Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. NGHIÊN CỨU VỀ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC KHOA HỌC CHO HỌC SINH 1. Các nghiên cứu ở nước ngoài Thuật ngữ năng lực, có nguồn gốc tiếng Latinh là “Competentia”, có nghĩa là “gặp gỡ”. Trong tiếng Anh, thuật ngữ năng lực được sử dụng với nhiều nghĩa cụ thể, gắn với tình huống và ngữ cảnh riêng, liên quan trực tiếp hay gián tiếp đến năng lực.
Vì vậy, có nhiều thuật ngữ được sử dụng cùng nghĩa năng lực như: Competency; Competence; Compability; Ability; Efficiency. nhưng thuật ngữ chỉ năng lực hành động, được dùng nhiều nhất là Competence có nghĩa là, “có khả năng thực hiện thành công một công việc nào đó”. Các nghiên cứu của tâm lí học nêu ra hai quan điểm về nội hàm của khái niệm năng lực: Quan điểm thứ nhất: “năng lực là tiềm năng sẵn có của con người, giúp cá nhân giải quyết các tình huống thực tiễn”; Quan điểm thứ hai: “năng lực là khả năng, thái độ vận dụng thành thục một số kĩ năng nào đó để giải quyết các tình huống thực tiễn”. Theo quan điểm di truyền học phương Tây, trường phái A.Simson cho rằng: năng lực phụ thuộc vào khả năng bẩm sinh, di truyền của gen.
Trường phái tâm lí học hành vi J. Watson (1870 - 1958) quan niệm năng lực con người là sự thích nghi “sinh vật” với điều kiện sống. Rudich (1986), định nghĩa: “Năng lực là thuộc tính tâm, sinh lí của con người chi phối quá trình tiếp thu các kiến thức, kĩ năng và kĩ xảo cũng như hiệu quả thực hiện hoạt động nhất định”. Riêng luận điểm (3) chưa đúng nó phủ nhận vai trò của giáo dục.
Vận dụng luận điểm (1) và (2) vào dạy học phát triển năng lực thì việc hình thành và phát triển năng lực của người học phải thông qua chính hoạt động của người học. đánh giá năng lực của học sinh cần dựa trên kết quả có thể quan sát được, đó là những hành vi, sản phẩm cụ thể thu được từ hoạt động học. Trong các môn học, năng lực của học sinh được thu hẹp vào các biểu hiện về kiến thức, kỹ năng, thái độ theo một lĩnh vực khoa học hoặc chủ đề cụ thể. Ngày nay, khái niệm năng lực, mô hình năng lực và đánh giá năng lực học sinh dựa trên các tiêu chuẩn đã trở thành phổ biến trong giáo dục và đào tạo.
Nghiên cứu về phát triển năng lực cho học sinh ở trường phổ thông, trong cuốn sách “Khoa sư phạm tích hợp hay làm thế nào để phát triển năng lực trong nhà trường” [52], dựa trên quan điểm về dạy học tích hợp, Xavier Roegiers (Pháp) đã trình bày một cách tổng thể về làm thế nào để phát triển năng lực trong nhà trường, theo nghiên cứu này, năng lực của học sinh được phát triển thông qua việc vận dụng các kĩ năng vào giải quyết các tình huống học tập, các tình huống này được giáo viên xây dựng dựa trên nội dung môn học. Nghĩa là, năng lực của học sinh được hình thành hoặc phát triển nhờ vào việc các em tự tích lũy dần dần các kĩ năng (kĩ năng hoạt động, kĩ năng nhận thức, kĩ năng giao tiếp, kĩ năng tự phát triển.) trong và sau khi giải quyết thành công tình huống học tập. Năng lực nêu trong nghiên cứu Xavier Roegiers gọi là “năng lực nội môn”. Đồng quan điểm với De Ketele, Xavier Roegiers cho rằng: trong dạy học (giáo dục) năng lực học sinh được phát triển theo hai mức độ, De Ketele gọi hai mức năng lực đó là: “năng lực cơ bản” và “năng lực đề cao” [52, tr113].
