Luận án Phát triển năng lực khám phá tự nhiên cho học sinh trong dạy học chủ đề vật sống môn Khoa học tự nhiên 6

Nội dung text: Luận án Phát triển năng lực khám phá tự nhiên cho học sinh trong dạy học chủ đề vật sống môn Khoa học tự nhiên 6

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI ĐINH KHÁNH QUỲNH PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC KHÁM PHÁ TỰ NHIÊN CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ VẬT SỐNG MÔN KHOA HỌC TỰ NHIÊN 6 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC HÀ NỘI - 2024
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI ĐINH KHÁNH QUỲNH PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC KHÁM PHÁ TỰ NHIÊN CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ VẬT SỐNG MÔN KHOA HỌC TỰ NHIÊN 6 Chuyên ngành: Lí luận và Phương pháp dạy học bộ môn Sinh học Mã số: 9140111 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. LÊ ĐÌNH TRUNG 2. TS. NGUYỄN VINH HIỂN HÀ NỘI - 2024
3. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Lê Đình Trung và TS. Nguyễn Vinh Hiển. Các kết quả trình bày trong luận án là khách quan, trung thực và chưa từng được công bố trong bất kì công trình nào khác. Hà Nội, ngày tháng năm 2024 Tác giả luận án Đinh Khánh Quỳnh
4. LỜI CẢM ƠN Trong quá trình hoàn thành luận án này, tôi luôn nhận được những sự giúp đỡ vô cùng quý báu của các tập thể và cá nhân. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các Thầy giáo hướng dẫn khoa học: PGS.TS.Lê Đình Trung và TS.Nguyễn Vinh Hiển, những người đã tận tâm giúp đỡ, hướng dẫn tôi trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn bộ môn Lí luận và Phương pháp dạy học Sinh học, Khoa Sinh học, Phòng Sau đại học, Ban Giám hiệu Trường Đại học Sư phạm Hà Nội đã tạo điều kiện cho tôi học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể bộ môn Sư phạm KHTN và Công nghệ - khoa Sư phạm, phòng Đào tạo và quản lý học sinh sinh viên, phòng Khoa học và Hợp tác quốc tế, Ban Giám hiệu Trường Đại học Thủ đô Hà Nội đã tạo điều kiện cho tôi học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu các trường THCS và các GV, HS tham gia thực nghiệm sư phạm, gửi các ý kiến đóng góp cho phần thực nghiệm để luận án này hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đồng nghiệp đã động viên, khuyến khích tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Hà Nội, ngày tháng năm 2024 Tác giả luận án Đinh Khánh Quỳnh
5. MỤC LỤC MỞ ĐẦU....................................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài.....................................................................................................1 2. Mục đích nghiên cứu ..............................................................................................3 3. Đối tượng, khách thể nghiên cứu............................................................................4 4. Giả thuyết khoa học ................................................................................................4 5. Nhiệm vụ nghiên cứu..............................................................................................4 6. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................5 7. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................................6 8. Những đóng góp mới của đề tài..............................................................................7 9. Cấu trúc của luận án................................................................................................7 Chương 1: CỞ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI.............................8 1.1. Tổng quan các nghiên cứu liên quan đến đề tài..............................................8 1.1.1. Các nghiên cứu về năng lực khám phá và năng lực khám phá tự nhiên......8 1.1.2. Các nghiên cứu về dạy học phát triển năng lực khám phá và khám phá tự nhiên......................................................................................................16 1.2. Cơ sở lí luận......................................................................................................24 1.2.1. Năng lực khám phá tự nhiên ..................................................................24 1.2.2. Năng lực khám phá tự nhiên của học sinh trong môn Khoa học tự nhiên....30 1.2.3. Định hướng dạy học phát triển năng lực khám phá tự nhiên cho HS cấp THCS .........................................................................................................34 1.3. Cơ sở thực tiễn của đề tài ................................................................................44 1.3.1. Mục đích điều tra ...................................................................................44 1.3.2. Nội dung và phương pháp điều tra ........................................................44 1.3.3. Kết quả điều tra......................................................................................46 Kết luận chương 1...................................................................................................56 Chương 2: PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC KHÁM PHÁ TỰ NHIÊN CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ VẬT SỐNG - KHOA HỌC TỰ NHIÊN 6 ..................................................................................................................58 2.1. Phân tích nội dung chương trình môn khoa học tự nhiên cấp THCS và môn khoa học tự nhiên 6 ........................................................................................58
