CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ GIÁO DỤC STEM NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH 1. Năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong giáo dục STEM 1. Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề 1.
Năng lực: Năng lực (capacity/ability) hiểu theo nghĩa chung nhất là khả năng mà cá nhân thể hiện khi tham gia một hoạt động nào đó ở một thời điểm nhất định. Có nhiều cách tiếp cận, diễn đạt khác nhau. Một số khái niệm khác nhau về năng lực: “Năng lực được xây dựng trên cơ sở tri thức, thiết lập qua giá trị, cấu trúc như là khả năng, hình thành qua trải nghiệm/củng cố qua kinh nghiệm, hiện thực hóa qua ý chí” (John Erpenbeck, 1998) [12]. “Năng lực là khả khả năng hay kĩ năng nhận thức vốn có ở cá nhân hay có thể học được… để giải quyết các vấn đề đặt ra trong cuộc sống” (Weinert, 2001) [15].
Theo chương trình giáo dục phổ thông (2017): “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, kỹ 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. Theo tác giả Nguyễn Thị Minh Phương [8]: Năng lực của HS được thể hiện ở khả năng thực hiện hành động cá nhân trong việc giải quyết các nhiệm vụ học tập, hoặc năng lực tiến hành hoạt động học tập của cá nhân người học. Năng lực nói chung luôn được xem xét trong mối quan hệ với dạng hoạt động hoặc quan hệ nhất định nào đó. Tác giả Nguyễn Thị Minh Phương đã đề xuất bốn nhóm năng lực thể hiện khung năng lực cần đạt cho học sinh phổ thông Việt Nam, đó là: Năng lực nhận thức: Đòi hỏi học sinh phải có các khả năng quan sát, ghi nhớ, tư duy (độc lập, logic, trừu tượng…), tưởng tượng, suy luận, tổng hợp – khái quát hóa, phê phán – bình luận, từ đó có khả năng phát hiện vấn đề, khả năng tự học, tự trau dồi kiến thức trong suốt cuộc đời.
Năng lực xã hội: Đòi hỏi học sinh phải có những khả năng giao tiếp, thuyết trình, giải quyết các tình huống có vấn đề, vận hành được các cảm xúc, có khả năng thích ứng, khả năng cạnh tranh cũng như khả năng hợp tác, … 6 Năng lực thực hành: (hoạt động thực tiễn) đòi hỏi học sinh phải có các vận dụng tri thức (từ bài học cũng như từ thực tiễn), thực hành một cách linh hoạt (tích cực - chủ động), tự tin; có khả năng sử dụng các công cụ cần thiết, khả năng giải quyết vấn đề, sáng tạo, có tính kiên trì… Năng lực cá nhân: Được thể hiện qua khía cạnh thể chất, đòi hỏi trước hết học sinh có khả năng vận động linh hoạt, phải biết chơi thể thao, biết bảo vệ sức khỏe, có khả năng thích ứng với môi trường; tiếp đó là khía cạnh hoạt động cá nhân đa dạng khác nhau như khả năng lập kế hoạch, khả năng tự đánh giá, tự chịu trách nhiệm…[2] Như vậy, có thể hiểu năng lực là khả năng huy động hệ thống kiến thức, kĩ năng, thái độ và vận hành (kết nối) chúng một cách hợp lí vào thực hiện thành công nhiệm vụ hoặc giải quyết hiệu quả vấn đề đặt ra trong học tập và trong đời sống. Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề: Một trong những năng lực trong dạy học vật lí là năng lực GQVĐ. Đây là năng lực quan trọng nhất của học sinh trong dạy học vật lí. Năng lực GQVĐ là khả năng của một cá nhân hiểu và giải quyết tình huống vấn đề khi mà giải pháp giải quyết chưa rõ ràng.
Nó bao gồm sự sẵn sàng tham gia vào giải quyết tình huống vấn đề đó – thể hiện tiềm năng là công dân tích cực và xây dựng (Định nghĩa trong đánh giá PISA, 2012). Giải quyết vấn đề là hoạt động trí tuệ được coi là trình độ phức tạp và cao nhất về nhận thức, vì cần huy động tất cả các năng lực trí tuệ của cá nhân. Để GQVĐ, chủ thể phải huy động trí nhớ, tri giác, lý luận, khái niệm hóa, ngôn ngữ, đồng thời sử dụng cả cảm xúc, động cơ, niềm tin ở năng lực bản thân và khả năng kiểm soát được tình thế (Theo Nguyễn Cảnh Toàn – 2012 (Xã hội học tập – học tập suốt đời)). Theo Tổ chức các nước Kinh tế phát triển OECD, GQVĐ là NL của một cá nhân tham gia vào quá trình nhận thức để hiểu và giải quyết các tình huống có vấn đề mà phương pháp của giải pháp đó không phải ngay lập tức nhìn thấy rõ ràng.
Nó bao gồm sự sẵn sàng tham gia vào các tình huống tương tự để đạt được tiềm năng của mình như một công dân có tính xây dựng và biết suy nghĩ [13]. NLGQVĐ là năng lực hoạt động trí tuệ của con người trước những vấn đề những tình huống cụ thể có mục tiêu và có tính định hướng cao đòi hỏi phải huy động khả năng tư duy và sáng tạo để tìm ra lời giải của vấn đề [10]. Theo lý thuyết thông tin, NLGQVĐ được tiếp cận từ quá trình xử lí thông tin, nhấn mạnh tới suy nghĩ của người giải quyết vấn đề hay “hệ thống xử lí thông tin”, 7 vấn đề và không gian vấn đề thì NLGQVĐ thể hiện khả năng của cá nhân làm việc độc lập hay làm việc nhóm để tư duy, suy nghĩ về tình huống vấn đề và tìm kiếm, thực hiện giải pháp cho vấn đề đó. Năng lực giải quyết vấn đề của học sinh được hiểu là sự huy động tổng hợp kiến thức, kĩ năng thái độ, xúc cảm, động cơ của học sinh đó để giải quyết các tình huống thực tiễn trong bối cảnh cụ thể mà các giải pháp không có sẵn ngay lập tức [5].
