1.3.1.1. Mục đích công tác hướng dẫn học sinh nghiên cứu khoa học
Theo công văn số 4241/BGDĐT-GDTrH về việc hướng dẫn triển khai hoạt động NCKHvà tổ chức cuộc thi KHKT cấp quốc gia dành cho HS trung học năm học 2013-2014, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã nêu ra mục đích hoạt động NCKH của học sinh trung học như sau:
Góp phần đổi mới hình thức tổ chức hoạt động dạy học; đổi mới hình thức và phương pháp đánh giá kết quả học tập; phát triển năng lực của HS; nâng cao chất lượng dạy và học.
Khuyến khích các cơ sở giáo dục ĐH - CĐ, cơ sở nghiên cứu, các tổ chức và cá nhân hỗ trợ hoạt động nghiên cứu KHKT của HS trung học;
Tạo cơ hội để HS trung học giới thiệu kết quả nghiên cứu KHKT của mình;
tăng cường trao đổi, giao lưu văn hóa, giáo dục giữa các địa phương và hội nhập quốc tế.
1.3.1.2.Yêu cầu trong công tác hướng dẫn học sinh nghiên cứu khoa học - Phù hợp với khả năng và nguyện vọng của HS.
- Phù hợp với chương trình, nội dung dạy học trong nhà trường và đòi hỏi thực tiễn của xã hội, phù hợp với định hướng giáo dục của các trường trung học.
- Không ảnh hưởng đến việc học tập chính khóa của HS.
- Đối với cuộc thi KHKT dành cho HS trung học yêu cầu đối tượng tham gia:
HS có hạnh kiểm, học lực học kỳ từ khá trở lên [22].
1.3.1.3. Nội dung và hình thức tổ chức nghiên cứu khoa học của học sinh
Những vấn về khoa học tự nhiên, khoa học xã hội nằm trong các môn học của trường trung học có liên quan đến việc áp dụng vào thực tiễn [19].
1.3.1.4. Kinh phí phục vụ nghiên cứu khoa học
1.3.1.5. Trách nhiệm và quyền lợi của học sinh khi tham gia NCKH (1) Trách nhiệm của HS
Tích cực hưởng ứng và thực hiện đề tài NCKH đã đăng ký. Cần có sự giám sát, hướng dẫn trong quá trình làm đề tài, phải có người bảo trợ khi tham gia NCKH (có thể là GV, cán bộ nghiên cứu, nhà khoa học...). Trung thực trong NCKH; không gian lận, sao chép trái phép, giả mạo; không sử dụng, trình bày nội dung, kết quả nghiên cứu của người khác như là của mình. Chấp hành các quy định hiện hành về hoạt động khoa học và công nghệ của trường. Không được tham gia nghiên cứu DA nghiên cứu mầm bệnh, hóa chất độc hại hoặc ảnh hưởng đến môi trường.
(2) Quyền lợi của HS
Được tạo điều kiện sử dụng các thiết bị sẵn có của cơ sở để tiến hành NCKH;
được tham gia các Cuộc thi KHKT. Kết quả NCKH của HS có thể được công bố trên các kỷ yếu, tạp chí và các phương tiện thông tin khác [19].
1.3.1.6. Thuận lợi và khó khăn khi học sinh THPT nghiên cứu khoa học (1). Thuận lợi
Thực hiện chủ trương đổi mới giáo dục của Bộ Giáo dục và Đào tạo, GV đã thực hiện đổi mới PPDH tích hợp nhiều PPDH tích cực như DHTDA, dạy học nhóm, dạy học sử dụng công nghệ thông tin,… để chính các em tìm ra câu trả lời
cho các vấn đề được đặt ra trong cuộc sống, kích thích tính chủ động và đề cao tinh thần tự chủ, sáng tạo của các em. Nội dung giảng dạy theo hướng gợi mở, giới thiệu những vấn đề mới, cập nhật những kiến thức và thông tin thời sự về mặt khoa học cho HS. Qua đó đã rèn luyện kỹ năng diễn đạt thông qua ngôn ngữ nói, viết, làm việc nhóm và hình thành năng lực NCKH cho HS. Điều này cũng giúp các em trong việc lựa chọn đề tài nghiên cứu, làm quen dần với phương pháp nghiên cứu. Sự cải thiện về cơ sở vật chất của trường như thư viện, tài liệu tham khảo, phòng máy, internet… cũng tạo điều kiện cho các em NCKH cả về vật chất lẫn tinh thần trong phạm vi có thể. Việc tổ chức cuộc thi KHKT dành cho HS trung học là cơ hội tốt cổ vũ, phát động công tác NCKH, kỹ thuật trong nhà trường và HS trung học.