6. 2.1.1. Phân tích nội dung chương trình môn Khoa học tự nhiên.....................58 2.1.2. Phân tích nội dung chương trình môn KHTN 6 .....................................64 2.1.3. Phân tích cấu trúc nội dung chủ đề “Vật sống”, môn KHTN 6.............65 2.2. Phát triển năng lực khám phá tự nhiên cho học sinh trong dạy học chủ đề Vật sống .......................................................................................................69 2.2.1. Quy trình phát triển năng lực khám phá tự nhiên..................................69 2.2.2. Vận dụng một số PPDH phát triển năng lực khám phá tự nhiên cho học sinh trong dạy học chủ đề Vật sống – KHTN 6 .......................................104 2.3. Xây dựng các tiêu chí và bộ công cụ đánh giá năng lực khám phá tự nhiên trong dạy học chủ đề “Vật sống”, môn KHTN 6.....................................111 Kết luận chương 2.................................................................................................117 Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM............................................................119 3.1. Mục đích thực nghiệm ...................................................................................119 3.2. Nội dung thực nghiệm ...................................................................................119 3.3. Đối tượng, phạm vi, phương pháp thực nghiệm ........................................119 3.3.1. Đối tượng thực nghiệm........................................................................119 3.3.2. Cách tiến hành thực nghiệm sư phạm..................................................120 3.3.3. Phương pháp thu thập dữ liệu và đo lường .........................................122 3.3.4. Phương pháp đánh giá kết quả thực nghiệm .......................................122 3.4. Kết quả thực nghiệm .....................................................................................123 3.4.1. Khảo sát năng lực đầu vào...................................................................123 3.4.2. Sự phát triển mức độ năng lực khám phá tự nhiên của HS lớp 6 qua các lần tác động .............................................................................................125 3.4.3. Phân tích định tính kết quả thực nghiệm..............................................142 Kết luận chương 3.................................................................................................144 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ.......................................................................145 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐLIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI ..148 TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................149 PHỤ LỤC..............................................................................................................1PL
7. DANH MỤC VIẾT TẮT Chữ viết tắt Viết đầy đủ BTNB Bàn tay nặn bột CT Chương trình GDPT Giáo dục phổ thông DHDA Dạy học dự án ĐHSP Đại học Sư phạm GD&ĐT Giáo dục và Đào tạo GV Giáo viên HS Học sinh KHTN Khoa học tự nhiên KPTN Khám phá tự nhiên KN Kĩ năng NL Năng lực NCKH Nghiên cứu khoa học PPDH Phương pháp dạy học TN Thực nghiệm TNSP Thực nghiệm sư phạm THCS Trung học cơ sở THPT Trung học phổ thông SGK Sách giáo khoa
8. DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Mô tả các kĩ năng thành phần của năng lực khám phá tự nhiên ...........33 Bảng 1.2. Mối quan hệ giữa tổ chức dạy học dự án với việc hình thành các kĩ năng thành phần của năng lực KPTN....................................................37 Bảng 1.3. Mối quan hệ giữa tổ chức dạy học theo 5E với việc phát triển các KN của năng lực KPTN ........................................................................40 Bảng 1.4. Mối quan hệ giữa tổ chức dạy học theo phương pháp BTNB với việc hình thành các KN của năng lực KPTN ........................................44 Bảng 1.5. Mức độ rèn luyện các các kĩ năng khám phá tự nhiên cho học sinh trong dạy học môn KHTN.....................................................................46 Bảng 1.6. Số liệu thống kê về mức độ sử dụng các hoạt động dạy học ................48 Bảng 1.7. Mức độ sử dụng loại hình môi trường học tập trong dạy học...............51 Bảng 1.8. Một số nguyên nhân gây khó khăn khi dạy học phát triển năng lực khám phá tự