Năng lực cơ bản (năng lực tối thiểu, năng lực cốt lõi, năng lực nền …) là năng lực bắt buộc 8 học sinh phải làm chủ để có khả năng chuyển tiếp sang quá trình học tập mới. Một năng lực cơ bản mang tính tương đối trong quá trình đào tạo chứ không phải trong phạm vi đào tạo phổ cập, trong phạm vi đào tạo này, nó là năng lực tối thiểu để học sinh giải quyết một vấn đề, một tình huống học tập. Năng lực đề cao là những năng lực trong hoàn cảnh ở thời điểm đào tạo cho trước, không thật sự cần thiết cho các quá trình học tập tiếp theo. Nghĩa là, nếu chưa làm chủ được các năng lực này, thì vẫn không ảnh hưởng đến việc hoàn thành nhiệm vụ học tập của học sinh.
Những năng lực đề cao thường là những năng lực có ích, có khi rất quan trọng nhưng học sinh chưa làm chủ được thì cũng không bị thất bại trong học tập. Như vậy, trong dạy học phát triển năng lực, khi xác định mục tiêu dạy học giáo viên cần phải xác định rõ năng lực nào là cơ bản? năng lực nào là năng lực đề cao. Từ đó, tìm ra các biện pháp dạy học, phát triển năng lực cho phù hợp với tiến trình phát triển năng lực của học sinh. Để phát triển một năng lực nào đó cho học sinh, giáo viên căn cứ vào nội dung kiến thức cần dạy và nhu cầu thực tiễn của người học, xây dựng các mục tiêu cần theo đuổi để phát triển năng lực đó.
Từ những năm 1950, các nhà giáo dục Mỹ như Ralph W. Tyler và Benjamin S. Bloom đề xuất quan điểm giáo dục cần dựa trên kết quả đầu ra (outcome-based education- OBE) và các chương trình giáo dục cần xác định các mục tiêu rõ ràng, có thể định lượng được. Giáo dục dựa trên năng lực (competency-based education -CBE) hay dựa trên kết quả đầu ra đã được phát triển ở các trường đại học vào đầu những năm 1970.
Gần 50 năm, dạy học dựa trên năng lực đã được áp dụng trong giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp và trong giáo dục phổ thông ở nhiều nước trên thế giới. Thế kỷ XXI, khoa học, kỹ thuật và công nghệ tác động đến mọi khía cạnh của cuộc sống hiện đại, yêu cầu giáo dục & đào tạo cung cấp lực lượng lao động mới, sẵn sàng thích ứng với sự phát triển nhanh chóng của khoa học - công nghệ. Để đáp ứng yêu cầu của khoa học - công nghệ, các chuyên 9 gia, các nhà khoa học giáo dục trên toàn thế giới, đang tập trung nghiên cứu đổi mới chương trình giáo dục, chuyển từ chương trình giáo dục tiếp cận nội dung sang giáo dục phát triển năng lực người học, đặc biệt chú trọng đến phát triển NLKH cho học sinh từ cấp phổ thông trung học. Việc nghiên cứu xây dựng chương trình giáo dục và kiểm tra đánh giá năng lực nói chung, NLKH của học sinh phổ thông nói riêng, ở các nước trên thế giới có thể khái quát như sau: + Ở Hoa kỳ: Ở Hoa kỳ nghiên cứu xây dựng khung NLKH cho học sinh phổ thông để xây dựng các tiêu chuẩn dạy học các môn khoa học, được quan tâm từ những năm 1990.
