CHƯƠNG 2. PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC HÀNH SINH HỌC CHO HỌC SINH LỚP 11 CHUYÊN SINH
2.2. Xây dựng hệ thống bài TH theo định hướng phát triển NLTH Sinh học cho HS chuyên Sinh lớp 11
2.2.2. Nguyên tắc xây dựng hệ thống bài thực hành để phát triển NLTH Sinh học cho học sinh chuyên Sinh lớp 11
Ngoài việc đáp ứng các nguyên tắc chung khi xây dựng hệ thống các bài TH
để sử dụng trong dạy học như: nguyên tắc tiếp cận hệ thống; tính chính xác, khoa học thì việc xây dựng hệ thống bài TH cần phải đảm bảo các nguyên tắc sau:
2.2.2.1. Hệ thống bài TH phải đảm bảo logic thực hiện quá trình rèn luyện và phát triển các kĩ năng TH đồng thời là công cụ, phương pháp phát triển tri thức khoa học cho HS chuyên Sinh
Theo logic của quá dạy học phát triển NLTH Sinh học, sau khi lập kế hoạch dạy học phát triển NL cho HS và giới thiệu về NLTH Sinh học thì HS được tập huấn và rèn luyện các kĩ năng TH, thí nghiệm cơ bản, là cơ sở để phát triển các kĩ năng TH Sinh học hoàn chỉnh với 5 kĩ năng TH Sinh học dành cho HS chuyên Sinh mà luận án đã đề ra. Để đảm bảo quy trình dạy học phát triển NL thì hệ thống các bài TH vừa là công cụ để rèn luyện hệ thống các kĩ năng TH Sinh học cho HS chuyên, vừa giúp các em phát triển hoàn thiện các kĩ năng này, đồng thời qua các bài TH phải có các minh chứng trực quan để có thể đánh giá phản hồi và điều chỉnh ngược trở lại bộ công cụ chính là các bài TH đã được thiết kế cho HS.
Thông qua việc phân tích tổng quan các tài liệu trên đã cho thấy, nếu tổ chức dạy học TH từ mức cơ bản (rèn luyện kĩ năng) lên dạy học TH ở mức độ cao (trải nghiệm, tình huống nghiên cứu để giải quyết các vấn đề Sinh học) sẽ phát triển được các kĩ năng TH cho HS chuyên Sinh đồng thời giúp các em phát triển khả năng nhận thức các tri thức khoa học Sinh học.
Như vậy, hệ thống các bài TH được xây dựng vừa là công cụ để rèn luyện và phát triển NLTH cho HS, vừa là công cụ đánh giá NLTH đã được rèn luyện.
2.2.2.2. Tổ chức xây dựng các bài TH theo chủ đề nhằm đảm bảo mục tiêu rèn luyện từng kĩ năng TH phù hợp với định hướng dạy học phát triển NLTH Sinh học cho HS chuyên Sinh
Khoa học Sinh học là những chủ đề thực tế và các chủ đề được hình thành rõ rệt và hiệu quả thông qua các hoạt động TH. Để xây dựng hệ thống các bài TH dùng cho HS chuyên Sinh trước tiên cần tiến hành rà soát các bài TH đã có, tiến hành xây dựng bổ sung các bài TH theo hướng tăng cường số lượng các bài TH và nội dung, hình thức TH để đảm bảo mục tiêu của dạy học TH theo định hướng phát triển NLTH
Sinh học cho HS chuyên Sinh. Sau đó, thực hiện tích hợp các hoạt động TH tương ứng với các bài TH thuộc cùng một vấn đề về kiến thức thành một chủ đề TH.
Trong mỗi chủ đề, các bài TH được thiết kế theo hướng tăng dần mức độ nhận thức và tư duy cũng như phát triển các kĩ năng trong NLTH Sinh học của HS. Thông qua các chủ đề dạy học TH không chỉ tạo được hứng thú mà còn tạo cơ hội để HS trải nghiệm, khám phá, thúc đẩy động cơ bên trong của quá trình học tập của HS chuyên.
Đồng thời, sử dụng các bài TH trong quá trình dạy học đối với HS chuyên để có thể đưa vào các bài học, giảm thời gian tổ chức dạy học lý thuyết.
