Dạy học chương Trao đổi chất (KHTN 7) bằng thí nghiệm ảo theo mô hình 5E

Luận văn nghiên cứu giải pháp phát triển năng lực KHTN 7 qua thí nghiệm ảo và mô hình 5E trong chương Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng.

• Tác giả: Bùi Thị Nguyên Phương
• Người hướng dẫn: Trương Thị Thanh Mai
• Trường học: Đại học Sư phạm - Đại học Đà Nẵng
• Chuyên ngành: Sư phạm Khoa học tự nhiên
• Đề tài: Phát Triển Năng Lực Khoa Học Tự Nhiên Trong Tổ Chức Dạy Học Chương VII: “Trao Đổi Chất Và Chuyển Hóa Năng Lượng Ở Sinh Vật” – Khoa Học Tự Nhiên 7 Thông Qua Sử Dụng Thí Nghiệm Ảo Theo Hướng Tiếp Cận Mô Hình 5E
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Đà Nẵng

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH ẢNH, SƠ ĐỒ
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• PHẦN MỞ ĐẦU
• 1. Lí do chọn đề tài
• 2. Mục tiêu nghiên cứu
• 3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
• 3.1. Đối tượng nghiên cứu
• 3.2. Phạm vi nghiên cứu
• 4. Giả thuyết khoa học
• 5. Nhiệm vụ nghiên cứu
• 6. Phương pháp nghiên cứu
• 6.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
• 6.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
• 6.3. Phương pháp chuyên gia
• 6.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
• 6.5. Phương pháp xử lí số liệu
• 7. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
• 7.1. Tổng quan về các nghiên cứu liên quan đến thí nghiệm ảo
• 7.1.1. Các nghiên cứu ở nước ngoài
• 7.1.2. Các nghiên cứu trong nước
• 7.2. Các nghiên cứu về mô hình 5E
• 7.2.1. Các nghiên cứu ở nước ngoài
• 7.2.2. Các nghiên cứu trong nước
• 8. Cấu trúc và nội dung đề tài nghiên cứu
• 1. CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC NHẬN THỨC KHOA HỌC TỰ NHIÊN VÀ TÌM HIỂU TỰ NHIÊN CHO HỌC SINH THÔNG QUA SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM ẢO TRONG DẠY HỌC THEO HƯỚNG TIẾP CẬN MÔ HÌNH 5E
• 1.1. Khái quát về năng lực và năng lực Khoa học tự nhiên
• 1.1.1. Cấu trúc của năng lực
• 1.1.2. Các năng lực cần hình thành và phát triển cho học sinh Trung học cơ sở
• 1.1.3. Năng lực khoa học tự nhiên
• 1.1.3.1. Năng lực nhận thức khoa học tự nhiên
• 1.1.3.2. Năng lực tìm hiểu tự nhiên
• 1.1.4. Dạy học và giáo dục phát triển năng lực
• 1.2. Khái quát về thí nghiệm và thí nghiệm ảo trong dạy học Khoa học tự nhiên
• 1.2.1. Phân loại thí nghiệm
• 1.2.2. Vai trò của thí nghiệm
• 1.2.3. Thí nghiệm ảo
• 1.2.3.1. Vai trò trong dạy học
• 1.2.3.2. Ưu điểm và hạn chế
• 1.3. Hiệu quả của mô hình 5E
• 1.4. Một số lưu ý khi sử dụng mô hình 5E
• 1.5. Mối quan hệ giữa thí nghiệm ảo và mô hình 5E trong dạy học Khoa học tự nhiên theo hướng phát triển năng lực tìm hiểu tự nhiên và năng lực nhận thức Khoa học tự nhiên
• 1.6. Cơ sở thực tiễn của đề tài
• 1.6.1. Mục đích, đối tượng, phương pháp và nội dung điều tra thực trạng
• 1.6.2. Kết quả điều tra
• 1.6.2.1. Kết quả điều tra giáo viên
• 1.6.2.2. Kết quả điều tra học sinh
• 2. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG GIẢNG DẠY CÓ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM ẢO THEO HƯỚNG TIẾP CẬN MÔ HÌNH 5E NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC NHẬN THỨC KHOA HỌC TỰ NHIÊN VÀ TÌM HIỂU TỰ NHIÊN
• 2.1. Phân tích Chương VII: “Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật” – Khoa học tự nhiên 7
• 2.2. Tiêu chí đánh giá năng lực nhận thức Khoa học tự nhiên và tìm hiểu tự nhiên
• 2.2.1. Tiêu chí đánh giá năng lực nhận thức Khoa học tự nhiên
• 2.2.1.1. Các mức độ đánh giá tiêu chí năng lực nhận thức Khoa học tự nhiên
• 2.2.1.2. Công cụ đánh giá năng lực nhận thức Khoa học tự nhiên
• 2.2.2. Tiêu chí đánh giá năng lực tìm hiểu
• 2.2.2.1. Các mức độ đánh giá tiêu chí của năng lực Tìm hiểu tự nhiên
• 2.2.2.2. Công cụ đánh giá năng lực Tìm hiểu tự nhiên
• 2.3. Kết quả sưu tầm và xây dựng các thí nghiệm ảo
• 2.4. Quy trình sử dụng thí nghiệm ảo theo hướng tiếp cận mô hình 5E trong dạy học nhằm phát triển năng lực KHTN
• 2.4.1. Nguyên tắc sử dụng thí nghiệm ảo và tiếp cận 5E trong dạy học chương VII: “Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật”
• 2.4.2. Quy trình sử dụng thí nghiệm ảo theo hướng tiếp cận mô hình 5E trong dạy học nhằm phát triển năng lực Khoa học tự nhiên
• 2.4.3. Quy trình thiết kế Kế hoạch bài dạy có sử dụng thí nghiệm ảo để phát triển năng lực nhận thức Khoa học tự nhiên và năng lực tìm hiểu tự nhiên
• 2.5. Kết quả thiết kế Kế hoạch bài dạy có sử dụng thí nghiệm ảo để phát triển năng lực nhận thức Khoa học tự nhiên và năng lực tìm hiểu tự nhiên
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
• 3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm
• 3.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm
• 3.3. Kế hoạch, nội dung và phương pháp thực nghiệm sư phạm
• 3.3.1. Đối tượng và kế hoạch thực nghiệm sư phạm
• 3.3.1.1. Đối tượng thực nghiệm
• 3.3.1.2. Kế hoạch thực nghiệm
• 3.3.2. Nội dung thực nghiệm
• 3.3.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
• 3.3.3.1. Đánh giá định tính
• 3.3.3.2. Đánh giá định lượng
• 3.4. Tiến hành thực nghiệm
• 3.5. Kết quả thực nghiệm sư phạm
• 3.5.1. Kết quả định lượng
• 3.5.1.1. Kết quả đánh giá năng lực Tìm hiểu tự nhiên
• 3.5.1.2. Kết quả đánh giá năng lực nhận thức Khoa học tự nhiên
• 3.5.2. Kết quả định tính
• KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Khái niệm về Thí nghiệm ảo trong Dạy học Khoa học Tự nhiên

Thí nghiệm ảo là công cụ dạy học hiện đại, sử dụng công nghệ số để mô phỏng các hiện tượng khoa học tự nhiên. Trong dạy học Khoa học tự nhiên 7, thí nghiệm ảo cho phép học sinh quan sát và tương tác với các quá trình trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật mà không cần thiết bị thực tế phức tạp. Phương pháp này kết hợp với mô hình 5E (Engage, Explore, Explain, Elaborate, Evaluate) để tạo ra những trải nghiệm học tập toàn diện. Thí nghiệm ảo giúp học sinh phát triển năng lực nhận thức và năng lực tìm hiểu tự nhiên một cách hiệu quả, an toàn và kinh tế.