HS nhận được sự hỗ trợ về nhiều mặt, đặc biệt là về chuyên môn, phương pháp NCKH của các GV, giảng viên, cán bộ khoa học hoặc sự hỗ trợ của các Viện, các trường Đại học. GV còn hướng dẫn HS cách tự khám phá, tìm hiểu, nghiên cứu cuộc sống xung quanh; tạo sự ham muốn khám phá, say mê khoa học của các em.
Điều quan trọng là thông qua NCKH sẽ khơi nguồn cho những sáng tạo và đánh thức những khả năng tiềm ẩn của mỗi HS, phát huy tối đa tính trẻ, khả năng tư duy đó là những ý tưởng khoa học mạnh dạn và táo bạo những cũng không thiếu tính hiệu quả và khả thi cao.
(2). Khó khăn
Bên cạnh đó, hoạt động này trong quá trình triển khai cũng gặp phải không ít khó khăn: Việc triển khai NCKH đối với HS là rất mới với các trường trung học nên nhiều trường vẫn còn rất bỡ ngỡ trong công tác hướng dẫn, quản lý cũng như việc tổ chức công tác NCKH. Về nhận thức của phụ huynh, nhiều người vẫn cho rằng đề ra việc NCKH đối với HS phổ thông là quá xa vời, các em chỉ cần nắm vững kiến thức và kỹ năng ở chương trình giáo dục phổ thông, vượt qua kỳ thi tốt nghiệp và tuyển sinh ĐH là đạt yêu cầu, nên sẽ khó nhận được sự ủng hộ về vật chất, tinh thần của phụ huynh và của chính các em.
Về phía GV, cán bộ hướng dẫn, hầu hết các GV chỉ chú trọng đầu tư cho chuyên môn nên kinh nghiệm NCKH vẫn còn hạn chế. Mặt khác GV, giảng viên
gặp không ít khó khăn vì bị động về mặt thời gian.
Về phía HS, khi tổ chức cho HS tham gia NCKH thì việc NCKH của HS thực chất là bước đầu tập NCKH. Bản thân HS lại có vốn kinh nghiệm thực tế còn nhiều hạn chế. Một áp lực không nhỏ với HS khi tham gia NCKH là vấn đề thời gian. Chương trình học thường khá nặng với rất nhiều môn học cũng là một khó khăn không nhỏ khi HS muốn tham gia NCKH. HS lớp 12 đã có thể vận dụng kiến thức chuyên ngành vào nghiên cứu thì lại gặp khó khăn về thời gian, vì đây là thời điểm học tập căng thẳng, thời gian biểu học tập trên lớp dày đặc lại thêm chạy đua học thêm với các kỳ thi. Điều này rất khó tránh khỏi, nên việc dành thời gian để nghiên cứu lại càng eo hẹp, khó có thể tập trung cho NCKH. Các đề tài nghiên cứu do đó thường không đúng tiến độ hoặc chất lượng không như mong muốn. Trong quá trình làm đề tài, còn gặp nhiều khó khăn như việc thu thập số liệu do không xác định được địa bàn thu thập đồng thời một số trường hợp còn bị ngăn cản; quá trình phát triển mô hình còn sơ sài, thiếu thiết bị, kĩ thuật, tay nghề lắp ráp còn hạn chế nên việc làm ra một mô hình như đã thiết kế là rất khó.
