Chương 2: MỘT SỐ BIỆN PHÁP PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÌM TÒI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC HÓA HỌC Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
2.1. Năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học của học sinh Trung học phổ thông
2.1.1.1. Tìm tòi nghiên cứu khoa học
Mức độ NCKH của các nhà khoa học vĩ đại, các nhà khoa học trẻ, các đề tài của các nghiên cứu sinh, thạc sỹ, SV và của HS THPT là khác nhau… Nhiệm vụ chính của NCKH ở bậc phổ thông là trang bị cho HS các kiến thức, kỹ năng NCKH chung để hỗ trợ cho hoạt động học tập tích cực, sáng tạo, chuẩn bị cho HS tiếp tục học lên cao đẳng đại học hoặc học nghề, bước vào cuộc sống lao động.
Do đó, khi hướng dẫn HS tiếp cận NCKH, mục tiêu thường đặt trọng tâm vào PP nghiên cứu hay quá trình tiến hành nghiên cứu (phát hiện vấn đề, xây dựng đề cương, tổ chức thực hiện, PP thực hiện, tìm kiếm tài liệu, thu thập thông tin, thí nghiệm, quan sát, phân tích số liệu, thử nghiệm kết quả, viết báo cáo, trình bày báo cáo) mà chưa thể yêu cầu cao vào kết quả nghiên cứu/sản phẩm cuối cùng như đối với công trình nghiên cứu của các chuyên gia, các nhà khoa học…
Thông thường kết quả NCKH của HS cũng là sản phẩm “mới” đối với chính họ, có tác dụng nhất định đối với thực tiễn trong khuôn khổ phạm vi hẹp. Do đó thuật ngữ TT NCKH sẽ phù hợp hơn để chỉ NCKH của HS phổ thông trong quá trình học tập các môn KHTN ở trường phổ thông.
Khi thực hiện quy trình TT NCKH, HS sử dụng một số kỹ năng TT, khám phá theo tiến trình: đặt câu hỏi cho vấn đề nghiên cứu (CHNC); từ đó xây dựng giả thuyết; lập kế hoạch và thực hiện kế hoạch giải quyết vấn đề (kiểm chứng giả thuyết và trả lời câu hỏi đặt ra); trình bày kết quả nghiên cứu. Trong quá trình TTNC HS tiến hành phân tích, rút ra những đặc điểm chung và riêng của một số sự vật, hiện tượng đơn giản trong tự nhiên đồng thời sử dụng các minh chứng khoa học cần thiết và lí giải các minh chứng đó để rút ra kết luận.
2.1.1.2. Năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học
NL TT NCKH - cơ sở để phát triển NL NCKH là một trong những NL cần phát triển cho HS đặc biệt là HS cấp THPT thông qua dạy học các môn KHTN.
NL TT NCKH của HS THPT là khả năng thực hiện tìm tòi nghiên cứu một chủ đề học tập hay thực tiễn theo quy trình NCKH của các nhà khoa học tạo ra sản phẩm có ý nghĩa với chính họ và cộng đồng.
NL TT NCKH của HS THPT thể hiện ở khả năng lập kế hoạch TTNC, khả năng thực hiện kế hoạch TTNC và khả năng viết báo cáo trình bày kết quả nghiên cứu theo quy trình NCKH nói chung. Cụ thể là: HS có khả năng thực hiện được một số kĩ năng tìm tòi, khám phá một số sự vật, hiện tượng trong thế giới tự nhiên và đời sống theo tiến trình; Từ đó thực hiện được việc phân tích, so sánh, rút ra những dấu hiệu chung và riêng của một số sự vật, hiện tượng đơn giản trong thế giới tự nhiên;
Đồng thời sử dụng được các chứng cứ khoa học để kiểm tra các dự đoán, lí giải các chứng cứ, rút ra kết luận.
NL TT NCKH là năng lực chuyên biệt của HS có thể phát triển thông qua dạy học các môn KHTN (môn Khoa học tích hợp, môn Vật lí, môn Hóa học và môn Sinh học).
Kết quả TTNC của HS chủ yếu khám phá tìm ra kiến thức mới về KHTN - sản phẩm mới đối với họ nhưng chưa phải là mới đối với nhân loại như là sản phẩm của nhà khoa học.
NL nói chung và NL TT NCKH nói riêng không phải chỉ là bẩm sinh, tùy thuộc vào hệ thần kinh trung ương mà còn được hình thành và phát triển trong quá trình hoạt động (học tập, lao động, giao tiếp ...) của chủ thể. Phát triển NL TT NCKH cho HS thông qua dạy học môn KHTN và các môn học tự chọn Vật Lí, Hóa học, Sinh học ở trường THPT mới theo định hướng phát triển NL chung, NL chuyên môn và NL đặc biệt cho HS là yếu tố then chốt của hoạt động giáo dục.
2.1.2. Cấu trúc năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học
Qua nghiên cứu và phân tích khái niệm NL, NL TT NCKH cho thấy NL TT NCKH có cấu trúc phức hợp gồm nhiều thành tố. Cấu trúc NL TT NCKH được xây dựng trên cơ sở khoa học sau:
- Khái niệm, cấu trúc NL, khung NL cần đạt của HS THPT.
- Đặc điểm, bản chất và quy trình NCKH nói chung được đề xuất trong [4], [15], [30].
- Tiêu chí NL TT khám phá thế giới tự nhiên của HS THPT được trình bày trong chương trình Giáo dục phổ thông tổng thể (tháng 7-2017) của Bộ GD&ĐT [5].