Như vậy, NLGQVĐ là khả năng cá nhân sử dụng hiệu quả các quá trình nhận thức hành động và thái độ, động cơ, cảm xúc để giải quyết những tình huống có vấn đề mà ở đó không có sẵn quy trình, thủ tục, giải pháp thông thường. Cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề của học sinh NLGQVĐ của học sinh được thể hiện thông qua những hoạt động trong quá trình giải quyết vấn đề. Phân tích cấu trúc của NLGQVĐ qua tiến trình giải quyết vấn đề có thể thấy có 4 thành tố sau [5]: - Tìm hiểu vấn đề: Nhận biết, phát hiện vấn đề, xác định được những thông tin đã cho, thông tin cần tìm. Theo Whimbey & Lockhead: Người giải quyết vấn đề tốt là người biết tìm hiểu các sự kiện và mối quan hệ trong vấn đề một cách đầy đủ, chính xác; người giải quyết vấn đề không tốt thường không nhận thấy được tầm quan trọng của việc đọc kĩ, hiểu chính xác tất cả các thông tin nên dễ hiểu sai, dẫn đến thất bại trong quá trình giải quyết vấn đề.
- Đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề: Phân tích, sắp xếp, kết nối các thông tin với kiến thức đã biết và đưa ra giải pháp, lựa chọn giải pháp tốt nhất để giải quyết vấn đề. Năng lực này bao gồm mô tả vấn đề bằng ngôn ngữ vật lí, thiết lập mối quan hệ giữa các đại lượng để giải quyết tình huống. - Thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề: Thực hiện giải pháp, điều chỉnh giải pháp cho phù hợp với thực tiễn khi có sự thay đổi. - Đánh giá và phản ánh giải pháp, xây dựng vấn đề mới: Đánh giá giải pháp đã thực hiện và vấn đề đặt ra; phản ánh giá trị của giải pháp, xác nhận những kiến thức và kinh nghiệm.
Như vậy, NLGQVĐ gồm 4 thành tố, mỗi thành tố bao gồm một số hành vi khi học sinh làm việc độc lập hoặc khi làm việc nhóm trong quá trình giải quyết vấn đề. Căn cứ vào số lượng và độ khó của từng chỉ số hành vi năng lực, tác giả Đỗ Hương Trà đã xác định 3 mức độ biểu hiện của các chỉ số hành vi của năng lực GQVĐ của học sinh trong học tập, thể hiện qua bảng 1. Các biểu hiện của năng lực giải quyết vấn đề của học sinh Năng lực Chỉ số hành vi Mức độ biểu hiện thành tố 1. Tìm hiểu M1: Quan sát, mô tả được các quá trình, hiện tình huống vấn tượng trong tình huống để làm rõ vấn đề cần giải đề quyết.
M2: Giải thích thông tin đã cho, mục tiêu cuối cùng thực hiện để làm rõ vấn đề cần giải quyết. M3: Phân tích, giải thích thông tin đã cho, mục tiêu cần thực hiện và phát hiện vấn đề cần giải quyết. Phát hiện M1: Từ các thông tin đúng và đủ về quá trình, vấn đề cần hiện tượng, trình bày được một số câu hỏi riêng nghiên cứu lẻ. Tìm hiểu M2: Từ các thông tin đúng và đủ về quá trình, vấn đề hiện tượng, trình bày được các câu hỏi liên quan đến vấn đề cần giải quyết.
M3: Từ các thông tin đúng và đủ về quá trình, hiện tượng, trình bày được câu hỏi liên quan đến vấn đề và xác định được vấn đề cần giải quyết.3 Phát biểu M1: Sử dụng được ít nhất một phương thức (văn vấn đề bản, hình vẽ, biểu bảng, lời nói,.) để diễn đạt lại vấn đề. M2: Sử dụng được ít nhất hai phương thức để diễn đạt lại vấn đề. M3: Diễn đạt vấn đề ít nhất bằng hai phương thức và phân tách thành các vấn đề bộ phận. Diễn đạt lại M1: Diễn đạt lại được tình huống một cách đơn 2.
Đề xuất tình huống bằng giản. giải pháp ngôn ngữ của M2: Diễn đạt lại được tình huống trong đó có sử GQVĐ chính mình. dụng các hình vẽ, kí hiệu để làm rõ thông tin của 9 tình huống. M3: Diễn đạt lại được tình huống trong bằng nhiều cách khác nhau một cách linh hoạt.
Tìm kiếm M1: Bước đầu thu thập thông tin về kiến thức và thông tin liên phương pháp cần sử dụng để giải quyết vấn đề từ quan đến vấn đề các nguồn khác nhau. M2: Lựa chọn được nguồn thông tin về kiến thức và phương pháp cần sử dụng để giải quyết vấn đề và đánh giá nguồn thông tin đó. M3: Lựa chọn được toàn bộ các nguồn thông tin về kiến thức và phương pháp cần sử dụng để giải quyết vấn đề cần thiết và đánh giá được độ tin cậy của nguồn thông tin. Đề xuất giải M1: Thu thập, phân tích thông tin liên quan đến pháp giải quyết vấn đề; xác định thông tin cần thiết để giải quyết vấn đề vấn đề.