Dạy học vật lí theo quy trình NCKH chương “điện từ học” cấp THCS

Chuyển từ học chủ yếu trên lớp sang tổ chức hình thức học tập đa dạng, chú ý các hoạt động xã hội, ngoại khóa, nghiên cứu khoa học”; Điều 5, khoản 2 trong Luật Giáo dục 2005 đã nêu rõ yê

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêng tôi Các số liệu sử dụng phân tích trong luận án có nguồn gốc rõ ràng, đã công bố theo đúng quy định Các kết quả nghiên cứu trong luận án do tôi tự tìm hiểu, phân tích một cách trung thực, khách quan và phù hợp với thực tiễn giáo dục Việt Nam Các

kết quả này chƣa từng đƣợc công bố trong bất kì nghiên cứu nào khác

Nghiên cứu sinh

Nguyễn Văn Nghiệp

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Trường, Khoa Vật lí, Bộ môn Phương pháp dạy học Vật lí Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, Vụ Giáo dục Trung học Bộ Giáo dục và Đào tạo, Ban Giám hiệu, giáo viên và các em học sinh các trường THCS trên địa bàn Hà Nội - nơi tác giả công tác, tiến hành các nghiên cứu và triển khai thực nghiệm đề tài khoa học đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tác giả hoàn thành được luận án này

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Nhà giáo Nhân dân - PGS.TS Phạm Xuân Quế và Nhà giáo Nhân dân - PGS.TS Nguyễn Văn Khải đã tận tình hướng dẫn, động viên, giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian nghiên cứu để tác giả hoàn thành công trình nghiên cứu

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy, cô giáo trong Khoa Vật lí Trường Đại học Sư phạm Hà Nội đã dành nhiều thời gian tư vấn, đóng góp, bổ sung ý kiến

để tác giả chỉnh sửa và hoàn thiện luận án

Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lời cảm ơn tới bạn bè, đồng nghiệp những người

đã giúp đỡ và động viên tác giả trong thời gian nghiên cứu để hoàn thành đề tài khoa học Đặc biệt, tác giả xin gửi đến bố, mẹ kính yêu lời biết ơn sâu nặng bởi đã đồng hành cùng tác giả vượt qua những gian truân, thử thách để tác giả bước tiếp những bước đi trong cuộc đời

Trân trọng cảm ơn

Nghiên cứu sinh

Nguyễn Văn Nghiệp

MỤC LỤC

Trang bìa

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC VIẾT TẮT ix

DANH MỤC CÁC BẢNG x

DANH MỤC CÁC HÌNH xii

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ xiv

MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 4

4 Đối tượng và khách thể nghiên cứu 4

5 Giả thuyết khoa học 5

6 Nhiệm vụ nghiên cứu 5

7 Phương pháp nghiên cứu 6

8 Các đóng góp mới của đề tài 7

Chương 1 TỔNG QUAN CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 9

1.1 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu 9

1.1.1 Tổng quan về dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học 9

1.1.1.1 Trên thế giới 9

1.1.1.2 Ở Việt Nam 13

1.1.2 Tổng quan về phát triển năng lực khoa học của học sinh trong dạy học 17

1.1.2.1 Trên thế giới 17

1.1.2.2 Ở Việt nam 21

1.2 Cơ sở lí luận 23

1.2.1 Một số khái niệm 23

1.2.1.1 Khái niệm về nghiên cứu khoa học của học sinh ở trường phổ thông 23

1.2.1.2 Khái niệm về quy trình nghiên cứu khoa học 24

1.2.1.3 Khái niệm về năng lực khoa học của học sinh phổ thông 26

1.2.2 Thiết kế tiến trình dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học 26

1.2.2.1 Khái niệm về dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học 26

1.2.2.2 Chuyển quy trình nghiên cứu khoa học thành tiến trình dạy học 27

1.2.2.3 Sự khác nhau giữa nhà khoa học và học sinh phổ thông trong nghiên cứu khoa học 28

1.2.3 Giải pháp đưa giai đoạn “nghiên cứu tổng quan” vào tiến trình dạy học 31

1.2.3.1 Định nghĩa về tổng quan 31

1.2.3.2 Mục đích đưa giai đoạn “nghiên cứu tổng quan” vào tiến trình dạy học 31

1.2.3.3 Khó khăn khi đưa “nghiên cứu tổng quan” vào tiến trình dạy học 33

1.2.3.4 Giải pháp đưa giai đoạn “nghiên cứu tổng quan” vào tiến trình dạy học 33

1.2.4 Thiết kế hoạt động dạy và học theo quy trình nghiên cứu khoa học 35

1.2.4.1 Một số đặc điểm lứa tuổi của học sinh trung học cơ sở 35

1.2.4.2 Mục tiêu của dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học 36

1.2.4.3 Định hướng tổ chức hoạt động dạy và hoạt động học theo quy trình nghiên cứu khoa học 38

1.2.4.4 Cấu trúc câu giả thuyết và câu dự đoán 40

1.2.4.5 Một số lưu ý trong dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học 42

1.2.5 Vai trò, nguyên tắc, mức độ dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học 43 1.2.5.1 Vai trò của dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học 44

1.2.5.2 Nguyên tắc của dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học 45

1.2.5.3 Các mức độ dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học 46

1.2.6 Đánh giá năng lực khoa học của học sinh khi học theo quy trình nghiên cứu khoa học 48

1.2.6.1 Biểu hiện năng lực thành phần của học sinh khi học theo quy trình nghiên cứu khoa học 48

1.2.6.2 Tiêu chí và mức độ hành vi trong đánh giá năng lực khoa học của học sinh

50

1.2.6.3 Bảng kiểm theo chỉ báo hành vi và mức độ hành vi của năng lực khoa học 51

1.3 Cơ sở thực tiễn 54

1.3.1 Nhận thức của giáo viên về bản chất của dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học 54

1.3.2 Thực trạng về việc dạy học phát triển năng lực khoa học 55

1.3.3 Nhận thức của giáo viên về vai trò của nghiên cứu khoa học trong dạy học Vật lí ở trường trung học cơ sở 56

1.3.4 Mức độ hiểu biết của giáo viên về quy trình nghiên cứu khoa học 57

1.3.5 Một số nguyên nhân ảnh hưởng đến việc dạy học phát triển năng lực khoa học 58

1.3.6 Thực trạng năng lực khoa học của học sinh ở một số trường trung học cơ sở trên địa bàn Hà Nội 59

Kết luận Chương 1 61

Chương 2 THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC THEO QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CHƯƠNG “ĐIỆN TỪ HỌC” 62

