Luận văn thạc sĩ vnu ued sử dụng thí nghiệm trong dạy học sinh học 11 trung học phổ thông nhằm phát triển năng lực nghiên cứu cho học sinh

Luận văn thạc sĩ VNU UED nghiên cứu thí nghiệm trong dạy học sinh học 11, phát triển năng lực nghiên cứu cho học sinh trung học phổ thông.

• Tác giả: Trần Huyền Thanh
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Đức Thành
• Trường học: Trường Đại Học Giáo Dục - Đại Học Quốc Gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Sư phạm Sinh học
• Đề tài: Sử Dụng Thí Nghiệm Trong Dạy Học Sinh Học 11 – Trung Học Phổ Thông Nhằm Phát Triển Năng Lực Nghiên Cứu Cho Học Sinh
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• MỤC LỤC
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC SƠ ĐỒ, BIỂU ĐỒ
• PHẦN MỞ ĐẦU
• 0.1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
• 0.1.1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
• 0.1.2. Nghiên cứu ở nước ngoài
• 0.1.3. Nghiên cứu ở Việt Nam
• 0.1.4. Năng lực nghiên cứu
• 0.1.5. Cơ sở thực tiễn
• 0.1.6. Phương pháp xác định thực trạng
• 0.1.7. Nội dung xác định thực trạng
• 0.1.8. Kết quả xác định thực trạng
• 0.1.9. Kết luận chương 1
• 0.2. SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC SINH HỌC 11 – THPT NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC NGHIÊN CỨU CHO HỌC SINH
• 0.2.1. Đặc điểm nội dung của chương trình Sinh học 11 THPT
• 0.2.2. Mục tiêu của chương trình Sinh học 11 THPT
• 0.2.3. Nội dung của chương trình Sinh học 11 THPT
• 0.2.4. Những chủ đề trong Sinh học 11 cần sử dụng thí nghiệm
• 0.2.5. Sử dụng TN nhằm phát triển năng lực nghiên cứu trong dạy học Sinh học 11- THPT
• 0.2.6. Nguyên tắc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh học lớp 11 trung học phổ thông nhằm phát triển năng lực nghiên cứu cho HS
• 0.2.7. Quy trình sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh học lớp 11 trung học phổ thông nhằm phát triển năng lực nghiên cứu cho HS
• 0.2.8. Các biện pháp sử dụng thí nghiệm nhằm phát triển năng lực nghiên cứu cho HS
• 0.2.9. Một số thí nghiệm có thể được sử dụng trong dạy học Sinh học 11- THPT
• 0.2.10. Một số giáo án dạy học Sinh học 11 có sử dụng thí nghiệm để phát triển NLNC cho học sinh
• 0.2.11. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
• 3.1. Mục đích thực nghiệm
• 3.2. Nội dung thực nghiệm
• 3.3. Các chỉ tiêu đánh giá
• 3.4. Phương pháp thực nghiệm
• 3.4.1. Chọn trường, lớp và HS thực nghiệm
• 3.4.2. Bố trí thực nghiệm
• 3.4.3. Phương pháp xử lý số liệu bằng thống kê toán học
• 3.5. Kết quả thực nghiệm và biện luận
• 3.6. Kết luận chương 3
• KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về phát triển năng lực nghiên cứu qua thí nghiệm

Phát triển năng lực nghiên cứu cho học sinh là một trong những mục tiêu quan trọng trong giáo dục hiện đại. Đặc biệt, trong môn học sinh học lớp 11, việc sử dụng thí nghiệm không chỉ giúp học sinh hiểu sâu hơn về kiến thức mà còn rèn luyện kỹ năng nghiên cứu. Thí nghiệm trong dạy học sinh học không chỉ đơn thuần là một hoạt động thực hành mà còn là một phương pháp giáo dục tích cực, giúp học sinh phát triển tư duy phản biện và khả năng giải quyết vấn đề.

1.1. Khái niệm năng lực nghiên cứu trong giáo dục

Năng lực nghiên cứu được hiểu là khả năng của học sinh trong việc thực hiện các hoạt động nghiên cứu khoa học. Điều này bao gồm việc lập kế hoạch, thu thập dữ liệu, phân tích và trình bày kết quả. Việc phát triển năng lực này không chỉ giúp học sinh có kiến thức vững chắc mà còn tạo ra những kỹ năng cần thiết cho tương lai.

1.2. Vai trò của thí nghiệm trong dạy học sinh học

Thí nghiệm trong dạy học sinh học đóng vai trò quan trọng trong việc kích thích sự tò mò và hứng thú học tập của học sinh. Thí nghiệm giúp học sinh áp dụng lý thuyết vào thực tiễn, từ đó nâng cao khả năng tư duy và khả năng giải quyết vấn đề. Hơn nữa, thí nghiệm còn giúp học sinh phát triển kỹ năng làm việc nhóm và giao tiếp.