Vấn đề tài chính cũng là bài toán nan giải đối với việc NCKH của HS hiện nay. Việc tìm kiếm những tài liệu quan trọng và mang tính thực tế hay điều tra, thiết kế mô hình thì rất khó khăn, tốn kém vượt quá khả năng kinh phí của các em. Nếu không được gia đình, nhà trường, các cơ quan quan tâm, ủng hộ về tài chính thì HS không thể thực hiện được đề tài nghiên cứu.
Nguồn lực tài chính ít ỏi, cơ sở vật chất, trang thiết bị thí nghiệm hiện đại cho công tác này ở nhiều trường còn thiếu, chưa thực sự phong phú, chủ yếu các em phải tìm trên báo chí, tạp chí, phương tiện thông tin, internet... [15], [26], [27], [28]
1.3.1.7. Những yếu tố làm nên một công trình thành công
Đưa hoạt động NCKH thành một bộ phận của chương trình học phổ thông trung học, thường xuyên đổi mới PPDH, cách kiểm tra đánh giá.
Tổ chức hội thảo, tập huấn bồi dưỡng cho cán bộ quản lí, GV, HS về phương pháp NCKH, về tổ chức hoạt động NCKH. Chỉ đạo tổ chức tuyên truyền rộng rãi mục đích, ý nghĩa, nội dung hoạt động NCKH của HS đến cán bộ quản lí, GV, HS,
CMHS và cộng đồng xã hội bằng nhiều hình thức như: xem hình ảnh Hội thi KHKT ViSEF, lồng ghép triển khai hội nghị chuyên môn, sử dụng công nghệ thông tin để tuyên truyền về đề tài dự thi. GV tổ chức trao đổi, thảo luận trong giờ sinh hoạt lớp, chào cờ, ngoại khóa để định hướng hình thành ý tưởng về dự án nghiên cứu cho HS.
GV đưa nội dung triển khai NCKH của HS vào sinh hoạt của tổ bộ môn.
Hãy đặt niềm tin đến với khả năng của HS, khơi dậy tính trẻ và niềm đam mê khoa học; tạo hứng thú, động cơ trong học tập cũng như trong NCKH. Bản thân HS phải nhiệt tình trong công tác nghiên cứu. Chọn nội dung đề tài phù hợp với khả năng của HS. Sổ ghi chép dữ liệu công trình là tác phẩm quý giá nhất mà GV cần hướng dẫn HS. Ghi chú cẩn thận tiến độ công việc, viết nhật ký, chụp ảnh tiến độ công việc trong suốt quá trình thực hiện.
Người hướng dẫn phải là GV có kinh nghiệm NCKH hoặc cán bộ đã qua đào tạo và cần phải được giám sát bởi một cố vấn khoa học của nhà trường. GV phải nắm vững phương pháp luận NCKH; đọc nhiều tài liệu khoa học, công nghệ; rèn luyện khả năng phát hiện và giải quyết vấn đề; làm việc có kế hoạch khoa học; tận dụng được sự ủng hộ của BGH nhà trường, của cha mẹ HS. Đặc biệt, GV phải theo sát quá trình thực hiện của HS, thường xuyên nhắc nhở, động viên, sát sao tiến độ thực hiện, tháo gỡ những khó khăn cho các em. Tạo điều kiện để triển khai áp dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn. Có chế độ ưu tiên, khuyến khích phù hợp cho GV, HS tham gia.
Phối hợp với cơ sở giáo dục ĐH, CĐ, các Viện, trung tâm NCKH, Sở Khoa học và Công nghệ, Đoàn Thanh niên, các nhà khoa học, cha mẹ HS, các doanh nghiệp và các nhà tài trợ… để hỗ trợ điều kiện hoạt động NCKH và tổ chức các cuộc thi cấp cơ sở.