2.1 Phân tích Chương 2 “Điện từ học” cấp THCS trong Chương trình Giáo dục phổ thông hiện hành 62

2.1.1 Vị trí của Chương “Điện từ học” 62

2.1.2 Phân tích đặc điểm nội dung kiến thức ở Chương 2 “Điện từ học” 62

2.2 Lựa chọn và sắp xếp logic kiến thức về “Điện từ học” 66

2.2.1 Sắp xếp logic các bài học về “Điện từ học” 66

2.2.2 Logic hình thành kiến thức về từ trường của nam châm vĩnh cửu 67

2.2.3 Logic hình thành kiến thức về từ trường của dòng điện 68

2.2.4 Logic hình thành kiến thức về cảm ứng điện từ 69

2.3 Thiết kế thiết bị thí nghiệm 71

2.3.1 Lí do thiết kế thí nghiệm 71

2.3.1.1 Đối với bài “Từ trường của nam châm vĩnh cửu” 72

2.3.1.2 Đối với bài “Từ trường của dòng điện” 72

2.3.1.3 Đối với bài “Cảm ứng điện từ” 74

2.3.3 Thiết kế và chế tạo bộ thí nghiệm ở bài “Từ trường của dòng điện” 75

2.3.4 Thiết kế và chế tạo bộ thí nghiệm ở bài “Cảm ứng điện từ” 76

2.3.4.1 Cơ sở lí thuyết 76

2.3.4.2 Thiết kế và chế tạo bộ thí nghiệm nghiên cứu về cảm ứng điện từ dùng nam châm vĩnh cửu 77

2.3.4.3 Thiết kế và chế tạo bộ thí nghiệm nghiên cứu về cảm ứng điện từ dùng nam châm điện 81

2.4 Tiến trình dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học 83

3.4.1 Bài 1 Từ trường của nam châm vĩnh cửu 83

3.4.1.1 Mục tiêu về nội dung tri thức học sinh cần đạt 83

3.4.1.3 Tổ chức hoạt động dạy và học theo quy trình nghiên cứu khoa học 84

3.4.1.4 Mục tiêu về đánh giá năng lực khoa học của học sinh 90

2.4.2 Bài 2 Từ trường của dòng điện 93

2.4.2.1 Mục tiêu về nội dung tri thức học sinh cần đạt 93

2.4.2.2 Mục tiêu về phát triển năng lực khoa học của học sinh 93

2.4.2.3 Tổ chức hoạt động dạy và học theo quy trình nghiên cứu khoa học 93

2.4.2.4 Mục tiêu về đánh giá năng lực khoa học của học sinh 100

2.4.3 Bài 3 Cảm ứng điện từ 102

2.4.3.1 Mục tiêu về nội dung tri thức học sinh cần đạt 102

2.4.3.2 Mục tiêu phát triển năng lực khoa học của học sinh 102

2.4.3.3 Tổ chức hoạt động dạy và học theo quy trình nghiên cứu khoa học 103

2.4.3.4 Mục tiêu về đánh giá năng lực khoa học của học sinh 111

Kết luận Chương 2 114

Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 115

3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 115

3.2 Nội dung thực nghiệm sư phạm 115

3.2.1 Kết quả thực nghiệm sư phạm vòng một 115

3.2.2 Nội dung thực nghiệm sư phạm vòng hai 116

3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm vòng hai 116

3.3.1 Đối tượng triển khai thực nghiệm sư phạm 116

3.3.2 Quy trình thực nghiệm 117

3.3.3 Nội dung, công cụ và phương pháp thực nghiệm 118

3.4 Kết quả thực nghiệm vòng hai 118

3.4.1 Đánh giá định tính 118

3.4.1.1 Phương pháp đánh giá 118

3.4.1.2 Kết quả thực nghiệm sư phạm 119

3.4.1.3 Phân tích kết quả 132

3.4.1.4 Kết luận 134

3.4.2 Đánh giá sự tiến bộ của học sinh 134

3.4.2.1 Phương pháp đánh giá 134

3.4.2.2 Kết quả sự tiến bộ trong phát triển năng lực khoa học của HS 135

3.4.2.3 Kết luận 141

3.4.3 Đánh giá định lượng 141

3.4.3.1 Phương pháp đánh giá 141

3.4.3.2 Đánh giá sự phát triển năng lực khoa học các trường thực nghiệm 141

3.4.3.3 Đánh giá sự phát triển năng lực khoa học của học sinh lớp 8 và lớp 9 145

3.4.3.4 Đánh giá sự phát triển NLKH của HS tham gia thực nghiệm 147

3.4.3.5 Kết luận 151

KẾT LUẬN, ĐỀ XUẤT VÀ KHUYẾN NGHỊ 154

1 Kết luận 154

2 Đề xuất nghiên cứu tiếp theo của đề tài 156

3 Khuyến nghị 156

3.1 Với Bộ Giáo dục và Đào tạo 156

3.2 Với giáo viên trung học 157

CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 158

TÀI LIỆU THAM KHẢO 159

PHỤ LỤC 165

Phụ lục 1 Một số hình ảnh triển khai thực nghiệm sư phạm 165

Phụ lục 2 Chuẩn kiến thức và kĩ năng Chương 2 Điện từ học trong Chương trình Giáo dục phổ thông cấp THCS 166

Phụ lục 3 Phiếu học tập Bài 1 của học sinh lớp 8 trường THCS Hoàng Hoa Thám 168

Phụ lục 4 Phiếu học tập bài 1 của học sinh lớp 9 trường THCS Nguyễn Siêu 172

Phụ lục 5 Phiếu học tập bài 2 của học sinh lớp 8 trường THCS Đoàn Kết 178

Phụ lục 6 Phiếu học tập Bài 3 của học sinh lớp 9 trường THCS Hoàng Hoa Thám 183

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Sự khác nhau giữa nhà khoa học và học sinh phổ thông trong nghiên cứu khoa học 29 Bảng 1.2 Mục tiêu của dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học 36 Bảng 1.3 Năng lực thành phần cấu thành năng lực khoa học 49 Bảng 1.4 Bảng kiểm mức độ chỉ báo hành vi năng lực thành phần của năng lực khoa học 51 Bảng 1.5 Số liệu về nhận thức của giáo viên về bản chất của dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học 54 Bảng 1.6 Thống kê kết quả khảo sát thực trạng dạy học phát triển năng lực khoa học của giáo viên 55 Bảng 1.7 Kết quả nhận thức của giáo viên về vai trò của nghiên cứu khoa học trong dạy học ở trường trung học cơ sở 57 Bảng 1.8 Kết quả điều tra mức độ hiểu biết của giáo viên về quy trình nghiên cứu khoa học 58 Bảng 1.9 Kết quả khảo sát nguyên nhân ảnh hưởng đến dạy học phát triển năng lực khoa học cho học sinh của giáo viên 58 Bảng 1.10 Kết quả khảo sát đầu vào về năng lực khoa học của học sinh trung học

cơ sở 59

Bảng 2.1 Sắp xếp logic các bài học về Điện từ học cấp trung học cơ sở 66 Bảng 2.2 Bảng kiểm chỉ báo hành vi năng lực khoa học của học sinh bài “Từ trường của nam châm vĩnh cửu” 90 Bảng 2.3 Bảng kiểm chỉ báo hành vi năng lực khoa học của học sinh bài “Từ trường của dòng điện” 100 Bảng 2.4 Bảng kiểm chỉ báo hành vi năng lực khoa học của học sinh bài “Cảm ứng điện từ” 111

Bảng 3.1 Thời gian và địa điểm triển khai thực nghiệm 116

Bảng 3.2 Một số thông tin về quá trình triển khai thực nghiệm sư phạm 117

Bảng 3.3 Số học sinh có mặt tham gia triển khai thực nghiệm sư phạm 117

Bảng 3.4 Nội dung, công cụ và phương pháp thực nghiệm 118

Bảng 3.5 Số liệu khảo sát năng lực thành phần của học sinh 135

Bảng 3.6 Thống kê (%) mức độ năng lực thành phần của học sinh ở các trường thực nghiệm sư phạm 142

Bảng 3.7 Thống kê (%) mức độ năng lực thành phần của học sinh lớp 8 và lớp 9 145

Bảng 3.8 Thống kê (%) mức độ năng lực thành phần của học sinh thực nghiệm sư phạm 148

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1 1 Sơ đồ tiến trình dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học 28

Hình 2 1 Sơ đồ logic hình thành kiến thức về từ trường của nam châm vĩnh cửu 68 Hình 2 2 Sơ đồ logic hình thành kiến thức về từ trường dòng điện 69

Hình 2 3 Sơ đồ logic hình thành kiến thức về cảm ứng điện từ 71

Hình 2 4 Thí nghiệm về tương tác của nam châm vĩnh cửu 74

Hình 2 5 Chi tiết thiết bị (khung cuốn vòng dây, chân đế, ắc quy) 75

Hình 2 6 Bố trí và lắp đặt bộ thí nghiệm khảo sát từ trường dòng điện 76

Hình 2 7 Từ phổ của dòng điện qua dây dẫn thẳng 76

Hình 2 8 Từ phổ của dòng điện qua vòng dây 76

Hình 2 9 Từ phổ của dòng điện qua ống dây 76

Hình 2 10 Bộ thí nghiệm nghiên cứu về cảm ứng điện từ dùng nam châm vĩnh cửu và nam châm điện 77

Hình 2 11 Thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ dùng nam châm vĩnh cửu 78

Hình 2 12 Thí nghiệm kiểm tra độ lớn dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào diện tích vòng dây 78

Hình 2 13 Thí nghiệm kiểm tra độ lớn dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào góc hợp bởi phương đường sức từ với mặt phẳng cuộn dây 79

Hình 2 14 Thí nghiệm kiểm tra độ lớn dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào độ lớn từ trường của nam châm 80

Hình 2 15 Thí nghiệm thay đổi diện tích cuộn dây 80

Hình 2 16 Thí nghiệm thay đổi tốc độ góc quay 81

Hình 2 17 Thí nghiệm thay đổi về độ lớn của từ trường 81

Hình 2 18 Thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ dùng nam châm điện 82

Hình ảnh và hình vẽ ở ba bài học Hình B1 1 88

Hình B1 2 89

Hình B2.1 94

Hình B2 2 97

Hình B2 3 97

Hình B2 4 97

Hình B2 5 97

Hình B2 6 97

Hình B2 7 97

Hình B2 8 97

Hình B2 9 98

Hình B2 10 98

Hình B2 11 98

Hình B2 12 98

Hình B2 13 99

Hình B2 14 99

Hình B3 1 103

Hình B3 2 104

Hình B3 3 108

Hình B3 4 108

Hình B3 5 108

Hình B3 6 108

Hình B3 7 109

Hình B3 8 109

Hình B3 9 109

Hình B3 10 110

Hình B3 12 111

Hình B3 12 111

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 3.1 Mức độ năng lực thành phần của học sinh lớp 8 trường Đoàn Kết 143

Biểu đồ 3.2 Mức độ năng lực thành phần của học sinh lớp 8 trường Hoàng Hoa Thám 144

Biểu đồ 3.3 Mức độ năng lực thành phần của học sinh lớp 9 trường Nguyễn Siêu 144

Biểu đồ 3.4 Mức độ năng lực thành phần của học sinh lớp 9 trường Hoàng Hoa Thám 144

Biểu đồ 3.5 Mức độ năng lực thành phần của học sinh lớp 8 và lớp 9 ở Bài 1 146

Biểu đồ 3.6 Mức độ năng lực thành phần của học sinh lớp 8 và lớp 9 ở Bài 2 146

Biểu đồ 3.7 Mức độ năng lực thành phần của học sinh lớp 8 và lớp 9 ở Bài 3 147

Biểu đồ 3.8 Mức độ năng lực thành phần 1 148

Biểu đồ 3.9 Mức độ năng lực thành phần 2 148

Biểu đồ 3.10 Mức độ năng lực thành phần 3 149

Biểu đồ 3.11 Mức độ năng lực thành phần 4 149

Biểu đồ 3.12 Mức độ năng lực thành phần 5 149

Biểu đồ 3.13 Mức độ năng lực thành phần 6 149

Biểu đồ 3.14 Mức độ năng lực thành phần 7 150

Biểu đồ 3.15 Mức độ năng lực thành phần 8 150

Biểu đồ 3.16 Mức độ năng lực thành phần 9 150

Biểu đồ 3.17 Mức độ năng lực thành phần 10 150

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Tốc độ phát triển nhanh về KH và công nghệ đã tạo nên kho tàng tri thức đồ

sộ trong thế kỉ 21 và tác động mạnh mẽ đến giáo dục ở mỗi quốc gia trong việc đổi mới cách dạy để người học có thể tiếp nhận được tri thức KH của nhân loại Giáo dục phổ thông ở các quốc gia trên thế giới đều hướng đến mục tiêu phát triển phẩm chất và năng lực của người học, tạo ra nguồn nhân lực chất lượng cao và có đủ khả năng phục vụ sự nghiệp phát triển kinh tế của quốc gia Để đạt được mục tiêu giáo dục, nhiều quốc gia trên giới đã đầu tư nguồn lực để nghiên cứu phương pháp, hình thức, kĩ thuật DH tích cực nhằm phát triển phẩm chất và năng lực của HS ở trường phổ thông và Việt Nam không nằm ngoài các quốc gia đó Trong xã hội hiện đại người lao động cần có tri thức, có phẩm chất và năng lực để giải quyết hiệu quả công việc được giao Muốn vậy, thì khả năng tự học, tự nghiên cứu của mỗi cá nhân cần được chú trọng trong giáo dục ở trường phổ thông