II. Thách thức trong việc phát triển năng lực nghiên cứu cho học sinh

Mặc dù việc phát triển năng lực nghiên cứu cho học sinh qua thí nghiệm là cần thiết, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức. Một trong những thách thức lớn nhất là sự thiếu hụt về cơ sở vật chất và thiết bị thí nghiệm trong các trường học. Ngoài ra, nhiều giáo viên vẫn chưa được đào tạo đầy đủ về phương pháp sử dụng thí nghiệm trong dạy học.

2.1. Thiếu hụt cơ sở vật chất và thiết bị

Nhiều trường học hiện nay vẫn chưa có đủ thiết bị thí nghiệm cần thiết để thực hiện các bài thí nghiệm trong chương trình sinh học. Điều này dẫn đến việc giáo viên phải sử dụng các phương pháp giảng dạy truyền thống, làm giảm hiệu quả của việc phát triển năng lực nghiên cứu cho học sinh.

2.2. Đào tạo giáo viên chưa đáp ứng yêu cầu

Nhiều giáo viên chưa được đào tạo bài bản về phương pháp dạy học tích cực, đặc biệt là trong việc sử dụng thí nghiệm. Điều này ảnh hưởng đến khả năng hướng dẫn học sinh thực hiện các thí nghiệm một cách độc lập và sáng tạo.

III. Phương pháp sử dụng thí nghiệm để phát triển năng lực nghiên cứu

Để phát triển năng lực nghiên cứu cho học sinh qua thí nghiệm, cần áp dụng một số phương pháp cụ thể. Các phương pháp này không chỉ giúp học sinh thực hiện thí nghiệm mà còn rèn luyện kỹ năng phân tích và tổng hợp thông tin.

3.1. Thiết kế bài học dựa trên thí nghiệm

Thiết kế bài học cần chú trọng đến việc tích hợp thí nghiệm vào nội dung giảng dạy. Giáo viên có thể xây dựng các bài học theo hướng dự án, trong đó học sinh sẽ thực hiện các thí nghiệm để giải quyết các vấn đề thực tiễn.

3.2. Khuyến khích học sinh tự thực hiện thí nghiệm

Giáo viên nên khuyến khích học sinh tự thiết kế và thực hiện các thí nghiệm. Điều này không chỉ giúp học sinh phát triển kỹ năng nghiên cứu mà còn tạo ra sự hứng thú và động lực học tập.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Việc áp dụng thí nghiệm trong dạy học sinh học lớp 11 đã cho thấy nhiều kết quả tích cực. Học sinh không chỉ nắm vững kiến thức mà còn phát triển được nhiều kỹ năng cần thiết cho tương lai.

4.1. Kết quả từ thực nghiệm sư phạm

Các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy học sinh tham gia vào các hoạt động thí nghiệm có kết quả học tập tốt hơn so với những học sinh chỉ học lý thuyết. Điều này chứng tỏ rằng thí nghiệm là một phương pháp hiệu quả trong việc phát triển năng lực nghiên cứu.

4.2. Phản hồi từ học sinh và giáo viên

Phản hồi từ học sinh cho thấy họ cảm thấy hứng thú hơn với môn học khi được tham gia vào các thí nghiệm. Giáo viên cũng nhận thấy sự tiến bộ rõ rệt trong khả năng tư duy và kỹ năng thực hành của học sinh.

V. Kết luận và hướng phát triển tương lai

Việc phát triển năng lực nghiên cứu cho học sinh qua thí nghiệm trong dạy học sinh học lớp 11 là một hướng đi đúng đắn. Tuy nhiên, cần có sự đầu tư hơn nữa về cơ sở vật chất và đào tạo giáo viên để nâng cao hiệu quả của phương pháp này.

5.1. Đề xuất cải tiến trong giáo dục

Cần có các chính sách hỗ trợ về cơ sở vật chất cho các trường học, đồng thời tổ chức các khóa đào tạo cho giáo viên về phương pháp dạy học tích cực và sử dụng thí nghiệm.

