CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1. Tổng quan nghiên cứu 1. Tổng quan nghiên cứu dạy học khám phá Trong những thập kỷ qua, phương pháp dạy học khám phá (discovery learning) đã được nhiều nghiên cứu khoa học giáo dục và giáo viên áp dụng rộng rãi nhằm tăng cường hiệu quả học tập và phát triển kỹ năng tư duy độc lập cho học sinh. Các nghiên cứu này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tạo điều kiện cho học sinh tham gia vào quá trình học tập một cách chủ động, thông qua việc khám phá và giải quyết vấn đề, thay vì chỉ tiếp nhận kiến thức một cách thụ động.
DHKP là một phương pháp dạy học khuyến khích học sinh đưa ra câu hỏi và tự tìm ra câu trả lời, hay rút ra những nguyên tắc từ những ví dụ hay kinh nghiệm thực tiễn [48]. Ngoài ra, DHKP có thể định nghĩa như một tình huống học tập trong đó nội dung chính cần được học không được giới thiệu trước mà phải tự khám phá bởi học sinh, làm cho học sinh là người tham gia tích cực vào quá trình học [48]. Phương pháp DHKP được nhiều nhà khoa học giáo dục trên thế giới quan tâm nghiên cứu, trong đó phải kể đến Jonh Dewey, Jean Piaget, Vygotsky và Jerome Bruner [9]. Về tầm quan trọng của DHKP, Jean Piaget cho rằng hiểu biết thật sự phải đến từ khám phá.
Ông là người chỉ ra rằng học sinh không là những “chiếc thuyền rỗng” rồi được làm đầy bởi kiến thức mà phải là những nhà kiến tạo kiến thức. Jerome Bruner được xem là người đầu tiên đưa ra phương pháp DHKP [47]. Ông cho rằng việc học tập phải là một quá trình tích cực trong đó học sinh kiến tạo ý tưởng mới hay khái niệm mới trên cơ sở vốn kiến thức của họ. Ông đề nghị rằng việc dạy học phải làm sao khuyến khích người học khám phá ra các dữ kiện và các mối liên hệ cho chính họ.
Bruner đã đề xuất rằng học sinh sẽ học hiệu quả hơn khi họ được khuyến khích khám phá các khái niệm và nguyên tắc thông qua quá trình tự học và khám phá. Theo Bruner, phương pháp DHKP không chỉ giúp học sinh hiểu sâu hơn về vấn đề được nghiên cứu mà còn phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề và tư duy phản biện. Khái niệm dạy học khám phá được trình bày như sau [9]: 6 “1) DHKP là một phương pháp dạy học khuyến khích học sinh đưa ra câu hỏi và tự tìm ra câu trả lời, hay rút ra những nguyên tắc từ những ví dụ hay kinh nghiệm thực tiễn. 2) DHKP có thể định nghĩa như một tình huống học tập trong đó nội dung chính cần được học không được giới thiệu trước mà phải tự khám phá bởi học sinh, làm cho học sinh là người tham gia tích cực vào quá trình học”.
Đối với việc học tập toán học, H. Freuthenthal (1991) [27] cũng tin rằng: “Toán học học được nhờ khám phá (discovery learning) sẽ được hiểu tốt hơn và ghi nhớ dễ dàng hơn so với việc học được bằng cách thụ động”. Theo Bùi Văn Nghị, khám phá là quá trình hoạt động và tư duy, có thể bao gồm quan sát, phân tích, nhận định, đánh giá, nêu giả thiết, suy luận… nhằm đưa ra những khái niệm, phát hiện ra những tính chất, quy luật…, trong các sự vật, hiện tượng và các mối liên hệ giữa chúng [11]. Khi xem xét hoạt động khám phá của học sinh, người ta chú trọng tới mức độ chủ động, tính độc lập hoạt động của học sinh.