Giáo dục phổ thông ở nước ta được Đảng và Nhà nước quan tâm thường xuyên và liên tục qua nhiều thời kì biến đổi của đất nước Vấn đề này có thể nhận thấy trong các văn kiện của Đảng, các chính sách ưu tiên của Nhà nước cho giáo dục Nghị quyết Hội nghị lần thứ 8 của BCH Trung ương về đổi mới căn bản, toàn diện về giáo dục và đào tạo đã nêu rõ quan điểm chỉ đạo [3]: “Giáo dục và đào tạo

là quốc sách hàng đầu, là sự nghiệp của Đảng, Nhà nước và của toàn dân Đầu tư cho giáo dục là đầu tư phát triển, được ưu tiên đi trước trong các chương trình, kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội” và “Chuyển mạnh quá trình giáo dục từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện năng lực và phẩm chất người học Học

đi đôi với hành; lí luận gắn với thực tiễn; giáo dục nhà trường kết hợp với giáo dục gia đình và giáo dục xã hội” Đồng thời, Nghị quyết đã chỉ ra nhiệm vụ và giải pháp: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kĩ năng của người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi

mới tri thức, kĩ năng, phát triển năng lực Chuyển từ học chủ yếu trên lớp sang tổ chức hình thức học tập đa dạng, chú ý các hoạt động xã hội, ngoại khóa, nghiên cứu khoa học”; Điều 5, khoản 2 trong Luật Giáo dục 2005 đã nêu rõ yêu cầu về phương pháp giáo dục [24]: “Phương pháp giáo dục phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, tư duy sáng tạo của người học; bồi dưỡng cho người học năng lực tự học, khả năng thực hành, lòng say mê học tập và ý chí vươn lên” Như vậy, có thể thấy những định hướng trên chỉ ra rằng, phương pháp giáo dục ở trường phổ thông nhằm phát triển phẩm chất và năng lực của HS, trong đó NCKH là một hình thức dạy và học không thể thiếu trong giáo dục ở trường phổ thông

Thực hiện sự chỉ đạo trên, trong những năm gần đây, Bộ GDĐT đã triển khai nhiều đợt tập huấn cho GV nhằm nâng cao chất lượng giáo dục ở trường phổ thông Điều này đã tác động mạnh đến nhận thức của GV trong việc DH, kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển phẩm chất và năng lực người học Tuy nhiên, GV ở trường phổ thông còn gặp phải nhiều khó khăn trong việc xác định được thành phần, tiêu chí, mức độ về phẩm chất và năng lực của HS, đặc biệt là các môn học

KH tự nhiên trong đó có môn Vật lí NLKH bao gồm các NLTP như: Đặt câu hỏi nghiên cứu; nghiên cứu tổng quan; hình thành giả thuyết; rút ra hệ quả từ giả thuyết; thiết kế phương án thực nghiệm; triển khai thực nghiệm; rút ra kết luận Dễ nhận thấy, những NLTP trên của NLKH chưa xuất hiện trong Chương trình GDPT hiện hành [7],[8] và chỉ được đề cập trong dự thảo Chương trình GDPT mới ở môn KH

tự nhiên cấp THCS

Các cuộc thi do Bộ GDĐT tổ chức có tác động tích cực đến đổi mới PPDH, hình thức DH ở trường phổ thông Đặc biệt, cuộc thi KH kĩ thuật dành cho HS trung học được tổ từ năm 2012 cho đến nay đã lôi cuốn sự tham gia của nhà KH, GV, phụ huynh và các tổ chức trong xã hội [74] Số lượng đăng kí dự thi và số giải thưởng dành được ở hội thi quốc tế tăng mạnh thể hiện sự thành công lớn trong giáo dục về đổi mới hình thức DH Tuy nhiên, đề tài NCKH cần tuân thủ thực hiện theo các giai đoạn trong quy trình NCKH, nhưng quy trình NCKH chưa thấy xuất hiện trong DH

ở trường phổ thông, vấn đề này cần sớm được khắc phục để giúp HS hiểu được quy

trình NCKH, các giai đoạn NCKH trong đó có giai đoạn “nghiên cứu tổng quan” để

họ có thể vận dụng vào giải quyết vấn đề trong thực tiễn

Vật lí học là ngành KH nghiên cứu về sự vận động của vật chất để tìm ra những quy luật vận động của tự nhiên, tri thức KH về vật lí được tìm thấy nhờ các công trình NCKH Vì vậy, DH Vật lí ở trường phổ thông là dạy cho HS con đường tìm ra tri thức KH, qua đó sẽ phát triển phẩm chất và NLKH Tuy nhiên, trong DH Vật lí ở trường phổ thông cho đến thời điểm này thì đa số GV chưa quan tâm đến

DH theo quy trình NCKH

Kiến thức vật lí ở Chương “Điện từ học” cấp THCS có nội dung cơ bản và quan trọng trong kho tàng tri thức của nhân loại và có ý nghĩa to lớn đối với sự phát triển của KH cũng như sự phát triển của xã hội loài người, vì chỉ khi phát hiện ra

“cảm ứng điện từ” thì ngành Vật lí được phát triển mạnh mẽ, những ứng dụng của tri thức KH về Điện tự học đã thúc đẩy xã hội loài người tiến đến thời kì hiện đại Nội dung kiến thức về Điện từ học ở cấp THCS được bố trí ở Chương 2 với thời lượng 20 tiết trong môn Vật lí lớp 9 SGK hiện hành cấu trúc thành 19 bài học [25] nhưng chưa thể hiện mạch logic phát hiện và giải quyết vấn đề về tri thức KH, do

đó sẽ có những khó khăn nhất định trong DH phát triển NLKH của HS Vì vậy, cần sắp xếp lại nội dung kiến thức Điện từ học thành những nhóm kiến thức cơ bản và tìm ra mạch logic phát triển nội dung kiến thức để sao cho, từ một câu hỏi nghiên cứu mà có thể giải quyết được đầy đủ nội dung kiến thức có liên quan trong phạm

vi Chương trình GDPT cấp THCS

Điện từ học là một trong những kiến thức vật lí trừu tượng, vì từ trường là dạng vật chất không quan sát được trực tiếp mà chỉ nhận biết từ trường thông qua từ phổ và nhận biết được sự xuất hiện dòng điện cảm ứng thông qua điện kế Tuy nhiên, dụng cụ TN phục vụ cho việc học tập theo nhóm đang còn thiếu trong danh mục Thiết bị dạy học tối thiểu [4] Để phát triển được NLKH cho HS trong quá trình học tập và nghiên cứu để phát hiện ra tri thức về Điện từ học thì cần thiết kế, chế tạo bổ sung một số thiết bị TN phục vụ cho hoạt động học của HS

Việc đánh giá và xếp loại kết quả học tập của HS THCS được thực hiện theo

Thông tư 58/BGĐT [75], tuy nhiên quy chế này chỉ đánh giá kết quả học tập mà HS đạt được về nội dung kiến thức mà chưa có đánh giá về sự phát triển năng lực của

HS trong quá trình học tập Thế nên, cần thiết phải xây dựng bộ công cụ đánh giá NLKH của HS để góp phần hoàn thiện quy chế đánh giá kết quả học tập và rèn luyện của HS ở trường phổ thông, đồng thời tháo gỡ những khó khăn hiện tại mà

GV ở trường phổ thông đang gặp phải trong việc thực hiện Nghị quyết 29

Từ những lí do trên, chúng tôi triển khai nghiên cứu đề tài: Dạy học Vật lí theo

quy trình nghiên cứu khoa học Chương “Điện từ học” cấp trung học cơ sở

2 Mục đích nghiên cứu

Đề tài tập trung nghiên cứu những vấn đề liên quan đến phương pháp dạy học

và quy trình NCKH để thiết kế tiến trình dạy học dựa trên quy trình NCKH, trong

đó có chú ý đưa giai đoạn nghiên cứu tổng quan vào tiến trình dạy học Đồng thời, vận dụng tiến trình DH theo quy trình NCKH để tổ chức DH một số kiến thức ở chương “Điện từ học” cấp THCS nhằm giúp HS phát triển NLKH

3 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu chỉ giới hạn vận dụng tiến trình DH theo quy trình NCKH ở nội dung kiến thức về Điện từ học cấp THCS (đã được cấu trúc lại thành ba bài học) và thử nghiệm trên đối tượng HS THCS trên địa bàn thành phố Hà Nội

4 Đối tượng và khách thể nghiên cứu

4.1 Đối tượng nghiên cứu

- Quy trình NCKH, tiến trình DH theo quy trình NCKH

- Các NLTP của NLKH khi DH theo quy trình NCKH

- Công cụ đánh giá NLKH của HS khi học theo quy trình NCKH

- Nội dung kiến thức về Điện từ cấp THCS

- Các TN và thiết bị TN trong DH kiến thức về điện từ học

4.2 Khách thể nghiên cứu

- HS lớp 8 và lớp 9 ở một số trường THCS trên địa bàn TP Hà Nội

- GV ở một số trường THCS trên địa bàn TP Hà Nội

5 Giả thuyết khoa học

Muốn phát triển được NLKH của HS ở trường phổ thông thì cần tổ chức DH kiến thức KH theo con đường nghiên cứu của nhà KH Nếu xây dựng được tiến trình DH dựa theo quy trình NCKH và vận dụng vào DH kiến thức vật lí về Điện từ học ở trường THCS thì sẽ phát triển được NLKH của HS

6 Nhiệm vụ nghiên cứu

6.1 Hệ thống hóa cơ sở lí luận, cơ sở thực tiễn của DH theo quy trình NCKH,

DH phát triển NLKH trên thế giới và ở Việt Nam

6.2 Điều tra thực trạng của việc tổ chức DH theo quy trình NCKH nhằm phát triển NLKH của HS ở trường THCS

