phần mở đầu, kết luận kiến nghị, tài liệu tham khảo, luận án gồm 4 chƣơng: Chƣơng 1: Tổng quan các vấn đề nghiên cứu Chƣơng 2: Cơ sở lí luận và thực tiễn Chƣơng 3: Xây dựng và sử dụng thí nghiệm trong dạy học kiến thức về “Dòng điện trong kim loại và chất bán dẫn” nhằm phát triển NLKH cho học sinh. Chƣơng 4: Thực nghiệm sƣ phạm 5 Chƣơng 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. NGHIÊN CỨU VỀ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC KHOA HỌC CHO HỌC SINH 1. Các nghiên cứu ở nƣớc ngoài Ngày nay, khái niệm năng lực, mô hình năng lực và đánh giá năng lực học sinh dựa trên các tiêu chuẩn đã trở thành phổ biến trong giáo dục và đào tạo.
Từ những năm 1950, các nhà giáo dục Mỹ nhƣ Ralph W. Tyler và Benjamin S. Bloom đề xuất quan điểm giáo dục cần dựa trên kết quả đầu ra (outcome-based education- OBE) và các chƣơng trình giáo dục cần xác định các mục tiêu rõ ràng, có thể định lƣợng đƣợc. Giáo dục dựa trên năng lực (competency-based education -CBE) hay dựa trên kết quả đầu ra đã đƣợc phát triển ở các trƣờng đại học vào đầu những năm 1970.
Gần 50 năm, dạy học dựa trên năng lực đã đƣợc áp dụng trong giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp và trong giáo dục phổ thông ở nhiều nƣớc trên thế giới. Có nhiều định nghĩa khác nhau về khái niệm “năng lực”, sự khác biệt chủ yếu ở độ rộng của nội hàm khái niệm. Tùy theo quan điểm tiếp cận mà ngƣời ta chia năng lực thành các dạng thức khác nhau, phổ biến nhất vẫn là cách phân loại năng lực chung và năng lực chuyên biệt. Năng lực đƣợc nhìn nhận một cách chung đó là những năng lực thiết yếu để con ngƣời có thể sống và làm việc trong xã hội, những năng lực này đƣợc hình thành và phát triển do nhiều môn học, liên quan đến nhiều môn học.
Tuy nhiên, trong các môn học, năng lực đã đƣợc thu hẹp vào kiến thức, kỹ năng theo một lĩnh vực khoa học hoặc chủ đề cụ thể. Thế kỷ XXI, khoa học, kỹ thuật và công nghệ tác động đến mọi khía cạnh của cuộc sống hiện đại, yêu cầu giáo dục & đào tạo cung cấp lực lƣợng lao động mới sẵn sàng thích ứng với sự phát triển nhanh chóng của khoa học - công nghệ. 6 Để đáp ứng sự phát triển nhanh chóng của khoa học - công nghệ, các chuyên gia, các nhà khoa học giáo dục trên toàn thế giới, đang tập trung nghiên cứu đổi mới chƣơng trình giáo dục, chuyển từ chƣơng trình giáo dục tiếp cận nội dung sang giáo dục phát triển năng lực ngƣời học, đặc biệt chú trọng đến phát triển NLKH cho học sinh từ cấp phổ thông trung học. Việc nghiên cứu xây dựng chƣơng trình, kiểm tra đánh giá NLKH của học sinh phổ thông ở các nƣớc trên thế giới có thể khái quát nhƣ sau: + Ở Hoa kỳ: Ở Hoa kỳ nghiên cứu xây dựng khung NLKH cho học sinh phổ thông để xây dựng các tiêu chuẩn dạy học các môn khoa học, đƣợc quan tâm từ những năm 1990.
