học và Khoa học để thực hiện các bài giảng tích hợp Hình học với Khoa học tự nhiên.
Chương 2. CƠ SỞ THỰC TIỄN DẠY HỌC TÍCH HỢP HÌNH HỌC VÀ KHOA HỌC TỰ NHIÊN Ở TIỂU HỌC