6.3 Xác định mức độ năng lực của nhà KH và mức độ năng lực của HS ở các giai đoạn trong quy trình NCKH để đề xuất các NLTP, biểu hiện của hành vi của NLKH và mức độ biểu hiện của hành vi NLKH của HS

6.4 Thiết kế tiến trình DH theo quy trình NCKH, trong đó có đưa giai đoạn nghiên cứu tổng quan vào tiến trình DH nhằm phát triển NLKH của HS

6.5 Xây dựng bộ công cụ đánh giá NLKH của HS khi học theo quy trình NCKH

6.6 Nghiên cứu nội dung kiến thức về Điện từ học trong Chương trình GDPT hiện hành để sắp xếp nội dung kiến thức về Điện từ học thành nhóm kiến thức có liên quan và cấu trúc lại thành các bài học mới Trên cơ sở đó, thiết kế logic hình thành kiến thức theo các giai đoạn của quy trình NCKH

6.7 Thiết kế tiến trình DH, các hoạt động dạy và học ở các bài học mới theo

quy trình NCKH nhằm phát triển NLKH của HS Thiết kế các TN và chế tạo các thiết bị TN tương ứng với các bài học

6.8 Trên cơ sở cấu trúc của NLKH, xây dựng bộ công cụ để đánh giá mức độ đạt được về NLKH của HS khi học các bài học về Điện từ cấp THCS

6.9 TNSP nhằm đánh giá tính khả thi của giả thuyết KH: Nếu áp dụng dạy và học nội dung kiến thức về Điện từ học cấp THCS theo quy trình NCKH trên các đối tượng GV và HS ở một số trường THCS mà thấy rằng, các GV đều có thể DH theo

quy trình NCKH và qua đó phát triển được NLKH của tất cả HS ở các trường TNSP thì giả thuyết của đề tài có tính khả thi và phù hợp với thực tiễn DH Vật lí ở trường THCS Việt Nam

7 Phương pháp nghiên cứu

7.1 Phương pháp nghiên cứu lí thuyết

- Thu thập và xử lí thông tin trong các văn bản chỉ đạo của Đảng, nhà nước và

Bộ GDĐT về đổi mới căn bản và toàn diện GDĐT để xác định hướng nghiên cứu phù hợp thực tiễn khách quan

- Thu thập và xử lí thông tin trong các công trình KH, các ấn phẩm liên quan đến DH theo quy trình NCKH, NLKH của HS, đánh giá sự phát triển NLKH của

HS để làm cơ sở lí luận nhằm thiết kế tiến trình DH, các hoạt động DH và công cụ đánh giá NLKH

- Phân tích mục tiêu, nội dung kiến thức về Chương “Điện từ học” trong Chương trình GDPT hiện hành cấp THCS và cấp THPT để sắp xếp lại nội dung kiến thức cho phù hợp với trình độ nhận thức của HS THCS, đồng thời xây dựng logic hình thành kiến thức hợp lí với tiến trình DH theo quy trình NCKH

7.2 Phương pháp điều tra thực trạng

Xây dựng câu hỏi GV nhằm thu thập thông tin về DH theo quy trình NCKH thông qua các nội dung điều tra:

- Hiểu biết về quy trình NCKH;

- Thực trạng về việc DH phát triển NLKH cho HS ở trường THCS;

- Những khó khăn trong DH phát triển năng lực

7.3 Phương pháp chuyên gia

Trao đổi, xin ý kiến của các chuyên gia lí luận và PPDH, chuyên gia tâm lí giáo dục học về một số nội dung:

- Tâm lí lứa tuổi của HS THCS

- Tiến trình DH kiến thức vật lí theo quy trình NCKH

- Tiêu chí, biểu hiện, chỉ báo hành vi về NLKH của HS Cấu trúc NLKH, công

cụ đánh giá NLKH

- Nội dung kiến thức về Điện từ học cấp THCS và THPT, mạch logic phát triển kiến thức theo quy trình NCKH

7.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

- TNSP lần thứ nhất để thu thập dữ liệu nhằm điều chỉnh và hoàn thiện: tiến trình DH, nội dung tri thức HS cần đạt, NLKH, hình thức tổ chức dạy và học, bộ công cụ đánh giá NLKH của HS

- TNSP lần thứ hai để thu thập dữ liệu về phiếu phản hồi của HS Xử lí số liệu theo mức độ chỉ báo hành vi của HS đạt được về NLKH khi nghiên cứu khám phá tri thức về Điện từ học cấp THCS theo quy trình NCKH

- Đánh giá sự phát triển NLKH trên cùng một đối tượng HS thông qua phiếu phản hồi ở ba bài học (đã được cấu trúc lại nội dung kiến thức so với SGK hiện hành) Lấy kết quả học tập trên phiếu phản hồi ở Bài 1 “Từ trường của nam châm vĩnh cửu” làm số liệu đánh giá khảo sát đầu vào về NLKH của HS, sau đó dùng số liệu kết quả học tập ở Bài 2 “Từ trường của dòng điện” và Bài 3 “Cảm ứng điện từ”

để so sánh với Bài 1, từ đó rút ra kết luận về sự phát triển NLKH của HS khi học theo quy trình NCKH

- Tổng hợp kết quả đánh giá sự phát triển năng lực của HS ở các lớp khác nhau; các trường khác nhau; lứa tuổi khác nhau; GV dạy khác nhau để đưa ra kết luận về tính đúng/sai của giả thuyết đã đưa ra

7.5 Phương pháp thống kê toán học

Sử dụng phần mềm Excel để xác định tỉ lệ % mức độ chỉ báo hành vi ở từng NLTP của HS sau khi học xong ba bài học Sử dụng biểu đồ để so sánh và đánh giá

sự phát triển NLKH của HS khi học theo quy trình NCKH

8 Các đóng góp mới của đề tài

8.1 Đề xuất tiến trình DH dựa theo quy trình NCKH gồm 5 giai đoạn trong đó

có giai đoạn nghiên cứu tổng quan

8.2 Đề xuất được cấu thành NLKH gồm 10 thành tố và 4 mức độ chỉ báo hành vi tương ứng

8.3 Thiết kế bộ công cụ đánh giá NLKH của HS khi học theo quy trình NCKH

8.4 Thiết kế logic hình thành kiến thức ở Chương “Điện từ học” cấp THCS gồm ba bài học: “Từ trường của nam châm vĩnh cửu”, “Từ trường của dòng điện”

và “Cảm ứng điện từ” theo tiến trình 5 giai đoạn NCKH

8.5 Thiết kế các hoạt động dạy và hoạt động học theo 5 giai đoạn quy trình NCKH ở mỗi bài học

8.6 Xây dựng ba bộ công cụ đánh giá NLKH của HS đạt được khi học ba bài

nam châm vĩnh cửu

1 TN về sự tương tác của nam châm vĩnh cửu với: nam châm; kim nam châm; sắt, mạt sắt và các kim loại, vật liệu khác nhau

5 bộ

3 Cảm ứng điện từ 3 TN xuất hiện hiện tượng cảm ứng điện từ: sử dụng

nam châm vĩnh cửu và sử dụng nam châm điện

5 bộ

4 Bộ TN sử dụng nam châm vĩnh cửu và sử dụng nam châm điện để kiểm tra dự đoán về độ lớn của dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào: góc hợp bởi phương đường sức

từ với diện tích cuộn dây; độ lớn từ trường; diện tích cuộn dây; tốc độ thay đổi số đường sức từ xuyên qua diện tích cuộn dây (thay đổi tốc độ góc hợp bởi phương đường sức từ với diện tích cuộn dây; thay đổi tốc độ từ trường; thay đổi tốc độ biến dạng diện tích cuộn dây)

5 bộ

Chương 1 TỔNG QUAN CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN

CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

1.1.1 Tổng quan về dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học

1.1.1.1 Trên thế giới

- Quy trình nghiên cứu khoa học

Quy trình NCKH (phương pháp KH, phương pháp NCKH hay tiến trình NCKH) đã được xuất hiện từ rất lâu trong lịch sử phát triển KH Theo từ điển tiếng Anh thì quy trình NCKH là “thủ tục đặc trưng của KH tự nhiên kể từ thế kỉ 17, bao gồm sự quan sát có hệ thống, xây dựng các giả thuyết, thí nghiệm kiểm tra, đo lường và thí nghiệm, sửa đổi các giả thuyết” [79]

Hội đồng nghiên cứu Quốc gia Hoa Kì [61] cho rằng, quy trình NCKH đề cập tới các cách thức khác nhau mà các nhà KH nghiên cứu về thế giới tự nhiên và đề xuất các giải thích dựa trên những bằng chứng thu được từ các nghiên cứu của họ Theo Suchman [67], NCKH là sự chủ động theo đuổi ý nghĩ liên quan đến quá trình thay đổi kinh nghiệm thành những mảnh nhỏ của sự hiểu biết Tất cả các hoạt động quan sát, đưa ra giả thuyết, làm thí nghiệm, kiểm tra giả thuyết là những giai đoạn của NCKH

Quan niệm về quy trình NCKH khá phong phú và phức tạp, tuy nhiên cũng có thể tách ra những hoạt động có tính chất chung Theo Garland [50] thì, tiến trình KH

là một chu trình bao gồm 6 giai đoạn: Thực hiện các quan sát; Suy nghĩ về các câu hỏi cần quan tâm; Hình thành các giả thuyết; Phát triển các dự đoán có thể kiểm tra được; Thu thập các dữ liệu để kiểm tra các dự đoán; Phát triển các lí thuyết chung Theo I Ia Lec-ner, phương pháp nghiên cứu khoa học (Исследовательский метод) gồm 8 giai đoạn [73]: 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

Chu trình sáng tạo KH tự nhiên do Razumopxki đề xuất như có tính chu trình không khép kín bao gồm 4 giai đoạn [23]: 1 Những sự kiện khởi đầu; 2 Mô hình giả định trừu tượng; 3 Các hệ quả logic; 4 Thí nghiệm kiểm tra