1.1. Định nghĩa và đặc điểm thí nghiệm ảo

Thí nghiệm ảo là mô phỏng kỹ thuật số của các thí nghiệm khoa học, cho phép học sinh thực hiện các hoạt động tương tác trên máy tính hoặc thiết bị di động. Đặc điểm nổi bật bao gồm: tính an toàn cao, chi phí thấp, có thể thực hiện nhiều lần, và cung cấp phản hồi tức thì cho học sinh. Trong bối cảnh dạy học chương trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng, thí nghiệm ảo giúp trực quan hóa các quá trình sinh học phức tạp.

1.2. Vai trò của thí nghiệm ảo trong phát triển năng lực

Thí nghiệm ảo đóng vai trò quan trọng trong phát triển năng lực Khoa học tự nhiên của học sinh. Nó tạo điều kiện thuận lợi để học sinh quan sát, phân tích, và rút ra kết luận khoa học. Thông qua thí nghiệm ảo, học sinh có cơ hội luyện tập kỹ năng tìm hiểu tự nhiên một cách chủ động và sáng tạo.

II. Mô hình 5E Phương pháp tiếp cận Hiệu quả trong Dạy học

Mô hình 5E là một phương pháp dạy học dựa trên các giai đoạn: Engage (Thu hút sự chú ý), Explore (Khám phá), Explain (Giải thích), Elaborate (Mở rộng), và Evaluate (Đánh giá). Khi kết hợp mô hình 5E với thí nghiệm ảo, giáo viên có thể xây dựng các bài học về trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng một cách có hệ thống. Phương pháp này giúp học sinh không chỉ tiếp nhận kiến thức mà còn phát triển năng lực nhận thức khoa học thông qua các hoạt động tương tác. Mô hình 5E đặc biệt hiệu quả khi áp dụng vào Khoa học tự nhiên 7 vì nó khích lệ sự tham gia của học sinh ở mọi giai đoạn.

2.1. Các giai đoạn của mô hình 5E

Giai đoạn Engage tạo sự tò mò ban đầu; Explore cho phép học sinh thực hiện thí nghiệm ảo và tìm hiểu; Explain là khi giáo viên giúp học sinh hiểu rõ khái niệm; Elaborate khuyến khích mở rộng kiến thức; Evaluate đánh giá quá trình học. Mỗi giai đoạn trong mô hình 5E đều góp phần phát triển năng lực tìm hiểu tự nhiên của học sinh.

2.2. Ưu điểm khi áp dụng mô hình 5E

Mô hình 5E giúp học sinh học tập theo hướng xây dựng kiến thức, tăng cường sự tham gia và hứng thú. Kết hợp với thí nghiệm ảo, phương pháp này cho phép điều chỉnh tốc độ học tập theo từng học sinh. Mô hình 5E còn giúp phát triển tư duy phê phán và năng lực nhận thức khoa học một cách toàn diện.

III. Ứng dụng Thí nghiệm ảo theo Mô hình 5E trong Chương VII

Chương VII "Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật" trong Khoa học tự nhiên 7 là nội dung lý tưởng để áp dụng thí nghiệm ảo theo mô hình 5E. Các quá trình sinh học như quang hợp, hô hấp, tiêu hóa có thể được mô phỏng chi tiết thông qua thí nghiệm ảo, giúp học sinh hiểu sâu hơn. Trong giai đoạn Explore, học sinh có thể tương tác với các mô hình ảo để quan sát thay đổi, thay đổi biến số, và dự đoán kết quả. Giai đoạn Explain cho phép giáo viên hướng dẫn học sinh giải thích các hiện tượng đã quan sát. Phương pháp này giúp phát triển năng lực tìm hiểu tự nhiên một cách hiệu quả và bền vững.

3.1. Thiết kế hoạt động học tập với thí nghiệm ảo

Giáo viên cần thiết kế các hoạt động sử dụng thí nghiệm ảo phù hợp với từng giai đoạn của mô hình 5E. Ví dụ, trong giai đoạn Engage, có thể sử dụng video hoặc hình ảnh để gây hứng thú. Giai đoạn Explore yêu cầu học sinh tương tác với thí nghiệm ảo về quang hợp hay hô hấp. Thiết kế này giúp phát triển năng lực nhận thức khoa học một cách có cấu trúc.

3.2. Tiêu chí đánh giá năng lực học sinh

Để đánh giá năng lực tìm hiểu tự nhiên và năng lực nhận thức khoa học, giáo viên cần xây dựng các tiêu chí rõ ràng. Các tiêu chí bao gồm: khả năng quan sát, phân tích dữ liệu, rút ra kết luận, và vận dụng kiến thức. Sử dụng thí nghiệm ảo theo mô hình 5E cho phép đánh giá toàn diện các khía cạnh của năng lực KHTN.

IV. Hiệu quả và Triển vọng của Phương pháp Tích hợp

Sự tích hợp thí nghiệm ảo và mô hình 5E trong dạy học Khoa học tự nhiên 7 đã chứng minh hiệu quả cao. Học sinh không chỉ nắm vững kiến thức về trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng mà còn phát triển các năng lực cốt lõi như tư duy phê phán, giải quyết vấn đề, và hợp tác. Các nghiên cứu cho thấy học sinh sử dụng thí nghiệm ảo theo mô hình 5E có năng lực tìm hiểu tự nhiên tốt hơn so với phương pháp truyền thống. Triển vọng của phương pháp này rất lớn, đặc biệt khi công nghệ giáo dục ngày càng phát triển. Nhà trường và giáo viên cần tiếp tục đầu tư vào công nghệ số để tạo ra các thí nghiệm ảo chất lượng cao, hỗ trợ phát triển năng lực KHTN cho học sinh lớp 7.

