CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu 1. Trên thế giới Việc sử dụng các thí nghiệm trong dạy học đã được nghiên cứu rất kĩ lưỡng từ xa xưa, thậm chí được coi là vấn đề vô cùng quan trọng và cơ bản nhất. Ông đã chỉ rõ rằng, việc học phải bắt đầu từ sự quan sát trực tiếp chúng, có như thế học sinh mới nhận thức được sự vật, hiện tượng một cách đúng đắn, vững chắc và sâu sắc.
Trong tác phẩm “Phát triển tư duy học sinh”, M. Ngay từ những năm đầu của thế kỉ XX, các nước phát triển như Anh, Đức, Hà Lan, Pháp, Mỹ… đã hướng tới thiết kế chương trình giáo dục dựa vào năng lực. Trên cơ sở đó, họ chú trọng xây dựng chương trình, mục tiêu, phương pháp và cách đánh giá người học theo hướng tiếp cận năng lực [10]. Trong đó, việc sử dụng các thí nghiệm vào trong dạy học rất được coi trọng.
Năm 1980, viện trưởng viện Hàn Lâm Pháp là ông Pie Giolio Quiri lần đầu tiên đưa ra khái niệm “phương pháp Lamap” – “phương pháp bàn tay nặn bột”. Qua phương pháp này, ông muốn mang đến cho người học cơ hội tiếp cận khoa học bằng các bài học thực tiễn thông qua việc lựa chọn và sử dụng các thí nghiệm, học sinh sẽ thảo luận cách thức thực hiện thí nghiệm để khám phá tri thức còn giáo viên chỉ đóng vai trò hướng dẫn [21]. Cho đến năm 1990 thì có rất nhiều trường trung học ở Pháp sử dụng thực hành thí nghiệm làm phương pháp trọng tâm trong dạy học các môn khoa học tự nhiên [21]. Hiện nay, nhiều nước Châu Á có nền giáo dục phát triển như Hàn Quốc, Nhật bản, Singapo… cũng đã sử dụng thí nghiệm trong dạy học nhằm phát triển năng lực cho học sinh [28].
Như vậy, việc sử dụng thí nghiệm vào dạy học đã được sử dụng từ xa xưa và ngày càng được nhân rộng, hoàn thiện trên thế giới. Ban đầu, việc sử dụng thí nghiệm chủ yếu đáp ứng mục tiêu tiếp cận tri thức chủ động, chính xác và sâu sắc. Tiếp đó, phương pháp này được sử dụng nhằm phát triển năng lực cho học sinh ở hầu khắp các nước có nền giáo dục phát triển. Trong nước Ở Việt Nam, đã có rất nhiều nhà lý luận dạy học nghiên cứu về sử dụng thí nghiệm, nhằm cải tiến phương pháp dạy học theo hướng tích hoạt động học tập nhận thức như: Đinh Quang Báo, Dương Tiến Sỹ, Nguyễn Văn Duệ, Trần Bá Hoành, Nguyễn Cương, Võ Chấp, Tô Xuân Giáp, Trịnh Nguyên Giao.Việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học ở trường THPT đã được nghiên cứu rộng rãi và vận dụng có hiệu quả 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”.
Giáo dục phổ thông nước ta đang dần chuyển từ chương trình giáo dục tiếp cận nội dung sang tiếp cận năng lực của người học. Song hành với nó, các nhà giáo dục Việt Nam đã và đang nghiên cứu về các phương pháp dạy học theo định hướng tích cực hóa người học. Năm 2005, Hoàng Thị Kim Huyền đã xây dựng các bài thực hành nhằm nâng cao chất lượng thực hành và bồi dưỡng năng lượng tự học cho sinh viên đại học sư phạm [18]. Tác giả Nguyễn Thị Dung (2006) cho rằng với quan điểm dạy học mới hiện nay, việc tích cực hóa hoạt động trong giờ học thực hành cần được coi 8 trọng, bằng cách tạo điều kiện cho học sinh tự lực tìm con đường chứng minh cho các vấn đề được học [9].