Tóm lại, có thể thấy, quy trình NCKH là một quá trình các nhà KH phải tuân theo khi tiến hành hoạt động NCKH, nó góp phần quyết định thành công của mọi hoạt động NCKH Có nhiều cách khác nhau để mô tả quy trình NCKH, nhưng đều

có thể đưa về các giai đoạn: Quan sát; Đặt câu hỏi nghiên cứu; Nghiên cứu tổng quan; Hình thành giả thuyết; Rút ra hệ quả từ giả thuyết; Thực nghiệm kiểm hệ quả;

Xử lí dữ liệu; Phân tích kết quả thực nghiệm; Rút ra kết luận; Báo cáo kết quả nếu giả thuyết đúng, trường hợp kết quả thực nghiệm không đúng thì cần xây dựng lại giả thuyết mới và thực hiện lại các giai đoạn tiếp theo

DH dựa trên quy trình NCKH được xem là PPDH [73], một chiến lược DH (teaching strategy) hay là một quan điểm DH [29],[9]? Đây là vấn đề cần nghiên cứu của các nhà khoa học về lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí

- Dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học

Giáo dục KH 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 [49] một cựu GV dạy môn KH ở Hoa Kì đã phê phán cách DH này, ông cho rằng, KH 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 KH thực hiện việc DH 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 DH 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 KH 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

DH 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” Joseph Schwab đưa ra ba cấp độ DH theo IBL: (1) HS được cung cấp câu hỏi, phương pháp, tài liệu và thách thức để khám phá mối quan hệ giữa các biến; (2) HS được cung cấp một câu hỏi, tuy nhiên, phương pháp nghiên cứu là do HS phát triển; (3) Các hiện tượng được đề xuất nhưng HS phải tự phát triển các câu hỏi và phương pháp nghiên cứu để khám phá mối quan hệ giữa các biến

Ở Nga, vào những năm 20 của thế kỉ thứ XX, trong các trường học đã sử dụng rộng rãi phương pháp nghiên cứu (Исследовательский метод) với mục đích gắn liền nhà trường với cuộc sống, và chỉ rõ, phương pháp nghiên cứu là công cụ hoàn chỉnh nhất không những cho phép người GV truyền thụ kiến thức, mà còn để HS học cách thu nhận kiến thức, nghiên cứu sự vật và hiện tượng, rút ra các kết luận, từ

đó vận dụng kiến thức, kĩ năng vào cuộc sống [73], [23]

Cơ sở KH của DH dựa trên NCKH có thể tìm thấy trong hàng loạt các công trình của các tác giả như Piaget, Dewey, Vygotsky về DH theo lí thuyết kiến tạo (constructivist learning theories) [65], [49], [69]

Lí thuyết về phát triển nhận thức của Piaget là nền tảng cho PPDH [65], [64] Theo ông, việc học bắt đầu khi người học trải nghiệm sự mất cân bằng: Một sự khác biệt giữa tưởng tượng của người học và những điều mà họ gặp trong cuộc sống; Để

sự hiểu biết của người học trở lại trạng thái cân bằng, họ phải thích ứng hoặc thay đổi nhận thức của mình thông qua sự tương tác với môi trường Lí thuyết này giúp định hướng các hoạt động trong DH, đặc biệt là tạo ra tình huống mở đầu

Những đề xuất của Piaget là cơ sở cho quá trình học tập được đề xuất bởi Atkin và Karplus [36] và được sử dụng trong các chương trình dạy học KH ở các

DH “lấy học sinh làm trung tâm” thì GV yêu cầu HS đặt câu hỏi và tự tìm câu trả lời Ý tưởng này đã được các nhà giáo dục sử dụng nhằm kích thích sự hứng thú và động lực của HS

Cuối thế kỉ 20, việc dạy và học các môn KH theo NCKH ngày càng phát triển (Anderson [35]; Klahr [53]), 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

DH dựa theo NCKH đã trở thành vấn đề trung tâm trong cải cách giáo dục KH

ở Mỹ Vào những năm 1950, cách DH này được xem là một phương pháp tiếp cận

để dạy học các môn KH Các nhà giáo dục đã tích cực phát triển nó từ những năm

1960 và tiếp tục cho đến ngày nay Hiện nay, DH theo NCKH đang được áp dụng rộng rãi trong hệ thống các trường dự bị Đại học để giảng dạy môn KH Hội đồng nghiên cứu quốc gia (NRC) của Mỹ cũng khẳng định vai trò của nó và đề nghị phát triển DH theo NCKH ở các trường học [60] Shulman [66] đã xây dựng DH phát triển năng lực gồm 5 giai đoạn như sau: 1 GV trình bày vấn đề hay sự việc chưa sáng tỏ cho người học Người học đặt câu hỏi cho người dạy và người dạy chỉ trả lời “đúng” hoặc “không đúng”; 2 HS thu thập thông tin để xác minh tình huống chưa sáng tỏ; 3 HS phải tự xác định những biến số liên quan, đưa ra giả thuyết và kiểm tra lại mối quan hệ của các biến số; 4 GV yêu cầu HS sắp xếp lại các dữ liệu

và đưa ra lời giải thích cho sự việc chưa sáng tỏ đó; 5 HS phân tích các câu hỏi và

đề xuất cách cải tiến câu trả lời

Một số mô hình DH dựa theo NCKH khác như: Quá trình học tập dựa trên tự khám phá, bao gồm 6 bước: lập kế hoạch, thu thập thông tin, tiến hành, sáng tạo,

chia sẻ và đánh giá [34] Theo Hội đồng nghiên cứu quốc gia Hoa Kì [56], DH khám phá vận hành theo 5 giai đoạn: Câu hỏi định hướng KH; 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 KH; Công bố kết quả, chia sẻ và đánh giá các giải thích

DH 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 [20]: 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

Qua việc nghiên cứu tài liệu về DH theo NCKH, chúng tôi nhận thấy có 2 vấn

đề chính: lí luận về lí thuyết DH theo quy trình NCKH và ứng dụng quy trình NCKH vào lĩnh vực giáo dục trong các môn KH Các tác giả đã ứng dụng vào thực tiễn DH ở trường phổ thông bằng cách xây dựng các tiến trình DH theo quy trình NCKH Trên thế giới đã có nhiều mô hình DH của nhiều tác giả [46], nhưng dễ thấy, các tiến trình DH trên thiếu vắng một giai đoạn quan trọng trong NCKH, đó là giai đoạn nghiên cứu tổng quan Phải chăng, giai đoạn “nghiên cứu tổng quan” không quan trọng trong dạy học ở trường phổ thông? Nếu đưa giai đoạn “nghiên cứu tổng quan” vào trong tiến trình dạy học thì gặp phải khó khăn gì?

1.1.1.2 Ở Việt Nam

Nhiều công trình nghiên cứu ở Việt Nam cũng cho thấy, trong DH các bộ môn

KH cần thiết phải vận dụng quy trình NCKH Dưới đây là một số quan điểm về DH theo quy trình NCKH của một số tác giả:

Theo tác giả Thái Duy Tuyên [26]: “nghiên cứu các phương pháp KH và tìm kiếm con đường chuyển các phương pháp KH 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 NCKH, 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 [27] 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

Tác giả Phạm Hữu Tòng đề xuất tiến trình DH theo tiến trình xây dựng, bảo vệ tri thức mới trong NCKH Tác giả Phạm Hữu Tòng đã đưa ra mô hình DH vật lí phỏng theo tiến trình xây dựng, bảo vệ tri thức mới trong NCKH gồm 3 pha và 6 bước: Pha 1 (chuyển giao nhiệm vụ ), gồm “1.1 Tình huống có tiềm ẩn vấn đề;

1.2 Phát biểu vấn đề - bài toán”; Pha 2 (HS hành động độc lập, tự chủ, trao đổi tìm tòi giải quyết vấn đề), gồm “2.1.Giải quyết vấn đề: suy đoán, thực hiện giải pháp; 2.2 Kiểm tra, xác nhận kết quả: xem xét sự phù hợp của lí thuyết và thực nghiệm”; Pha 3 (Tranh luận, thể chế hoá, vận dụng tri thức mới), gồm “3.1 Trình bày, thông báo, thảo luận, bảo vệ kết quả; 3.2 Vận dụng tri thức mới để giải quyết nhiệm vụ đặt ra tiếp theo”

Trong DH môn học KH, các tác giả đều nhấn mạnh sự cần thiết phải dựa theo chu trình sáng tạo KH do V.G Razumopxki như đã trình bày ở trên

Ngoài ra, các tác giả đã đề cập đến phương pháp thí nghiệm lí tưởng, phương pháp tương tự, phương pháp mô hình hóa, phương pháp cơ bản hình thành khái niệm trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông Tuy nhiên, các phương pháp DH trên chưa làm nổi bật lên 5 giai đoạn của quy trình NCKH Đồng thời bên cạnh đó, các phương pháp trên chưa chỉ ra được các năng lực thành phần của NLKH cần được phát triển cho HS trong quá trình học tập theo quy trình NCKH

Có thể thấy, phương pháp dạy học trên còn một số điểm cần khắc phục: tình huống, thí nghiệm hay câu hỏi nghiên cứu đều xuất phát từ GV, như vậy, HS là người bị động trong quá trình học tập; Chưa phân biệt được câu giả thuyết và câu

dự đoán, điều này sẽ gây khó khăn cho HS trong quá trình học tập; Hệ quả rút ra từ giả thuyết chỉ có một hệ quả, trong khi một giả thuyết có thể có nhiều hệ quả cần phải được chứng minh thì kết luận về sự đúng/sai của giả thuyết sẽ mang tính khách quan cao hơn Chưa làm bật câu hỏi cốt lõi của vấn đề nghiên cứu về hiện tượng vật

lí quan sát được

Phương pháp LAMAP hay “Bàn tay nặn bột” (“La main à la pâte”, “Hand's on”) gồm 5 giai đoạn [29], [6]: Tình huống xuất phát và câu hỏi nêu vấn đề; Hình thành câu hỏi của HS; Xây dựng giả thuyết và thiết kế phương án thực nghiệm; Tiến hành thực nghiệm tìm tòi - nghiên cứu; Kết luận và hợp thức hóa kiến thức Phương pháp “Bàn tay nặn bột” đề xuất một tiến trình sư phạm ưu tiên xây dựng những tri thức (hiểu biết, kiến thức) bằng khai thác, thực nghiệm và thảo luận Đó là

sự thực hành KH bằng hành động, hỏi đáp, tìm tòi, thực nghiệm, xây dựng tập thể

chứ không phải phát biểu lại các kiến thức có sẵn xuất phát từ sự ghi nhớ thuần túy