4.1. Kết quả từ các nghiên cứu thực tiễn

Các khảo sát và thực nghiệm sư phạm cho thấy học sinh lớp 7 sử dụng thí nghiệm ảo theo mô hình 5E đạt kết quả học tập cao hơn. Năng lực nhận thức khoa học của các em được cải thiện đáng kể, đặc biệt ở các mức độ cao như phân tích và tổng hợp. Học sinh cũng thể hiện sự hứng thú cao hơn với bài học và có năng lực tìm hiểu tự nhiên tốt hơn.

4.2. Đề xuất cải tiến và phát triển trong tương lai

Để nâng cao hiệu quả, nhà trường nên đầu tư phát triển thêm các thí nghiệm ảo tương tác cao hơn. Giáo viên cần được đào tạo thêm về cách sử dụng mô hình 5E hiệu quả. Kết hợp thí nghiệm ảo với giáo dục ngoài lớp học sẽ giúp phát triển năng lực KHTN toàn diện cho học sinh Khoa học tự nhiên 7.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 đánh dấu sự chuyển dịch quan trọng từ nền giáo dục định hướng nội dung, trang bị kiến thức sang định hướng phát triển phẩm chất và năng lực người học. Trong hệ thống các môn học ở cấp Trung học cơ sở (THCS), môn Khoa học tự nhiên (KHTN) đóng vai trò nền tảng trong việc hình thành thế giới quan khoa học, rèn luyện tư duy thực nghiệm và bồi dưỡng các kĩ năng học tập suốt đời. Bản chất của KHTN là môn khoa học thực nghiệm; các kiến thức lý thuyết luôn gắn liền với các hiện tượng đời sống và được kiểm chứng thông qua quan sát, thực hành và làm thí nghiệm.

Tuy nhiên, trong thực tiễn dạy học tại các trường THCS, việc tổ chức các hoạt động thí nghiệm, thực hành gặp nhiều rào cản: trang thiết bị, hóa chất và dụng cụ ở nhiều nơi còn thiếu thốn hoặc không đảm bảo chất lượng; nhiều quá trình sinh học, hóa học diễn ra chậm, khó quan sát trực tiếp trong thời lượng tiết học; một số nội dung đòi hỏi thiết bị chuyên dụng đắt tiền. Tình trạng "dạy chay, học chay" vẫn diễn ra phổ biến, khiến học sinh thụ động ghi nhớ kiến thức lý thuyết mà thiếu cơ hội tự khám phá. Trước yêu cầu đổi mới, việc ứng dụng công nghệ thông tin – đặc biệt là thí nghiệm ảo (Virtual Experiment) kết hợp với các mô hình dạy học hiện đại như mô hình 5E – trở thành một hướng tiếp cận giàu tiềm năng nhằm khắc phục các rào cản vật chất, thúc đẩy tính tích cực và hỗ trợ học sinh tự kiến tạo tri thức.

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Bùi Thị Nguyên Phương tập trung giải quyết vấn đề sử dụng thí nghiệm ảo theo tiến trình mô hình 5E nhằm phát triển năng lực nhận thức KHTN và năng lực tìm hiểu tự nhiên cho học sinh lớp 7 thông qua việc tổ chức dạy học Chương VII: “Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật”.

Mục tiêu nghiên cứu: Sử dụng các thí nghiệm ảo trong dạy học Chương VII "Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật" – Môn KHTN lớp 7 theo hướng tiếp cận mô hình 5E nhằm phát triển năng lực nhận thức KHTN và tìm hiểu tự nhiên cho học sinh.

Nhiệm vụ nghiên cứu (theo đúng văn bản):

1. Nghiên cứu cơ sở lí luận về thí nghiệm ảo; mô hình 5E; năng lực nhận thức tự nhiên và năng lực tìm hiểu tự nhiên.
2. Phân tích nội dung, yêu cầu cần đạt của Chương VII: “Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng” – KHTN 7.
3. Điều tra thực trạng việc dạy học môn KHTN lớp 7 theo hướng phát triển phẩm chất, năng lực và việc tổ chức các hoạt động dạy học có sử dụng thí nghiệm ảo; thực trạng dạy học tiếp cận mô hình 5E ở một số trường THCS.
4. Đề xuất qui trình thiết kế kế hoạch bài dạy và tổ chức hoạt động dạy học có sử dụng thí nghiệm ảo theo mô hình tiếp cận 5E chương VII "Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật" – Môn KHTN lớp 7 theo hướng phát triển năng lực nhận thức tự nhiên và tìm hiểu tự nhiên.
5. Xây dựng tiêu chí và công cụ kiểm tra đánh giá năng lực nhận thức KHTN và tìm hiểu tự nhiên khi sử dụng thí nghiệm ảo theo hướng tiếp cận mô hình 5E.
6. Thiết kế các hoạt động dạy học có sử dụng thí nghiệm ảo theo mô hình tiếp cận 5E chương VII "Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật" – Môn KHTN lớp 7 theo hướng phát triển năng lực nhận thức tự nhiên và tìm hiểu tự nhiên.
7. Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá tính khả thi của đề tài nghiên cứu.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Thí nghiệm ảo; mô hình dạy học 5E; quá trình sử dụng thí nghiệm ảo trong dạy học Chương VII "Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật" – KHTN 7 theo hướng tiếp cận mô hình 5E nhằm phát triển năng lực nhận thức KHTN và tìm hiểu tự nhiên cho học sinh.
• Phạm vi nội dung: Nội dung Chương VII: "Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật" – Môn KHTN lớp 7.
• Phạm vi năng lực: Năng lực nhận thức KHTN và năng lực tìm hiểu tự nhiên.
• Phạm vi không gian và đối tượng khảo sát: Giáo viên giảng dạy môn KHTN và học sinh khối 7 tại Trường THCS Nguyễn Bỉnh Khiêm, thành phố Đà Nẵng.
• Giả thuyết khoa học: Nếu sử dụng được thí nghiệm ảo trong dạy học Chương VII: “Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng” – KHTN 7 theo hướng tiếp cận mô hình 5E một cách hợp lí thì sẽ phát triển được năng lực nhận thức KHTN và tìm hiểu tự nhiên của học sinh.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và khái niệm nền tảng

Nghiên cứu được xây dựng trên hệ thống lý luận về dạy học phát triển năng lực, lý thuyết kiến tạo và công nghệ dạy học thực nghiệm:

• Quan niệm về năng lực và năng lực Khoa học tự nhiên: Theo Chương trình Giáo dục phổ thông tổng thể (2018), năng lực là thuộc tính cá nhân được hình thành và phát triển nhờ tố chất sẵn có cùng quá trình học tập, rèn luyện; cho phép con người huy động tổng hợp kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính khác để thực hiện thành công một hoạt động cụ thể. Cấu trúc chung của năng lực bao gồm: các thành tố năng lực (Elements of Competency), chỉ số hành vi (Behavioral indicator) và tiêu chí chất lượng (Quality criteria). Môn KHTN hình thành ở học sinh năng lực chuyên môn KHTN gồm ba thành phần: nhận thức KHTN; tìm hiểu tự nhiên; vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học. Khóa luận tập trung sâu vào hai thành phần:
  • Năng lực nhận thức KHTN: Khả năng nhận biết, gọi tên; trình bày bằng ngôn ngữ nói, viết, sơ đồ; so sánh, phân loại; phân tích logic; sử dụng thuật ngữ khoa học và giải thích các mối quan hệ nhân - quả, cấu tạo - chức năng trong tự nhiên.
  • Năng lực tìm hiểu tự nhiên: Tổ hợp kĩ năng đề xuất vấn đề, đặt câu hỏi; đưa ra phán đoán và xây dựng giả thuyết; lập kế hoạch thực hiện; triển khai thu thập, xử lý số liệu; viết, trình bày báo cáo, thảo luận và đề xuất giải pháp thực tiễn.