Năm 2007, tác giả Dương Tiến Sỹ trên cơ sở phân tích những khó khăn và hạn chế của việc sử dụng thí nghiệm trong quá trình dạy học Sinh học đã đề xuất biện pháp sử dụng thí nghiệm ảo để tích hợp giáo dục môi trường trong dạy học Sinh học 6 [27]. Tác giả Trần Bá Hoành (2010) đã chỉ ra thực hành là một trong ba nhóm phương pháp dạy học tích cực [14]. Đến năm 2017, nhóm tác giả Đặng Thị Dạ Thủy, Trần Văn Bảo cũng khẳng định hoạt động thực hành là một phương pháp dạy học hiệu quả, không những khắc sâu kiến thức mà còn kích thích sự sáng tạo, đam mê khám phá sinh học, rèn luyện phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh [29]. Tác giả Ninh Thị Bạch Diệp (2017) đã sử dụng bài tập kết hợp với thí nghiệm để tổ chức hoạt động theo nhóm nhỏ trong dạy học Sinh học 6.
Theo tác giả, việc sử dụng bài tập kết hợp với thí nghiệm giúp HS thu nhận kiến thức thông qua kết quả thí nghiệm và góp phần rèn luyện một số kĩ năng cho HS trong hệ thống kĩ năng thực hành, kĩ năng hợp tác và kĩ năng tự học [8]. Năm 2007, Dương Tiến Sỹ trên cơ sở phân tích những khó khăn trong quá trình dạy học SH, đặc điểm tâm lí nhận thức của HS lớp 6, những hạn chế của các TN nên đã đề xuất biện pháp sử dụng TN ảo để tích hợp giáo dục môi trường trong dạy học SH 6. Hiện nay, ở Việt Nam cũng như nhiều nước trên thế giới, khi khoa học công nghệ phát triển rực rỡ thì việc sử dụng các thiết bị công nghệ hiện đại trở nên phổ biến. Điều này càng làm giáo viên và học sinh phụ thuộc và ỉ lại vào nó và làm cho họ càng ít sử dụng thí nghiệm thực hơn.
Các thí nghiệm ảo giúp học sinh cảm thấy thú vị và tò mò nhưng không kích thích học sinh phát triển được năng lực thực hành, tiền đề cho năng lực nghiên cứu khoa học. 9 Như vậy, việc tìm hiểu về 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 tôi việc sử dụng thí nghiệm để phát triển hoạt động nhận thức của HS còn hạn chế. Vì vậy việc nghiên cứu các biện pháp, quy trình sử dụng các thí nghiệm để tổ chức hoạt động học tập trong dạy học Sinh học cho học sinh THPT là rất cần thiết.
Tổng quan về thí nghiệm Thí nghiệm, hay thực nghiệm, là một bước trong phương pháp khoa học dùng để phân minh giữa mô hình khoa học hay giả thuyết.Thí nghiệm cũng được sử dụng để kiểm tra tính chính xác của một lý thuyết hoặc một giả thuyết mới để ủng hộ chúng hay bác bỏ chúng. Thí nghiệm hoặc kiểm nghiệm có thể được thực hiện bằng phương pháp khoa học để trả lời một câu hỏi hoặc khảo sát vấn đề. Trước tiên đó là thực hiện quan sát. Sau đó đặt ra câu hỏi, hoặc nảy sinh vấn đề.
Sau đó, giả thuyết được hình thành. Tiếp đến thí nghiệm được đưa ra để kiểm tra giả thuyết. Kết quả thí nghiệm được phân tích, rồi vạch ra kết luận, đôi khi một lý thuyết được hình thành từ kết quả thí nghiệm, và các kết quả được công bố trên các tạp chí nghiên cứu. Một thí nghiệm thường có mục đích chính là kiểm tra giả thuyết.
