mở đầu. Những đề xuất của Piaget là cơ sở cho quá trình học tập đƣợc đề xuất bởi Atkin và Karplus [36] và đƣợc sử dụng trong các chƣơng trình dạy học KH ở các 12 trƣờng tiểu học. Richard Suchman [67] đã phát triển việc sử dụng yếu tố trái ngƣợc nhau (Discrepant Events) nhƣ một công cụ để đặt câu hỏi, đƣa ra thắc mắc cho việc dạy và học những môn KH tự nhiên. Ông cho rằng, cơ sở tƣ duy, trí não của con ngƣời không thể dung nạp sự vô lí, khi quan sát một số điều không đúng với những suy nghĩ sẽ để lại cảm giác “muốn biết” cho ngƣời quan sát.
Vì vậy, trong suốt quá trình DH “lấy học sinh làm trung tâm” thì GV yêu cầu HS đặt câu hỏi và tự tìm câu trả lời. Ý tƣởng này đã đƣợc các nhà giáo dục sử dụng nhằm kích thích sự hứng thú và động lực của HS. Cuối thế kỉ 20, việc dạy và học các môn KH theo NCKH ngày càng phát triển (Anderson [35]; Klahr [53]), trong mô hình SDDS (Scientific Discovery as Dual Search), khám phá KH nhƣ sự nghiên cứu kép, mô hình này gồm có 3 giai đoạn: tìm kiếm giả thuyết, kiểm chứng giả thuyết và đánh giá bằng chứng. DH dựa theo NCKH đã trở thành vấn đề trung tâm trong cải cách giáo dục KH ở Mỹ.
Vào những năm 1950, cách DH này đƣợc xem là một phƣơng pháp tiếp cận để dạy học các môn KH. Các nhà giáo dục đã tích cực phát triển nó từ những năm 1960 và tiếp tục cho đến ngày nay. Hiện nay, DH theo NCKH đang đƣợc áp dụng rộng rãi trong hệ thống các trƣờng dự bị Đại học để giảng dạy môn KH. Hội đồng nghiên cứu quốc gia (NRC) của Mỹ cũng khẳng định vai trò của nó và đề nghị phát triển DH theo NCKH ở các trƣờng học [60].
Shulman [66] đã xây dựng DH phát triển năng lực gồm 5 giai đoạn nhƣ sau: 1. GV trình bày vấn đề hay sự việc chƣa sáng tỏ cho ngƣời học. Ngƣời học đặt câu hỏi cho ngƣời dạy và ngƣời dạy chỉ trả lời “đúng” hoặc “không đúng”; 2. HS thu thập thông tin để xác minh tình huống chƣa sáng tỏ; 3.
HS phải tự xác định những biến số liên quan, đƣa ra giả thuyết và kiểm tra lại mối quan hệ của các biến số; 4. GV yêu cầu HS sắp xếp lại các dữ liệu và đƣa ra lời giải thích cho sự việc chƣa sáng tỏ đó; 5. HS phân tích các câu hỏi và đề xuất cách cải tiến câu trả lời. Một số mô hình DH dựa theo NCKH khác nhƣ: Quá trình học tập dựa trên tự khám phá, bao gồm 6 bƣớc: lập kế hoạch, thu thập thông tin, tiến hành, sáng tạo, 13 chia sẻ và đánh giá [34].
Theo Hội đồng nghiên cứu quốc gia Hoa Kì [56], DH khám phá vận hành theo 5 giai đoạn: Câu hỏi định hƣớng KH; Tìm kiếm các bằng chứng cần thiết để trả lời câu hỏi; Tạo ra các giải thích từ bằng chứng thu thập; Kết nối giải thích với kiến thức KH; Công bố kết quả, chia sẻ và đánh giá các giải thích. DH theo năm giai đoạn (5E) đƣợc áp dụng ở nhiều cấp học trong đó có Việt Nam. Tiến trình này đƣợc mô tả nhƣ sau [20]: 1. Tạo chú ý (Engage), là giai đoạn ngƣời học bắt đầu đƣợc tiếp xúc và xác định nhiệm vụ; 2.
Khảo sát (Explore), ngƣời học có cơ hội tham gia trực tiếp vào các tình huống và làm việc với các thiết bị dụng cụ; 3. Giải thích (Explain), là thời điểm ngƣời học trình trao đổi và tranh luận thông tin thu thập; 4. Phát biểu (Elaborate), là giai đoạn ngƣời học đƣợc mở rộng khái niệm, kết nối các khái niệm có liên quan và vận dụng những hiểu biết; 5. Đánh giá (Evaluation), là hoạt động cho phép ngƣời dạy xác định những kiến thức và khái niệm mà ngƣời học đã đạt đƣợc.