nhiên cho HS ....................................................................53 Bảng 2.1. Tỉ lệ % thời lượng dạy học mỗi chủ đề trong môn KHTN ...................60 Bảng 2.2. Nội dung cơ bản của môn Khoa học tự nhiên cấp THCS .....................60 Bảng 2.3. Nội dung cơ bản của môn Khoa học tự nhiên 6....................................64 Bảng 2.4. Các tiểu chủ đề trong chủ đề Vật sống – KHTN 6................................67 Bảng 2.5. Quy trình ba giai đoạn phát triển năng lực khám phá tự nhiên .............70 Bảng 2.6. Các hoạt động khám phá tự nhiên trong chủ đề Vật sống – KHTN 6 ......74 Bảng 2.7. Các hoạt động KPTN và mục tiêu từng hoạt động................................77 Bảng 2.8. Hoạt động của giáo viên và học sinh theo tiến trình KPTN..................81 Bảng 2.9. Mô tả các tiêu chí đánh giá các KN tiến trình của năng lực KPTN ....113 Bảng 2.10. Một số công cụ đánh giá năng lực khám phá tự nhiên........................116 Bảng 3.1. Các chủ đề thực nghiệm sư phạm .......................................................119 Bảng 3.2. Số lượng HS tham gia thực nghiệm ....................................................119 Bảng 3.3. Thời điểm và công cụ đo mức độ đạt được của KN............................122 Bảng 3.4a. Đánh giá, kiểm tra trước thực nghiệm.................................................123 Bảng 3.4b. Bảng so sánh kết quả đạt được các KN của HS trước thực nghiệm....124
9. Bảng 3.5a. Bảng tổng hợp kết quả các lần đánh giá KN của năng lực KPTN ......125 Bảng 3.5b. So sánh kết quả mức độ đạt được các KN của năng lực KPTN của HS qua 5 lần kiểm tra..........................................................................126 Bảng 3.6. Bảng tổng hợp điểm trung bình của mỗi kĩ năng qua 5 lần đánh giá..129 Bảng 3.7. Bảng tổng hợp kết quả các lần kiểm tra KN của năng lực KPTN.......131 Bảng 3.8. So sánh kết quả mức độ đạt được các KN của năng lực KPTN của HS qua 5 lần kiểm tra..........................................................................133 Bảng 3.9. Paired Samples Statistics.....................................................................135 Bảng 3.10. Paired Samples Correlations ...............................................................135 Bảng 3.11a. Paired Samples Test.............................................................................136 Bảng 3.11b. Paired Samples Test ............................................................................136 Bảng 3.12. Mức độ biểu hiện các kĩ năng KPTN của HS 1 ..................................137 Bảng 3.13. Mức độ biểu hiện các kĩ năng KPTN của HS 2 ..................................138 Bảng 3.14. Mức độ biểu hiện các kĩ năng KPTN của HS 3 ..................................139 Bảng 3.15. Mức độ biểu hiện các kĩ năng KPTN của HS 4 ..................................140 Bảng 3.16. Mức độ biểu hiện các kĩ năng KPTN của HS 5 ..................................141
10. DANH MỤC CÁC HÌNH, SƠ ĐỒ Hình 1.1. Sơ đồ cấu trúc năng lực khám phá tự nhiên ............................................32 Hình 1.2. Biểu đồ thể hiện mức độ rèn luyện các kĩ năng KPTN cho HS trong dạy học môn KHTN ................................................................................47 Hình 1.3. Biểu đồ thể hiện điểm trung bình về mức độ rèn luyện các kĩ năng KPTN cho HS trong dạy học môn KHTN...............................................47 Hình 1.4. Biểu đồ thể hiện mức độ sử dụng các hoạt động dạy học .......................49 Hình 1.5. Biểu đồ thể hiện điểm trung bình về mức độ sử dụng các hoạt động dạy học.....................................................................................................50 Hình 1.6. Biểu đồ thể hiện mức độ sử dụng các môi trường học tậptrong dạy học......51 Hình 1.7. Biểu đồ thể hiện mức độ trung bình sử dụng loại hình môi trường học tập trong dạy học ..............................................................................52 Hình 1.8. Biểu đồ thể hiện một số nguyên nhân gây khó khăn trong dạy học phát triển năng lực khám phá tự nhiên cho HS .......................................53 Hình 1.9. Biểu đồ thể hiện điểm trung bình một số nguyên nhân gây khó khăn trong dạy học phát triển năng lực KPTN cho HS....................................54 Hình 2.1. Sơ đồ nội dung chủ đề Vật sống trong Chương trình môn KHTN 6.......66 Hình 2.2. Quy trình xây dựng KHDH tiểu chủ đề để phát triển năng lực KPTN ...89 Hình 3.1. Sơ đồ Quy trình thực nghiệm sư phạm..................................................120 Hình 3.2. Biểu đồ thể hiện mức độ trung bình đạt được các KN của năng lực KPTN trước thực nghiệm ......................................................................124 Hình 3.3. Biểu đồ sự phát triển các KN của năng lực KPTN................................128 Hình 3.4. Biểu đồ điểm trung bình của mỗi KN của năng lực KPTN qua 5 lần đánh giá .................................................................................................130 Hình 3.5. Biểu đồ sự phát triển các KN của năng lực KPTN................................131 Hình 3.6. Biểu đồ thể hiện mức độ của năng lực KPTN qua các lần kiểm tra......132 Hình 3.7. Biểu đồ so sánh phân bố kết quả qua các lần kiểm tra..........................134 Hình 3.8. Biểu đồ thể hiện đường phát triển năng lực KPTN của HS 1 ...............137 Hình 3.9. Biểu đồ thể hiện đường phát triển năng lực KPTN của HS 2 ...............138 Hình 3.10. Biểu đồ thể hiện đường phát triển năng lực KPTN của HS 3...............139 Hình 3.11. Biểu đồ thể hiện đường phát triển năng lực KPTN của HS 4...............140 Hình 3.12. Biểu đồ thể hiện đường phát triển năng lực KPTN của HS 5...............141
