CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
3.1.1. Nguyên tắc thiết kế thí nghiệm để tổ chức dạy học khám phá
3.1.1.1 Thí nghiệ m b o tính an toàn
Nếu một TN được thiết kế đảm bảo những ngun tắc cịn lại nhưng lại có thể gây nguy hiểm thì TN đó nhất định khơng được thực hiện. Nguyên tắc an toàn được đặt lên hàng đầu. Điều này có nghĩa GV cần phải thật cẩn thận và tỉ mỉ trong quá trình thiết kế TN để đảm bảo khơng xảy ra bất kì sơ suất nào.
3.1.1.2. Thí nghiệm ph m b o tính khoa học
TN được xem như là một PP để thực hiện mục tiêu dạy học, vừa là yếu tố quan trọng để rèn luyện các kĩ năng cho HS vừa là cách thức hiệu quả trong việc khám phá ra kiến thức mới. Do đó khi thiết kế TN cần phải đảm bảo chính xác nội dung tri thức khoa học.
3.1.1.3. Thí nghiệm ph i gắn liền với thực tiễn
Dạy học không chỉ dừng lại ở việc dạy kiến thức, vì vậy mỗi TN được thực hiện không chỉ để giải quyết vấn đề khám phá kiến thức mà sâu xa hơn, HS biết cách ứng dụng tiến trình TN vào việc giải quyết các vấn đề thực tiễn. Chính trong q trình thực hiện TN, HS sẽ phát hiện ra những vấn đề, từ đó nảy sinh nhiều giải pháp hiệu quả để liên hệ vào thực tế. Nguyên tắc này giúp HS có thể vận dụng kiến thức đã học để giải quyết các tình huống trong thực tiễn, tạo ra sản phẩm thực tiễn để trả lời cho câu hỏi HS làm được cái gì từ những cái đã biết, thực hiện tốt nhất phương châm học đi đôi với hành, lý luận phải gắn với thực tiễn.
3.1.1.4. Thí nghiệm ph m b o tính vừa sức i với học sinh
Các TN có tính vừa sức, thu hút và hấp dẫn đối với HS lớp 5, nhờ đó mà HS có hứng thú để tìm tịi, khám phá một cách tích cực về các sự vật và hiện tượng xung quanh mình. Nếu TN quá đơn điệu sẽ dễ gây ra sự nhàm chán và ngược lại nếu TN quá khó HS sẽ chán nản và có thể dẫn đến bỏ cuộc.
Việc thiết kế TN cần được đảm bảo theo những nguyên tắc trên. Không nên vội vã, hấp tấp trong quá trình thiết kế TN mà cần nghiêm túc thực hiện từ khâu chuẩn bị cho đến khâu thực hành.
3.1.2. Quy trình thiết kế hoạt động dạy học khám phá thơng qua thực hành thí nghiệm
3.1.2.1. Quy trình dạy học khám phá thơng qua thực hành thí nghiệm
Dựa trên kết quả nghiên cứu của một số tác giả: Lê Đình Trung và Đinh Khánh Quỳnh (2019) (33), Phạm Thị Hồng Tú, Đặng Thị Thanh Hiền và Hoàng Anh Tú (34); cùng với căn cứ vào thực tiễn dạy học môn Khoa học trên đối tượng HS tiểu học; chúng tơi đã xây dựng quy trình thiết kế DHKP thơng qua THTN gồm 6 bước và được thể hiện ở sơ đồ 3.1.
Sơ đồ 3.1. Quy trình thiết kế hoạt động dạy học khám phá thơng qua thực hành thí nghiệm
Bước 1. Xác định hoạt động khám phá thông qua thực hành thí nghiệm và yêu cầu cần đạt
Bước 2. Khởi tạo tình huống khám phá
Bước 3. Hình thành giả thuyết và đưa ra các dự đoán liên quan
Bước 4. Đề xuất phương án thí nghiệm Bước 5. Thực hành thí nghiệm khám phá
Giải thích quy trình
- Bước 1. Xác định hoạt động khám phá thông qua thực hành thí nghiệm và yêu cầu cần đạt: Các mạch nội dung trong chương trình mơn Khoa học lớp 5 gồm:
Chất; Năng lượng; Thực vật và động vật; Nấm, vi sinh vật; Con người và sức khỏe; Sinh vật và môi trường. Căn cứ vào các mạch nội dung và yêu cầu cần đạt tương ứng với từng mạch nội dung GV có thể xác định các hoạt động khám phá thông qua THTN của các nội dung tương ứng như một số gợi ý trong bảng 2.1. Trong khuôn khổ luận văn này, chúng tôi tập trung hướng đến xác định yêu cầu cần đạt gắn với các thành tố của năng lực KHTN. Mục đích của bước này là xác định hoạt động khám phá thông qua THTN và các yêu cầu cần đạt gắn với năng lực KHTN.