Qua việc nghiên cứu tài liệu về DH theo NCKH, chúng tôi nhận thấy có 2 vấn đề chính: lí luận về lí thuyết DH theo quy trình NCKH và ứng dụng quy trình NCKH vào lĩnh vực giáo dục trong các môn KH. Các tác giả đã ứng dụng vào thực tiễn DH ở trƣờng phổ thông bằng cách xây dựng các tiến trình DH theo quy trình NCKH. Trên thế giới đã có nhiều mô hình DH của nhiều tác giả [46], nhƣng dễ thấy, các tiến trình DH trên thiếu vắng một giai đoạn quan trọng trong NCKH, đó là giai đoạn nghiên cứu tổng quan. Phải chăng, giai đoạn “nghiên cứu tổng quan” không quan trọng trong dạy học ở trƣờng phổ thông? Nếu đƣa giai đoạn “nghiên cứu tổng quan” vào trong tiến trình dạy học thì gặp phải khó khăn gì? 1.
Ở Việt Nam Nhiều công trình nghiên cứu ở Việt Nam cũng cho thấy, trong DH các bộ môn KH cần thiết phải vận dụng quy trình NCKH. Dƣới đây là một số quan điểm về DH theo quy trình NCKH của một số tác giả: Theo tác giả Thái Duy Tuyên [26]: “nghiên cứu các phƣơng pháp KH và tìm kiếm con đƣờng chuyển các phƣơng pháp KH thành phƣơng pháp tự học sẽ giúp HS nắm vững phƣơng pháp tự học và học tập có kết quả hơn, và rất cần cho sự phát 14 triển của HS trong tƣơng lai”. Tác giả Thái Duy Tuyên đề xuất để GV hƣớng dẫn HS tự học theo quy trình NCKH, theo 6 giai đoạn: (i) Làm xuất hiện vấn đề; (ii) Xây dựng dự đoán; (iii) Suy luận rút ra hệ quả; (iv) Đề xuất và thực hiện một phƣơng án thí nghiệm kiểm tra; (v) Hợp thức hóa kết quả nghiên cứu; (vi) Ứng dụng kiến thức mới. Tác giả Nguyễn Đức Thâm và Nguyễn Ngọc Hƣng [27] nêu rõ: Để giúp HS bằng các hoạt động của bản thân mình mà tái tạo, chiếm lĩnh đƣợc các kiến thức vật lí thì tốt nhất là GV phỏng theo phƣơng pháp thực nghiệm của các nhà khoa học mà tổ chức cho HS hoạt động theo các giai đoạn sau: 1.
Tình huống xuất phát. GV mô tả hoàn cảnh thực tiễn hay biểu diễn một vài thí nghiệm và yêu cầu các em dự đoán diễn biến của hiện tƣợng, tìm nguyên nhân hoặc xác lập một mối quan hệ nào đó, tóm lại là nêu lên một câu hỏi mà HS chƣa biết câu trả lời, cần phải suy nghĩ tìm tòi mới trả lời đƣợc; 2. Xây dựng giả thuyết. GV hƣớng dẫn, gợi ý cho HS xây dựng một câu trả lời dự đoán ban đầu, dựa vào sự quan sát tỉ mỉ kĩ lƣỡng, vào kinh nghiệm bản thân, vào những kiến thức đã có.
Những dự đoán này có thể còn thô sơ, có vẻ hợp lí nhƣng chƣa chắc chắn. Rút ra hệ quả. Từ giả thuyết dùng suy luận logic hay suy luật toán học suy ra một hệ quả: Dự đoán một hiện tƣợng trong thực tiễn một mốỉ quan hệ giữa các đai lƣợng vật lí. Đề xuất và tiến hành TN kiểm tra hệ quả.
Xây dựng và thực hiện một phƣơng án thí nghiệm để kiểm tra xem hệ quả dự đoán ở trên có phù hợp với kết quả thực nghiệm không. Nếu phù hợp thì giả thuyết trên trở thành chân lí, nếu không phù hợp thì phải xây dựng giả thuyết mới. Ứng dụng kiến thức. HS vận dụng kiến thức để giải thích hay dự đoán một số hiện tƣợng trong thực tiễn, để nghiên cứu các thiết bị kĩ thuật.