HS tự mình thực hiện các thí nghiệm, các suy nghĩ và thảo luận để hiểu được các kiến thức cho chính mình Có thể thấy, phương pháp “Bàn tay nặn bột” thể hiện khả năng độc lập trong học tập của HS và phát huy được khả năng tự tìm tòi, nghiên cứu của HS Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là để HS phải sử dụng nhiều đến phương pháp thử sai, vì vậy, thời gian học một đơn vị kiến thức sẽ bị kéo dài Thời lượng dạy học cho một đơn vị kiến thức ở trường phổ thông có giới hạn, vì vậy nhược điểm này cần được khắc phục trong phương pháp “Bàn tay nặn bột” Như vậy, các công trình nghiên cứu trên đã cho thấy, DH quy trình NCKH 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 DH Trong tiến trình DH, các tác giả đã đưa vào hoạt động vận dụng tri thức mới, điều này cho thấy các tác giả quan tâm tới đặc điểm DH, đó

là việc đánh giá mức độ nắm vững tri thức thể hiện qua năng lực vận dụng tri thức của HS Rõ ràng, quá trình chuyển hoá từ quy trình NCKH sang phương pháp DH cần quan tâm tới sự khác biệt trong hoạt động NCKH của nhà bác học và hoạt động học tập có tính chất nghiên cứu của HS

Tuy nhiên, hiện nay ở nước ta, những nghiên cứu DH ở trường phổ thông mới chỉ dừng lại ở việc vận dụng các kĩ thuật DH tích cực để nâng cao chất lượng giáo dục, mà ít thấy xuất hiện những nghiên cứu đề cập đến vận dụng quy trình NCKH

để DH kiến thức trên lớp cho đối tượng HS ở trường phổ thông nhằm rèn luyện phẩm chất trong NCKH và phát triển NLKH của HS Thêm nữa, trong các tiến trình

DH trên tuyệt nhiên không thấy xuất hiện giai đoạn “nghiên cứu tổng quan”

Nhưng, vận dụng quy trình NCKH vào trong DH như thế nào để HS vừa chiếm lĩnh được tri thức KH, vừa phát triển NLKH trong quá trình học trên lớp mà lại vừa đảm bảo được thời lượng theo quy định trong Chương trình GDPT hiện hành? Đây là vấn đề cần được các nhà KH nghiên cứu để đưa giai đoạn này vào tiến trình DH ở các môn khoa học, đặc biệt là môn Vật lí sao cho phù hợp với điều kiện thực tế về dạy học ở trường phổ thông Việt Nam

1.1.2 Tổng quan về phát triển năng lực khoa học của học sinh trong dạy học 1.1.2.1 Trên thế giới

- Khái niệm về năng lực

Có nhiều định nghĩa và quan niệm khác nhau đề cập đến khái niệm năng lực, những sự khác nhau này dựa trên việc xem xét năng lực theo một trong ba khía cạnh: tâm lí, cấu trúc và nguồn gốc hình thành Dưới đây là những khái niệm về năng lực được một số tác giả trong và ngoài nước đưa ra:

Theo Từ điển Triết học (M.Rôdentan và P.IUĐin, 1976): Năng lực hiểu theo nghĩa rộng là những đặc điểm tâm lí của cá thể điều tiết hành vi của cá thể và là điều kiện cho hoạt động sống của cá thể Đồng thời, quan điểm triết học cũng cho rằng năng lực của con người là sản phẩm của sự phát triển xã hội Theo P.A.Rudich, năng lực là tính chất tâm sinh lí của con người chi phối quá trình tiếp thu các kiến thức, kĩ năng và kĩ xảo cũng như hiệu quả thực hiện một hoạt động nhất định (dẫn theo Vũ Xuân Hùng [19])

Theo De Ketele: năng lực là một tập hợp trật tự các kĩ năng (các hoạt động) tác động lên một nội dung trong một loại tình huống cho trước để giải quyết các vấn

đề do tình huống này đặt ra (dẫn theo Xavier Roegiers [32])

Tác giả Xavier Roegiers [32]cho rằng : năng lực là sự tích hợp các kĩ năng tác động một cách tự nhiên lên các nội dung trong một loại tình huống cho trước để giải quyết những vấn đề do tình huống này đặt ra

Denyse Tremblay [47]: năng lực là khả năng hành động đạt được thành công

và chứng minh sự tiến bộ nhờ vào khả năng huy động và sử dụng hiệu quả nhiều nguồn lực tích hợp của cá nhân khi giải quyết các vấn đề của cuộc sống

Với Weitnert [70], năng lực là những khả năng và kĩ xảo học được hoặc sẵn có của cá thể nhằm giải quyết các tình huống xác định, cũng như sự sẵn sàng về động

cơ, xã hội,… và khả năng vận dụng các cách giải quyết vấn đề một cách có trách nhiệm và hiệu quả trong những tình huống linh hoạt

Theo Bernd Meier và Nguyễn Văn Cường [9] thì: năng lực là một thuộc tính tâm lí phức hợp, là điểm hội tụ của nhiều yếu tố như tri thức, kĩ năng, kĩ xảo, kinh

nghiệm, sự sẵn sàng hành động và trách nhiệm đạo đức

Như vậy, theo các cách định nghĩa này thì năng lực gồm 3 thành tố cơ bản, đó là: kĩ năng, nội dung và tình huống

- Khái niệm về khoa học

Từ “Khoa học” xuất phát từ tiếng Latin “Scienta”, nghĩa là tri thức Theo Từ điển Webster's New World [70], KH được định nghĩa là những tri thức đạt được qua kinh nghiệm thực tế và nghiên cứu

Theo Campbell và Reece [14], KH có nguồn gốc từ động từ La tinh với nghĩa

“tìm hiểu” KH là cách tìm hiểu thế giới tự nhiên KH chính là tìm hiểu, tìm kiếm thông tin và tìm cách giải thích

Theo Pieere Auger [37], KH là hệ thống tri thức về một loại quy luật của vật chất và sự vận động của vật chất, những quy luật của tự nhiên, xã hội, tư duy Tri thức KH là những tri thức được tích lũy qua hoạt động NCKH, thông qua kết quả của việc quan sát, thí nghiệm các hiện tượng, sự kiện, hoạt động này xảy ra trong xã hội và tự nhiên

Theo John A Moore [58], KH là cách thức để hiểu biết KH không chỉ là việc thu thập các sự kiện riêng lẻ, mà hơn thế, đó là một quá trình trong đó các nhà KH nhận thức về thế giới và giải quyết các vấn đề

- Khái niệm về năng lực khoa học

Theo Creswell [45], nghiên cứu là một quá trình có các bước thu thập và phân tích thông tin nhằm gia tăng sự hiểu biết của chúng ta về một bài học hay một vấn

đề Nghiên cứu gồm ba bước: Đặt câu hỏi, thu thập dữ liệu để trả lời cho câu hỏi và trình bày câu trả lời cho câu hỏi đó

NCKH như một quá trình thực nghiệm, KH đòi hỏi sự sáng tạo và KH làm cho thế giới có ý nghĩa hơn, đó là ý tưởng của một số nhà nghiên cứu (Lederman [54];

Mc Comas và cộng sự [43]; Osborne và cộng sự [63]) Nghiên cứu là một hoạt động gồm nhiều mặt: quan sát; đặt ra câu hỏi; kiểm tra tài liệu và các nguồn thông tin khác để xem những gì đã được biết; tiến hành điều tra; kiểm tra lại qua bằng chứng thực nghiệm; sử dụng các công cụ để thu thập, phân tích và giải thích dữ liệu; đề

xuất các câu trả lời, giải thích và dự đoán và công bố kết quả Trong nghiên cứu cần phải có các giả định, sử dụng tư duy phê phán một cách hợp lí và sử dụng nhiều cách giải thích khác nhau

Wenning [72] đã đưa ra NLKH bao gồm các NLTP: Xác định một vấn đề để nghiên cứu; Sử dụng quy nạp, xây dựng một giả thuyết hay mô hình kết hợp logic

và bằng chứng; Sử dụng suy luận, tạo ra một dự đoán từ giả thuyết hoặc mô hình; Thiết kế quy trình thực nghiệm để kiểm tra dự đoán; Tiến hành một thí nghiệm KH, quan sát hay mô phỏng để kiểm tra giả thuyết; Thu thập dữ liệu có ý nghĩa, sắp xếp

và phân tích dữ liệu chính xác; Áp dụng các phương pháp tính toán và thống kê số liệu số để tiếp cận và hỗ trợ kết luận; Giải thích kết quả

Theo một số tác giả như Möller, Grube, & Mayer, Möller, Grube, Hartmann,

& Mayer [56], [57] thì NLKH gồm một số NLTP: đặt câu hỏi, hình thành giả thuyết, xây dựng kế hoạch điều tra và xử lí số liệu

Hiệp hội vì sự tiến bộ KH ở Mĩ cho rằng, những biểu hiện năng lực cần có trong NCKH gồm: khả năng cần thiết để làm KH, hiểu biết về KH, xác định câu hỏi

và các khái niệm để hướng dẫn NCKH, thiết kế và tiến hành các NCKH, sử dụng công nghệ và toán học, xây dựng và kiểm chứng lại giải thích KH, nhận xét và đánh giá các cách giải thích khác, khả năng bảo vệ một luận cứ KH [62]

