Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.2. Tổng quan về dạy học theo quy trình phương pháp khoa học
Theo những nhận định phân tích ở mục 1.1.4 thì dạy học theo PPKH hay dạy học dựa trên tiến trình nghiên cứu đều có bản chất giống nhau. Như vậy việc phân tích tổng quan về dạy học theo quy trình PPKH cũng chính là việc phân tích tổng quan của dạy học dựa trên tiến trình nghiên cứu.
1.2.1. Trên thế giới
PPKH được hình thành và phát triển từ thế kỉ 17. Theo Goldhaber và Nieto: PPKH là một nhóm các kỹ thuật để điều tra một hiện tượng, tiếp thu kiến thức mới hoặc sự điều chỉnh và tích hợp kiến thức trước đó. Adler và Clark (2008) chi tiết hơn, nói rằng PPKH là một cách tiến hành nghiên cứu thực nghiệm dựa trên cụ thể mục tiêu, logic và sự tồn tại của giao tiếp giữa cộng đồng nghiên cứu bằng cách kết nối nghiên cứu với nghiên cứu lý thuyết. Theo Mohamad Najib Abdul Ghafar (1999) và Othman Mohamed (2001), khoa học đưa ra ý nghĩa mà bất kỳ hoạt động có kết quả từ một quá trình xác minh có hệ thống. Nó được thực hiện có chủ đích, chọn lọc, chuyên sâu và theo kinh nghiệm kiểm chứng (đo lường, khái quát hóa, có thể được kiểm tra và thử nghiệm lại). Trong khi theo Abdul Rahman Abdulla (2010) khoa học là một phương pháp dựa trên các nguyên tắc thực nghiệm và thực nghiệm hoặc nghiên cứu quy nạp trong tính cách. Theo Sutrisno Hadi (1991), PPKH là quan sát và ghi lại một cách có hệ thống một hiện tượng dưới sự điều tra. Trên thực tế, định nghĩa được trình bày bởi Sutrisno Hadi chỉ là một phần của các yếu tố nên tồn tại trong PPKH [27].
Weat Breathton, Cickyham và Pittenger (2010) đã liệt kê năm yếu tố chính của PPKH, nghĩa là đưa ra giả thuyết, vận hành, đo lường, đánh giá và nhân rộng, sửa đổi, báo cáo. Weat Breathton, Cickyham và Pittenger đã tóm tắt PPKH bằng cách sử dụng chữ viết tắt HOMER (H = giả thuyết, O = operize, M = đo, E = đánh giá và R = sao chép/sửa đổi/báo cáo). Rõ ràng là PPKH dựa trên lý luận logic của tâm trí con người và dựa trên sự hợp lý sự thật theo quan điểm của suy nghĩ của con người. Ngoài ra, một nguyên tắc được phát hiện bởi khoa
học phải được kiểm tra theo kinh nghiệm trên thực tế, điều này cho thấy PPKH rõ ràng khác với các phương pháp khác như “định mệnh”, “thử nghiệm” và khái quát hóa kinh nghiệm (Sheffie Mohd Abu Bakar, 1995) [27].
PPKH trong nghiên cứu đã có lịch sự phát triển trải qua rất nhiều giai đoạn khác nhau. Dựa vào tính hữu dụng, chính xác của nó. Các nhà nghiên cứu giáo dục đã bắt đầu sử dụng PPKH vào dạy học.