Tuy nhiên, thí nghiệm cũng được dùng để kiểm chứng câu hỏi hoặc kiểm tra kết quả trước đó. Theo từ điển Tiếng Việt, thí nghiệm có 2 nghĩa; nghĩa thứ nhất là gây ra một hiện tượng, một sự biến đổi nào đó trong điều kiện xác định để quan sát, tìm hiểu, nghiên cứu, kiểm tra hay chứng minh; nghĩa thứ 2 là “làm thử để rút kinh nghiệm”[28]. Theo đại từ điển tiếng Việt NXB Văn hóa thông tin 1999, 10 thí nghiệm là “ làm thử theo những điều kiện, nguyên tắc đã được xác định để nghiên cứu, chứng minh”[…] Nếu sát là phương pháp nghiên cứu các đối tượng và hiện tượng có quan sẵn trong tự nhiên, thì TN là phương pháp nghiên cứu đối tượng và hiện tượng trong điều kiện nhân tạo. TN là phương pháp cơ bản trong nghiên cứu khoa học Sinh học nhằm phát hiện những kiến thức về hoạt động sinh lý, về những yếu tố tác động qua lại, vì vậy nó cũng được sử dụng trong dạy học Sinh học, vì nó là phương pháp tìm ra kiến thức.
Thí nghiệm có ưu thế hơn quan sát ở chỗ, người nghiên cứu chủ động sáng tạo ra các hiện tượng, thay đổi điều kiện quan sát và tạo khả năng đi sâu hơn vào việc tìm hiểu nguyên nhân của các hiện tượng, nó cho phép tìm hiểu bản chất của các hiện tượng, mối quan hệ nhân quả giữa các hiện tượng.Paplop ( 1549 – 1936) đã nói: “ Quan sát chỉ thu lượm những gì mà tự nhiên tạo ra, còn thí nghiệm cho phép giành lấy ở tự nhiên những gì mà con người cần”. Khi được xét là một danh từ, Thí nghiệm nó bao gồm mẫu vật, dụng cụ, phòng thí nghiệm, hóa chất được cung cấp từ hiện thực khách quan. Còn khi xét là một động từ, thí nghiệm là việc gây ra một hiện tượng, một sự biến đổi nào đó trong điều kiện xác định để tìm hiểu, nghiên cứu, kiểm tra hay chứng minh. Thí nghiệm Sinh học là thí nghiệm thực hiện trong lĩnh vực Sinh học với rất nhiều loại khác nhau.
Các loại thí nghiệm Sinh học * Theo mục đích của lý luận dạy học - Thí nghiệm hình thành kiến thức mới - Thí nghiệm để kiểm tra – đánh giá - Thí nghiệm để vận dụng kiến thức 11 - Thí nghiệm để củng cố và hoàn thiện kiến thức * Theo thời gian cho kết quả thí nghiệm - Thí nghiệm dài hạn - Thí nghiệm ngắn hạn * Theo địa điểm tiến hành thí nghiệm - Thí nghiệm trong lớp học - Thí nghiệm ngoài lớp học * Vai trò của thí nghiệm trong nghiên cứu Sinh học Khi học sinh chưa có hoặc có ít hiểu biết về đối tượng cần nghiên cứu thì thí nghiệm được sử dụng để thu nhận những kiến thức đầu tiên về nó, các dữ liệu này tạo điều kiện cho học sinh đưa ra những giả thuyết. Việc thiết kế quy trình thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, xử lý kết quả là cơ sở cho những khái quát về tính chất, quy luật, hiện tượng sinh học được nghiên cứu. Như vậy, thí nghiệm là phương tiện của việc thu nhận tri thức. Mọi giả thuyết khoa học trong quá trình nghiên cứu sinh học đều được kiểm tra bằng thực nghiệm trước khi coi chúng là quy luật.
Trong nhiều trường hợp, kết quả thí nghiệm phủ nhận tính đúng đắn của tri thức đã biết, đòi hỏi phải đưa ra giả thuyết khoa học mới và lại phải kiểm tra nó ở các thí nghiệm khác. Nhờ vậy, HS sẽ thu được những tri thức có tính khái quát hơn.Từ những đặc điểm trên cho thấy thí nghiệm là phương pháp phát hiện kiến thức sinh học cho học sinh.