Để phân biệt các mức độ của hoạt động DHKP, có thể căn cứ vào mức độ can thiệp của giáo viên vào quá trình khám phá của học sinh. Theo quan điểm của thuyết kiến tạo, học tập là quá trình học sinh tự khám phá thế giới, tự kiến tạo kiến thức thông qua việc tương tác với môi trường học tập đa dạng dựa trên kiến thức, kinh nghiệm bản thân [44]. Trong đó, giáo viên đóng vai trò hướng dẫn, hỗ trợ học sinh trong quá trình tự khám phá của bản thân, tạo các hoạt động gắn liền với thực tiễn cuộc sống để kích thích học sinh tìm tòi, khám phá kiến thức cũng như hình thành động cơ học tập bên trong của học sinh. Lí thuyết này đã trở thành cơ sở của nhiều quan điểm và phương pháp dạy học tích cực, trong đó có DHKP.
Trong DHKP, học sinh giải quyết các nhiệm vụ học tập để hình thành kiến thức mới thông các hoạt động tư duy như nghiên cứu tài liệu, trao đổi, thảo luận nhóm, các hoạt động tìm tòi qua thực hành, thực nghiệm, trải nghiệm [50]. Khái niệm khám phá dạy học qua khám phá được xem như là một cách tiếp cận theo hướng lấy người học làm trung tâm để nâng cao chất lượng và hiệu quả của trải nghiệm học tập của học sinh [22]. Trong quá trình khám phá, học sinh trực tiếp tham gia vào các hoạt động học, trải nghiệm, đặt câu hỏi, tìm tòi để xây dựng kiến thức 7 mới và vận dụng kiến thức đó vào nghiên cứu giải quyết các tình huống hoặc nhiệm vụ học tập [18]. Trong DHKP, có sự chuyển đổi vai trò của giáo viên và học sinh, trong đó giáo viên khơi gợi vấn đề và cung cấp cho học sinh cơ hội trải nghiệm các hiện tượng hay quá trình nghiên cứu khoa học để đạt được mục tiêu học tập [26].
Một xu hướng nghiên cứu quan trọng khác trong lĩnh vực DHKP là sự chú trọng vào việc thiết kế các tình huống học tập dựa trên vấn đề. Các nghiên cứu như của Barrows (1986) [21] và Hmelo-Silver (2004) [33] đã nhấn mạnh việc sử dụng các vấn đề thực tế như một phương tiện để học sinh áp dụng kiến thức vào thực tế, qua đó tăng cường sự hiểu biết và khả năng áp dụng kiến thức của học sinh. Theo Nguyễn Bá Kim (2015) [7], nếu nhìn Toán học trong quá trình hình thành và phát triển thì luôn có sự tìm tòi, dự đoán, thực nghiệm. Có thể nói, vận dụng DHKP trong môn Toán là phù hợp với đặc điểm môn học, phù hợp với quá trình tư duy, nhận thức của học sinh.
DHKP có thể hiểu là phương pháp dạy học, trong đó nội dung kiến thức không được đưa ra trực tiếp mà học sinh tự tìm kiếm, khám phá được thông qua quá trình hoạt động, trải nghiệm. Trong DHKP, học sinh được khuyến khích, tạo điều kiện thực hiện hàng loạt các hoạt động như: quan sát, đo đạc, nhận định, phân tích, so sánh, khái quát hoá, đưa ra dự đoán, kết luận. Học sinh tham gia với vai trò của một người tìm kiếm, khám phá kiến thức chứ không phải người tiếp nhận kiến thức một chiều. Học sinh trải qua quá trình trả lời các câu hỏi hoặc thực hiện các hành động để tìm ra con đường dẫn đến tri thức.