11. 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Trong bối cảnh toàn cầu hóa và cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, giáo dục và đào tạo đang đứng trước những thách thức và cơ hội lớn. Đổi mới giáo dục không chỉ là nhu cầu cấp thiết mà còn là xu thế mang tính toàn cầu, nhằm mục tiêu phát triển toàn diện phẩm chất và năng lực (NL) của học sinh (HS). Điều này đặc biệt quan trọng đối với giáo dục phổ thông (GDPT), nơi cần phải đào tạo ra nguồn nhân lực chất lượng cao, có khả năng đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế và xã hội của mỗi quốc gia. Hội nghị lần thứ 8, Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam (khoá XI) đã thông qua Nghị quyết số 29/NQ-TW ngày 4 tháng 11 năm 2013 về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo đáp ứng yêu cầu công nghiệp hoá, hiện đại hoá trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế: “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 HS; 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 HS tự cập nhật và đổi mới tri thức, kĩ năng, phát triển năng lực. Đối với GDPT, tập trung phát triển trí tuệ, thể chất, hình thành phẩm chất, năng lực công dân, phát hiện và bồi dưỡng năng khiếu, định hướng nghề nghiệp cho HS. Nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện, chú trọng giáo dục lý tưởng, truyền thống, đạo đức, lối sống, ngoại ngữ, tin học, năng lực và kĩ năng thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn”. Thực hiện sự chỉ đạo của Đảng và nhà nước, ngày 26 tháng 12 năm 2018 Bộ GDĐT đã ban hành Thông tư số 32/2018/TT-BGDĐT về Chương trình GDPT, bao gồm Chương trình tổng thể và các chương trình môn học và hoạt động giáo dục của cấp tiểu học, cấp trung học cơ sở (THCS) và cấp trung học phổ thông (THPT). Chương trình GDPT 2018 có nhiều điểm mới, trong đó phải kể đến có nhiều môn học mới và đặc biệt là môn học khoa học tự nhiên (KHTN), một môn học bắt buộc ở cấp THCS.
12. 2 Chương trình môn KHTN được xây dựng dựa trên quan điểm dạy học tích hợp với nền tảng từ các khoa học vật lí, hoá học, sinh học và khoa học Trái Đất. Thông qua học tập môn KHTN, HS tiếp tục được hình thành và phát triển các phẩm chất, NL đã có ở cấp tiểu học, đồng thời hoàn thiện tri thức, kĩ năng nền tảng và phương pháp học tập để tiếp tục học lên THPT, học nghề hoặc tham gia vào cuộc sống lao động sản xuất. Thời lượng của môn KHTN là 140 tiết/năm học của 4 lớp THCS. Môn học KHTN là môn học đóngvai trò nền tảng trong việc hình thành và phát triển thế giới quan khoa học của HS cấp THCS, có ý nghĩa quan trọng đối với sự phát triển toàn diện của học sinh. Trong chương trình môn KHTN đưa ra yêu cầu cần đạt về phẩm chất chủ yếu và các năng lực chung; yêu cầu cần đạt về năng lực đặc thù. Với NL đặc thù gồm 3 thành phần NL là nhận thức KHTN, tìm hiểu tự nhiên, vận dụng kiến thức và kĩ năng (KN) đã học vào thực tiễn. Trong đó thành phần NL tìm hiểu tự nhiên chính là năng lực khám phá tự nhiên (KPTN). Như vậy, việc phát triển năng lực KPTN cho HS là một trong những nhiệm vụ quan trọng trong dạy học môn học KHTN. Chương trình và tài liệu sách giáo khoa (SGK) hiện nay được xây dựng theo hướng mở nên thuận lợi giúp cho GV có thể vận dụng linh hoạt, đổi mới cách dạy và cách học. Trong thực trạng giáo dục hiện nay, việc dạy và học môn KHTN gặp khá nhiều khó khăn, đặc biệt là trong việc phát triển năng lực KHTN trong đó có năng lực KPTN của HS. Có nhiều nguyên nhân nhưng phải kể đến đó là do GV chưa thật hiểu về bản chất NL nói chung và năng lực KPTN nói riêng, thiếu tài liệu hướng dẫn, trình độ của nhiều GV chưa đủ khả năng thiết kế bài học phát triển NL, phát triển năng lực KPTN nên vận dụng trong dạy học vẫn còn hạn chế, điều đó đã và đang ảnh hưởng không nhỏ đến chất lượng giáo dục. Bên cạnh đó đối với HS thì việc tiếp cận và tìm tòi những thông tin thời sự, tình huống thực tiễn phục vụ cho bài học còn hạn chế. Nhiều HS chưa có phương pháp học tập phù hợp, chưa tích cực trong việc tìm tòi nghiên cứu bài học, vì vậy chưa phát triển được các kĩ năng, năng lực, nhất là năng lực KPTN. Chính vì thế đòi hỏi sự đổi mới mạnh mẽ về phương pháp dạy học và cách thức tổ chức các hoạt động giáo dục trong môn học KHTN.