- Bước 2. Khởi tạo tình hu ng khám phá: Mục đích của hoạt động khởi tạo
tình huống khám phá là xuất hiện mâu thuẫn trong nhận thức hoặc vấn đề học tập thơng qua việc tìm hiểu tình huống có vấn đề trong thực tiễn nhằm gắn kiến thức, kĩ năng với bối cảnh thực tiễn, qua đó HS có hứng thú cũng như có động lực và chủ động trong các hoạt động tiếp theo. HS có thể hình thành được ý tưởng khám phá khi được trải nghiệm qua những tình huống cụ thể. Do đó tình huống khám phá được xem là chìa khóa của hoạt động học và có vai trị hết sức quan trong trong việc nắm bắt kiến thức của HS. Tình huống có thể được khởi tạo từ quan sát, trải nghiệm… Thơng qua tình huống HS dựa vào những kiến thức đã biết hoặc kinh nghiệm của bản thân để tìm ra mối liên hệ giữa các sự vật, hiện tượng. Để khởi tạo tình huống khám phá đáp ứng nội dung và yêu cầu cần đạt của bài học, GV cần tìm hiểu về các nội dung, kĩ năng có liên quan đến TN mà HS đã được học trước đó hoặc dự đốn trước những kinh nghiệm vốn có của HS; từ đó lựa chọn và khởi tạo tình huống phù hợp để HS phát hiện vấn đề/mâu thuẫn nhận thức. Thơng qua tình huống khởi tạo, bằng quá trình quan sát, trải nghiệm… HS phát hiện ra vấn đề thắc mắc chưa thể giải thích được, từ đó đặt ra câu hỏi cần khám phá tự nhiên. Từ kết quả thiết kế hoạt động khởi tạo, HS sẽ tiếp nhận nhiệm vụ học tập khám phá thông qua quan sát, điều tra, trải nghiệm…
- Bước 3. Hình thành giả thuyết và đưa ra các dự đoán liên q an: Để hình
thành được giải thuyết trước tiên HS cần đặt câu hỏi khám phá. Sau khi HS được tiếp cận với tình huống có vấn đề ở bước 1 sẽ đặt ra được một hoặc một số câu hỏi để khám phá những điều cịn chưa rõ. GV có nhiệm vụ tổ chức, dẫn dắt, hướng dẫn hoặc thậm chí có thể gợi ý để HS đặt được câu hỏi khám phá. Chỉ khi đặt được câu khỏi khám phá, HS mới có thể hình dung ra được mình cần biết và đạt được những gì thơng qua các bài học. Mục đích ở bước này là, từ câu hỏi khám phá tự nhiên đã đặt ra, học sinh cần đưa ra một câu trả lời giả định (giả thuyết) về vấn đề cần khám phá tự nhiên. Câu giả thuyết có cấu trúc “... Nếu ... thì ... sẽ ...” Từ giả thuyết ban đầu, HS sẽ đưa ra các dự đoán liên quan đến giả thuyết để có cơ sở đề xuất phương án thực nghiệm khám phá ở bước tiếp theo nhằm kiểm tra giả thuyết. GV sẽ định hướng giúp HS đưa ra giả thuyết dựa trên những kiến thức đã biết hoặc kinh nghiệm của bản thân về mối liên hệ cũng như bản chất của sự vật, hiện tượng.
- Bước 4. Đề xuất phương án thí nghiệm: Mục đích ở bước này là, sau khi đưa ra các phương án thực nghiệm kiểm tra giả thuyết thì cần đề xuất được phương án thực hành thí nghiệm, xác định được những công việc, thiết bị, dụng cụ cần chuẩn bị, các bước tiến hành, các phương tiện hỗ trợ để triển khai phương án thực hành khám phá khoa học. HS sẽ đưa ra nhiều phương án thí nghiệm khác nhau, tuy nhiên để đạt được mục tiêu đề ra, GV cần hướng dẫn HS lựa chọn phương pháp THTN phù hợp.