Năm 2012, Ủy ban nghiên cứu khoa học quốc gia Hoa kỳ (National Research Council -NRC) tiếp tục phát triển khung NLKH của học sinh trên cơ sở kế thừa các nghiên cứu trước đây và tìm cách xác định, mô tả các ý tưởng chính cho giáo dục khoa học phổ thông. Điển hình là các nghiên cứu: “Khoa học cho tất cả người Mỹ “(Science for All Americans ) của Hiệp hội vì sự tiến bộ của khoa học Hoa Kỳ (AAAS); “Tiêu chuẩn Giáo dục Khoa học Quốc gia năm 1996” (Benchmarks for Science Literacy) được phát triển bởi NRC, kết quả của các nghiên cứu này đã được sử dụng để phát triển các tiêu chuẩn mới cho giáo dục khoa học ở Hoa kỳ. Khung năng lực khoa học của NRC theo ba hướng chính, cụ thể là: - Năng lực thực hành khoa học và kỹ thuật - Các khái niệm xuyên suốt, thống nhất trong nghiên cứu khoa học và kỹ thuật thông qua ứng dụng chúng trong các lĩnh vực khoa học. - Ý tưởng cốt lõi trong chương trình giáo dục gồm bốn lĩnh vực: khoa học Vật lí; khoa học đời sống; trái đất và khoa học vũ trụ; kỹ thuật, công nghệ và ứng dụng của khoa học.
- Lập kế hoạch và thực hiện điều tra, khảo sát (Planning and carrying out investigations). - Phân tích và giải nghĩa dữ liệu (Analyzing and interpreting data). - Sử dụng tư duy toán học và tính toán (Using mathematics and computational thinking). - Giải thích (cho khoa học) và thiết kế giải pháp (cho kỹ thuật) Constructing explanations (for science) and designing solutions (for engineering).
- Tham gia tranh luận dựa trên bằng chứng (Engaging in argument from evidence). - Thu thập, đánh giá và truyền đạt thông tin (Obtaining, evaluating, and communicating information). [73,tr3] Nhiều chu trình học tập khoa học khác nhau đã được đề xuất, kể từ khi Robert Karplus giới thiệu chu trình dạy học khoa học vào năm 1962. Wenning (2011) giới thiệu chu trình mới về dạy học khoa học Vật lí “phỏng theo” phương pháp nghiên cứu khoa học, gồm 5 giai đoạn: quan sát, thao tác, khái quát, xác minh và áp dụng.
Wenning đề xuất chu trình 5 giai đoạn như sau: + Quan sát (Observation) - Học sinh quan sát một hiện tượng thu hút sự quan tâm của họ và suy nghĩ tìm câu trả lời. Học sinh mô tả chi tiết những gì họ đang nhìn thấy và các ví dụ tương tự. Nêu ra vấn đề cần tìm tòi - khám phá. + Thao tác (Manipulation) - Học sinh đề xuất và thảo luận các ý tưởng để tìm tòi - khám phá và xây dựng các cách tiếp cận nghiên cứu hiện tượng họ quan sát được, lập kế hoạch thu thập dữ liệu định tính và định lượng, sau đó thực hiện các kế hoạch đó.
11 + Khái quát (Generalization) - Học sinh xây dựng các nguyên tắc mới hoặc quy tắc cho các hiện tượng khi thấy cần thiết. Học sinh cung cấp một lời giải thích hợp lý về hiện tượng này. + Xác minh (Verification) - Học sinh dự đoán và tiến hành kiểm tra bằng cách sử dụng quy tắc chung bắt nguồn từ giai đoạn trước. + Áp dụng (Application) - Học sinh đưa ra các kết luận độc lập, dựa trên kết quả xác minh của mình.
Các kết luận sau đó được áp dụng cho các tình huống có phần mới (không mới hoàn toàn). Chu trình học tập 5 giai đoạn này nhấn mạnh và chú trọng vào hoạt động học của học sinh hơn là hoạt động dạy của giáo viên, tác giả đã áp dụng chu trình 5 giai đoạn vào dạy thực nghiệm sư phạm, hướng dẫn học sinh “bắt chước” (mimics) cách mà các nhà khoa học đã làm để dạy khoa học Vật lí cho học sinh ở bang Illinois (Mĩ). Theo tác giả dạy học theo chu trình 5 giai đoạn - “Có lẽ nó đơn giản và chặt chẽ hơn “bắt chước” các quá trình tổng thể của khoa học Vật lí sơ khai”.