Một số tác giả khác lại cho rằng [71], NLKH bao gồm những khả năng sau: Phân loại, giải thích, so sánh, thu thập và sắp xếp dữ liệu, đo đạc, quan sát, dự đoán

GV có thể giúp HS rèn luyện các năng lực này thông qua hoạt động DH và NCKH

ở trường học và HS có thể thực hành chúng trên lớp hoặc ở nhà Rèn luyện những năng lực này có thể giúp cho HS trở thành một nhà KH

Công trình KH là quá trình nhận thức chân lí, hoạt động trí tuệ đặc thù của

KH Theo Beillerot [38], xét ở góc độ hoạt động nghiên cứu và hoạt động trí tuệ, công trình KH bao gồm các tiêu chí sau: (1) Là các hoạt động sản sinh ra kiến thức mới; (2) Là một quy trình chặt chẽ để nhận thức tri thức tự nhiên hay xã hội;(3) Phải có công bố kết quả mang tính khách quan; (4) Phải có nhận xét phê phán về nguồn gốc, phương pháp, cách thức tiến hành của nghiên cứu; (5) Phải có tính hệ

thống trong việc thu thập dữ liệu; (6) Phải có diễn giải nghiên cứu theo các lí thuyết hiện hành khi xây dựng vấn đề nghiên cứu cũng như khi diễn giải các dữ liệu nghiên cứu

- Phát triển năng lực khoa học của học sinh

Chương trình giáo dục của Phần Lan thì: năng lực được hiểu là các tiềm năng

có thể, còn kĩ năng là những thao tác hành động bằng cơ bắp hay bằng tư duy được bộc lộ ra ngoài (dẫn theo Lê Đình Trung [30])

Theo Chương trình Đánh giá HS Quốc tế (PISA) của Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế (OEDC) [5]: “Năng lực là khả năng cá nhân đáp ứng các yêu cầu phức hợp và thực hiện thành công nhiệm vụ trong một bối cảnh cụ thể” Theo PISA, NLKH được thể hiện qua việc HS có kiến thức KH và sử dụng kiến thức để nhận ra được các vấn đề KH, giải thích hiện tượng KH và rút ra kết luận trên cơ sở chứng

cứ về các vấn đề liên quan tới KH và việc đánh giá NLKH liên quan tới kiến thức,

thái độ và liên quan tới bối cảnh thực tế

Andrea Möller, Christiane Grube, Stefn Hartmann & Jürgen Mayer cho rằng, NLKH gồm 4 NLTP: tạo câu hỏi, đưa ra giả thuyết, lên kế hoạch tìm hiểu và giải thích số liệu Các tác giả đã tiến hành một nghiên cứu kiểm tra nhằm đánh giá năng lực nghiên cứu của HS từ lớp 5 đến lớp 10 (10 đến 16 tuổi) trong một học kì Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng, khả năng nghiên cứu ở HS lớp 5 đến lớp 8 tăng nhiều hơn so với lớp 9 và lớp 10 Khả năng nghiên cứu của HS ở các khối cho thấy, sự tăng lên nói chung chủ yếu là do sự cải thiện về các năng lực tạo câu hỏi, đưa giả thuyết, lên kế hoạch tìm hiểu Khả năng của HS ở ba NLTP của NLKH trên tăng đáng kể chỉ trong vòng một học kì

Chương trình giảng dạy các môn KH cấp Quốc gia Úc [81] đã phân NLKH của HS thành những NLTP phù hợp với lứa tuổi, cụ thể HS từ 5 tới 8 tuổi gồm: tò

mò và thắc mắc; đặt câu hỏi và bắt đầu tìm hiểu; mô tả những gì đã xảy ra; thực hiện quan sát và chia sẻ những quan sát; dùng các bằng chứng để bảo vệ ý tưởng

HS từ 8 tới 10 tuổi gồm: xác định câu hỏi và dự đoán thử nghiệm; lên kế hoạch và tiến hành nghiên cứu đơn giản; quan sát, mô tả và đo đạc; thu thập, ghi lại và trình

bày dữ liệu như bảng biểu, sơ đồ hoặc mô tả; phân tích dữ liệu, mô tả và giải thích các mối quan hệ; thảo luận và so sánh kết quả thu được với dự đoán; rút ra kết luận

và trình bày về ý tưởng và hiểu biết thu được HS từ 10 tới 15 tuổi gồm: xây dựng các câu hỏi KH hay giả thuyết nghiên cứu; thiết kế và tiến hành các NCKH liên quan đến đo đạc và các nghiên cứu được lặp đi lặp lại; thu thập và tổ chức dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau; phân tích và xây dựng mô hình TN và lí thuyết dựa trên bằng chứng sẵn có; giải thích và tổng hợp các mô hình trong dữ liệu bằng cách sử dụng các khái niệm KH HS từ 15 tới 18 tuổi: Ngoài những năng lực thành phần cần

có của nhóm tuổi trước đó thì cần trang bị những kiến thức chuyên sâu để tăng sự hiểu biết về những khái niệm, quy trình và bối cảnh mà không bị quá tải

Theo tiêu chuẩn KH Quốc gia của Mỹ [44], đối với HS từ lớp 9-12, các biểu hiện hành vi của năng lực cần có để tiến hành hoạt động NCKH gồm: Xác định các câu hỏi và các lí thuyết NCKH; Thiết kế và tiến hành các NCKH; Sử dụng công nghệ thông tin, toán học để xử lí và trình bày dữ liệu; Xây dựng, hoàn thiện các giải thích KH, sử dụng các mô hình và bằng chứng một cách logic; Nhận biết, phân tích cách giải thích khác hay các mô hình thay thế; Báo cáo và bảo vệ một luận cứ KH

Có thể thấy rằng, với các quốc gia có nền giáo dục phát triển đã rất chú trọng trong việc phát triển NLKH cho HS phổ thông, vì vậy, nhiều nước trên thế giới đã đưa các năng lực thành phần của NLKH vào chương trình giáo dục bắt buộc ở trường phổ thông [48], [68], [80]

1.1.2.2 Ở Việt nam

Đại Từ điển Tiếng Việt [33] có viết: năng lực là khả năng đủ để thực hiện tốt một công việc Theo Từ điển Giáo dục học: năng lực là khả năng được hình thành hoặc phát triển cho phép một con người đạt thành công trong một hoạt động thể lực, trí lực hoặc nghề nghiệp

Theo Từ điển Tâm lí học [15]: năng lực là tập hợp các tính chất hay phẩm chất của tâm lí cá nhân, đóng vai trò là điều kiện bên trong, tạo thuận lợi cho việc thực hiện tốt một dạng hoạt động nhất định

Tác giả Phạm Minh Hạc [18] đưa ra định nghĩa: “Năng lực chính là một tổ

hợp các đặc điểm tâm lí của một con người (còn gọi là tổ hợp thuộc tính tâm lí của một nhân cách), tổ hợp đặc điểm này vận hành theo một mục đích nhất định tạo ra kết quả của một hoạt động nào đấy”

Như vậy, khi nói đến năng lực, các tác giả trên đã cho rằng năng lực phải gắn với một hoạt động nào đó và đạt được kết quả nhất định

Nguyễn Văn Cường [13] cho rằng: năng lực hành động là sự kết hợp của 4 NLTP cơ bản sau: năng lực cá thể; năng lực xã hội; năng lực chuyên môn; năng lực phương pháp

Theo Nguyễn Công Khanh [21]: năng lực có cấu trúc phức tạp, song những thành tố cơ bản của nó chỉ gồm: tri thức, kĩ năng, thái độ và tình cảm

Theo Nguyễn Quang Uẩn [31] cho rằng, năng lực là tổ hợp các thuộc tính độc đáo của cá nhân phù hợp với những yêu cầu của một hoạt động nhất định, đảm bảo cho hoạt động đó có kết quả

Với tác giả Đỗ Mạnh Cường [12]: năng lực thực hiện được coi như là sự tích hợp kiến thức, kĩ năng, thái độ để thực hiện một công việc

Tác giả Đinh Quang Báo [2] cho rằng, dù năng lực được định nghĩa ở dưới góc độ nào thì nó cũng thể hiện những đặc điểm chung, cơ bản sau đây: Nói đến năng lực là đề cập tới xu thế đạt được một kết quả nào đó của một công việc cụ thể,

do một con người cụ thể thực hiện (năng lực học tập, năng lực tư duy, năng lực tự quản lí bản thân,…) Do đó, không tồn tại năng lực chung chung; Năng lực là một yếu tố cấu thành trong một hoạt động cụ thể Năng lực chỉ tồn tại trong quá trình vận động, phát triển của một hoạt động cụ thể Vì vậy, năng lực vừa là mục tiêu, vừa là kết quả hoạt động, nó là điều kiện của hoạt động nhưng cũng phát triển trong chính hoạt động đó

Theo Nguyễn Công Khanh [21] thì: năng lực của HS phổ thông là khả năng làm chủ những hệ thống kiến thức, kĩ năng, thái độ,… phù hợp với lứa tuổi và vận hành (kết nối) chúng một cách hợp lí vào thực hiện thành công nhiệm vụ học tập hoặc giải quyết hiệu quả vấn đề đặt ra cho chính các em trong cuộc sống

Với cách tiếp cận năng lực theo góc độ nguồn gốc hình thành thì: năng lực là

sự làm chủ những hệ thống kiến thức, kĩ năng, thái độ và kết nối chúng một cách hợp lí vào thực hiện thành công nhiệm vụ hoặc giải quyết hiệu quả vấn đề đặt ra của cuộc sống

Theo tác giả Vũ Cao Đàm [16], NCKH là sự phát triển bản chất sự vật, phát triển nhận thức KH về thế giới, hoặc là sáng tạo phương pháp mới, phương tiện kĩ thuật mới để làm biến đổi sự vật phục vụ mục tiêu hoạt động của con người

Theo tác giả Trần Thanh Ái [1], mục tiêu của hoạt động NCKH là sản sinh ra kiến thức mới Vì thế, nhà KH phải có đủ kiến thức để phát hiện ra ranh giới giữa

“cái đã biết” và “cái chưa biết” Để đạt được điều này, mỗi cá nhân phải tự học để

bổ sung kiến thức KH chuyên ngành

Như vậy có thể thấy rằng, ở nước ta những nghiên cứu về DH phát triển NLKH của HS còn chưa nhiều Đặc biệt, chưa thấy đề cập trong chương trình GDPT về DH phát triển năng lực NLKH của HS

Từ những nghiên cứu tổng quan, chúng tôi nhận thấy, để phát triển được NLKH của HS trong DH ở trường phổ thông thì cần tiếp tục nghiên cứu để trả lời một số vấn đề sau:

- Khi xây dựng tiến trình DH theo quy trình NCKH, có thể đưa giai đoạn

“nghiên cứu tổng quan” vào tiến trình DH được không? Với mức độ nội dung

“nghiên cứu tổng quan” đưa vào tiến trình DH như thế nào để có thể phát triển được NLKH của HS THCS?