- Bước 5. Thực hành thí nghiệm khám phá: Mục đích ở bước này là, triển khai thực hiện kế hoạch THTN theo các phương án đã lập và thu thập các chứng cứ, dữ liệu và xử lí dữ liệu để tổng hợp báo cáo kết quả khám phá khoa học. Ở bước này sẽ nảy sinh nhiều vấn đề về tri thức khoa học mà HS chưa biết, vì vậy GV cần chuẩn bị các tư liệu, thơng tin khoa học để HS tự khám phá để tiếp nhận tri thức khoa học cho bản thân. HS sẽ THTN dưới sự theo dõi và hướng dẫn của GV. Đối với một số thí nghiệm có độ khó và phức tạp, GV có thể thực hiện trước một lần để HS quan sát và sau đó HS sẽ tự thực hiện lại TN.
- Bước 6. Báo cáo kết quả và tổng kết: Ở bước này, sau khi kết thúc hoạt động THTN khám phá tự nhiên, HS viết báo cáo về kết quả khám phá tự nhiên bao gồm các bước triển khai khám phá và kết quả thu được. Từ đó rút ra kết luận của việc khám phá kiến thức mới. Đồng thời, GV quan sát cả quá trình làm việc và kiểm tra kết luận của HS để tiến hành đánh giá theo các mức đã đề ra. GV và HS sẽ đánh giá những điều đã đạt được và những điều chưa đạt trong q trình tổ chức dạy và học. GV có thể sử dụng phiếu đánh giá thông qua các câu hỏi trắc nghiệm khách quan hoặc qua câu hỏi, bài tập tự luận để kiểm tra kiến thức học sinh đã khám phá được. Sau khi đã kiểm tra, đánh giá các tiêu chí, GV tổng kết rút kinh nghiệm cho những bài học tiếp theo. HS cũng có thể tự đánh giá kết quả lẫn nhau.
Ví dụ minh họa:
Từ quy trình tổng thể trên, chúng tơi lấy ví dụ trong dạy học bài 37 “Dung dịch” trong chương trình mơn Khoa học lớp 5 được phân tích cụ thể như sau:
- Bước 1. Xác định hoạt động khám phá thông qua thực hành thí nghiệm và yêu cầu cần đạt: Hoạt động THTN tách chất ra khỏi dung dịch. Yêu cầu cần đạt của
hoạt động này hướng đến hình thành và phát triển cho HS về NL KHTN: (1) Nhận thức khoa học: Nêu được một số ví dụ về dung dịch và tính chất của dung dịch; (2) Tìm hiểu mơi trường tự nhiên xung quanh: Quan sát, đặt được câu hỏi để tìm hiểu và đưa ra được các dự đốn khi tách chất ra khỏi dung dịch; (3) Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học: Giải thích và giải quyết các vấn đề trong cuộc sống hàng ngày có liên quan đến tách các chất ra khỏi dung dịch. Bên cạnh đó hoạt động này cũng góp phần phát triển cho HS năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo thể hiện ở việc HS tự khám phá để giải quyết vấn đề trong tình huống giả định mà GV đưa ra bằng cách đề xuất các phương án tiến hành THTN và kiểm chứng chúng.
- Bước 2. Khởi tạo tình hu ng có vấn đề: GV đưa ra tình huống: Mẹ đang
hướng dẫn Hà nấu ăn trong bếp thì bỗng nhiên nhà lại hết muối để làm gia vị cho món ăn nhưng cả thành phố lại đang thực hiện giãn cách nên khơng thể ra ngồi để mua muối được. Hà vẫn cịn đang loay hoay khơng biết phải làm như thế nào thì mẹ đưa cho Hà một chai dung dịch nước muối mà lúc trước mẹ đã pha sẵn để súc
miệng và nói: “Con đừng lo, chúng ta đã có muối ở đây rồi.” Thế là khoảng 5 phút sau Hà và mẹ có thể tiếp tục nấu những món ăn u thích.
- Bước 3. Hình thành giả thuyết và đưa ra các dự đoán liên q an: Trước tiên
GV hỗ trợ và dẫn dắt HS đặt câu hỏi khám phá. Dự kiến câu hỏi khám phá của HS: Dung dịch nước muối có thể trở thành muối bằng cách nào? Làm thế nào để tạo thành muối từ dung dịch nước muối? Để trả lời được câu hỏi đặt ra, HS cần liên hệ lại những kiến thức đã biết hoặc đã học. Đối với tình huống này, HS cần nhớ lại những nội dung kiến thức đã được học trong chương trình mơn Khoa học lớp 4 để giải thích được một số hiện tượng: Bài 20. Nước có những tính chất gì? (trang 42- 43): Nước là một chất lỏng trong suốt, khơng màu, khơng mùi, khơng vị, khơng có hình dạng nhất định. Nước chảy từ cao xuống thấp, lan ra khắp mọi phía, thẩm qua một số vật và hòa tan được một số chất. Kiến thức này giúp HS giải thích được muối hòa tan vào nước được dung dịch nước muối. Bài 21. Ba thể của nước (trang 44-45): Nước có thể tồn tại ở thể lỏng, thể khí (hơi) và thể rắn. Nội dung bài này cho HS biết được dung dịch nước muối có thể bị bay hơi. Từ đó HS dự kiến giả thuyết: Nếu làm bay hơi dung dịch nước muối sẽ tạo thành muối. Đồng thời dự kiến các dự đốn như: Có thể dung dịch nước muối đã được làm nóng để bay hơi.