Giáo dục khoa học phát triển sớm và được coi trọng ở Hy Lạp cổ đại, tuy nhiên cho đến thế kỉ XIX thì giáo dục vẫn chủ yếu là cung cấp các sự kiện và yêu cầu người học phải ghi nhớ. Đầu thế kỉ XX, John Dewey một cựu GV dạy môn khoa học ở Hoa Kì đã phê phán cách dạy học này, ông cho rằng, khoa học nên được dạy như là một quá trình và cách thức tư duy, không phải là một môn học với các sự kiện để ghi nhớ. Dewey đã khuyến khích các GV dạy khoa học thực hiện việc dạy học như một chiến lược gồm các bước: trình bày vấn đề, hình thành một giả thuyết, thu thập dữ liệu trong quá trình thử nghiệm, và xây dựng một kết luận. Trong tiến trình dạy học của Dewey, HS tích cực tham gia học tập và GV có vai trò là người hỗ trợ và hướng dẫn. Ông cho rằng, vấn đề cần nghiên cứu phải liên quan đến kinh nghiệm của HS và khả năng trí tuệ của HS: HS là những người học tích cực trong việc tìm kiếm câu trả lời, HS có thể thêm vào kiến thức vào tri thức khoa học. Để đạt được điều đó, HS phải giải quyết các vấn đề mà họ quan sát được. Tiến trình DH của Dewey là cơ sở định hướng phát triển cho Chương trình trung học của Hoa Kì có tiêu đề Khoa học trong Giáo dục Trung học [13].
Dạy học tìm tòi (Inquiry-based learning, IBL) được phát triển trong phong trào học tập khám phá (the discovery learning movement) những năm 1960, như là một phản ứng đối với các hình thức giảng dạy truyền thống - phải ghi nhớ thông tin từ các tài liệu giảng dạy. Phong trào này chỉ ra rằng, nên học “bằng cách làm”. Theo Panagiotis Zervas, 5 giai đoạn của mô hình dạy học IBL như sau: 1) Định hướng và đặt câu hỏi; 2) Xây dựng giả thuyết; 3) Lập kế hoạch và Nghiên cứu; 4) Phân tích và Giải thích; 5) Kết luận và Đánh giá [25].
Ở Nga, vào những năm 20 của thế kỉ thứ XX, trong các trường học đã sử dụng rộng rãi PPKH. Theo I.Ia.Lec-ner (Исследовательскийметод) gồm 8 giai đoạn: 1) Quan sát và nghiên cứu các sự kiện và hiện tượng; 2) Giải thích các hiện tượng chưa hiểu đưa vào nghiên cứu (đặt vấn đề); 3) Đưa ra các giả thuyết; 4) Xây dựng kế hoạch nghiên cứu; 5) Thực hiện kế hoạch nghiên cứu trong đó bao gồm việc làm rõ mối liên hệ giữa hiện tượng nghiên cứu và các hiện tượng khác; 6) Hình thành các kết luận, các giải thích; 7) Kiểm tra các kết luận; 8) Những kết luận thực tế về ứng dụng có thể và cần thiết của các kiến thức thu nhận được [23].
Cuối thế kỉ 20, việc dạy học theo hướng nghiên cứu ngày càng phát triển (Anderson [21]; Klahr [22]), trong mô hình SDDS (Scientific Discovery as Dual Search), khám phá KH như sự nghiên cứu kép, mô hình này gồm có 3 giai đoạn: tìm kiếm giả thuyết, kiểm chứng giả thuyết và đánh giá bằng chứng.
Một số mô hình dạy học khác như:
Theo tác giả Trent Lorcher đã xây dựng PPKH cho HS ở trường THPT như sau: 1) Quan sát; 2) Đặt một câu hỏi; 3) Nghiên cứu nền; 4) Xây dựng một giả thuyết; 5) Kiểm tra giả thuyết bằng một thí nghiệm; 6) Phân tích dữ liệu và rút ra kết luận;7) Truyền đạt kết quả [28].
Quá trình học tập dựa trên khả năng tự khám phá bao gồm 6 bước: lập kế hoạch, thu thập thông tin, tiến hành, sáng tạo, chia sẻ và đánh giá. Hiện nay dạy học khám phá vận thường vận hành theo 5 giai đoạn: Câu hỏi định hướng khoa học; Tìm kiếm các bằng chứng cần thiết để trả lời câu hỏi; Tạo ra các giải thích từ bằng chứng thu thập; Kết nối giải thích với kiến thức khoa học; Công bố kết quả, chia sẻ và đánh giá các giải thích.