Như vậy, việc tổ chức xây dựng các bài TH theo chủ đề giúp đảm bảo rèn luyện các kĩ năng và phương pháp TH Sinh học theo mục tiêu phát triển NLTH Sinh học và phát triển tri thức khoa học Sinh học cho HS chuyên.
2.2.2.3. Các bài TH được xây dựng phải là chứa đựng các tình huống nghiên cứu và góp phần nâng cao năng lực nhận thức tri thức khoa học Sinh học cho HS chuyên
“Tình huống dạy học là các nội dung cần truyền tải được đưa vào trong các sự kiện tình huống và cấu trúc lại các sự kiện sao cho phù hợp với logic su phạm, để khi người học giải quyết nó sẽ đạt được mục tiêu dạy học” (Theo Phan Đức Duy, 1999) [21]. Trong dạy học TH, tình huống nghiên cứu là những vấn đề Sinh học được đưa vào các sự kiện tình huống và cấu trúc lại cho phù hợp với hoạt động nghiên cứu để HS thực hiện quy trình tương tự như các nhà khoa học.
Các tình huống nghiên cứu được thiết kế có thể là bài tập TH nằm trong bài TH hoặc cho cả bài TH. Sử dụng các tình huống nghiên cứu có thể giúp HS rèn luyện và tiếp cận từng kĩ năng trong NL nghiên cứu như đề xuất giả thuyết; xác định các biến và đối chứng; quan sát và xử lí số liệu; giải thích kết quả thí nghiệm và rút ra kết luận. Đồng thời, khi giải quyết các tình huống TH nghiên cứu, HS còn có thể vận dụng tổng hợp các kiến thức lí thuyết và thực nghiệm, các kĩ năng hoạt động trí óc và TH kết hợp với kiến thức đã nhận biết được về tự nhiên. Bằng các thao tác tư duy phân tích, tổng hợp, so sánh giúp HS giải thích được kết quả thu được trong bài TH; với các thao tác tư duy khái quát hóa, trìu tượng hóa HS có thể đề xuất cải tiến cho bài TH hoặc phương án thực nghiệm từ đó lĩnh hội được kiến
thức, phát triển NL tư duy, các kĩ năng TH và NL nghiên cứu khoa học, sáng tạo.
Việc rèn luyện các kĩ năng TH Sinh học cũng theo tiến trình thực hiện của quá trình thực nghiệm và nghiên cứu khoa học.
2.2.3. Quy trình xây dựng hệ thống các bài thực hành trong dạy thực hành Sinh học 11 theo chương trình chuyên Sinh
2.2.3.1. Quy trình chung
Quy trình xây dựng hệ thống bài TH để dạy học phát triển NLTH Sinh học cho HS chuyên Sinh qua 4 bước trong sơ đồ 2.2:
Sơ đồ 2.2. Quy trình xây dựng hệ thống bài TH 2.2.3.2. Phân tích quy trình
Bước 1. Lựa chọn chủ đề lý thuyết để xây dựng các chủ đề dạy học TH theo các nguyên tắc cần đạt
Từ nội dung kiến thức của các chương trong chương trình chuyên Sinh lớp 11 theo chương trình giáo dục phổ thông, tiến hành phân tích và lựa chọn để tìm ra các vấn đề TH. Sau đó, xác định các chủ đề có thể xây dựng các bài TH theo các nguyên tắc cần đạt. Trong luận án này chúng tôi gọi là các chủ đề dạy học TH.
Các chủ đề dạy học TH được xác định theo các mục sau: Tên chủ đề, nội dung kiến thức Sinh học cần đạt trong chủ đề TH, mục tiêu cần đạt về các kĩ năng
Bước 4. Đối chiếu với mục tiêu đặt ra và lấy ý kiến chuyên gia để thẩm định hệ thống bài TH
Bước 1. Lựa chọn chủ đề lý thuyết để xây dựng các chủ đề dạy học TH theo các nguyên tắc cần đạt
Bước 2. Xây dựng hệ thống các bài TH theo các chủ đề đã xác định phù hợp với hệ thống kĩ năng TH cần rèn luyện
Bước 3. Thiết kế cấu trúc các bài thực hành theo từng chủ đề TH
TH. Trong mỗi chủ đề, tên và nội dung kiến thức xác định bằng cách hệ thống và tập trung các nội dung kiến thức Sinh học có thể sử dụng để dạy học TH. Đồng thời, việc xác định các kĩ năng TH ở mỗi chủ đề là cơ sở để xây dựng các bài TH trong mỗi chủ đề dạy học TH.