Mục đích của dạy học khám phá ngoài việc lĩnh hội tri thức còn trang bị cho người học những thủ pháp suy nghĩ, cách thức phát hiện và giải quyết vấn đề một cách độc lập sáng tạo. Từ các nghiên cứu đã phân tích, có thể nhận diện một số khoảng trống cần được làm rõ như sau: Thứ nhất là thiếu nghiên cứu cụ thể về chủ đề hình học không gian. Dạy học khám phá đã được áp dụng rộng rãi ở nhiều lĩnh vực, nhưng phần lớn các nghiên cứu tập trung vào các chủ đề phổ biến như đại số hoặc xác suất. Trong khi đó, hình học không gian, đặc biệt là chủ đề quan hệ vuông góc, vẫn chưa được khai thác đầy đủ.
8 Thứ hai là chưa phân biệt rõ các mức độ khám phá. Các nghiên cứu hiện tại chưa đưa ra phương pháp cụ thể để thiết kế hoạt động khám phá phù hợp với các đối tượng học sinh khác nhau, đặc biệt là việc phân định giữa khám phá độc lập và khám phá có hướng dẫn. Thứ ba là hạn chế trong thực nghiệm tại bối cảnh giáo dục Việt Nam. Nhiều nghiên cứu dừng lại ở các lý thuyết hoặc triển khai thực nghiệm tại các nước phát triển.
Bối cảnh giáo dục Việt Nam, với đặc điểm học sinh và chương trình học riêng biệt, chưa được nghiên cứu kỹ lưỡng. Tổng quan nghiên cứu công nghệ thông tin trong dạy học khám phá Trong những thập kỷ qua, sự bùng nổ của CNTT đã mang lại những thay đổi đáng kể cho lĩnh vực giáo dục. Việc áp dụng CNTT trong DHKP, một phương pháp học tập mà ở đó học sinh được khuyến khích tự mình tìm hiểu và khám phá kiến thức, đã mở ra những cơ hội mới để tăng cường sự tương tác, động viên và cá nhân hóa quá trình học tập. Sự phát triển nhanh chóng của CNTT trong thời gian qua đã tác động lớn đến mọi lĩnh vực của cuộc sống, trong đó có giáo dục.
Việc giáo viên và học sinh sử dụng máy tính, các phần mềm hỗ trợ dạy và học đã trở nên phổ biến. Khi CNTT tham gia vào quá trình dạy học sẽ làm môi trường dạy học thay đổi, tác động mạnh mẽ tới các thành tố của quá trình dạy học [16]. Hiện nay, việc ứng dụng CNTT trong dạy học nói chung và dạy Toán nói riêng không còn là vấn đề mới đối với các nước trên thế giới. Ở Việt Nam, đã có nhiều kết quả nghiên cứu đề cập vấn đề này như: Vũ Hồng Linh [8] đã nghiên cứu việc vận dụng phương pháp dạy học theo lí thuyết kết nối với sự hỗ trợ của CNTT; tác giả Bùi Minh Đức [3] nghiên cứu việc sử dụng phần mềm GeoGerba trong dạy học hình học ở trường phổ thông; Trần Trung và Nguyễn Tiến Mạnh [17] đưa ra một số tình huống dạy học thống kê với sự hỗ trợ của máy tính cầm tay và phần mềm Microsoft Excel.
Các phần mềm giáo dục như GeoGebra, Desmos, và các công cụ khác như Scratch, đã chứng minh rằng CNTT có thể làm cho việc học toán và khoa học trở nên sinh động và trực quan hơn. Các công trình nghiên cứu do Hohenwarter và Fuchs (2004) [34] cũng như Balanskat, Blamire và Kefala (2006) [19] đã chỉ ra rằng, các 9 phần mềm này không chỉ cải thiện sự hiểu biết về mặt khái niệm mà còn thúc đẩy sự hợp tác và tư duy phản biện trong quá trình học. Sự tích hợp của CNTT vào lớp học không chỉ giới hạn ở việc sử dụng máy tính cá nhân hay máy tính bảng mà còn mở rộng đến việc sử dụng các bảng trắng tương tác, phần mềm quản lý lớp học, và các công cụ đánh giá trực tuyến.