Dạy học theo năm giai đoạn (5E) được áp dụng ở nhiều cấp học trong đó có Việt Nam. Tiến trình này được mô tả như sau: 1. Tạo chú ý (Engage), là giai đoạn người học bắt đầu được tiếp xúc và xác định nhiệm vụ; 2. Khảo sát (Explore), người học có cơ hội tham gia trực tiếp vào các tình huống và làm
việc với các thiết bị dụng cụ; 3. Giải thích (Explain), là thời điểm người học trình trao đổi và tranh luận thông tin thu thập; 4. Phát biểu (Elaborate), là giai đoạn người học được mở rộng khái niệm, kết nối các khái niệm có liên quan và vận dụng những hiểu biết; 5. Đánh giá (Evaluation), là hoạt động cho phép người dạy xác định những kiến thức và khái niệm mà người học đã đạt được (dẫn theo [13]).
1.2.2. Ở Việt Nam
Nhiều công trình nghiên cứu ở Việt Nam cũng cho thấy, trong dạy học các bộ môn khoa học cần thiết phải vận dụng quy trình PPKH. Dưới đây là một số quan điểm về DH theo quy trình PPKH của một số tác giả:
Theo tác giả Thái Duy Tuyên [16]: “nghiên cứu các phương PPKH và tìm kiếm con đường chuyển các PPKH thành phương pháp tự học sẽ giúp HS nắm vững phương pháp tự học và học tập có kết quả hơn, và rất cần cho sự phát triển của HS trong tương lai”. Tác giả Thái Duy Tuyên đề xuất để GV hướng dẫn HS tự học theo quy trình PPKH, theo 6 giai đoạn: (i) Làm xuất hiện vấn đề; (ii) Xây dựng dự đoán; (iii) Suy luận rút ra hệ quả; (iv) Đề xuất và thực hiện một phương án thí nghiệm kiểm tra; (v) Hợp thức hóa kết quả nghiên cứu; (vi) Ứng dụng kiến thức mới.
Tác giả Nguyễn Đức Thâm và Nguyễn Ngọc Hưng [17] nêu rõ: Để giúp HS bằng các hoạt động của bản thân mình mà tái tạo, chiếm lĩnh được các kiến thức vật lí thì tốt nhất là GV phỏng theo phương pháp thực nghiệm của các nhà khoa học mà tổ chức cho HS hoạt động theo các giai đoạn sau: 1. Tình huống xuất phát. GV mô tả hoàn cảnh thực tiễn hay biểu diễn một vài thí nghiệm và yêu cầu các em dự đoán diễn biến của hiện tượng, tìm nguyên nhân hoặc xác lập một mối quan hệ nào đó, tóm lại là nêu lên một câu hỏi mà HS chưa biết câu trả lời, cần phải suy nghĩ tìm tòi mới trả lời được; 2. Xây dựng giả thuyết. GV hướng dẫn, gợi ý cho HS xây dựng một câu trả lời dự đoán ban đầu, dựa
vào sự quan sát tỉ mỉ kĩ lưỡng, vào kinh nghiệm bản thân, vào những kiến thức đã có ... (ta gọi là xây dựng giả thuyết). Những dự đoán này có thể còn thô sơ, có vẻ hợp lí nhưng chưa chắc chắn. 3. Rút ra hệ quả. Từ giả thuyết dùng suy luận logic hay suy luật toán học suy ra một hệ quả: Dự đoán một hiện tượng trong thực tiễn một mốỉ quan hệ giữa các đai lượng vật lí. 4. Đề xuất và tiến hành TN kiểm tra hệ quả. Xây dựng và thực hiện một phương án thí nghiệm để kiểm tra xem hệ quả dự đoán ở trên có phù hợp với kết quả thực nghiệm không. Nếu phù hợp thì giả thuyết trên trở thành chân lí, nếu không phù hợp thì phải xây dựng giả thuyết mới. 5. Ứng dụng kiến thức. HS vận dụng kiến thức để giải thích hay dự đoán một số hiện tượng trong thực tiễn, để nghiên cứu các thiết bị kĩ thuật. Qua đó, trong một số trường hợp, sẽ đi tới giới hạn áp dụng của kiến thức và xuất hiện mâu thuẫn nhận thức mới cần giải quyết.