- NLKH của HS khi học theo quy trình NCKH có bao nhiêu NLTP và các biểu hiện của nó? Đánh giá NLTP có bao nhiêu mức độ chỉ báo hành vi là đủ?

- Khi tổ chức DH theo quy trình NCKH thì cần phải thiết kế các hoạt động dạy

và học như thế nào để phát triển được khả năng tự học của HS? Cần thêm những thiết bị DH nào để có thể hỗ trợ sự phát triển NLKH của HS?

1.2 Cơ sở lí luận

1.2.1 Một số khái niệm

1.2.1.1 Khái niệm về nghiên cứu khoa học của học sinh ở trường phổ thông

Theo chúng tôi, NCKH là hoạt động của nhà nghiên cứu về sự vận động của

vật chất, quy luật của tự nhiên, quy luật của xã hội hay hoạt động của tư duy của con người nhằm tìm ra tri thức mới cho nhân loại

Chúng tôi nhận thấy hoạt động học của HS và hoạt động NCKH có nhiều điểm khá tương đồng Chính vì vậy, trong DH cần tổ chức các hoạt động học cho

HS học tập như hoạt động nghiên cứu của nhà KH Dưới đây là một số khái niệm:

- NCKH là cách thức triển khai thực hiện các nội dung nghiên cứu để tạo ra những sản phẩm mới mang tính khách quan DH là tổ chức các hoạt động để HS không những chiếm lĩnh tri thức KH mà còn phát triển NLKH và hình thành phẩm chất của nhà KH

- Hoạt động DH theo quy trình NCKH thực chất là tổ chức hoạt động NCKH cho HS nhằm tìm kiếm tri thức mới theo con đường nhận thức KH Với đối tượng

HS phổ thông, hoạt động học theo quy trình NCKH là hoạt động NCKH

- NCKH ở trường phổ thông là một quá trình học tập để phát triển NLKH, tư duy KH và phẩm chất trong NCKH thông qua tiến trình DH theo quy trình NCKH

1.2.1.2 Khái niệm về quy trình nghiên cứu khoa học

Về khái niệm quy trình NCKH, tác giả J Beillerot [38] cho rằng, ở các nước phương Tây, từ “khoa học” được dùng chung với từ “nghiên cứu” từ những năm

1930, để chỉ một hoạt động tuân thủ một quy trình chặt chẽ và khách quan nhằm tìm hiểu những vấn đề mà nhà KH quan tâm Vì thế, việc tự học quy trình NCKH là điều kiện bắt buộc đối với nhà KH

Trong Từ điển Khoa học, Lefrançois [55] định nghĩa hoạt động này như sau: Quy trình NCKH là mọi hoạt động có hệ thống chặt chẽ bao hàm một phương pháp luận nghiên cứu phù hợp với một hệ vấn đề nhằm tìm hiểu một hiện tượng, giải thích hiện tượng và khám phá một số quy luật KH là nơi đối chiếu giữa những tiền giả định lí thuyết và thực tế như nó được cảm nhận

Quy trình NCKH được mô tả như một quá trình giải quyết vấn đề có liên quan đến nhiều năng lực (Hội đồng nghiên cứu Quốc gia – NRC [59], Klahr [53])

Tác giả Vũ Cao Đàm [16] cho rằng, quy trình NCKH là phương pháp nhận thức thế giới bao gồm những quan điểm tiếp cận, những giai đoạn, các động tác cụ

thể để tác động vào đối tượng, để bộc lộ bản chất Theo tác giả, quy trình NCKH được thực hiện qua các giai đoạn: 1 Quan sát sự vật, hiện tượng và xác định vấn đề cần nghiên cứu; 2 Thiết lập giả thuyết hoặc dự đoán về vấn đề nghiên cứu; 3 Thu thập và xử lí thông tin cần nghiên cứu; 4 Kết luận xác nhận hay phủ nhận giả thuyết về vấn đề nghiên cứu

Một số tác giả lại cho rằng, quy trình NCKH nói chung là một trình tự gồm sáu giai đoạn [70] cơ bản là: (i) Đặt vấn đề, mục đích, hoặc câu hỏi nghiên cứu: Đặt vấn đề hay câu hỏi nghiên cứu là phần quan trọng nhất trong quy trình NCKH Các câu hỏi nghiên cứu đôi khi được hình thành như là một tuyên bố và được gọi là

“vấn đề” hoặc “báo cáo vấn đề” mục tiêu hay những ý tưởng mà người nghiên cứu đang kiểm chứng là gì? Câu hỏi KH mà người nghiên cứu đang tìm câu trả lời là gì?; (ii) Những giả định cần được chỉ ra: Giả định là một dạng dự báo, như một định hướng để đưa đến câu trả lời cho câu hỏi nghiên cứu; (iii) Danh mục tài liệu cần có làm điều tra cơ bản cho nghiên cứu: Danh sách tất cả các tư liệu được sử dụng trong nghiên cứu; (iv) Trình tự tiến hành: Là mô tả chi tiết, từng bước về cách người nghiên cứu thực hiện để thu được kết quả cuối cùng nhằm chứng minh hay bác bỏ giả thuyết đã đưa ra; (v) Tầm quan sát, dữ liệu, kết quả: Các kết quả thường là dưới hình thức một tuyên bố để giải thích hoặc diễn giải dữ liệu Kết quả thu được ở dạng dữ liệu thô, đồ thị, kết luận rút ra từ những dữ liệu đã có; (vi) Kết luận: Là một bản tóm tắt các nghiên cứu và các kết quả của nghiên cứu Đây chính là câu trả lời cho câu hỏi nghiên cứu

Dựa trên những định nghĩa về khái niệm KH, NCKH và NLKH, chúng tôi cho rằng: Quy trình NCKH là con đường, cách thức triển khai thực hiện các giai đoạn NCKH để tạo ra những sản phẩm mang tính khách quan Các giai đoạn NCKH bao gồm 5 giai đoạn: (i) Quan sát - đặt câu hỏi nghiên cứu; (ii) Nghiên cứu tổng quan - Hình thành giả thuyết; (iii) Rút ra hệ quả từ giả thuyết - Đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra hệ quả; (iv) Tiến hành thí nghiệm kiểm tra hệ quả; (v) Xử lí dữ liệu

và rút ra kết luận về sự đúng/sai của giả thuyết - Công bố kết quả nghiên cứu

1.2.1.3 Khái niệm về năng lực khoa học của học sinh phổ thông

Từ nghiên cứu tổng quan chúng tôi thấy: việc lựa chọn tiếp cận khái niệm năng lực theo góc độ nguồn gốc hình thành sẽ thuận lợi hơn để: xác định cấu trúc của năng lực; thiết kế hoạt động dạy và học để phát triển năng lực; xây dựng công

cụ đánh giá sự phát triển năng lực của HS Mỗi quốc gia đều có khung NLKH trong mỗi cấp học ở trường phổ thông Từ đó, chúng tôi hình thành khái niệm: NLKH của

HS là sự làm chủ các năng lực thành phần của NLKH trong từng giai đoạn NCKH

và vận hành chúng một cách hợp lí để thực hiện thành công nhiệm vụ đặt ra nhằm chiếm lĩnh tri thức KH hay tạo ra sản phẩm KH trong quá trình học tập ở trường phổ thông NLKH của HS ở trường phổ thông bao gồm 10 NLTP: Tiến hành TN và quan sát để phát hiện ra hiện tượng mới; Đặt câu hỏi nghiên cứu; Nghiên cứu tổng quan; Hình thành giả thuyết; Rút ra các hệ quả từ giả thuyết; Đề xuất phương án thực nghiệm kiểm tra hệ quả; Tiến hành thực nghiệm kiểm tra các hệ quả; Xử lí dữ liệu và rút ra kết luận về sự đúng sai của giả thuyết; Tổng hợp kiến thức mới; Vận dụng kiến thức để giải quyết những vấn đề trong thực tiễn

1.2.2 Thiết kế tiến trình dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học

1.2.2.1 Khái niệm về dạy học theo quy trình nghiên cứu khoa học

Theo R Bybee [41] cho rằng: “DH theo quy trình NCKH là lối tiếp cận DH

mà qua đó, HS tương tác với môi trường thực tế bằng cách khảo sát các đối tượng

và đưa ra lời giải đáp cho những thắc mắc bằng tranh luận hay bảo vệ kết quả bằng các thí nghiệm”

Định nghĩa khác về DH theo quy trình NCKH, là một phương pháp tiếp cận trong việc tổ chức học tập có liên quan đến một quá trình khám phá tự nhiên hay thế giới vật chất bằng những câu hỏi, phát hiện mới và một thực nghiệm trong việc tìm kiếm những hiểu biết mới [40]

Theo Alberta [34], DH theo quy trình NCKH là một quá trình, trong đó người dạy đóng vai trò định hướng cho người học chủ động việc học tập, hình thành các câu hỏi đặt ra trong tư duy, mở rộng công việc nghiên cứu, tìm kiếm; từ đó xây dựng nên những hiểu biết và tri thức mới Những kiến thức này giúp cho người học