13. 3 Lứa tuổi học sinh THCS là giai đoạn phát triển có bước nhảy vọt về thể chất lẫn tinh thần và đặc biệt là tích cách tò mò, thích khám phá, thích được ghi nhận của các em thể hiện rất cao. Lớp 6 là khối lớp đầu cấp trong trường THCS, ở lứa tuổi này, HS bắt đầu chuyển biến từ tư duy cảm tính và hình tượng, bước đầu đã được rèn luyện quá trình nhận thức tự nhiên, khoa học thông qua chương trình môn Tự nhiên và Xã hội, môn Khoa học ở cấp Tiểu học chuyển sang tư duy lí tính, tư duy biện chứng. Như vậy lứa tuổi HS lớp 6 đã có những tri thức khoa học đơn giản về KHTN và đã được tiếp cận phương pháp, những kĩ năng tìm hiểu tự nhiên, KPTN cơ bản, đây là những thuận lợi để chúng tôi triển khai đề tài nghiên cứu áp dụng trên đối tượng HS lớp 6 nhằm phát triển các mức độ cao hơn về các kĩ năng KPTN, phát triển năng lực KPTN trong học tập môn KHTN. Logic chương trình môn KHTN bao gồm 4 chủ đề chính: chất và sự biến đổi, vật sống, năng lượng và sự biến đổi, Trái Đất và bầu trời. Phân bố thời lượng các chủ đề này cũng khác nhau, nhưng thời lượng của chủ đề Vật sống được phân bổ cao nhất. Mạch nội dung chủ đề Vật sống bao gồm các nội dung sinh học, đây là những kiến thức khá gần gũi với HS, qua sự định hướng của GV, HS có điều kiện tự học, tự tìm tòi, khám phá. Đứng trước yêu cầu đổi mới giáo dục và thách thức từ thực tiễn, chúng tôi nhận thấy sự cần thiết của việc nghiên cứu và phát triển năng lực KPTN cho HS thông qua môn KHTN. Điều này không chỉ giúp GV tháo gỡ những khó khăn trong dạy học môn KHTN, góp phần nâng cao về chất lượng giáo dục mà còn chuẩn bị cho HS kĩ năng và năng lực cần thiết để thích nghi và phát triển trong thế giới đầy biến động và thách thức hiện nay. Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Phát triển năng lực khám phá tự nhiên cho học sinh trong dạy học chủ đề Vật sống, môn Khoa học tự nhiên 6”. 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu, xác định cấu trúc năng lực khám phá tự nhiên, hoạt động khám phá tự nhiên, đề xuất quy trình phát triển năng lực khám phá tự nhiên và vận dụng
14. 4 quy trình trong dạy học chủ đề Vật sống (Khoa học tự nhiên 6) nhằm phát triển năng lực khám phá tự nhiên cho học sinh, qua đó góp phần nâng cao chất lượng dạy học môn học. 3. Đối tượng, khách thể nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Năng lực KPTN, hoạt động KPTN, quy trình KPTN và một số PPDH phát triển năng lực KPTN trong dạy học chủ đề Vật sống (Khoa học tự nhiên 6). - Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học chủ đề Vật sống (Khoa học tự nhiên 6) theo hướng khám phá tự nhiên. 4. Giả thuyết khoa học Nếu xác định được cấu trúc năng lực khám phá tự nhiên, các hoạt động khám phá tự nhiên, quy trình phát triển năng lực khám phá tự nhiên và vận dụng quy trình đó trong dạy học chủ đề Vật sống môn Khoa học tự nhiên 6 thì sẽ phát triển được năng lực khám phá tự nhiên cho HS, qua đó nâng cao chất lượng dạy học môn học. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu (1) Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn về năng lực KPTN, dạy học phát triển năng lực KPTN, phát triển năng lực KPTN trong dạy học môn Khoa học tự nhiên. (2) Nghiên cứu, định nghĩa năng lực KPTN, xác định cấu trúc năng lực KPTN, trên cơ sở đó xác định các tiêu chí đánh giá năng lực KPTN. (3) Nghiên cứu xác định quy trình xây dựng các hoạt động KPTN, vận dụng quy trình để xây dựng các hoạt động KPTN trong chủ đề Vật sống – KHTN 6. (4) Đề xuất quy trình phát triển năng lực KPTN cho HS trong dạy học chủ đề Vật sống – KHTN 6. (5) Nghiên cứu vận dụng một số PPDH phù hợp để phát triển năng lực KPTN cho HS. (6) Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi của quy trình phát triển năng lực KPTN trong dạy học chủ đề Vật sống – KHTN 6 đã được đề xuất. Từ đó khẳng định tính đúng đắn của giả thuyết khoa học đã đặt ra.