Trong dạy học vật lý đã có một số nghiên cứu về dạy học theo PPKH. Đó là nghiên cứu của Nguyễn Văn Khải và Nguyễn Văn Nghiệp [12] về “Nghiên cứu tổng quan dạy học vật lý ở trường phổ thông dựa trên tiến trình nghiên cứu khoa học”. Cùng với đó là nghiên cứu của Phạm Xuân Quế và Nguyễn Văn Nghiệp với nội dung “Vận dụng PPKH trong dạy học vật lý: Đưa nội dung nghiên cứu tổng quan vào tiến trình dạy học”.
Như vậy, các công trình nghiên cứu trên đã cho thấy, dạy học theo quy trình PPKH đã được nghiên cứu và áp dụng ở nhiều nước trên thế giới trong đó có Việt Nam và có thể áp dụng ở nhiều cấp học, nhiều môn học, trên nhiều đối tượng HS và đã đem lại hiệu quả nhất định trong dạy học. Tuy nhiên, hiện nay ở nước ta, những nghiên cứu dạy học ở trường phổ thông mới chỉ dừng lại ở việc vận dụng các kĩ thuật dạy học tích cực để nâng cao chất lượng giáo dục, mà ít thấy xuất hiện những nghiên cứu đề cập đến vận dụng quy trình PPKH để dạy học kiến thức trên lớp cho đối tượng HS ở trường phổ thông.
1.2.3. Thực trạng vận dụng quy trình phương pháp khoa học trong dạy học dạy học
Tiến hành điều tra 14 giáo viên tổ Hóa - Sinh ở trường THPT Lục Ngạn số 2. Thông qua kết quả của phiếu điều tra (xem ở mục lục) thu được số liệu sau:
Bảng 1.2. Thực trạng vận dụng quy trình PPKH để phát triển năng lực nhận thức kiến thức cho HS trong dạy học
Kết quả Thường xuyên vận dụng PPKH Không thường xuyên PPKH Chưa bao giờ PPKH Có sử dụng một số phương pháp dạy học tích cực Số lượng 0 2 9 3 % 0% 14.3% 64.3% 21.4%
Thông qua khảo sát số GV, thì hầu như các giáo viên chưa biết đến PPKH, chỉ có rất ít giáo viên đã nghe tới PPKH hoặc dạy học dựa trên tiến trình nghiên cứu và đã vận dụng mô hình này trong dạy học. Thông qua khảo sát thì đa số các GV cho biết trong mỗi giờ học hầu hết chỉ sử dụng phương pháp thuyết trình - hỏi đáp. Trong một số giờ học, số ít GV cũng sử dụng một số phương pháp dạy học tích cực tuy nhiên các GV chỉ sử dụng khi thi giáo viên dạy giỏi hoặc có chuyên đề dạy học. Như vậy, tôi nhận thấy rằng: GV không tích cực và thường xuyên vận dụng mô hình này, 64.3% GV không biết tới PPKH, 14.3% GV biết và thi thoảng vận dụng. Trong xu thế đổi mới phương pháp dạy học phát triển năng lực hiện nay thì dạy học theo PPKH hay dạy học dựa trên tiến trình nghiên cứu đã được đề cập trong tài liệu hướng dẫn kiểm tra đánh giá của Bộ Giáo dục (đã trình bày ở mục 1.1.5). Vì thế dạy học theo PPKH cần được sự quan tâm và nghiên cứu nhiều hơn, hoàn thiện quy trình và được sử dụng rộng dãi trong trường THPT đề nâng cao và phát triển năng lực cho HS.
