CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC KHOA HỌC TỰ NHIÊN THEO TIẾP CẬN PISA CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CƠ SỞ 1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu 1. Trên thế giới Từ những năm 90 của thế kỉ trƣớc, khi dạy học theo tiếp cận nội dung không thể đáp ứng với các yêu cầu phát triển của xã hội, dạy học phát triển năng lực ngƣời học trở thành tâm điểm của giáo dục trên toàn thế giới [1], [14], [43]. Mỗi quốc gia dựa trên cơ sở bối cảnh hiện tại, yêu cầu phát triển nguồn năng lực, mục tiêu phát triển của quốc gia, dân tộc cùng với xu thế phát triển nguồn năng lực quốc tế để xây dựng hệ thống các năng lực cần hình thành, phát triển cho ngƣời học.
Do đó, các quốc gia khác nhau sẽ có hệ thống năng lực khác nhau, tuy nhiên năng lực khoa học có thể với các cách gọi tên khác nhau đều xuất hiện trong chƣơng trình giáo dục của các quốc gia. Nhận thấy tầm quan trọng của hiểu biết khoa học đối với thế hệ trẻ, ở nhiều nƣớc có nền giáo dục phát triển nhƣ nhƣ Úc, Đức, Anh, Hà Lan, Nhật Bản, Mỹ, Singapore, Đài Loan. giáo dục khoa học trở thành môn học bắt buộc trong nhà trƣờng từ bậc giáo dục mầm non cho đến khi hoàn thành chƣơng trình giáo dục bắt buộc. Ở các quốc gia này khung chƣơng trình môn khoa học hoặc KHTN đều đã đề cập đến mục tiêu, nội dung, chuẩn kiến thức và kĩ năng cần đạt, phƣơng pháp, hình thức tổ chức dạy học cũng nhƣ kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của HS [21], [59], [62], [87], [88], [89].
Một số nghiên cứu về năng lực khoa học nhƣ định nghĩa, cấu trúc, biểu hiện đƣợc các nhà khoa học và tổ chức nghiên cứu giáo dục quan tâm [79], [101], [106]. Hurd đã liệt kê 7 biểu hiện hành vi của cá nhân có năng lực KHTN [76]. Hackling và Prain cho rằng năng lực KHTN đƣợc xây dựng từ kiến thức khoa học, ứng dụng kiến thức khoa học vào cuộc sống, năng lực nghiên cứu khoa học, thái độ tích cực và yêu thích khoa học [74]. Một cá nhân có NLKH là có khả năng mô tả và giải thích các hiện tƣợng tự nhiên; đánh giá thông tin khoa học trên cơ sở nguồn và cách thức đƣợc tạo ra; tổ chức, đánh giá và áp dụng các lập luận dựa trên bằng chứng [90].
NLKH PISA đƣợc OECD xây dựng và phát triển qua các kì đánh giá [92], [93], [95], [96], [98]. PISA 2006 xác định năng lực khoa học phổ thông bao gồm: Xác định vấn đề khoa học; Giải thích hiện tƣợng khoa học; Sử dụng bằng chứng khoa học [93]. PISA 2018 xây dựng khung năng lực khoa học: Giải thích hiện tƣợng một cách khoa học; Đánh giá và thiết kế nghiên cứu khoa học; Diễn giải dữ liệu và bằng chứng một cách khoa học [98] …. Một số tác giả đã nghiên cứu về nội dung và mối quan hệ giữa chƣơng trình, mục đích giáo dục KHTN, môi trƣờng dạy và học KHTN với hình thành năng lực KHTN cho 7 HS [60], [64], [75], [81], [80], [83], [85], [99].