15. 5 6. Phương pháp nghiên cứu Luận án sử dụng các phương pháp chủ yếu sau để tiến hành các nội dung nghiên cứu: 6.1. Phương pháp nghiên cứu lí thuyết Thu thập, phân tích, tổng hợp, hệ thống và khái quát hóa các văn bản của Đảng, pháp luật Nhà nước và của Bộ GD & ĐT có liên quan đến công tác giáo dục và đào tạo, đến chỉ đạo việc dạy học ở trường phổ thông; tài liệu nghiên cứu (bài báo khoa học, sách, giáo trình, ) trong và ngoài nước về: tâm lí học, lí luận và PPDH, giáo dục học, chương trình GDPT 2018, chương trình môn KHTN 2018; trong đó đặc biệt chú ý nghiên cứu sâu các tài liệu về năng lực, khám phá, dạy học khám phá, nghiên cứu khoa học, các PPDH tích cực, các phương tiện, kỹ thuật dạy học, các hình thức tổ chức dạy học, các tài liệu về kiểm tra, đánh giá năng lực... trong dạy học phát triển năng lực, phát triển năng lực KPTN cho học sinh THCS. 6.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Ph“ ương pháp quan sát sư phạm: thực hiện quan sát sư phạm thông qua dự giờ, dự các hội thảo khoa học về đổi mới PPDH, quan sát hoạt động bồi dưỡng giáo viên trong các đợt tập huấn cho GV của Bộ GD &ĐT. - Phương pháp điều tra: Khảo sát, điều tra thực trạng bằng phiếu hỏi và phỏng vấn trực tiếp giáo viên, học sinh về đổi mới PPDH và phát triển năng lực KPTN cho HS trong dạy học lĩnh vực KHTN ở các trường THCS. Chúng tôi đã xây dựng phiếu khảo sát và thực hiện điều tra trên 210 GV dạy Sinh học/môn KHTN tại các trường THCS. 6.3. Phương pháp tham vấn chuyên gia: Tham vấn, xin ý kiến góp ý, tư vấn, phản biện của các chuyên gia là những nhà nghiên cứu về giáo dục học, lí luận và phương pháp dạy học Sinh học, dạy học môn KHTN; những GV cốt cán, có nhiều kinh nghiệm trong dạy học Sinh học, dạy học môn KHTN ở trường THCS. Những nội dung trao đổi, xin ý kiến là: cấu trúc năng lực KPTN, cơ sở phân chia và xác định các tiểu chủ đề dạy học KPTN, quy trình phát triển năng lực KPTN, các biện pháp phát triển, các tiêu chí, bộ công cụ rèn luyện và đánh giá năng lực KPTN cho HS trong dạy học phần Vật sống ở
16. 6 trường THCS, công cụ xử lí số liệu thực nghiệm. Thu thập ý kiến của chuyên gia dưới hình thức phỏng vấn trực tiếp, các bản nhận xét, thảo luận qua các buổi seminar về những kết quả của luận án nghiên cứu được. Các ý kiến nhận xét, góp ý của chuyên gia được phân tích, nghiên cứu, làm căn cứ để điều chỉnh, bổ sung và hoàn thiện các nội dung nghiên cứu của luận án”. 6.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm: - Tiến hành triển khai thực nghiệm sư phạm trong năm học 2021 – 2022 trên 362 HS lớp 6 tại 4 trường THCS ở Hà Nội gồm THCS Chu Văn An – Quận Tây Hồ; THCS Nguyễn Trường Tộ - Quận Đống Đa (đây là 2 trường chất lượng giáo dục cao, ổn định của Thành phố Hà Nội); THCS Xuân Phương – Quận Nam Từ Liêm (trường trên địa bàn đang phát triển về mọi mặt); THCS Yên Mỹ - Huyện Thanh Trì (trường thuộc địa bàn huyện ngoại thành, làng ven đô của Thành phố Hà Nội) - Tiến hành TNSP để đánh giá, kiểm chứng tính khả thi và hiệu quả của quy trình phát triển năng lực KPTN đề xuất trong nghiên cứu. Để đạt được mục tiêu đó chúng tôi đã xác định mục đích thực nghiệm, lựa chọn mẫu và bố trí thí nghiệm, xây dựng kế hoạch thực nghiệm và các bước triển khai thực nghiệm, triển khai đo đạc kết quả trong và sau thực nghiệm, cách thức xử lý và phân tích kết quả thực nghiệm qua các phần mềm thống kê toán học. 6.5. Phương pháp xử lí số liệu bằng thống kê toán học Sau khi khảo sát thực trạng và thực nghiệm sư phạm, các số liệu được thống kê, xử lí bằng các phần mềm như Ms.Excel, SPSS 26.0; tiến hành các phép mô tả thống kê, phân tích đồ thị và phép kiểm định T-Test để đánh giá định lượng sự phát triển năng lực KPTN của HS khi học tập theo tiến trình KPTN. 7. Phạm vi nghiên cứu - Đề tài tập trung nghiên cứu phát triển năng lực KPTN thông qua dạy học chủ đề Vật sống trong môn Khoa học tự nhiên 6. - Đề tài được triển khai tiến hành thực nghiệm với 362 HS tại 4 trường THCS trên địa bàn thành phố Hà Nội (THCS Chu Văn An, THCS Nguyễn Trường Tộ, THCS Xuân Phương, THCS Yên Mỹ)