Bước 2. Xây dựng hệ thống các bài TH theo các chủ đề đã xác định phù hợp với hệ thống kĩ năng TH cần rèn luyện
Việc mã hóa các kiến thức Sinh học và kĩ năng TH trong mỗi chủ đề thành các bài TH đòi hỏi cần có sự nghiên cứu, tìm tòi, tổng hợp kinh nghiệm để tạo ra các chủ đề dạy học TH có giá trị sư phạm và giá trị sử dụng cao đối với HS chuyên Sinh.
Căn cứ vào các mục tiêu đã xác định theo từng chủ đề, ở bước này tiến hành rà soát các bài TH đã có và làm sáng tỏ các mục tiêu trên về kiến thức và kĩ năng cần đạt. Các nội dung cần rà soát đối với hệ thống các bài TH hiện có là: số lượng bài theo các chủ đề, mục tiêu về kiến thức và kĩ năng TH, các phương thức và hình thức tổ chức TH và thời lượng thực hiện trong chương trình. Từ đó, để đảm bảo cho việc thực hiện đầy đủ các mục tiêu chủ đề dạy học TH đưa ra ở bước 1, chúng tôi hoàn thiện, bổ sung thêm các bài TH giúp hoàn thiện các mục tiêu đề ra, đáp ứng yêu cầu dạy học hình thành và phát triển NLTH Sinh học cho HS chuyên Sinh.
Trong chương trình Sinh học phổ thông hiện nay, các bài TH có mục tiêu chủ yếu là củng cố, minh họa kiến thức lý thuyết. Do đó, việc xây dựng bổ sung các bài TH không chỉ để đảm bảo mục tiêu thực hiện việc rèn luyện các kĩ năng và phát triển NLTH mà còn giúp HS chuyên hình thành kiến thức mới, tìm hiểu các nội dung lý thuyết. Như vậy, khi xây dựng các chủ đề dạy học TH cũng đồng giúp giảm số giờ dạy lý thuyết, cân bằng thời lượng học lý thuyết và TH của HS chuyên Sinh, phù hợp với yêu cầu đổi mới của quá trình dạy học ở trong nước và hội nhập với quốc tế.
Mỗi chủ đề gồm 3 bài TH được sắp xếp theo trình tự tương ứng với hình thức từng bài như sau:
+ Bài 1: TH quan sát và rèn luyện các thao tác TH ở mức độ cơ bản.
+ Bài 2: TH thí nghiệm với các thao tác TH ở mức độ nâng cao.
+ Bài 3: TH định hướng HS tư duy thực nghiệm và nghiên cứu khoa học bằng các thí nghiệm tự thiết kế.
Như vậy, mỗi chủ đề TH là một đơn vị rèn luyện và phát triển NLTH Sinh học cho HS chuyên. Các hoạt động TH vừa giúp phát triển các kĩ năng TH vừa nâng cao được năng lực nhận thức Sinh học của HS chuyên.
Đồng thời, ở bước này, nghiên cứu tiến hành cấu trúc lại các bài TH thành một hệ thống, theo một trật tự logic để thuận lợi cho quá trình sử dụng, phù hợp với logic phát triển tăng dần cả về nhận thức và các kĩ năng TH Sinh học của HS chuyên Sinh.
Bước 3. Thiết kế cấu trúc các bài thực hành theo từng chủ đề TH
Các bài dạy TH hiện nay hoặc các đề thi TH quốc gia, quốc tế có mô hình cấu trúc thường gặp là:
(1) Mở đầu: Giới thiệu mục tiêu bài dạy hoặc vấn đề kiến thức cần kiểm tra.
(2) Nguyên liệu, dụng cụ và mẫu vật: đều được giới thiệu trước khi dạy TH hoặc kiểm tra (thi).
(3) Các bước tiến hành: cho trước để HS thực hiện hoặc GV hướng dẫn thực hiện.
(4) Kết quả - kết luận: Yêu cầu HS viết báo cáo kết quả theo hướng dẫn hoặc trả lời các câu hỏi và rút ra kết luận. Ở các đề kiểm tra hoặc thi, phần này HS phải trả lời hệ thống các câu hỏi về kết quả của bài TH hoặc tìm ra mối liên hệ bản chất giữa các biến.