Gắn kết với các cuộc thi ý tưởng sáng tạo, thi hùng biện tiếng Anh, thi sáng tạo, thi vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết tình huống thực tiễn, thi thí nghiệm, thực hành... Qua đó tạo ra sân chơi trí tuệ, vui tươi, đảm bảo tính khoa học, công bằng; phát huy khả năng sáng tạo của HS, tạo sức lan tỏa mạnh mẽ của phong trào NCKH tới đông đảo HS. [15], [6], [19], [26]
1.3.2. Vai trò của hoạt động nghiên cứu khoa học trong giáo dục trung học NCKH ở trường trung học là một hoạt động giáo dục: NCKH được sử dụng
như là một hoạt động giáo dục nhằm rèn luyện tư duy, tác phong làm việc khoa học của HS, gắn liền kiến thức trong nhà trường với thực tiễn đời sống, từ đó góp phần nâng cao chất lượng giáo dục trung học. Hoạt động NCKH có mục đích chính là phát triển năng lực, rèn luyện cách nghĩ, cách làm việc khoa học cho HS.
NCKH góp phần đổi mới hình thức tổ chức dạy học, PPDH và phương pháp đánh giá kết quả học tập: Trong NCKH, HS được tự đề xuất vấn đề nghiên cứu, tự lập kế hoạch và triển khai kế hoạch nghiên cứu, tìm tòi, khám phá. HS được tiếp xúc, trao đổi, thảo luận với thầy cô, bạn bè và các nhà khoa học. Đó là điều kiện thuận lợi để HS không chỉ nâng cao, mở rộng kiến thức mà còn rèn luyện kĩ năng ứng xử, giao tiếp xã hội, qua tự học, tự tìm hiểu, nghiên cứu các tài liệu chuyên môn hay qua thảo luận. NCKH còn là hoạt động giáo dục mà ở đó HS được cá thể hóa quá trình học tập phù hợp với sở trường, sở thích và điều kiện của bản thân từ đó thúc đẩy động cơ học tập, khuyến khích HS tự giác học tập, nghiên cứu.
Mối liên hệ giữa hoạt động NCKH và các hoạt động giáo dục khác đang triển khai: Việc triển khai đổi mới PPDH như áp dụng PPDHTDA, PPDH bàn tay nặn bột, tổ chức cuộc thi vận dụng kiến thức liên môn, cuộc thi dạy học theo chủ đề tích hợp ... sẽ góp phần triển khai rộng rãi và nâng cao chất lượng các DA NCKH.
NCKH và dạy học định hướng phát triển năng lực của HS: Khi HS làm quen với NCKH sẽ học được phương pháp làm việc khoa học, phương pháp tự học, tự tìm kiếm tri thức thông qua nhiều nguồn tư liệu khác nhau. Khi đó, các em sẽ bước vào học tập với một tinh thần mới, một ý thức học tập mới. Và khi có phương pháp làm việc khoa học, các em cũng sẽ học tập dễ dàng, chủ động hơn.
NCKH góp phần nâng cao năng lực của GV: Trước hết là GV trực tiếp hướng dẫn HS NCKH, phải đào sâu nghiên cứu, mở rộng kiến thức của mình để không trở nên tụt hậu so với HS. Đây cũng là một “cú hích” quan trọng để GV phải thay đổi PPDH của mình, không còn là người áp đặt kiến thức mà trở thành người khơi gợi kiến thức, hướng dẫn, định hướng HS phương pháp tìm tòi tri thức mới, hỗ trợ HS giải đáp thắc mắc và quan trọng là giúp HS phát huy tối đa khả năng chủ động, sáng tạo của mình trong việc thu nhận kiến thức. Từ đó giúp nâng cao chất lượng các đề tài nghiên cứu sư phạm ứng dụng, sáng kiến cải tiến; hỗ trợ đổi mới sinh hoạt tổ chuyên môn theo hướng tăng cường trao đổi, thảo luận về DA nghiên
cứu của HS, những vướng mắc khó khăn cần tháo gỡ, giải quyết.
NCKH phát huy nguồn lực ngoài trường trung học hỗ trợ giáo dục trung học: Để triển khai sâu rộng, có chất lượng luôn cần sự hưởng ứng, hỗ trợ tích cực của các cơ sở giáo dục ĐH-CĐ về chuyên môn, nghiệp vụ, cơ sở vật chất cũng như hình thức động viên khuyến khích HS, GV có thành tích trong NCKH [6,tr.69-74].