Những thập kỷ gần đây khi mà xã hội phụ thuộc nhiều vào khoa học và công nghệ, việc liên kết nội dung và mục đích dạy học khoa học gắn với yêu cầu ngƣời dân bình thƣờng cần có để tham gia hiệu quả vào xã hội đƣơng đại đƣợc quan tâm ngày càng nhiều hơn. Cách tiếp cận năng lực này đã nhanh chóng đi vào chƣơng trình giảng dạy của các hệ thống giáo dục, có ảnh hƣởng rất lớn đến cách các quốc gia trên thế giới đang xác định kỳ vọng học tập về khoa học cho HS cộng đồng [66]. Với suy nghĩ này, nhóm nghiên cứu ở Tây Ban Nha đã tìm cách xác định mức độ liên quan đến các yếu tố của năng lực khoa học mà công dân nên sở hữu để giải quyết đƣợc các vấn đề trong cuộc sống hàng ngày [61]. Nghiên cứu ở Trƣờng Sƣ phạm, Đại học Delaware, Newark (USA) giúp chúng ta hiểu rõ hơn về năng lực khoa học và cách thức có đƣợc nó.
Nhóm nghiên cứu đã phỏng vấn 10 nhân viên tại một công ty chuyên sản xuất các sản phẩm kĩ thuật. Tất cả họ đều tham gia vào công việc kĩ thuật cao, điển hình của một kĩ sƣ thực hành, mặc dù không ai trong số họ có đƣợc bằng cấp ngoài trƣờng trung học. Nhóm nhân viên này đã mô tả việc họ áp dụng kiến thức đƣợc học về khoa học khi họ giải quyết các vấn đề thực tế trong công việc. Những nội dung họ học và cách họ học đều dựa trên nhiệm vụ.
Các yếu tố bối cảnh nhƣ lựa chọn nhiệm vụ và tiếp cận xã hội với chuyên môn trong công ty là những yếu tố quan trọng trong việc học tập của họ. Ảnh hƣởng duy nhất bên ngoài công việc đƣợc nhắc đến nhiều lần có ý nghĩa đối với việc tiếp thu năng lực khoa học là kinh nghiệm mày mò sâu rộng [82]. Qua đó cho thấy HS THCS hoàn toàn có khả năng ứng dụng KHTN trong môi trƣờng làm việc và năng lực khoa học sẽ đƣợc phát triển. Nhu cầu nghiên cứu năng lực KHTN trở nên rõ ràng khi thế giới ngày càng quan tâm đến phƣơng pháp tiếp cận năng lực, hai chƣơng trình khảo sát quốc tế phổ biến đánh giá năng lực KHTN là Chƣơng trình Đánh giá HS Quốc tế (Programme for International Student Assessment - PISA) và Nghiên cứu về các xu hƣớng toán và khoa học (Trends in Mathematics and Science Study - TIMSS).
Thang đo PISA chú trọng đến khả năng vận dụng kiến thức đã học của HS độ tuổi 15 vào xử lí, giải quyết các tình huống thực tiễn [69], [70], [91], [93], [97], [111]. Mục đích của TIMSS là kiểm tra, đánh giá mức độ hiểu của HS lớp 4 và lớp 8 đối với các khái niệm cơ bản và kĩ năng suy nghĩ độc lập trƣớc các vấn đề đã đƣợc học [35]. Một hƣớng nghiên cứu đƣợc các nhà giáo dục quan tâm là các yếu tố để gia tăng hiệu quả rèn luyện năng lực KHTN trong dạy học. Một nhóm nghiên cứu ở trƣờng Đại học Islam Nusantara, Indonesia [65] cho rằng để phát triển ba khía cạnh NL của HS, bao gồm kiến thức, kĩ năng và thái độ thì cần có một công cụ học tập, công cụ nghiên cứu và thiết kế ban đầu dựa vào tài liệu học tập môn KHTN.
Thiết kế ban đầu bao gồm bảy chƣơng trình học tập: định hƣớng, giải thích chủ đề, lập bảng tính toán, thảo luận các hoạt động, trình bày tài liệu, báo cáo nhiệm vụ và phản ánh bình luận. Tài liệu giảng dạy 8 đƣợc thiết kế với hệ thống bài tập để thảo luận trong nhóm và nên đƣợc tính toán trên cơ sở cá nhân, có thể bồi dƣỡng năng lực cho HS. Không khí học tập mang lại cảm giác thoải mái để HS suy nghĩ và bày tỏ ý kiến mong đợi để phát triển năng lực của HS khi học môn KHTN. Nhƣ vậy, việc thiết kế bài tập phát triển và đánh giá năng lực KHTN cũng đã đƣợc nhóm tác giả lƣu ý trong các tài liệu học tập môn KHTN.