Với mô hình cấu trúc này, các bài TH chủ yếu tập trung vào việc rèn luyện và đánh giá các kĩ năng TH, đồng thời các bài thi có thể kiểm tra được mức độ nhận thức về các kiến thức Sinh học của HS.
“Tuy nhiên, theo nguyên tắc xây dựng hệ thống các bài TH đã đề ra, chúng tôi thiết kế bài TH không chỉ rèn luyện và phát triển các kĩ năng TH thông qua việc giải quyết các vấn đề Sinh học mà còn là công cụ để phát triển tri thức khoa học và NL nghiên cứu của HS chuyên. Vì vậy, cấu trúc bài TH được thiết kế với các tình huống thực nghiệm, nghiên cứu để tổ chức các hoạt động TH dựa trên những phương
thức, biện pháp cụ thể hoá tri thức như quan sát, thực hiện thí nghiệm, thiết kế thí nghiệm, vận dụng để giải quyết các tình huống thực nghiệm. Đồng thời, trong các bài TH định hướng nghiên cứu, HS biết cách sử dụng những kiến thức đã học vào thực tiễn cuộc sống như vận dụng những hiểu biết về Sinh học để tiến hành làm thực nghiệm, nghiên cứu khoa học.”
Ở bước này, mỗi bài TH được thiết kế có cấu trúc gồm 5 hoạt động tương đương với các NL thành phần của NLTH Sinh học tương ứng với 5 kĩ năng TH Sinh học cần rèn luyện và phát triển đối với HS chuyên Sinh, trong đó mỗi hoạt động lại có các yêu cầu để HS rèn luyện các kĩ năng thành phần, chú trọng các kĩ năng (thao tác) TH Sinh học như sau:
Hoạt động 1. Xác định vấn đề TH
Hình thành kiến thức là cơ sở của bài TH cho HS. Yêu cầu của bước này là HS phải nhận thức được vấn đề Sinh học được thực hiện trong bài thực hành, nêu được giả thuyết hoặc đề xuất câu hỏi nghiên cứu.
Hoạt động 2. Lập kế hoạch thực hiện
Từ vấn đề đã được tìm hiểu ở trên, xác định các mục tiêu của bài TH, từ đó chuẩn bị các điều kiện TH (lựa chọn thiết bị, nguyên vật liệu và phương pháp thực hiện phù hợp) và thiết kế các nội dung TH (sắp xếp logic, tuần tự các bước thực hiện)
Hoạt động 3. Tiến hành các hoạt động TH bao gồm:
- Các thao tác (kĩ năng) TH, các phương pháp TH Hoạt động 4. Thu thập kết quả:
- Quan sát, ghi chép số liệu thu được.
- Kết luận: phân tích dữ liệu thu được từ phần kết quả để rút ra kết luận (hoặc minh chứng hay bác bỏ giả thuyết nêu ra trong bài TH).
Hoạt động 5. Viết báo cáo thu hoạch và đề xuất ý tưởng mới
- Xây dựng mẫu báo cáo TH: trình bày, mô tả kết quả thu được và thảo luận kết quả nghiên cứu.
- Lập kế hoạch triển khai thí nghiệm đánh giá và đề xuất cải tiến.
Để phù hợp với mục tiêu dạy học theo định hướng phát triển NLTH Sinh
học cho HS chuyên Sinh, từ nội dung các chủ đề dạy học TH, xác định các hình thức dạy học TH để thiết kế cấu trúc bài TH theo như mô tả trong bảng 2.3.
Bảng 2.3. Các phương thức thiết kế cấu trúc bài TH sử dụng trong dạy học theo hình thức dạy học TH của HS chuyên Sinh
Hình
thức Mục tiêu Cấu trúc bài TH
TH quan sát
- HS thực hiện gia công các tư liệu quan sát được bằng các thao tác logic để rút ra các kết luận có giá trị nhằm lĩnh hội kiến thức mới.
- Cho trước Kế hoạch TH và mẫu báo cáo TH → yêu cầu HS Xác định vấn đề TH và thực hiện kế hoạch TH.