1.3.3. Quy trình nghiên cứu khoa học của học sinh trung học
Trong khuôn khổ cuộc thi KHKT cho HS trung học, hai loại đề tài (còn gọi là DA) được nghiên cứu nhiều đó là DA khoa học và DA kĩ thuật. Việc tiến hành nghiên cứu với hai loại DA trên được tiến hành với quy trình khác nhau.
Kết quả của DA khoa học là những phát minh, phát hiện. Kết quả của DA kĩ thuật là những sáng chế.
1.3.3.1. Quy trình thực hiện dự án khoa học
Dưới đây là quy trình thực hiện DA khoa học đã được sơ đồ hóa:
Sơ đồ 1.1. Sơ đồ quy trình thực hiện dự án khoa học Quy trình này gồm các giai đoạn sau:
(1). Đặt câu hỏi
Hoạt động NCKH thực sự chỉ và luôn bắt đầu bằng việc đặt câu hỏi về một điều gì đó người nghiên cứu quan sát được. Việc đặt câu hỏi nghiên cứu phụ thuộc vào sự am hiểu của người nghiên cứu đến chủ đề quan tâm, vào tư duy phản biện, sự say mê khoa học của người nghiên cứu. Câu hỏi thường xuất hiện trong quá trình học tập, vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tham khảo thông tin khoa học từ các nguồn khác nhau, quan sát các hiện tượng trong tự nhiên, xã hội hoặc ở các thí nghiệm. Các dạng câu hỏi: Như thế nào? Cái gì? Khi nào? Ai? Tại sao? Ở đâu?...
(2). Nghiên cứu tổng quan
Phương pháp được sử dụng chủ yếu là nghiên cứu tài liệu liên quan. Nội dung này cần tìm hiểu và xem xét các kiến thức cơ bản liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu, các công trình nghiên cứu thông qua việc tìm hiểu thông tin tại thư viện, trên Internet...Qua đó sẽ tránh được những sai lầm và biết được hướng nghiên cứu có cần, có khả thi không, xem xét ý nghĩa của câu hỏi nghiên cứu đã đặt ra.
(3). Xây dựng giả thuyết
Giả thuyết dược xem như câu trả lời dự kiến cho câu hỏi nghiên cứu. Giả thuyết cần được xây dựng dựa trên những cơ sở lý thuyết và căn cứ khoa học và dễ dàng cho việc đánh giá và kiểm chứng.
(4). Kiểm chứng giả thuyết bằng thực nghiệm
Để kiểm chứng một giả thuyết là đúng hay sai, cần phải sử dụng thực nghiệm. Một thực nghiệm sẽ được thiết kế và thực hiện một cách đúng đắn nhất, cần đảm bảo thực nghiệm được tiến hành với sự thay đổi của một yếu tố trong khi các yếu tố khác được giữ nguyên. Cũng cần tiến hành thực nghiệm một vài lần hoặc theo những cách thức khác nhau để đảm bảo kết quả thu được là ổn định và chính xác nhất (không phải là ngẫu nhiên).
(5). Phân tích kết quả và kết luận
Sau khi hoàn thành thí nghiệm, các dữ liệu thu được sẽ được phân tích và tổng hợp để khẳng định tính đúng, sai của giả thuyết. Kết quả có thể được phân tích trên cả hai phương diện định tính và định lượng. Giả thuyết có thể sai, khi đó, cần xây dựng giả thuyết mới và tiếp tục kiểm chứng giả thuyết mới bằng thực nghiệm.
Ngay cả khi giả thuyết đúng, nghiên nghiên cứu có thể sử dụng cách khác để kiểm chứng lại nhằm tăng độ tin cậy của kết luận.
(6). Báo cáo kết quả
Để kết thúc DA khoa học, kết quả nghiên cứu cần được trình bày, thảo luận,