5.2. Tương lai của việc phát triển năng lực nghiên cứu

Trong tương lai, việc phát triển năng lực nghiên cứu cho học sinh sẽ ngày càng trở nên quan trọng. Các trường học cần tiếp tục đổi mới phương pháp dạy học để đáp ứng yêu cầu của thời đại mới.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh giáo dục hiện đại, việc chuyển đổi từ phương thức truyền thụ tri thức một chiều sang phát triển phẩm chất và năng lực người học là định hướng cốt lõi của Chiến lược phát triển giáo dục Việt Nam. Tuy nhiên, khảo sát thực tế tại các trường trung học phổ thông cho thấy có đến 83,3% giáo viên chỉ sử dụng thí nghiệm nhằm mục đích củng cố bài học lý thuyết theo lối mòn truyền thống, trong khi 98% học sinh hoàn toàn lúng túng, không biết cách xây dựng một giả thuyết khoa học độc lập. Thực trạng này phản ánh khoảng cách lớn giữa mục tiêu đổi mới giáo dục và thực tiễn giảng dạy bộ môn Sinh học – một môn khoa học tự nhiên mang bản chất thực nghiệm sâu sắc.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm của luận văn là xác định cơ sở khoa học và xây dựng hệ thống biện pháp sư phạm nhằm khai thác tối đa vai trò của thí nghiệm sinh học, biến thí nghiệm từ công cụ minh họa thành phương thức nghiên cứu chủ động cho học sinh. Mục tiêu cụ thể của đề tài bao gồm việc hệ thống hóa cơ sở lý luận, khảo sát đánh giá thực trạng dạy học thực nghiệm, xây dựng quy trình 5 bước tổ chức dạy học bằng thí nghiệm và kiểm chứng hiệu quả thông qua thực nghiệm sư phạm.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào chương trình Sinh học 11 trung học phổ thông, cụ thể là phần Chuyển hóa vật chất và năng lượng cũng như Cảm ứng ở thực vật. Khảo sát thực trạng được tiến hành trên 42 giáo viên thuộc 8 trường trung học phổ thông và 100 học sinh khối 11 tại tỉnh Hưng Yên trong giai đoạn 2014 – 2015. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài được lượng hóa rõ nét qua việc nâng cao năng lực tư duy thực nghiệm, giúp tỷ lệ học sinh có khả năng tự lập kế hoạch và tiến hành thí nghiệm đạt mức tiến bộ vượt bậc, góp phần hiện thực hóa mục tiêu đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục phổ thông.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng vững chắc của các lý thuyết giáo dục hiện đại và lịch sử phát triển phương pháp thực nghiệm khoa học:

• Thuyết kiến tạo trong dạy học: Học tập là quá trình người học tự kiến tạo tri thức dựa trên sự tương tác trực tiếp với thế giới khách quan. Thay vì tiếp nhận thụ động, học sinh tự khám phá, phân tích hiện tượng và sắp xếp tri thức mới vào hệ thống nhận thức sẵn có của bản thân.
• Thuyết hoạt động và lý thuyết nhận thức: Quá trình nhận thức diễn ra hiệu quả nhất khi người học tham gia trực tiếp vào chuỗi hoạt động thực tiễn có mục đích. Thông qua thao tác thực nghiệm, học sinh phát triển năng lực tư duy lý thuyết, kỹ năng phân tích và tổng hợp thông tin khoa học.
• Mô hình giáo dục định hướng năng lực: Dựa trên quan điểm của các nhà nghiên cứu giáo dục như Weitnert (2001), Xavier Roegier (2002), Bernd Meier và Nguyễn Cường (2012), năng lực là sự tích hợp linh hoạt giữa kiến thức, kỹ năng và thái độ để giải quyết hiệu quả các tình huống thực tiễn.
• Phương pháp thực nghiệm khoa học: Kế thừa tư tưởng thực nghiệm từ Galileo Galilei thế kỷ XVII và phương pháp dạy học Bàn tay nặn bột (La main à la pâte) do Viện sĩ Pierre Joliot-Curie khởi xướng năm 1980 tại Pháp, đưa học sinh vào vị trí của những nhà khoa học nhí.

Các khái niệm then chốt được chuẩn hóa trong nghiên cứu bao gồm: Năng lực nghiên cứu khoa học của học sinh, Thí nghiệm sinh học với tư cách là phương tiện và phương pháp dạy học, Giả thuyết khoa học và Quy trình nghiên cứu thực nghiệm.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng phối hợp đồng bộ các phương pháp định tính và định lượng nhằm đảm bảo tính khách quan và giá trị khoa học:

• Cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu: Mẫu khảo sát thực trạng gồm 42 giáo viên dạy môn Sinh học tại 8 trường trung học phổ thông và 100 học sinh lớp 11 trên địa bàn tỉnh Hưng Yên. Phương pháp chọn mẫu phân tầng ngẫu nhiên được áp dụng để đảm bảo tính đại diện cho các trường có điều kiện cơ sở vật chất và trình độ học sinh khác nhau. Mẫu thực nghiệm sư phạm được bố trí tại trường Trung học phổ thông Phù Cừ với các lớp thực nghiệm và đối chứng có trình độ học lực tương đương trước tác động.
• Nguồn dữ liệu: Dữ liệu thu thập từ phiếu điều tra bảng hỏi cấu trúc kín - mở dành cho giáo viên và học sinh, biên bản dự giờ, giáo án thực nghiệm, phiếu đánh giá tiêu chí năng lực nghiên cứu và kết quả các bài kiểm tra định lượng trước, trong và sau thực nghiệm.
• Phương pháp phân tích: Ứng dụng thống kê toán học trong nghiên cứu giáo dục để xử lý các tham số đặc trưng: điểm trung bình cộng, độ lệch chuẩn, hệ số biến thiên, giá trị kiểm định t-Student để kiểm tra mức độ sai khác có ý nghĩa thống kê giữa nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng với độ tin cậy 95%. Lý do lựa chọn phương pháp này là nhằm đảm bảo kết luận thực nghiệm đạt chuẩn xác thực, loại bỏ các yếu tố ngẫu nhiên trong quá trình tác động sư phạm.
• Kế hoạch triển khai: Toàn bộ quá trình nghiên cứu, khảo sát thực trạng, thiết kế giáo án và triển khai thực nghiệm sư phạm được thực hiện đồng bộ trong niên khóa 2014 – 2015.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Thực trạng nhận thức và sử dụng thí nghiệm của giáo viên còn nhiều bất cập: Kết quả khảo sát 42 giáo viên cho thấy 59,5% giáo viên chưa nhận thức đầy đủ về sự cần thiết của việc rèn luyện năng lực nghiên cứu cho học sinh. Có đến 80,9% giáo viên không thường xuyên rèn luyện năng lực này trong các giờ học. Về mục đích sử dụng thí nghiệm, 83,3% giáo viên chỉ sử dụng để củng cố kiến thức đã học theo phân phối chương trình, trong khi chỉ có vỏn vẹn 4,8% giáo viên sử dụng thí nghiệm theo hướng nghiên cứu giúp học sinh tự chiếm lĩnh tri thức mới.
2. Năng lực nghiên cứu của học sinh trung học phổ thông ở mức rất thấp: Điều tra trên 100 học sinh lớp 11 cho thấy 67% học sinh chỉ biết dựa vào giải thích sẵn có trong sách giáo khoa để chứng minh hiện tượng; 73% học sinh hoàn toàn không có khả năng tự thiết kế một thí nghiệm khoa học đơn giản; đặc biệt có tới 98% học sinh không biết cách đặt giả thuyết khoa học khi đối diện với một câu hỏi định hướng nghiên cứu.
3. Hệ thống rào cản đa chiều trong đổi mới phương pháp: Khảo sát chỉ ra các nguyên nhân cản trở gồm: 85,27% ý kiến phản ánh khó khăn từ phía học sinh (thiếu hứng thú, năng lực hạn chế); 80,44% phản ánh hạn chế từ phía giáo viên (thiếu kinh nghiệm, thiếu tài liệu hướng dẫn); 92,7% nhận định nội dung chương trình còn nặng lý thuyết hàn lâm; 39% gặp áp lực về phân bổ thời gian tiết học và 26,8% gặp khó khăn về trang thiết bị phòng thực hành.
4. Hiệu quả vượt trội của quy trình dạy học thực nghiệm 5 bước: Khi áp dụng quy trình sử dụng thí nghiệm gồm 5 bước (Nêu nhiệm vụ -> Đề xuất giả thuyết -> Thiết kế thí nghiệm -> Xác định chỉ tiêu theo dõi -> Thảo luận và rút ra kết luận), kết quả kiểm tra định lượng của nhóm thực nghiệm tại trường Trung học phổ thông Phù Cừ cho thấy điểm số trung bình tăng rõ rệt, tỷ lệ học sinh đạt loại khá giỏi cao hơn hẳn nhóm đối chứng, độ phân tán điểm số giảm và các kỹ năng nghiên cứu khoa học thành phần đều được cải thiện vượt bậc.

Thảo luận kết quả

Thực trạng học sinh thụ động và thiếu kỹ năng nghiên cứu bắt nguồn sâu xa từ thói quen dạy học truyền thống mang tính truyền thụ kiến thức có sẵn nhằm phục vụ các kỳ thi nặng về tái hiện trí nhớ. Giáo viên thường đóng vai trò trung tâm, tự làm thí nghiệm biểu diễn hoặc yêu cầu học sinh đọc phần kết luận trong sách giáo khoa mà không trao quyền cho người học tự tư duy, phán đoán và thử nghiệm.

Khi đưa học sinh vào quy trình nghiên cứu khoa học mô phỏng, người học được trực tiếp thảo luận nhóm, tự đề xuất các phương án thực nghiệm khác nhau, tự dự đoán biến số và thu thập dữ liệu thực tế. Dữ liệu thực nghiệm sư phạm có thể được trình bày trực quan thông qua bảng phân phối tần số điểm số và biểu đồ cột so sánh kết quả kiểm tra trước – sau tác động. Biểu đồ cho thấy đường cong phân phối điểm của nhóm thực nghiệm lệch hẳn về phía điểm 8, 9 và 10, trong khi nhóm đối chứng vẫn duy trì phân phối chuẩn tập trung ở điểm 5, 6 và 7.

Điều này khẳng định rằng khi thí nghiệm được sử dụng như một phương pháp nghiên cứu chứ không đơn thuần là phương tiện minh họa, năng lực tư duy logic, tính độc lập sáng tạo và hứng thú học tập môn Sinh học của học sinh được giải phóng mạnh mẽ, phù hợp hoàn toàn với xu thế đổi mới giáo dục theo định hướng năng lực trên thế giới.