Qua đó, trong một số trƣờng hợp, sẽ đi tới giới hạn áp dụng của kiến thức và xuất hiện mâu thuẫn nhận thức mới cần giải quyết. Tác giả Phạm Hữu Tòng đề xuất tiến trình DH theo tiến trình xây dựng, bảo vệ tri thức mới trong NCKH. Tác giả Phạm Hữu Tòng đã đƣa ra mô hình DH vật lí phỏng theo tiến trình xây dựng, bảo vệ tri thức mới trong NCKH gồm 3 pha và 6 bƣớc: Pha 1 (chuyển giao nhiệm vụ. Tình huống có tiềm ẩn vấn đề; 15 1.
Phát biểu vấn đề - bài toán”; Pha 2 (HS hành động độc lập, tự chủ, trao đổi tìm tòi giải quyết vấn đề), gồm “2.Giải quyết vấn đề: suy đoán, thực hiện giải pháp; 2. Kiểm tra, xác nhận kết quả: xem xét sự phù hợp của lí thuyết và thực nghiệm”; Pha 3 (Tranh luận, thể chế hoá, vận dụng tri thức mới), gồm “3. Trình bày, thông báo, thảo luận, bảo vệ kết quả; 3. Vận dụng tri thức mới để giải quyết nhiệm vụ đặt ra tiếp theo”.
Trong DH môn học KH, các tác giả đều nhấn mạnh sự cần thiết phải dựa theo chu trình sáng tạo KH do V. Razumopxki nhƣ đã trình bày ở trên. Ngoài ra, các tác giả đã đề cập đến phƣơng pháp thí nghiệm lí tƣởng, phƣơng pháp tƣơng tự, phƣơng pháp mô hình hóa, phƣơng pháp cơ bản hình thành khái niệm trong dạy học Vật lí ở trƣờng phổ thông. Tuy nhiên, các phƣơng pháp DH trên chƣa làm nổi bật lên 5 giai đoạn của quy trình NCKH.
Đồng thời bên cạnh đó, các phƣơng pháp trên chƣa chỉ ra đƣợc các năng lực thành phần của NLKH cần đƣợc phát triển cho HS trong quá trình học tập theo quy trình NCKH. Có thể thấy, phƣơng pháp dạy học trên còn một số điểm cần khắc phục: tình huống, thí nghiệm hay câu hỏi nghiên cứu đều xuất phát từ GV, nhƣ vậy, HS là ngƣời bị động trong quá trình học tập; Chƣa phân biệt đƣợc câu giả thuyết và câu dự đoán, điều này sẽ gây khó khăn cho HS trong quá trình học tập; Hệ quả rút ra từ giả thuyết chỉ có một hệ quả, trong khi một giả thuyết có thể có nhiều hệ quả cần phải đƣợc chứng minh thì kết luận về sự đúng/sai của giả thuyết sẽ mang tính khách quan cao hơn. Chƣa làm bật câu hỏi cốt lõi của vấn đề nghiên cứu về hiện tƣợng vật lí quan sát đƣợc. Phƣơng pháp LAMAP hay “Bàn tay nặn bột” (“La main à la pâte”, “Hand's on”) gồm 5 giai đoạn [29], [6]: Tình huống xuất phát và câu hỏi nêu vấn đề; Hình thành câu hỏi của HS; Xây dựng giả thuyết và thiết kế phƣơng án thực nghiệm; Tiến hành thực nghiệm tìm tòi - nghiên cứu; Kết luận và hợp thức hóa kiến thức.
Phƣơng pháp “Bàn tay nặn bột” đề xuất một tiến trình sƣ phạm ƣu tiên xây dựng những tri thức (hiểu biết, kiến thức) bằng khai thác, thực nghiệm và thảo luận. Đó là sự thực hành KH bằng hành động, hỏi đáp, tìm tòi, thực nghiệm, xây dựng tập thể 16 chứ không phải phát biểu lại các kiến thức có sẵn xuất phát từ sự ghi nhớ thuần túy. HS tự mình thực hiện các thí nghiệm, các suy nghĩ và thảo luận để hiểu đƣợc các kiến thức cho chính mình. Có thể thấy, phƣơng pháp “Bàn tay nặn bột” thể hiện khả năng độc lập trong học tập của HS và phát huy đƣợc khả năng tự tìm tòi, nghiên cứu của HS.