Tiêu chí so sánh	Dạy học theo nội dung / trang bị kiến thức	Dạy học theo phát triển năng lực
Mục tiêu dạy học	Chú trọng hình thành kiến thức, kĩ năng, thái độ; mục tiêu khó quan sát, đo lường; học để thi, học để biết.	Chú trọng hình thành phẩm chất và năng lực; mục tiêu mô tả chi tiết, đo lường được; học để làm, học để chung sống.
Nội dung dạy học	Cố định theo khoa học chuyên môn; bám sát sách giáo khoa; mang tính kinh viện, thiếu tính cập nhật thực tiễn.	Lựa chọn theo chuẩn đầu ra; cấu trúc phân nhánh, tích hợp hoạt động; mở và gắn liền với thực tiễn đời sống.
Phương pháp dạy học	Giáo viên thuyết trình một chiều, học sinh thụ động tiếp nhận; tiến trình đồng loạt cho cả lớp.	Đa dạng hóa các hoạt động; học sinh chủ động tìm tòi, khám phá, giải quyết vấn đề và tương tác phản biện.
Môi trường học tập	Sắp xếp cố định, bàn ghế theo hàng; giáo viên luôn ở vị trí trung tâm của lớp học.	Bố trí linh hoạt theo nhóm; không gian mở; học sinh giữ vai trò trung tâm của tiến trình học tập.
Đánh giá	Chủ yếu đánh giá khả năng ghi nhớ lý thuyết; giáo viên độc quyền đánh giá; tập trung vào kiểm tra định kỳ.	Đánh giá năng lực vận dụng vào thực tiễn; kết hợp đánh giá quá trình; khuyến khích học sinh tự đánh giá và đánh giá chéo.

• Thí nghiệm ảo (Virtual Experiment): Tập hợp các tài nguyên số đa phương tiện dưới hình thức đối tượng học tập, mô phỏng các hiện tượng vật lý, hóa học, sinh học diễn ra trong tự nhiên hoặc phòng thí nghiệm. Thí nghiệm ảo có tính tương tác cao, giao diện thân thiện, cho phép người học can thiệp và kiểm soát biến số, lặp lại nhiều lần an toàn, không tốn hóa chất, hiển thị được các quá trình vi mô hoặc diễn ra trong thời gian dài. Tuy nhiên, thí nghiệm ảo không thay thế hoàn toàn kỹ năng thao tác cơ học thực tế và đòi hỏi hạ tầng thiết bị công nghệ.
• Mô hình dạy học 5E (BSCS 5E): Do Rodger W. Bybee và cộng sự tại tổ chức Nghiên cứu Khung Chương trình Dạy Sinh học (BSCS, Hoa Kỳ) đề xuất vào thập niên 1980 dựa trên thuyết kiến tạo cùng tư tưởng giáo dục của Johann Friedrich Herbart và John Dewey. Mô hình gồm 5 pha:
  1. Engage (Tạo hứng thú / Gắn kết): Kích thích tò mò, phơi bày quan niệm ban đầu của người học.
  2. Explore (Khám phá): Người học thao tác, quan sát, thu thập dữ liệu thông qua hoạt động hoặc thí nghiệm ảo để kiểm tra giả thuyết.
  3. Explain (Giải thích): Người học dùng ngôn ngữ và dữ liệu tự khám phá để báo cáo; giáo viên chuẩn hóa thuật ngữ và kiến thức khoa học.
  4. Elaborate / Extend (Củng cố / Vận dụng mở rộng): Áp dụng kiến thức đã học vào tình huống thực tiễn mới.
  5. Evaluate (Đánh giá): Diễn ra xuyên suốt quá trình học tập, bao gồm tự đánh giá, đánh giá đồng đẳng và giáo viên đánh giá sự tiến bộ.

Phương pháp nghiên cứu thực tế đã sử dụng

• Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Thu thập, phân tích, tổng hợp các văn bản chỉ đạo của Đảng, Nhà nước, Bộ GD&ĐT về đổi mới phương pháp dạy học; các tài liệu lý luận về mô hình 5E, thí nghiệm ảo, giáo trình phương pháp dạy học KHTN và tài liệu nghiên cứu năng lực KHTN.
• Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Điều tra bằng bảng hỏi trực tuyến qua Google Forms đối với giáo viên KHTN và 89 học sinh khối lớp 7 Trường THCS Nguyễn Bỉnh Khiêm; kết hợp dự giờ quan sát hoạt động dạy học, nghiên cứu hồ sơ bài dạy và sổ điểm của giáo viên.
• Phương pháp chuyên gia: Tham khảo ý kiến giảng viên chuyên ngành Lý luận và Phương pháp dạy học, cán bộ quản lý và giáo viên phổ thông giàu kinh nghiệm về tính khả thi của tiến trình dạy học.
• Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức giảng dạy thực nghiệm tại trường THCS để kiểm định hiệu quả của các kế hoạch bài dạy đã thiết kế.
• Phương pháp xử lý số liệu: Thống kê mô tả, phân tích định lượng kết quả điều tra và bài kiểm tra thực nghiệm bằng phần mềm Microsoft Excel.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Cơ sở lý luận và thực tiễn về việc phát triển năng lực nhận thức khoa học tự nhiên và tìm hiểu tự nhiên cho học sinh thông qua sử dụng thí nghiệm ảo trong dạy học theo hướng tiếp cận mô hình 5E

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý luận về cấu trúc năng lực KHTN, vai trò của phương tiện thí nghiệm ảo và cơ chế sư phạm của mô hình 5E. Tác giả luận giải mối quan hệ tương hỗ: ở pha Khám phá, thí nghiệm ảo đóng vai trò môi trường dữ liệu giúp học sinh quan sát, thu thập chứng cứ, phát triển năng lực tìm hiểu tự nhiên; ở các pha Giải thích và Vận dụng, việc phân tích và chuẩn hóa dữ liệu từ mô phỏng giúp học sinh hình thành vững chắc năng lực nhận thức KHTN.