17. 7 8. Những đóng góp mới của đề tài (1) Hệ thống hóa được cơ sở lí luận về năng lực KPTN, dạy học phát triển năng lực KPTN, phát triển năng lực KPTN trong dạy học môn Khoa học tự nhiên. (2) Đánh giá được thực trạng dạy học phát triển năng lực KPTN ở một số trường THCS. (3) Xác định được định nghĩa năng lực KPTN, mô tả được cấu trúc của năng lực KPTN, xây dựng các tiêu chí đánh giá năng lực KPTN. (4) Phân tích được logic cấu trúc nội dung, yêu cầu cần đạt chủ đề Vật sống (KHTN6) làm cơ sở để xác định các tiểu chủ đề với nội dung chi tiết cho mỗi tiểu chủ đề phù hợp với tổ chức dạy học để phát triển năng lực KPTN cho học sinh. (5) Xác định được quy trình xây dựng các hoạt động KPTN, vận dụng quy trình xác định các hoạt động KPTN trong chủ đề Vật sống – môn KHTN 6. (6) Xây dựng được quy trình phát triển năng lực KPTN cho HS trong dạy học chủ đề Vật sống (Khoa học tự nhiên 6). 9. Cấu trúc của luận án Ngoài phần mở đầu, kết luận, đề nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục; luận án được trình bày trong 3 chương: Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài Chương 2: Phát triển năng lực khám phá tự nhiên cho học sinh trong dạy học chủ đề Vật sống - môn Khoa học tự nhiên 6 Chương 3: Thực nghiệm sư phạm
18. 8 Chương 1: CỞ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Tổng quan các nghiên cứu liên quan đến đề tài 1.1.1. Các nghiên cứu về năng lực khám phá và năng lực khám phá tự nhiên 1.1.1.1. Trên thế giới Tự nhiên theo nghĩa rộng, là thế giới hay vũ trụ mang tính vật chất. Tự nhiên, nói đến các hiện tượng xảy ra trong thế giới vật chất, trong đó có chất và sự biến đổi của chất, năng lượng và sự biến đổi,vật sống,Trái Đất và bầu trời, . Phạm vi bao quát của tự nhiên từ cấp hạt nguyên tử (các hạt nhỏ hơn nhiều lần so với các nguyên tử) cho tới những khoảng cách lớn trong vũ trụ. Con người là một phần của tự nhiên, nhưng những hoạt động của con người thường được phân biệt rạch ròi khỏi những hiện tượng tự nhiên. Hiện tượng tự nhiên có thể chịu ảnh hưởng từ hai yếu tố: thứ nhất là do yếu tố tự nhiên, thứ hai là do yếu tố nhân tạo hoặc do con người tạo ra; các hiện tượng tự nhiên cũng liên quan chặt chẽ đến môi trường. Sự tồn tại của môi trường có thể được sử dụng như một nguồn học tập. Trong trường hợp này, môi trường bao gồm xã hội, môi trường vật chất, các hiện tượng tự nhiên, sự kiện tự nhiên và các sự kiện xảy ra trong xã hội. Bằng cách sử dụng thiên nhiên hoặc môi trường, học sinh có thể được trải nghiệm trong môi trường, đồng bộ hóa, kết hợp với tài liệu học tập để khám phá được các biểu hiện, có được các hành vi cụ thể thông qua quan sát khoa học ( Schachner, Zhu, Li, & Kelemen, 2017)[96]. Khám phá tự nhiên có thể được hiểu một cách đơn giản là con người tìm hiểu, nghiên cứu về các sự vật, hiện tượng, quá trình trong tự nhiên, ví dụ: tìm hiểu, nghiên cứu về vật chất, thế giới sống, năng lượng, thiên văn, Ở một khía cạnh nhất định, KPTN có thể được hiểu tương đồng với nghiên cứu khoa học (tự nhiên) và năng lực KPTN có thể được hiểu ở mức độ đơn giản hơn của năng lực nghiên cứu khoa học (tự nhiên). Khoa học là cách thức để hiểu, biết; khoa học không chỉ là việc thu thập các vấn đề, hiện tượng riêng lẻ, mà hơn thế, đó là một quá trình mà trong đó các nhà khoa học nhận thức về thế giới và giải quyết các vấn đề tự nhiên. (John A.Moore