Một nghiên cứu phát triển mô hình học tập KHTN trên thực tế khu vực bảo tồn ở Đại học Bengkulu, Indonesia [63] cũng đã đƣợc tiến hành. Các phƣơng pháp nghiên cứu đã đề cập đến các giai đoạn là: (a) phân tích nhu cầu, (b) quan sát các khía cạnh sinh thái của khu bảo tồn nhƣ một tài nguyên học tập, (c) thiết kế giảng dạy dựa trên khu vực bảo tồn cho HS trung học. Các kết quả quan sát về các khía cạnh sinh thái cho thấy sự đa dạng của thực vật và động vật, tại khu vực bảo tồn đã đủ nhƣ một nguồn tƣ liệu sống để học tập. Điều đó cũng chứng tỏ để phát triển năng lực KHTN cần có sự trải nghiệm thực tế và đƣợc đánh giá qua các bài tập có bối cảnh hoặc tình huống gắn với thực tiễn.
Một nhóm GV tập sự khoa học trung học ở Hoa Kỳ đƣợc khảo sát về các nguồn dữ liệu học tập KHTN, bao gồm một cuộc phỏng vấn theo ngữ cảnh, quan sát giảng dạy và một cuộc phỏng vấn tiếp theo [103]. Kết quả cho thấy những GV này có sẵn nhiều nguồn lực khác nhau, trong đó nguồn lực bài tập hỗ trợ là đặc biệt quan trọng. Ngoài ra, một số tƣơng tác của các nguồn lực trong bối cảnh GV tập sự đã dẫn đến sự phát triển của mô hình mạng lƣới nguồn lực để thể hiện các hệ thống bài tập khoa học có thể tƣơng tác trong bối cảnh thực tiễn nhằm hỗ trợ một GV mới. Mô hình này cho thấy hệ thống bài tập vẫn coi là nguồn lực quan trọng trong dạy học khoa học.
Nhƣ vậy, dạy học phát triển năng lực KHTN là xu thế chung của nền giáo dục toàn cầu đáp ứng yêu cầu phát triển của xã hội. Hệ thống bài tập khoa học có vai trò quan trọng và hiệu quả trong quá trình rèn luyện, bồi dƣỡng năng lực KHTN cho HS. Việc thiết kế bài tập phát triển và đánh giá năng lực KHTN là cần thiết và đƣợc nhiều cá nhân, tổ chức giáo dục quan tâm trên thế giới quan tâm. Ở Việt Nam Từ thập niên 90 của thế kỉ trƣớc đến nay, hòa nhịp cùng với sự phát triển của nền kinh tế đất nƣớc và sự hội nhập quốc tế, giáo dục nƣớc ta từng bƣớc chuyển từ dạy học định hƣớng nội dung sang định hƣớng tiếp cận năng lực.
Từ đó đến nay đã có nhiều cố gắng, nỗ lực trong toàn hệ thống giáo dục từ đổi mới nội dung, phƣơng pháp dạy học và giáo dục đến kiểm tra, đánh giá nhằm đạt mục tiêu phát triển phẩm chất và năng lực ngƣời học. Vào các năm 2013 - 2014, đã có một số nghiên cứu và hội thảo, hội nghị khoa học đã diễn ra với mục đích bàn luận về xu hƣớng dạy học phát triển năng lực, đổi mới kiểm tra, đánh giá năng lực HS ở Việt Nam [8], [9]. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2014) phát hành bộ tài liệu nhằm cung cấp cho cán bộ quản lí giáo dục, GV trung học về nhận thức và kĩ 9 thuật biên soạn câu hỏi/bài tập để kiểm tra đánh giá kết quả học tập của HS theo định hƣớng năng lực [10]. Từ năm 2014 đến nay, nhiều công trình nghiên cứu về dạy học phát triển năng lực HS đƣợc công bố là cơ sở cho quá trình triển khai dạy học tiếp cận năng lực trong thực tiễn nền giáo dục nƣớc ta.