- Bước 4. Đề xuất phương án thí nghiệm: Để kiểm tra giả thuyết HS cần phải
đề xuất được phương án TN. Nếu tìm được phương án thí nghiệm hợp lí, HS sẽ thực hành và khám phá ra được vì sao từ dung dịch nước muối có thể tạo thành muối hoặc biết được các cách để tách muối ra khỏi dung dịch nước muối. GV nên tôn trọng những phương án TN mà HS đã đề xuất. Có thể dành lời khen và động viên đối với những HS đưa ra được các phương án TN hoàn chỉnh và hỗ trợ những HS chưa đề xuất được phương án thí nghiệm để các em tự tin và cố gắng hơn ở những bài học sau.
- Bước 5. Thực hành thí nghiệm khám phá: Để thực hành TN khám phá được
cách tách muối ra khỏi dung dịch nước muối cần xác định được: Đối tượng khám phá gồm: dung dịch nước muối; Dụng cụ, thiết bị hỗ trợ TN khám phá: dung dịch nước muối, kiềng đun, bát sứ, lưới tản nhiệt, đèn cồn, bật lửa; Tiến hành TN khám
khá: đặt bát sứ lên trên kiềng đun; sau đó rót từ từ dung dịch muối vào trong bát sứ; tiến hành bật đèn cồn; hơ nóng đều bát sứ; tập trung ngọn lửa vào đáy bát sứ; đun cho đến khi nước bay hơi hết.
- Bước 6. Báo cáo kết quả và kết luận: Sau khi kết thúc hoạt động thực hành
thí nghiệm khám phá, HS tự mình kiểm tra kết quả thấy dung dịch nước muối sau khi đun đã tạo thành muối. Từ đó có thể rút ra kết luận và khám phá được kiến thức mới cho bản thân. Các cá nhân hoặc các nhóm kiểm tra chéo kết quả với nhau, sau đó GV sẽ đưa ra kết luận cuối cùng.
2.1.2.2. Các mức ộ dạy học khám phá thơng qua thực hành thí nghiệm
Tùy vào mức độ định hướng và tham gia của GV và HS trong quá trình dạy học, việc tổ chức DHKP thông qua THTN nhằm phát triển năng lực tìm hiểu mơi trường tự nhiên có thể được thực hiện qua 3 mức độ như sau:
Mức 1: GV hỗ trợ thực hiện 4 bước đầu tiên của quy trình, HS thực hiện từ bước 5 trở đi
Ở mức này, GV thực hiện 4 bước đầu tiên của quy trình là: xác định hoạt động khám phá thơng qua thực hành thí nghiệm và u cầu cần đạt; khởi tạo tình huống khám phá; hình thành giả thuyết và đưa ra các dự đoán liên quan; đề xuất phương án thí nghiệm cịn HS sẽ thực hành thí nghiệm khám phá; báo cáo kết quả và tổng kết. Đây là mức độ địi hỏi tính tự định hướng của HS ít nhất cịn mức độ trợ giúp của GV nhiều nhất. GV có thể tổ chức rèn luyện cho HS thực hiện theo các hoạt động sau:
- Hoạt động 1 - Mở đầu: GV thực hiện lần lượt 4 bước đầu tiên của quy trình để hỗ trợ HS thực hành thí nghiệm khám phá.
- Hoạt động 2 - Hình thành kiến thức mới:
+ Chuyển giao nhiệm vụ cho HS: Việc giao nhiệm vụ cho HS có thể được thực hiện trước khi diễn ra bài học mới; hoặc có thể được giao cho HS ngay trên lớp trong quá trình học bài mới hoặc có thể giao về nhà cho HS thực hiện sau khi học xong bài học. HS có thể hồn thành nhiệm vụ cá nhân hoặc theo nhóm. Nếu phân
chia nhóm HS phải dựa trên nhu cầu và trình độ của HS, cần đảm bảo sự đồng đều