- Tiêu chí NL TT khám phá thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học được trình bày trong chương trình Giáo dục phổ thông môn Hóa học (2018) của Bộ GD&ĐT [6].
Từ cơ sở hoa học trên, chúng tôi đề xuất cấu trúc NL TT NCKH của HS THPT gồm ba thành tố cơ bản là NL lập kế hoạch TTNC, NL thực hiện kế hoạch TTNC, NL viết báo cáo và trình bày kết quả.
a. Năng lực lập kế hoạch tìm tòi nghiên cứu: HS lập kế hoạch TTNC theo quy trình NCKH, sản phẩm cần có là kế hoạch TTNC, gồm dự kiến hay đề xuất về:
- Chủ đề TTNC.
- Các CHNC của vấn đề nghiên cứu.
- GTNC/dự đoán tương ứng cho mỗi CHNC.
- PATN TTNC để trả lời CHNC.
- Cách thức thu thập thông tin, xử lí thông tin: Công cụ thu thập và phân tích kết quả.
- Dự kiến sản phẩm, kết luận “cái mới” tìm được.
- Cấu trúc nội dung báo cáo.
- Dự kiến cách trình bày kết quả TTNC theo ngôn ngữ khoa học.
b. Năng lực thực hiện kế hoạch tìm tòi nghiên cứu: Thể hiện rõ ở kết quả nghiên cứu tạo sản phẩm cuối cùng gồm:
- Chủ đề TTNC : Có tính thiết thực, thực tiễn, khả thi.
- CHNC: Thể hiện rõ định hướng và có thể TTNC được.
- GTNC / dự đoán: Rõ ràng, có thể kiểm chứng được, phù hợp với CHNC.
- PATN TTNC khả thi để kiểm chứng giả thuyết và trả lời cho CHNC.
- Tiến hành có hiệu quả theo PATN TTNC đã đề ra. Thu thập được thông tin, xử lí thông tin một cách khoa học.
- Rút ra kết luận: “cái mới” tìm được trên cơ sở các bằng chứng khoa học.
c. Năng lực viết báo cáo và trình bày kết quả nghiên cứu:
- Viết được báo cáo ngắn gọn, cấu trúc logic theo ngôn ngữ khoa học.
- Trình bày kết quả nghiên cứu làm nổi bật cái mới, đóng góp của đề tài.
2.1.3. Biểu hiện của năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học của học sinh trong dạy học hóa học
Biểu hiện NL TT NCKH của HS thông qua học tập môn KHTN nói chung và môn Hóa học nói riêng được thể hiện thông qua việc thực hiện có kết quả hoạt động học tập nghiên cứu theo quy trình NCKH, cụ thể là:
(1). Xác định được chủ đề TTNC : Có tính thiết thực, thực tiễn, khả thi.
Việc xác định chủ đề TTNC đòi hỏi khả năng bao quát lớn, đây là vấn đề khó khăn với đại đa số HS THPT nói chung. Nên thông thường GV có định hướng sẵn và giúp HS xác định chủ đề nghiên cứu.
(2). Xác định được CHNC: Thể hiện rõ định hướng và có thể TTNC được.
CHNC đặt ra phải làm ràng rõ mục đích nghiên cứu, góp phần chi tiết hơn, định hướng cụ thể hơn các bước cần TTNC để đạt được mục tiêu nghiên cứu. CHNC cần phù hợp với mục đích nghiên cứu và khi thực hiện trả lời CHNC thì thu được kết quả nghiên cứu.
(3). Đề xuất được GTNC/ dự đoán: Rõ ràng, có thể kiểm chứng được, phù hợp với CHNC.
GTNC là câu trả lời giả định cho CHNC đóng vai trò định hướng cho quá trình nghiên cứu. Ứng với mỗi CHNC có ít nhất một GTNC tương ứng. Do đó GTNC đặt ra cần phù hợp với lí thuyết, thực tiễn, đồng thời phù hợp với CHNC và có khả năng kiểm chứng bằng TN.
(4). Thiết kế được PATN TTNC khả thi để kiểm chứng giả thuyết và trả lời cho CHNC.
Để đề xuất PATN TTNC cần dự kiến và lựa chọn các ý tưởng, cách thức phù hợp. Kết nối các nguồn thông tin để đưa ra PATN TTNC khả thi, tối ưu nhất nhằm kiểm chứng GTNC và trả lời CHNC.
(5). Tiến hành PATN TTNC đã đề ra, kiểm chứng giả thuyết rút ra kết luận.
Tiến hành TN TTNC theo các cách khác nhau (dựa trên PATN TTNC đã lập).
Phân tích kết quả, phát hiện và giải quyết các vấn đề nảy sinh trong quá trình tiến hành TN. Thu thập thông tin, kết quả TN và phân tích, xử lí số liệu TN, rút ra nhận xét và kiểm chứng giả thuyết.
(6). Viết được báo cáo với nội dung đầy đủ và khoa học.
Tổng hợp kết quả nghiên cứu chi tiết, đầy đủ, sắp xếp theo logic khoa học, hình thành sản phẩm của quá trình TTNC. Rút ra kết luận về vấn đề nghiên cứu.
(7). Trình bày kết quả TTNC theo ngôn ngữ khoa học.
Sử dụng các phương tiện trực quan, sơ đồ tư duy, biểu bảng để nêu bật được nội dung kết quả nghiên cứu. Ngôn ngữ trình bày cần đa dạng, phong phú có cấu trúc rõ ràng mạch lạch.