Đề xuất và khuyến nghị

Để phát triển toàn diện năng lực nghiên cứu cho học sinh trung học phổ thông thông qua việc khai thác thí nghiệm Sinh học, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp mang tính chiến lược và khả thi:

1. Chuẩn hóa quy trình dạy học thí nghiệm 5 bước trong toàn bộ tổ chuyên môn: Ban giám hiệu và Tổ chuyên môn các trường trung học phổ thông cần chỉ đạo áp dụng bắt buộc quy trình dạy học bằng thí nghiệm nghiên cứu cho 100% các bài học có nội dung thực hành hoặc kiến thức gắn liền với hiện tượng thực tiễn trong chương trình Sinh học 11 từ học kỳ I năm học.
2. Đổi mới phương pháp thiết kế bài giảng và tài liệu hướng dẫn: Giáo viên bộ môn cần chủ động chuyển đổi các câu hỏi đóng trong sách giáo khoa thành các tình huống có vấn đề mang tính định hướng khoa học. Mục tiêu đặt ra là nâng tỷ lệ học sinh tự thiết kế và vận hành thí nghiệm lên mức tối thiểu 75% trong vòng 6 tháng triển khai.
3. Tái cấu trúc hình thức kiểm tra đánh giá theo chuẩn năng lực: Các cấp quản lý giáo dục (Sở và Phòng Giáo dục và Đào tạo) cần điều chỉnh ma trận đề kiểm tra định kỳ, dành ít nhất 30% tỷ trọng điểm số cho các câu hỏi đánh giá kỹ năng phân tích dữ liệu thực nghiệm, đặt giả thuyết và giải quyết tình huống thực tiễn thay vì kiểm tra khả năng ghi nhớ lý thuyết đơn thuần.
4. Tăng cường đầu tư và tối ưu hóa cơ sở vật chất phòng bộ môn: Nhà trường cần phân bổ ngân sách mua sắm bổ sung hóa chất, mẫu vật sống và dụng cụ thí nghiệm tiêu chuẩn, đảm bảo chia lớp học thành các nhóm nhỏ (tối đa 4 học sinh mỗi nhóm) để 100% học sinh được trực tiếp thao tác, thu thập số liệu và quan sát biến đổi sinh học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang giá trị thực tiễn cao, là tài liệu tham khảo hữu ích cho 4 nhóm đối tượng chính:

• Giáo viên giảng dạy bộ môn Sinh học cấp trung học phổ thông: Khai thác trực tiếp hệ thống giáo án mẫu, ngân hàng thí nghiệm thực hành phần Chuyển hóa vật chất và Cảm ứng ở thực vật (như thí nghiệm tính hướng sáng, dòng mạch gỗ, hút nước ở rễ) để áp dụng vào tiết dạy hàng ngày.
• Cán bộ quản lý giáo dục và Tổ trưởng chuyên môn: Sử dụng khung lý thuyết và quy trình 5 bước làm cơ sở chỉ đạo sinh hoạt chuyên môn, xây dựng chuyên đề đổi mới phương pháp giảng dạy theo Chương trình Giáo dục phổ thông mới.
• Sinh viên, học viên cao học chuyên ngành Sư phạm Sinh học và Lý luận dạy học: Tham khảo phương pháp luận nghiên cứu khoa học giáo dục, cách thiết kế phiếu điều tra thực trạng chuẩn mực và phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm sư phạm bằng toán thống kê.
• Chuyên viên phát triển chương trình và tác giả biên soạn sách giáo khoa: Tiếp cận các cứ liệu thực chứng về rào cản tâm lý và kỹ năng của học sinh để thiết kế các bài tập thực nghiệm, tinh giản phần lý thuyết hàn lâm và tăng cường các hoạt động trải nghiệm khoa học.

Câu hỏi thường gặp

Năng lực nghiên cứu của học sinh trung học phổ thông bao gồm những thành tố nào?

Năng lực nghiên cứu trong môn Sinh học gồm 5 thành tố cốt lõi: Năng lực phát hiện vấn đề khoa học; Năng lực đề xuất giả thuyết nghiên cứu; Năng lực lập kế hoạch và thiết kế thí nghiệm; Năng lực thu thập chỉ tiêu, quan sát và xử lý cứ liệu thực nghiệm; Năng lực phân tích, tổng hợp và rút ra kết luận khoa học chính xác.

Quy trình 5 bước sử dụng thí nghiệm phát triển năng lực nghiên cứu được tiến hành như thế nào?

Quy trình gồm 5 bước tuần tự: Bước 1, Giáo viên nêu tình huống hoặc bài tập có vấn đề để học sinh xác định nhiệm vụ học tập; Bước 2, Học sinh phân tích và đề xuất giả thuyết nghiên cứu; Bước 3, Học sinh tự thiết kế phương án thí nghiệm kiểm chứng; Bước 4, Học sinh xác định các chỉ tiêu cần theo dõi; Bước 5, Học sinh tiến hành thí nghiệm, thảo luận kết quả và rút ra kết luận.

Tại sao phần lớn giáo viên trung học phổ thông vẫn ít sử dụng thí nghiệm theo hướng nghiên cứu?