Về cơ sở thực tiễn, tác giả khảo sát tình hình giảng dạy tại địa bàn Đà Nẵng:

• Khảo sát giáo viên môn KHTN:

  • Mức độ sử dụng phương pháp: Phương pháp truyền thống (thuyết trình, hỏi đáp, trực quan) vẫn chiếm tỷ lệ cao nhất (21,88% rất thường xuyên; 43,75% thường xuyên). Trong khi đó, các phương pháp hiện đại như mô hình 5E và thí nghiệm ảo ít khi hoặc hiếm khi được sử dụng (mức độ rất thường xuyên sử dụng thí nghiệm ảo là 0%, thường xuyên chỉ 12,13%; mô hình 5E có 15,88% giáo viên hiếm khi hoặc không bao giờ dùng).
  • Về tính khả thi: Đa số giáo viên nhận định việc kết hợp thí nghiệm ảo với mô hình 5E là khả thi và có thể áp dụng được (21,25% đánh giá rất khả thi, phần lớn đánh giá khả thi có thể điều chỉnh).
  • Khó khăn của học sinh theo góc nhìn của giáo viên: 40,63% giáo viên nhận định môn KHTN mang tính trừu tượng cao; 53,13% nhận định học sinh còn mơ hồ về các khái niệm, hiện tượng; 40,63% phản ánh việc thiếu đồ dùng dạy học thực tế.
  • Biện pháp đề xuất của giáo viên: Lựa chọn thí nghiệm ảo phù hợp với bài học (53,13%), thiết kế lại nội dung và thời lượng giảng dạy (46,88%), bồi dưỡng phương pháp dạy học cho giáo viên (25%), ứng dụng mô hình 5E (15,63%).

• Khảo sát 89 học sinh khối 7 Trường THCS Nguyễn Bỉnh Khiêm:

  • Thực trạng phương pháp học tập trên lớp: 28,49% học sinh trả lời giáo viên rất thường xuyên và 34,83% thường xuyên thông báo ngay kiến thức cần tìm hiểu rồi mới giải thích; các hoạt động cho học sinh tự đề xuất giải pháp hoặc tự đặt câu hỏi chiếm tỷ lệ thấp. Hoạt động chủ yếu của học sinh vẫn là đọc kết luận và ghi nhớ kiến thức trong sách giáo khoa.
  • Mức độ hứng thú của học sinh: Trái ngược với cách học thụ động trên lớp, học sinh thể hiện mong muốn được tham gia các phương pháp tích cực:

Phương pháp tổ chức hoạt động học	Rất thích (SL / %)	Thích (SL / %)	Tổng tỷ lệ tích cực
Được thảo luận, trao đổi thông tin với bạn bè, thầy cô	16 / 17,98%	41 / 46,07%	64,05%
Được thực hành thí nghiệm để rút ra kiến thức	21 / 23,60%	28 / 31,46%	55,06%
Được tự do tìm tòi khám phá các kiến thức mới	10 / 11,24%	37 / 41,57%	52,81%
Có tranh ảnh, mô hình trực quan, phương tiện hiện đại	18 / 20,22%	35 / 39,33%	59,55%
Được vận dụng kiến thức giải thích hiện tượng đời sống	18 / 20,22%	20 / 22,47%	42,69%
Giáo viên giảng và cho chép tỉ mỉ để học thuộc lòng	15 / 16,85%	33 / 37,08%	53,93%

Chương 2: Thiết kế hoạt động giảng dạy có sử dụng thí nghiệm ảo theo hướng tiếp cận mô hình 5E nhằm phát triển năng lực nhận thức khoa học tự nhiên và tìm hiểu tự nhiên

Chương 2 là trọng tâm can thiệp sư phạm của đề tài, tập trung vào:

• Phân tích nội dung và yêu cầu cần đạt: Xác định các đơn vị kiến thức cốt lõi của Chương VII: "Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật" (quang hợp, hô hấp tế bào, trao đổi khí, trao đổi nước và chất dinh dưỡng ở thực vật và động vật).
• Bộ tiêu chí và công cụ đánh giá:
  • Năng lực nhận thức KHTN: Xây dựng bảng tiêu chí đánh giá thông qua các bài kiểm tra trắc nghiệm kết hợp tự luận, bảng kiểm quan sát và câu hỏi đánh giá mức độ hiểu, phân tích, giải thích bản chất sinh học.
  • Năng lực tìm hiểu tự nhiên: Xác định các tiêu chí hành vi cụ thể (quan sát và ghi lại kết quả trên thí nghiệm ảo; giải thích kết quả thu được; rút ra kết luận khoa học; viết, trình bày báo cáo và thảo luận nhóm) kèm rubric phân chia mức độ thành thạo.
• Sưu tầm và phân loại thí nghiệm ảo: Thiết lập danh mục các phần mềm, liên kết thí nghiệm ảo trực tuyến tương thích với từng bài học cụ thể trong Chương VII.
• Xây dựng quy trình dạy học: Xác lập quy trình thiết kế kế hoạch bài dạy (KHBD) chuẩn 5 pha:
  1. Pha 1 (Engage): Đưa ra tình huống thực tế hoặc câu hỏi nghịch lý để kích thích học sinh phát biểu giả thuyết.
  2. Pha 2 (Explore): Giao nhiệm vụ thao tác trên thí nghiệm ảo (điều chỉnh nồng độ CO2, cường độ ánh sáng, nhiệt độ...), thu thập và ghi chép số liệu vào phiếu học tập.
  3. Pha 3 (Explain): Hướng dẫn học sinh báo cáo kết quả, đối chiếu giả thuyết, giáo viên chuẩn hóa kiến thức lý thuyết.
  4. Pha 4 (Elaborate): Giao bài tập tình huống thực tiễn ứng dụng kiến thức trao đổi chất trong trồng trọt, chăn nuôi và chăm sóc sức khỏe.
  5. Pha 5 (Evaluate): Đánh giá liên tục qua rubric hành vi và bài tập củng cố.
• Soạn thảo kế hoạch bài dạy minh họa: Thiết kế chi tiết các giáo án thực nghiệm cho các bài học của Chương VII theo cấu trúc trên.

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Chương 3 trình bày việc triển khai kiểm chứng thực tế giải pháp sư phạm:

• Tổ chức thực nghiệm: Tiến hành dạy thực nghiệm trên đối tượng học sinh lớp 7 Trường THCS Nguyễn Bỉnh Khiêm; áp dụng các bài học đã thiết kế có sử dụng thí nghiệm ảo theo mô hình 5E.
• Phương pháp đánh giá kết quả:
  • Đánh giá định lượng: Đánh giá sự tiến bộ của từng tiêu chí năng lực tìm hiểu tự nhiên (kĩ năng quan sát, ghi kết quả, giải thích hiện tượng, rút ra kết luận, viết báo cáo) thông qua phiếu đánh giá; thống kê điểm số bài kiểm tra đánh giá năng lực nhận thức KHTN, lập bảng tần suất và phân phối điểm kiểm tra.
  • Đánh giá định tính: Ghi nhận thái độ học tập, mức độ hứng khởi, khả năng hợp tác nhóm, tính chủ động khi thao tác trên môi trường ảo và sự tự tin của học sinh khi trình bày trước lớp.
• Kết quả thu được: Minh chứng thực nghiệm khẳng định phương án dạy học đề xuất có tính khả thi, tạo chuyển biến tích cực ở cả hai thành phần năng lực nhận thức KHTN và tìm hiểu tự nhiên của học sinh so với phương pháp dạy học truyền thống.