Kết luận chương 1
Chương 1 tập trung vào việc nghiên cứu, phân tích khái niệm PPKH, cơ sở lý luận; hệ thống hóa tình hình nghiên cứu và vận dụng PPKH trên thế giới và ở Việt Nam; phân tích bản chất, những đặc điểm cơ bản, ưu, nhược điểm của PPKH, những quy trình tổ chức PPKH; đánh giá thực trạng vận dụng PPKH ở các trường THPT. Qua đó xác định được PPKH có ý nghĩa trong việc đổi mới PPDH, cần được vận dụng và phát triển ở các môn học và cấp học.
Chương 2
XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG QUY TRÌNH PHƯƠNG PHÁP KHOA HỌC TRONG DẠY HỌC SINH THÁI HỌC SINH HỌC 12 Ở TRƯỜNG
TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 2.1. Nội dung sinh thái học (Sinh học 12 - THPT)
2.1.1. Cấu trúc và nội dung phần sinh thái học hiện hành lớp 12 THPT
Phần STH trong chương trình hiện hành (SH 12 cơ bản) gồm có 3 chương với nội dung như sau:
Bảng 2.1. Cấu trúc và nội dung phần Sinh thái học lớp 12 THPT hiện hành
TÊN CHƯƠNG TÊN BÀI SỐ
TIẾT
Chương I:
Cá thể và quần thể sinh vật
Môi trường sống và các nhân tố sinh thái 1
Quần thể sinh vật và mối quan hệ giữa các cá thể trong quần thể
1
Các đặc trưng cơ bản của quần thể sinh vật 1
Các đặc trưng cơ bản của quần thể sinh vật (tiếp theo) 1
Biến động số lượng cá thể của quần thể sinh vật 1
Chương II: Quần xã sinh
vật
Quần xã sinh vật và một số đặc trưng cơ bản của quần xã
1
Diễn thế sinh thái 1
Chương III: Hệ sinh thái, sinh quyển và bảo vệ môi trường Hệ sinh thái 1
Trao đổi vật chất trong hệ sinh thái 1
Chu trình sinh địa hóa và sinh quyển 1
Dòng năng lượng trong hệ sinh thái và hiệu suất sinh thái
1
Thực hành: Quản lí và sử dụng bền vững tài nguyên thiên nhiên
Hệ thống kiến thức của phần STH hiện hành được sắp xếp theo trình tự từ cấp tổ chức sống thấp đến cấp tổ chức sống cao (bắt đầu là cấp cá thể → quần thể → quần xã → hệ sinh thái → sinh quyển), từ đơn giản đến phức tạp, từ tổng hợp sơ bộ qua quá trình so sánh để cuối cùng khái quát ở mức cao hơn. Các sự vật, hiện tượng, quá trình được đặt trong mối liên hệ với nhau, đi từ kiến thức cơ sở đến kiến thức chuyên ngành. Các khái niệm và đặc điểm của từng cấp tổ chức sống được đặt ở góc độ mới, đó là cấp độ tổ chức cao hơn so với tổ chức sống trước đó đã khơi dậy tính tò mò, hứng thú học tập của HS, tạo điều kiện để HS nắm vững và hiểu rõ hơn về nguyên tắc thứ bậc của các cấp tổ chức sống trong tự nhiên cũng như mối tương quan giữa các cấp tổ chức sống đó với môi trường sinh thái.
2.1.2. Phân tích nội dung phần sinh thái học lớp 12 theo chương trình THPT mới từ đó đánh giá khả năng hình thành năng lực nhận thức trình THPT mới từ đó đánh giá khả năng hình thành năng lực nhận thức kiến thức
* Phân tích nội dung phần STH theo chương trình THPT mới
Chương trình THPT mới tiếp tục được xây dựng trên quan điểm phát triển con người toàn diện, hài hòa về đức, trí, thể mĩ. Tiếp tục lấy nguyên lí nền