Theo khảo sát trên 42 giáo viên, rào cản chính là áp lực thời gian tiết học (39%), thiếu tài liệu và quy trình hướng dẫn cụ thể (34,1%), chưa có nhiều kinh nghiệm tổ chức dạy học tích cực (46,34%), cùng với khó khăn từ trình độ học sinh không đồng đều và cơ sở vật chất phòng thí nghiệm chưa đáp ứng hoàn hảo (26,8%).

Học sinh lớp 11 gặp khó khăn lớn nhất ở kỹ năng nào khi thực hiện nghiên cứu khoa học?

Khảo sát 100 học sinh cho thấy kỹ năng yếu nhất là xây dựng giả thuyết khoa học (98% không biết cách nêu giả thuyết) và kỹ năng độc lập thiết kế phương án thí nghiệm (73% không thể tự thiết kế). Đa số học sinh chỉ quen đọc kết quả có sẵn trong sách giáo khoa (chiếm 67%).

Phương pháp dạy học bằng thí nghiệm nghiên cứu có thể áp dụng cho các khối lớp khác không?

Quy trình 5 bước và các nguyên tắc sư phạm trong luận văn hoàn toàn có thể nhân rộng cho toàn bộ chương trình Sinh học lớp 10, 12 cũng như các môn khoa học tự nhiên khác (Vật lý, Hóa học) ở tất cả các trường trung học phổ thông trên phạm vi cả nước.

Kết luận

1. Đề tài đã hệ thống hóa và làm sáng tỏ cơ sở lý luận về năng lực, giáo dục định hướng năng lực và vai trò bản chất của thí nghiệm trong việc hình thành năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh phổ thông.
2. Khảo sát thực trạng tại 8 trường trung học phổ thông tỉnh Hưng Yên đã phản ánh khách quan những hạn chế sâu sắc trong nhận thức của giáo viên và kỹ năng thực nghiệm còn yếu kém của học sinh.
3. Luận văn đã xây dựng thành công quy trình 5 bước khoa học kèm hệ thống giáo án thực nghiệm chi tiết cho các chủ đề trọng tâm trong chương trình Sinh học 11.
4. Kết quả thực nghiệm sư phạm đã chứng minh tính đúng đắn của giả thuyết khoa học: việc sử dụng thí nghiệm theo hướng nghiên cứu giúp nâng cao rõ rệt chất lượng học tập và năng lực tự học của học sinh.
5. Nghiên cứu mở ra hướng đi thực tiễn cho việc đổi mới phương pháp dạy học bộ môn Sinh học, tạo bước đệm vững chắc cho quá trình chuyển đổi toàn diện sang chương trình giáo dục phát triển phẩm chất và năng lực người học.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 CƠ SƠ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.Tổng quan về vấn đề nghiên cứu 1. Nghiên cứu ở nước ngoài 1. Những nghiên cứu về năng lực Vào những năm 70 của thế kỷ XX, tại Liên Xô (cũ) các vấn đề rèn luyện năng lực cho HS trong nhà trường được đặc biệt quan tâm, điển hình có các tác giả I.Tiếp đó, nhiều nhà nghiên cứu, nhà giáo dục đã có những quan điểm làm sáng tỏ khái niệm về năng lực, như P.Rudich, De Ketele [24], Xavier Roegier (2002) [31], John Erpenbeck (1996) [26].Các khái niệm về năng lực của các tác giả đều rất gần nhau, nêu bật được 3 thành phần của năng lực: nội dung, kĩ năng và tình huống. Tác giả Weitnert (2001) [33]cho rằng năng lực là những khả năng và kĩ xảo học được hoặc sẵn có của cá thể nhằm giải quyết các tình huống xác định, cũng như sự sẵn sàng về động cơ, xã hội,…và khả năng vận dụng các cách giải quyết vấn đề một cách có trách nhiệm và hiệu quả trong những tình huống linh hoạt.

Như vậy khi đề cập tới năng lực, người ta nhấn mạnh khía cạnh khả năng thực hiện, phải biết làm, biết vận dụng, chứ không chỉ biết và hiểu. Song song với việc hoàn thiện khái niệm về năng lực, khái niệm giáo dục dựa vào năng lực (Competence-based education) cũng nhận được sự quan tâm mạnh mẽ từ những năm 1960-1970. Đến những năm 1990 đã phát triển rộng khắp tại nhiều nước trên thế giới và đạt nhiều thành công. Nhiều quốc gia, nhiều tổ chức đã hướng tới thiết kế các chương trình giáo dục dựa vào năng lực trong đó chú trọng xây dựng chương trình, mục tiêu, phương pháp thực hiện cũng như cách đánh giá kết quả người học, điển hình ở Hoa Kỳ, 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Đức, Anh, Ôxtrâylia[8].Tổ chức các nước kinh tế phát triển OECD (2002) cũng đã thực hiện một nghiên cứu bài bản về các năng lực cần đạt của HS phổ thông trong thời kỳ kinh tế tri thức.