TH thí nghiệm
- HS chủ động gây ra các hiện tượng, thay đổi điều kiện quan sát và tạo cơ hội đi sâu tìm hiểu nguyên nhân và bản chất của hiện tượng, mối quan hệ nhân quả giữa các hiện tượng.
- Cho trước các dụng cụ và thiết bị TH và nêu vấn đề TH → yêu cầu HS Lập kế hoạch TH và tiến hành Thực hiện kế hoạch, sau đó viết báo cáo TH theo mẫu cho trước.
TH nghiên cứu
HS sử dụng các phương pháp, thái độ và kĩ năng tương tự như các nhà khoa học để tiến hành thiết kế thí nghiệm nghiên cứu.
- Từ các nội dung kiến thức lý thuyết, GV thực hiện hướng dẫn giúp HS xác định giả thuyết khoa học trong hoạt động xác định vấn đề TH → HS sẽ tiến hành thiết lập giả thuyết và thu thập xử lý thông tin cần nghiên cứu để kết luận xác nhận hay phủ nhận giả thuyết về vấn đề nghiên cứu.
Tùy vào hình thức dạy học qua TH là TH quan sát, TH thí nghiệm hay TH nghiên cứu và mục đích của bài TH là hoàn thiện kĩ năng TH hay kiểm tra đánh giá, mỗi bài TH sẽ được thiết kế dựa trên cấu trúc chung như mô tả ở trên theo phương thức
phù hợp bằng cách cho trước tùy từng hoạt động, còn lại HS phải thực hiện yêu cầu của các hoạt động còn lại. Như vậy, trong mỗi phương thức thực hiện, HS sẽ đi theo một con đường để chiếm lĩnh kiến thức và từ đó GV có thể vận dụng để dạy bài TH tùy theo mục đích các khâu của quá trình dạy học.
(1) Với hình thức TH quan sát, con đường nhận thức của HS là:
Thông qua kế hoạch TH cho trước, HS xác định được các đối tượng và nhiệm vụ quan sát trong hoạt động xác định vấn đề TH → HS tiến hành TH quan sát và tư duy để tìm kiếm vấn đề cần quan sát, giải thích được cơ sở khoa học của các bước tiến hành, từ đó hoàn thiện kế hoạch TH. Việc thành công hay không của quy trình được đo bằng kết quả quan sát được.
Đặc điểm cơ bản trong TH quan sát là kích thích được tính tích cực của HS trong việc tự tìm tòi tri thức thức mới. HS phải sử dụng phối hợp tất cả các giác quan trong lúc quan sát, tìm hiểu cặn kẽ mọi đặc điểm của đối tượng, qua đó tính độc lập, chủ động của HS cao hơn. Khi TH quan sát- tìm tòi bộ phận, HS cần gia công các tư liệu quan sát bằng cách phân tích-tổng hợp, so sánh, tìm mối quan hệ nguyên nhân- kết quả, khái quát hóa, rút ra các kết luận có giá trị giải quyết được từng phần của một chủ đề lớn để lĩnh hội tri thức mới.
(2) Với hình thức TH thí nghiệm, con đường nhận thức của HS là:
Căn cứ vấn đề TH được đưa ra cùng các dụng cụ và thiết bị cho trước, HS chủ động gây ra các hiện tượng, thay đổi điều kiện quan sát và tạo khả năng đi sâu hơn vào tìm hiểu nguyên nhân của các hiện tượng thông qua việc lập kế hoạch TH và cho phép HS tiến hành bài TH tìm hiểu bản chất của các hiện tượng, mối quan hệ nhân quả giữa các hiện tượng. Ở bài TH này, HS tiến hành thực hiện TN kiểm định giả thuyết khoa học đã đặt ra. Việc chứng minh cho giả thuyết khoa học sẽ rút ra được kiến thức mới, tìm ra bản chất hiện tượng. Đồng thời, khi thực hiện kế hoạch TH, HS phân tích kết quả, tìm ra mối quan hệ nhân quả để chứng minh làm sáng tỏ hay bác bỏ giả thuyết nêu ra trong bài TH rút ra kết luận và hình thành kiến thức.
Các chỉ dẫn HS thực hiện báo cáo TH có vai trò định hướng và giúp HS rà soát và kiểm tra lại toàn bộ quá trình thực hiện bài TH.