Năm 2012, Ủy ban nghiên cứu khoa học quốc gia Hoa kỳ (National Research Council -NRC) tiếp tục phát triển khung NLKH của học sinh trên cơ sở kế thừa các nghiên cứu trƣớc đây và tìm cách xác định, mô tả các ý tƣởng chính cho giáo dục khoa học phổ thông. Điển hình là các nghiên cứu: “Khoa học cho tất cả người Mỹ “(Science for All Americans ) của Hiệp hội vì sự tiến bộ của khoa học Hoa Kỳ (AAAS); “Tiêu chuẩn Giáo dục Khoa học Quốc gia năm 1996” (Benchmarks for Science Literacy) đƣợc phát triển bởi NRC, kết quả của các nghiên cứu này đã đƣợc sử dụng để phát triển các tiêu chuẩn mới cho giáo dục khoa học ở Hoa kỳ. Khung năng lực khoa học của NRC theo ba hƣớng chính, cụ thể là: - Năng lực thực hành khoa học và kỹ thuật - Các khái niệm xuyên suốt, thống nhất trong nghiên cứu khoa học và kỹ thuật thông qua ứng dụng chúng trong các lĩnh vực khoa học. - Ý tƣởng cốt lõi trong chƣơng trình giáo dục gồm bốn lĩnh vực: khoa học Vật lí; khoa học đời sống; trái đất và khoa học vũ trụ; kỹ thuật, công nghệ và ứng dụng của khoa học.
- Lập kế hoạch và thực hiện điều tra, khảo sát (Planning and carrying out investigations). - Phân tích và giải nghĩa dữ liệu (Analyzing and interpreting data). - Sử dụng tƣ duy toán học và tính toán (Using mathematics and computational thinking). - Giải thích (cho khoa học) và thiết kế giải pháp (cho kỹ thuật) Constructing explanations (for science) and designing solutions (for engineering).
- Tham gia tranh luận dựa trên bằng chứng (Engaging in argument from evidence). - Thu thập, đánh giá và truyền đạt thông tin (Obtaining, evaluating, and communicating information). [73,tr3] Nhiều chu trình học tập khoa học khác nhau đã đƣợc đề xuất, kể từ khi Robert Karplus giới thiệu chu trình dạy học khoa học vào năm 1962. Wenning (2011) giới thiệu chu trình mới về dạy học khoa học Vật lí “phỏng theo” phƣơng pháp nghiên cứu khoa học, gồm 5 giai đoạn: quan sát, thao tác, khái quát, xác minh và áp dụng.
Wenning đề xuất chu trình 5 giai đoạn nhƣ sau: + Quan sát (Observation) - Học sinh quan sát một hiện tƣợng thu hút sự quan tâm của họ và suy nghĩ tìm câu trả lời. Học sinh mô tả chi tiết những gì họ đang nhìn thấy và các ví dụ tƣơng tự. Nêu ra vấn đề cần tìm tòi - khám phá. + Thao tác (Manipulation) - Học sinh đề xuất và thảo luận các ý tƣởng để tìm tòi - khám phá và xây dựng các cách tiếp cận nghiên cứu hiện tƣợng họ quan sát đƣợc, lập kế hoạch thu thập dữ liệu định tính và định lƣợng, sau đó thực hiện các kế hoạch đó.
8 + Khái quát (Generalization) - Học sinh xây dựng các nguyên tắc mới hoặc quy tắc cho các hiện tƣợng khi thấy cần thiết. Học sinh cung cấp một lời giải thích hợp lý về hiện tƣợng này. + Xác minh (Verification) - Học sinh dự đoán và tiến hành kiểm tra bằng cách sử dụng quy tắc chung bắt nguồn từ giai đoạn trƣớc. + Áp dụng (Application) - Học sinh đƣa ra các kết luận độc lập, dựa trên kết quả xác minh của mình.
Các kết luận sau đó đƣợc áp dụng cho các tình huống có phần mới (không mới hoàn toàn). Chu trình học tập 5 giai đoạn này nhấn mạnh và chú trọng vào hoạt động học của học sinh hơn là hoạt động dạy của giáo viên, tác giả đã áp dụng chu trình 5 giai đoạn vào dạy thực nghiệm sƣ phạm, hƣớng dẫn học sinh “bắt chước” (mimics) cách mà các nhà khoa học đã làm để dạy khoa học Vật lí cho học sinh ở bang Illinois (Mĩ). Theo tác giả dạy học theo chu trình 5 giai đoạn - “Có lẽ nó đơn giản và chặt chẽ hơn “bắt chước” các quá trình tổng thể của khoa học Vật lí sơ khai”. + Ở các nước Châu Âu: Các quan niệm về khung NLKH ở các nƣớc Tây Âu khá giống nhau, ví dụ ở Đức, Thụy Sĩ và Áo, khung NLKH chung trong các môn khoa học tƣơng tự nhƣ nhau.