Trong chiến lược 1997- 2015, chương trình quốc tế về đánh giá HS (PISA) đã đưa ra những quan điểm giáo dục phát triển năng lực, nhưng chủ yếu tập trung vào việc xây dựng, thiết kế các bài kiểm tra đánh giá, từ đó đánh giá được năng lực của HS ở mỗi quốc gia và làm cơ sở để điều chỉnh quá trình dạy và học. Việc đánh giá năng lực của người học cũng được làm sáng tỏ hơn trong “Nghiên cứu đánh giá trong giáo dục” (2006) của nhóm tác giả Liesbeth K. Kirschner và Cees P. van der Vleuten [26].

Lịch sử nghiên cứu về sử dụng thí nghiệm trong dạy học Phương pháp thực nghiệm ra đời từ thế kỉ XVII, ông tổ của phương pháp này là Galile – một nhà vật lí học người Italia. Ông cho rằng “Muốn hiểu biết thiên nhiên phải trực tiếp quan sát thiên nhiên, phải làm thí nghiệm, phải hỏi thiên nhiên chứ không phải hỏi Aristotle hoặc kinh thánh…”. Về sau, các nhà khoa học khác đã kế thừa và phát triển phương pháp này hoàn chỉnh hơn. Ngày nay phương pháp thực nghiệm đã được thâm nhập vào nhiều ngành khoa học tự nhiên cũng như các ngành khoa học xã hội.

Ở nhiều nước tiên tiến như: Anh, Pháp, Đức, Mỹ, Hà Lan…đã sử dụng thí nghiệm vào dạy học từ đầu thế kỉ XX và rất phát triển từ nửa sau của thế kỉ này. Ở Pháp, vào những năm 1980 – 1990, đã có nhiều trường sử dụng phương pháp thực hành thí nghiệm trong dạy học và được xem là phương pháp trọng tâm của các môn khoa học tự nhiên ở các trường trung học. Năm 1980, ông Pie Giôliô Quiri – Viện trưởng viện Hàn lâm Pháp đã khởi xướng phương pháp Lamap – “bàn tay nặn bột” với mong muốn mang đến một cơ hội để người học tiếp cận khoa học bằng các bài học thực tiễn chứ không phải là các bài giảng thuần túy lí thuyết. Theo phương pháp này, lớp học được chia thành nhiều nhóm (4 học sinh/nhóm).

Mỗi nhóm được giao các tài liệu và các yêu cầu khác nhau liên quan đến bài học, căn cứ vào yêu cầu, các nhóm sẽ lựa 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] chon các vận dụng cần thiết cho việc thực hành thí nghiệm. Các vật dụng thường đơn giản, dễ tìm, các nhóm sẽ thảo luận cách thức thực hiện các bài thí nghiệm và trình bày các hiểu biết mà mình khám phá được. Trong suốt quá trình làm việc nhóm, giáo viên chỉ đóng vai trò là người quan sát hướng dẫn [18]. Các tác giả nêu trên sử dụng TN dùng trong dạy học ở các môn học tự nhiên , nhưng sử dụng TN trong dạy học Sinh học 11để phát triển năng lực nghiên cứu chưa có công trình nào nghiên cứu.

Nghiên cứu ở Việt Nam 1. Những nghiên cứu về năng lực Những năm cuối thế kỉ XX và những năm đầu thế kỉ XXI, giáo dục Việt Nam đang triển khai đổi mới chương trình, thực chất là thực hiện sự thay đổi trong từng thành tố của quá trình giáo dục, từ mục tiêutới nội dung, phương pháp và đánh giá kết quả học tập của người học. Đảng và nhà nước ta đã ban hành nhiều định hướng cho công tác đổi mới này, như Nghị quyết Trung ương 2 khóa VIII (2006) về giáo dục và đào tạo xác định mục tiêu “.hết sức coi trọng giáo dục chính trị, tư tưởng nhân cách, khả năng tư duy sáng tạo và năng lực thực hành.”, Chiến lược phát triển giáo dục 2001-2010 xác định giải pháp phát triển giáo dục phổ thông “Đổi mới mục tiêu, nội dung, chương trình giáo dục.thực hiện giảm tải có cơ cấu chương trình hợp lí vừa đảm bảo được chuẩn kiến thức phổ thông, cơ bản, vừa tạo điều kiện để phát triển năng lực của mỗi học sinh, nâng cao năng lực tư duy, kỹ năng thực hành, tăng tính thực tiễn.” Tác giả Nguyễn Trọng Khanh (2011) đã nghiên cứu phát triển năng lực và tư duy kĩ thuật, cho rằng năng lực cũng được hiểu là một thuộc tính nhân cách phức hợp, nó bao gồm kĩ năng, kĩ xảo cần thiết, được định hình trên cơ sở kiến thức, được gắn bó đa dạng với động cơ và thói quen tương ứng, làm cho con người có thể đáp ứng được những yêu cầu đặt ra trong công việc [20]. Tác giả Nguyễn Hồng Thuận(2012) đề cập đến khái niệm, các thành tố của năng lực.