---

Kết quả và đóng góp

• Hệ thống dữ liệu thực trạng xác thực: Khóa luận cung cấp các bằng chứng số liệu cụ thể về sự chênh lệch giữa nhu cầu thực tế của học sinh (64,05% thích thảo luận; 55,06% thích làm thí nghiệm) và thực tế giảng dạy truyền thống của giáo viên (đa số sử dụng thuyết trình, 0% sử dụng thí nghiệm ảo rất thường xuyên).
• Bộ công cụ đánh giá năng lực đặc thù: Đề tài đã xây dựng hệ thống tiêu chí, chỉ số hành vi và công cụ đánh giá hai thành phần năng lực cốt lõi (nhận thức KHTN và tìm hiểu tự nhiên) gắn liền với môi trường học tập có thí nghiệm ảo.
• Quy trình dạy học tích hợp khả thi: Đề xuất được quy trình 5 bước sư phạm rõ ràng, kết hợp nhuần nhuyễn giữa thao tác trên thí nghiệm ảo và tiến trình khám phá kiến tạo 5E, giúp giải quyết bài toán thiếu thốn đồ dùng dạy học thực hành ở các trường THCS.
• Đóng góp so với các nghiên cứu trước: Nhiều nghiên cứu trước đây tại Việt Nam về mô hình 5E chủ yếu tập trung vào môn Vật lý cấp THPT hoặc dừng ở mức độ tổng quan lý thuyết bậc tiểu học (Dương Giáng Thiên Hương, 2017; Phùng Thị Tuyết, 2018). Đề tài này đã cụ thể hóa việc ứng dụng mô hình 5E tích hợp thí nghiệm ảo vào môn Khoa học tự nhiên 7 cấp THCS theo Chương trình GDPT 2018, chứng minh tính hiệu quả qua thực nghiệm sư phạm thực tế.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế:
  • Phạm vi nội dung nghiên cứu chỉ giới hạn trong một chương duy nhất (Chương VII: "Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật" – KHTN 7).
  • Địa bàn điều tra khảo sát và thực nghiệm sư phạm chỉ tập trung tại một cơ sở giáo dục (Trường THCS Nguyễn Bỉnh Khiêm, thành phố Đà Nẵng), do đó độ khái quát cho các địa bàn có điều kiện kinh tế - xã hội khác nhau còn hạn chế.
  • Thí nghiệm ảo đòi hỏi phòng máy, thiết bị công nghệ và đường truyền ổn định, đồng thời không thể rèn luyện các kĩ năng thao tác tay chân thực tế với dụng cụ thủy tinh, hóa chất thật.
• Hướng nghiên cứu tiếp:
  • Mở rộng việc xây dựng kế hoạch bài dạy sử dụng thí nghiệm ảo theo mô hình 5E cho toàn bộ chương trình môn KHTN cấp THCS (bao gồm các phân môn Vật lý, Hóa học, Sinh học và Khoa học Trái đất).
  • Triển khai thực nghiệm sư phạm diện rộng trên nhiều trường THCS ở các vùng miền khác nhau để đối chiếu, kiểm chứng sự khác biệt về điều kiện cơ sở vật chất.

---

Giá trị tham khảo

• Đối tượng thụ hưởng:
  • Sinh viên ngành Sư phạm Khoa học tự nhiên, Sư phạm Hóa học, Sư phạm Sinh học: Nguồn tài liệu thực tế về phương pháp thiết kế bài dạy tích hợp công nghệ và dạy học khám phá.
  • Giáo viên môn KHTN tại các trường THCS: Cẩm nang tham khảo hữu ích để đổi mới phương pháp giảng dạy Chương VII môn KHTN 7, khắc phục tình trạng thiếu dụng cụ thí nghiệm thực tế.
  • Cán bộ nghiên cứu và quản lý giáo dục: Căn cứ thực tiễn để tổ chức tập huấn, bồi dưỡng giáo viên về mô hình 5E và ứng dụng công nghệ mô phỏng theo Chương trình GDPT 2018.
• Nội dung đáng tham khảo nhất:
  • Bảng tổng hợp tiêu chí và rubric đánh giá năng lực tìm hiểu tự nhiên thông qua thí nghiệm ảo.
  • Bản thiết kế chi tiết kế hoạch bài dạy theo tiến trình 5E cho Chương VII môn KHTN 7.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận tập trung phát triển những thành phần năng lực cụ thể nào của học sinh?

Khóa luận tập trung vào hai thành phần cốt lõi của năng lực Khoa học tự nhiên theo Chương trình GDPT 2018:

• Năng lực nhận thức Khoa học tự nhiên: Nhận biết, trình bày, so sánh, phân tích logic và giải thích bản chất các quá trình trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật.
• Năng lực tìm hiểu tự nhiên: Thực hiện các kỹ năng quan sát trên mô phỏng, thu thập dữ liệu, giải thích kết quả thí nghiệm, rút ra kết luận khoa học và trình bày báo cáo.

2. Thực trạng sử dụng thí nghiệm ảo và mô hình 5E của giáo viên KHTN tại địa bàn nghiên cứu như thế nào?

Số liệu khảo sát giáo viên cho thấy:

• Mức độ sử dụng thí nghiệm ảo rất thấp: 0% giáo viên sử dụng rất thường xuyên, chỉ có 12,13% sử dụng thường xuyên, phần lớn hiếm khi hoặc không bao giờ áp dụng.
• Mô hình 5E còn mới mẻ và chưa phổ biến trong thực tế giảng dạy: 15,88% giáo viên hiếm khi hoặc không sử dụng.
• Dù ít sử dụng, đa số giáo viên (trên 21% đánh giá rất khả thi) đều nhận định việc kết hợp thí nghiệm ảo và mô hình 5E là khả thi, cần thiết để khắc phục tình trạng thiếu thiết bị thực hành.

3. Khảo sát 89 học sinh lớp 7 Trường THCS Nguyễn Bỉnh Khiêm phản ánh thái độ học tập ra sao?

Khảo sát cho thấy học sinh có sự chán nản nhất định với lối học truyền thống và rất khao khát các hoạt động học tập tích cực:

• 64,05% học sinh thích và rất thích được thảo luận, trao đổi nhóm với bạn bè và thầy cô.
• 55,06% học sinh hào hứng được thực hành thí nghiệm khoa học để tự rút ra kiến thức mới.
• 52,81% mong muốn được tự do tìm tòi khám phá kiến thức thay vì chỉ ngồi nghe giảng và chép bài.