Sự khác biệt về thành tố NLKH giữa ba quốc gia phần lớn liên quan đến nội dung kiến thức khoa học trong một số môn học cụ thể. Ví dụ: ở Áo môn Vật lí dùng cách truyền thống, phân chia kiến thức Vật lí theo: cơ học, điện từ, nhiệt động lực học, quang học và vật chất. Ở Đức đã áp dụng cho cả ba môn khoa học là năng lƣợng, vật chất, hệ tƣơng tác, ở Thụy Sĩ phân chia theo các chủ đề: vật chất, hành tinh trái đất, năng lƣợng, cơ thể con ngƣời, thực vật và động vật, hệ sinh thái, xã hội và công nghệ. [75, tr 52] Công bố nghiên cứu của Sara Frank Bristow Susan Patrick (2014) nghiên về giáo dục dựa trên năng lực cho thấy: 28 quốc gia thành viên Liên minh Châu Âu đã xác định việc hình thành và phát triển những năng lực chính để học tập suốt đời là một biện pháp quan trọng của Châu Âu trong bối cảnh toàn cầu hóa 9 và sự chuyển đổi sang nền kinh tế tri thức.
Các năng lực học tập suốt đời là sự kết hợp giữa kiến thức, kỹ năng và thái độ đƣợc coi là cần thiết cho sự hoàn thành và phát triển cá nhân. Năng lực này gồm 8 năng lực thành phần trong đó năng lực thứ 3 là “Năng lực toán học và năng lực cơ bản trong khoa học và công nghệ” (mathematical competence and basic competences in science and technology). Các năng lực đƣợc nêu trong “Khung trình độ châu Âu” để học tập suốt đời. Trên cơ sở đó, các quốc gia phát triển chƣơng trình giáo dục của riêng mình, nhƣng phải mô tả chuẩn đánh giá kết quả học tập theo “khung năng lực tham chiếu châu Âu” và phát triển một số công cụ đánh giá mới để hỗ trợ quá trình học tập, nhấn mạnh tính minh bạch của chuẩn đánh giá và bằng cấp để các quốc gia có thể liên kết hệ thống đào tạo với nhau [74, tr,7-8].
Theo Xavier Roegiers (Pháp) trong dạy học tích hợp năng lực đƣợc phát triển thông qua việc học sinh vận dụng các kĩ năng vào giải quyết các tình huống học tập, các tình huống này đƣợc giáo viên xây dựng dựa trên nội dung môn học. Nghĩa là, năng lực của học sinh đƣợc hình thành hoặc phát triển nhờ vào việc các em tự tích lũy dần dần các kĩ năng (kĩ năng hoạt động, kĩ năng nhận thức, kĩ năng giao tiếp, kĩ năng tự phát triển.) trong và sau khi giải quyết thành công các tình huống học tập. Năng lực nêu trong nghiên cứu Xavier Roegiers gọi là “năng lực nội môn”. Thực tế, năng lực của học sinh khi giải quyết tình huống học tập không chỉ là năng lực nội môn mà thƣờng dƣới dạng “năng lực liên môn” - năng lực dựa trên các kiến thức đƣợc lĩnh hội thuộc nhiều môn học khác nhau.
Đồng quan điểm với De Ketele, Xavier Roegiers cho rằng: trong dạy học (giáo dục) năng lực học sinh đƣợc phát triển theo hai mức độ, De Ketele gọi hai mức năng lƣc đó là: “năng lực cơ bản” và “năng lực đề cao” [52, tr113]. Năng lực cơ bản (năng lực tối thiểu, năng lực cốt lõi, năng lực nền …) là năng lực bắt buộc học sinh phải làm chủ để có khả năng chuyển tiếp sang quá trình học tập mới. Một năng lực cơ bản mang tính tƣơng đối trong quá trình đào tạo chứ không phải trong phạm vi đào tạo phổ cập, trong phạm vi đào tạo này, nó là năng lực tối thiểu để học sinh giải quyết một vấn đề, một tình huống học tập.