19. 9 ,1993) [82]. Như vậy, khoa học là con đường mang lại hiểu biết bằng cách tích lũy thông tin, dữ liệu từ các quan sát và thực nghiệm, tạo nên các kết luận dựa trên những bằng chứng thực tế và cố gắng để giải thích thế giới thông qua các bằng chứng đó. Các nhà khoa học thường tổ chức thông tin thành các hệ thống khái niệm cho phép họ tạo ra mối liên hệ giữa các khái niệm chủ chốt. Các nhà khoa học cũng có khả năng chuyển hóa kiến thức của mình từ bối cảnh này sang bối cảnh khác. Các hệ thống khái niệm ảnh hưởng đến cách thức mà các nhà khoa học nhận thức và tương tác với thế giới, húng cũng giúp họ mở rộng hiệu quả của việc tìm tòi – khám phá khoa học. Để khám phá khoa học, khám phá tự nhiên, các nhà khoa học đã dần hình thành và phát triển quy trình KPTN (phương pháp KPTN hay tiến trình KPTN), quy trình này đã được xuất hiện từ rất lâu trong lịch sử phát triển của Khoa học kĩ thuật. Theo từ điển tiếng Anh, quy trình KPTN là “trình tự đặc trưng của khám phá, KPTN kể từ thế kỉ 17, bao gồm: sự quan sát có hệ thống, xây dựng các giả thuyết, thí nghiệm kiểm tra, đo lường các thí nghiệm, sửa đổi các giả thuyết” [103]. Hội đồng nghiên cứu Quốc gia Hoa Kì (1996) [84] “cho rằng, khám phá khoa học, quy trình KPTN đề cập tới các kĩ năng, các cách thức khác nhau của các nhà khoa học triển khai nghiên cứu, khám phá về khoa học, về thế giới tự nhiên và đề xuất các giải thích các hiện tượng, quy luật tự nhiên dựa trên những dữ liệu, bằng chứng thu được từ các nghiên cứu của họ”. Quan niệm về khám phá khoa học, quy trình KPTN rất phong phú và phức tạp, nhưng cũng có thể tách ra những hoạt động có tính chất chung. Theo Garland (2015) [68], “tiến trình KPTN là một chu trình bao gồm 6 giai đoạn: Thực hiện các quan sát; Suy nghĩ về các câu hỏi cần quan tâm; Đưa ra 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 (1982) [106] “phương pháp KPTN gồm 8 giai đoạn: quan sát, nghiên cứu các sự kiện và hiện tượng; giải thích các hiện tượng chưa hiểu đưa vào nghiên cứu (đặt vấn đề); đưa ra các giả thuyết; xây dựng kế hoạch nghiên cứu;
20. 10 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; hình thành các kết luận, các giải thích; kiểm tra các kết luận; những kết luận thực tế về ứng dụng có thể và cần thiết của các kiến thức thu nhận được”. Chu trình sáng tạo KPTN của Razumopxki đề xuất có tính mở, linh hoạt với các kĩ năng tiến trình thuộc 4 giai đoạn [37]: những sự kiện, vấn đề khởi đầu; mô hình giả định trừu tượng; các hệ quả logic; thí nghiệm kiểm tra. Theo Shulman (1986)[98], “khám phá là sự chủ động theo đuổi ý nghĩ, thắc mắc liên quan đến quá trình, dựa trên kinh nghiệm đã có sắp xếp thành những mảnh nhỏ của sự hiểu biết. Khi chúng ta nhìn thấy những vật lạ, có thể chúng ta có thể tự hỏi, thắc mắc nó là cái gì? nó được làm từ cái gì? nó có vai trò gì ? Nó đã xuất hiện như thế nào?... Để tìm ra câu trả lời cho những câu hỏi, những đề xuất mà chúng ta đã đưa ra đó, chúng ta cần phải tìm tòi, nghiên cứu kĩ đối tượng, sử dụng một số phép kiểm tra, so sánh nó với các đối tượng khác đã quen thuộc hơn, hoặc hỏi người khác các thông tin về đối tượng và trong thời gian đó, nghiên cứu xác định có giả thuyết nào hợp lý hay không. Hoặc cũng có thể đơn giản là chúng ta tìm kiếm một số thông tin mà từ đó có thể đưa ra ra một giả thuyết mới. Tất cả chuỗi các hoạt động diễn ra đó, bắt đầu từ việc quan sát, đưa ra giả thuyết, làm thí nghiệm, kiểm tra giả thuyết là các biểu hiện của sự khám phá”. Theo tác giả Llewellyn (2004) [76], khám phá là một cách tiếp cận học tập liên quan đến quá trình khám phá thế giới tự nhiên hoặc vật chất qua việc đặt câu hỏi, đưa ra những khám phá, thử nghiệm để tìm kiếm sự hiểu biết mới. Một số nghiên cứu khác lại cho rằng, quy trình KPTN nói chung “là một trình tự gồm có sáu giai đoạn là: (i) Đặt vấn đề, xác định mục đích hoặc câu hỏi nghiên cứu. Việc đặt vấn đề hay đưa ra câu hỏi nghiên cứu là rất cần thiết, đây là phần quan trọng nhất trong quy trình khám phá. Các câu hỏi nghiên cứu đôi khi được đưa ra 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 muốn kiểm chứng là gì, câu hỏi khoa học mà người nghiên cứu đang đi tìm câu trả lời là gì; (ii) Những dự đoán, giả