4. Năm giai đoạn của mô hình 5E được vận dụng trong bài dạy thí nghiệm ảo như thế nào?

• Engage (Tạo hứng thú): Khơi gợi vấn đề thực tế, làm bộc lộ quan niệm ban đầu của học sinh.
• Explore (Khám phá): Học sinh trực tiếp thao tác trên thí nghiệm ảo, thay đổi thông số, quan sát hiện tượng và ghi nhận kết quả vào phiếu học tập.
• Explain (Giải thích): Học sinh dựa trên dữ liệu vừa thu thập để báo cáo, giải thích bản chất hiện tượng; giáo viên chuẩn hóa kiến thức.
• Elaborate (Vận dụng mở rộng): Học sinh áp dụng quy luật sinh học vừa học để giải quyết vấn đề thực tế đời sống.
• Evaluate (Đánh giá): Đánh giá liên tục qua rubric hành vi thực nghiệm ảo và bài tập tổng hợp.

5. Những rào cản lớn nhất mà giáo viên ghi nhận khi dạy môn KHTN là gì?

• 53,13% giáo viên cho rằng học sinh còn mơ hồ về các khái niệm, hiện tượng tự nhiên.
• 40,63% phản ánh kiến thức KHTN mang tính trừu tượng cao, học sinh khó hình dung.
• 40,63% giáo viên chỉ ra thực trạng thiếu thốn đồ dùng, thiết bị dạy học phục vụ thực hành.

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Bùi Thị Nguyên Phương đã giải quyết một vấn đề cấp thiết trong đổi mới phương pháp dạy học môn Khoa học tự nhiên 7 theo Chương trình GDPT 2018. Bằng việc kết hợp công nghệ thí nghiệm ảo với mô hình dạy học khám phá 5E, nghiên cứu đã xây dựng quy trình bài dạy chặt chẽ cùng bộ công cụ đánh giá năng lực nhận thức KHTN và tìm hiểu tự nhiên một cách khoa học. Các số liệu điều tra thực trạng và kết quả thực nghiệm sư phạm tại Trường THCS Nguyễn Bỉnh Khiêm khẳng định giải pháp đề xuất có tính khả thi cao, góp phần tháo gỡ khó khăn về thiếu thốn trang thiết bị thực hành và nâng cao tính chủ động học tập của học sinh.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC NHẬN THỨC KHOA HỌC TỰ NHIÊN VÀ TÌM HIỂU TỰ NHIÊN CHO HỌC SINH THÔNG QUA SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM ẢO TRONG DẠY HỌC THEO HƯỚNG TIẾP CẬN MÔ HÌNH 5E 1. Khái quát về năng lực và năng lực Khoa học tự nhiên 1. Khái niệm - Ở góc độ tâm lí học, các nhà tâm lí học có nhiều cách định nghĩa khác nhau: Trong “Giáo trình tâm lí học đại cương” của Nguyễn Quang Uẩn chủ biên, nhóm tác giả cho rằng: “NL là các thuộc tính độc đáo của cá nhân, phù hợp với những yêu cầu của một dạng hoạt động nhất định, bảo đảm cho hoạt động đỏ có hiệu quả" [15]. Theo Cosmovics thì: “NL là tổ hợp đặc điểm của cả nhân, giải thích sự khác biệt giữa người này với người khác ở khả năng đạt được những kiến thức và hành vi nhất định”.

Nhà tâm lí học A.Leochiev cho rằng: “NL là đặc điểm cá nhân qui định việc thực hiện thành công một hoạt động nhất định” [15]. Định nghĩa năng lực trong Từ điển Tiếng Việt: “NL là phẩm chất tâm lí và sinh lí tạo cho con người khả năng hoàn thành một loại hoạt động nào đó với chất lượng cao” [15]. Tác giả Phạm Minh Hạc cho rằng: “NL là một tổ hợp đặc điểm tâm lí của một người, tổ hợp này vận hành theo một mục đích nhất định tạo ra kết quả của một hoạt động nào đấy” [15]. - Khái niệm NL được nhìn nhận ở góc độ giáo dục học có những quan niệm sau: Trong tác phẩm “Giáo dục học hiện đại (Những nội dung cơ bản)” tác giả Thái Duy Tuyên cho rằng: “NL là những đặc điểm tâm li của nhân cách, là điều kiện chủ quan để thực hiện có kết quả một dạng hoạt động nhất định.

Năng lực có quan hệ với kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo. NL thể hiện ở tốc độ, chiều sâu, tinh bền vững và phạm vi ảnh hưởng của kết quả hoạt động ở tỉnh sáng tạo, tỉnh độc đáo của phương pháp hoạt động. Một số NL có thể đo được bằng trắc nghiệm” [15]. Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể (2018) quan niệm “năng lực là thuộc tính cá nhân được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con người huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí,.

thực hiện thành công một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể” [9]. Cấu trúc của năng lực Cấu trúc chung của năng lực gồm 3 thành phần sau: - Các thành tố của NL (Elements of Competency): là các kĩ năng cơ bản, kết hợp với nhau tạo nên mỗi hợp phần, thường được bắt đầu với động từ mô tả rõ ràng giá trị của hoạt động; - Chỉ số hành vi (Behavioral indicator): là các yêu cầu cần thực hiện của mỗi thành tố; - Tiêu chí chất lượng (quality criteria): là các mức độ thành thạo ở mỗi yêu cầu đó Các yếu tố cấu thành một NL được thể hiện trong hình 1. Sơ đồ các yếu tố cấu thành năng lực 1. Các năng lực cần hình thành và phát triển cho học sinh Trung học cơ sở Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 đã xác định việc dạy học ở phổ thông hướng vào hình thành và phát triển 5 phẩm chất và 10 năng lực.

Các NL được chia thành hai nhóm chính: - Nhóm NL cốt lõi, đó là NL cơ bản, thiết yếu mà bất kì ai cũng cần phải có để sống, học tập và làm việc hiệu quả. Nhóm này lại chia thành hai nhóm: + Những NL chung được hình thành, phát triển thông qua tất cả các môn học và hoạt động giáo dục: NL tự chủ và tự học, NL giao tiếp và hợp tác, NL giải quyết vấn đề và sáng tạo. 11 + Những NL đặc thù được hình thành, phát triển chủ yếu thông qua một số môn học và hoạt động giáo dục nhất định: NL ngôn ngữ, NL tính toán. NL khoa học, NL công nghệ, NL tin học.