Theo đó, năng lực được cấu thành từ những bộ phận cơ bản là: 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] tri thức về lĩnh vực hoạt động hay quan hệ đó; Kĩ năng tiến hành hoạt động hay xúc tiến, ứng xử với quan hệ nào đó; những điều kiện tâm lí [22]. Lịch sử nghiên cứu về sử dụng thí nghiệm trong dạy học Ở Việt Nam, đã có rất nhiều nhà lí luận dạy học nghiên cứu về sử dụng thí nghiệm, nhằm cải tiến phương pháp dạy họctheo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức như: Đinh Quang Báo, Nguyễn Ngọc Quang, Nguyễn Đức Thành, Nguyễn Văn Duệ, Trần Bá Hoành,Trịnh Nguyên Giao, Lê Văn Lộc, Nguyễn Cương, Nguyễn Đức Thâm…Việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học để phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh đã thu hút một số tác giả nghiên cứu như: Trần Sinh Thành, Đặng Quang Khoa (2003) với đề tài “Hình thành kĩ năng phán đoán cho sinh viên sư phạm kĩ thuật, thông qua dạy học thực hành”. Cao Cự Giác (2004) – Trường Đại học Sư phạm Vinh có bài viết “Phát triển khả năng tư duy và thực hành thí nghiệm qua các bài tập hóa học thực nghiệm” (Tạp chí giáo dục số 88 - 2004). Theo tác giả, việc sử dụng bài tập thực nghiệm không chỉ cung cấp kiến thức, củng cố kiến thức mà còn rèn luyện được các kĩ năng tư duy thực nghiệm và thao tác thực hành[13].

Nguyễn Thị Dung – Trường Cao đẳng Sư phạm Hà Nội có bài “Tích cực hóa hoạt động học tập trong giờ thực hành củng cố môn sinh học ở phổ thông” (Tạp chí Giáo dục số 6 - 2006). Tác giả cho rằng với quan niệm dạy học mới hiện nay, việc tích cực hóa hoạt động học tập trong giờ thực hành củng cố cần được coi trọng, bằng cách tạo điều kiện cho học sinh tự lực tìm con đường chứng minh cho các vấn đề được học.Tôn Quang Cường, Phạm Kim Chung – Trường Đại Học Giáo Dục, Đại Học Quốc Gia Hà Nội có bài “Rèn luyện kĩ năng dạy học thí nghiệm cho sinh viên sư phạm thuộc khối ngành khoa học tư nhiên” đăng trên Tạp chí Khoa học Đại Học Quốc Gia Hà Nội, Khoa học Tự Nhiên 25, số 1S (2009)[10]. 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Như vậy, việc tìm hiểu về năng lực và sử dụng thí nghiệm trong dạy học đã được nghiên cứu và chú ý từ rất sớm cả trong nước và trên thế giới. Tuy nhiên, theo chúng tôi việc sử dụng thí nghiệm để phát triển hoạt động nhận thức đặc biệt là năng lực nghiên cứu của học sinh còn rất hạn chế.

Vì vậy, việc đi sâu nghiên cứu biện pháp , quy trình sử dụng các thí nghiệm để phát triển năng lực nghiên cứu trong dạy học Sinh học cho học sinh trung học phổ thông là rất cần thiết. Giúp HS bước đầu làm quen với phương pháp học tập theo hướng nghiên cứu thông qua các TN. Năng lực nghiên cứu 1. Năng lực Theo tâm lí học, năng lực là tổ hợp những thuộc tính độc đáo của cá nhân phù hợp với những yêu cầu đặc trưng của một hoạt động nhất định nhằm đảm bảo cho hoạt động có kết quả tốt [22].

Bernd Meier và Nguyễn Cường (2012) cho rằng năng lực là khả năng thực hiện có trách nhiệm và hiệu quả các hành động, giải quyết các nhiệm vụ, vấn đề trong những tình huống khác nhau thuộc các lĩnh vực nghề nghiệp, xã hội hay cá nhân trên cơ sở hiểu biết, kĩ năng , kỹ xảo và kinh nghiệm cũng như sự sẵn sàng hành động [11]. Năng lực là một khái niệm bao hàm cả những nội dung , những hoạt động cần thực hiện và những tình huống trong đó diễn ra các hoạt động [33]. Nguyễn Minh Đức cho rằng : “ Năng lực là tổ hợp các thuộc tính nhân cách đáp ứng yêu cầu của một loại hoạt động nhất định và đảm bảo cho loại 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] hoạt động đó đạt đến kết quả tốt và chất lượng cao” [Đề cương bài giảng tâm lý học đại cương NXB giáo dục Hà Nội, 1975]. Theo Gerard và Roegiers , 1993: Năng lực là một tích hợp những kĩ năng cho phép nhận biết một tình huống và đáp ứng với tình huống đó tương đối thích hợp và một cách tự nhiên.