NL thẩm mĩ, NL thể chất. Sơ đồ những phẩm chất và năng lực học sinh cần đạt được Bên cạnh việc hình thành, phát triển các NL cốt lõi, chương trình GDPT 2018 còn góp phần phát hiện, bồi dưỡng NL đặc biệt (năng khiếu) của HS. - Nhóm NL khoa học đặc trưng của từng môn học như năng lực tính toán, năng lực Tin học…Trong đó Môn Khoa học Tự nhiên hình thành và phát triển ở học sinh năng lực khoa học, cụ thể là năng lực Khoa học tự nhiên bao gồm các năng lực thành phần: nhận thức khoa học, tìm hiểu môi trường tự nhiên và xã hội xung quanh, vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học. Năng lực khoa học tự nhiên Môn KHTN hình thành, phát triển ở học sinh năng lực KHTN với các thành phần: nhận thức KHTN; tìm hiểu tự nhiên; vận dụng kiến thức, kỹ năng đã học; đồng thời góp phần cùng các môn học, hoạt động giáo dục khác hình thành, phát triển ở học sinh các năng lực chung và các phẩm chất chủ yếu [3].

Năng lực nhận thức khoa học tự nhiên 12 Năng lực nhận thức KHTN là khả năng trình bày, giải thích được những kiến thức cốt lõi về thành phần cấu trúc, sự đa dạng, tính hệ thống, quy luật vận động, tương tác và biến đổi của thế giới tự nhiên. Năng lực nhận thức KHTN có các biểu hiện cụ thể: - Nhận biết và nêu được tên các sự vật, hiện tượng, khái niệm, quy luật, quá trình của tự nhiên. - Trình bày được các sự vật, hiện tượng; vai trò của các sự vật, hiện tượng và các quá trình tự nhiên bằng các hình thức biểu đạt như ngôn ngữ nói, viết, công thức, sơ đồ, biểu đồ,…. - So sánh, phân loại, lựa chọn được các sự vật, hiện tượng, quá trình tự nhiên theo các tiêu chí khác nhau.

- Phân tích được các đặc điểm của một sự vật, hiện tượng, quá trình của tự nhiên theo logic nhất định. - Tìm được từ khoá, sử dụng được thuật ngữ khoa học, kết nối được thông tin theo logic có ý nghĩa, lập được dàn ý khi đọc và trình bày các văn bản khoa học. - Giải thích được mối quan hệ giữa các sự vật và hiện tượng (quan hệ nguyên nhân - kết quả, cấu tạo - chức năng,. Năng lực tìm hiểu tự nhiên Năng lực tìm hiểu tự nhiên là khả năng quan sát, phân tích và hiểu biết về các yếu tố tự nhiên trong môi trường xung quanh, như đất, nước, không khí, động thực vật, vật nuôi, thời tiết, khí hậu, v.

Năng lực này bao gồm các kỹ năng về khoa học tự nhiên như việc quan sát, thu thập dữ liệu, phân tích, đánh giá, và đưa ra kết luận và viết báo cáo [5]. Năng lực tìm hiểu tự nhiên, được biểu hiện qua việc quan sát và đặt được câu hỏi về sự vật, hiện tượng, mối quan hệ trong tự nhiên; về sinh vật, con người và vấn đề sức khoẻ; từ kết quả quan sát, thí nghiệm, thực hành,. rút ra được nhận xét, kết luận về đặc điểm và mối quan hệ giữa sự vật, hiện tượng. Năng lực tìm hiểu môi trường tự nhiên xung quanh được hiểu là tổ hợp những hoạt động chủ động, tích cực của người học; dựa trên các kiến thức đã biết người học tự đặt ra các câu hỏi, thu thập, điều tra, quan sát, phân tích dữ liệu nhằm tìm ra kiến thức mới, hiểu biết mới về thế giới tự nhiên, được thực hiện tự giác và dẫn đến kết quả phù hợp với trình độ thực tế của hoạt động [5].

13 Chương trình giáo dục phổ thông 2018 môn Khoa học tự nhiên [3] đã xác định năng lực tìm hiểu tự nhiên là khả năng HS thực hiện được một số kĩ năng cơ bản để tìm hiểu, giải thích sự vật hiện tượng trong tự nhiên và đời sống. Chứng minh được các vấn đề trong thực tiễn bằng các dẫn chứng khoa học. Các biểu hiện cụ thể bao gồm: − Đề xuất vấn đề, đặt câu hỏi cho vấn đề: + Nhận ra và đặt được câu hỏi liên quan đến vấn đề. + Phân tích bối cảnh để đề xuất được vấn đề nhờ kết nối tri thức và kinh nghiệm đã có và dùng ngôn ngữ của mình để biểu đạt vấn đề đã đề xuất.

− Đưa ra phán đoán và xây dựng giả thuyết: + Phân tích vấn đề để nêu được phán đoán. + Xây dựng và phát biểu được giả thuyết cần tìm hiểu. − Lập kế hoạch thực hiện: + Xây dựng được khung logic nội dung tìm hiểu + Lựa chọn được phương pháp thích hợp (quan sát, thực nghiệm, điều tra, phỏng vấn, hồi cứu tư liệu,. + Lập được kế hoạch triển khai tìm hiểu.

− Thực hiện kế hoạch: + Thu thập, lưu giữ được dữ liệu từ kết quả tổng quan, thực nghiệm, điều tra. + Đánh giá được kết quả dựa trên phân tích, xử lí các dữ liệu bằng các tham số thống kê đơn giản. + So sánh kết quả với giả thuyết, giải thích, rút ra được kết luận và điều chỉnh khi cần thiết. − Viết, trình bày báo cáo và thảo luận: + Sử dụng được ngôn ngữ, hình vẽ, sơ đồ, biểu bảng để biểu đạt quá trình và kết quả tìm hiểu.

+ Viết được báo cáo sau quá trình tìm hiểu. + Hợp tác được với đối tác bằng thái độ lắng nghe tích cực và tôn trọng quan điểm, ý kiến đánh giá do người khác đưa ra để tiếp thu tích cực và giải trình, phản biện, bảo vệ kết quả tìm hiểu một cách thuyết phục. − Ra quyết định và đề xuất ý kiến: Đưa ra được quyết định và đề xuất ý kiến xử lí cho vấn đề đã tìm hiểu. Dạy học và giáo dục phát triển năng lực Để làm rõ những điểm khác của dạy học tiếp cận nội dung với dạy học tiếp cận phát triển phẩm chất, năng lực, có thể so sánh dưới các góc độ sau: Bảng 1.

Phân biệt giữa dạy học theo nội dung/trang bị kiến thức và dạy học theo phát triển năng lực Dạy học theo Dạy học theo Tiêu chí nội dung/trang bị kiến thức phát triển năng lực - Chú trọng hình thành kiến thức, - Chú trọng hình thành phẩm chất và kĩ năng, thái độ. Mục tiêu dạy học năng lực thông qua việc hình thành Về mục được mô tả không chi tiết và khó có kiến thức, kĩ năng, thái độ. tiêu dạy thể quan sát, đánh giá được. - Mục tiêu dạy học được mô tả chi học - Lấy mục tiêu học để thi, học để tiết và có thể quan sát, đánh giá được, hiểu làm trọng.

học để sống, học để biết làm.