Luận án tiến sĩ Khoa học giáo dục: Sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh lí thực vật cho sinh viên ngành Sư phạm Sinh học ở các trường Cao đẳng Sư phạm

Chia sẻ: Phong Tỉ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:245

Thêm vào BST

Báo xấu

20
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu của luận án nhằm sử dụng các thí nghiệm để tổ chức hoạt động học tập của SV trong dạy học SLTV giúp SV vừa lĩnh hội được kiến thức lý thuyết SLTV vừa rèn luyện KN làm thí nghiệm, qua đó, góp phần phát triển KN sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh học ở trường THCS

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án tiến sĩ Khoa học giáo dục: Sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh lí thực vật cho sinh viên ngành Sư phạm Sinh học ở các trường Cao đẳng Sư phạm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI ĐỖ THỊ LOAN Sö DôNG THÝ NGHIÖM TRONG D¹Y HäC SINH LÝ THùC VËT CHO SINH VI£N NGµNH S¦ PH¹M SINH HäC ë C¸C TR¦êNG CAO §¼NG S¦ PH¹M Chuyên ngành: Lý luận và Phƣơng pháp dạy học bộ môn Sinh học Mã số: 9140111 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. ĐINH QUANG BÁO HÀ NỘI - 2018
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của GS. TS. Đinh Quang Báo. Các kết quả, số liệu trình bày trong luận án là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hà Nội, tháng 4 năm 2018 Tác giả luận án ĐỖ THỊ LOAN
ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn khoa học GS. TS. Đinh Quang Báo đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện đề tài. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể bộ môn Phương pháp dạy học Sinh học và bộ môn Sinh lí thực vật và Sinh học ứng dụng, khoa Sinh học, Phòng Sau Đại học, Ban Giám hiệu Trường Đại học Sư phạm Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi học tập và nghiên cứu và hoàn thiện luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn các trường Đại học Sư phạm, trường Cao đẳng Sư phạm và các giảng viên đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong quá trình điều tra sư phạm và thực nghiệm sư phạm. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu cùng các thầy cô giáo Trường Cao đẳng Sư phạm Hưng Yên và Trường Trung học phổ thông Chuyên Hưng Yên – nơi tôi đã và đang công tác đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi nghiên cứu và hoàn thiện luận án. Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn các thành viên trong gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án. Hà Nội, tháng 4 năm 2018 Tác giả luận án ĐỖ THỊ LOAN
iii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan ............................................................................................................... i Lời cảm ơn ................................................................................................................. ii Mục lục ...................................................................................................................... iii Danh mục chữ viết tắt trong luận án ......................................................................... vi Danh mục bảng ........................................................................................................ vii Danh mục biểu đồ, sơ đồ ........................................................................................... ix MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài .....................................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ...............................................................................2 3. Giả thuyết khoa học ................................................................................................2 4. Đối tượng và khách thể nghiên cứu ........................................................................2 5. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài ..............................................................................3 6. Phương pháp nghiên cứu .........................................................................................3 7. Những đóng góp mới của đề tài ..............................................................................6 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .......................................................................................7 Chƣơng 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ............................7 1.1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu ...........................................................................7 1.1.1. Sự ra đời của thí nghiệm trong nhận thức loài người ...................................7 1.1.2. Một số nghiên cứu sử dụng thí nghiệm trong dạy học ...................................8 1.1.3. Tình hình nghiên cứu về kĩ năng, rèn luyện kĩ năng cho người học ............14 1.2. Cơ sở lí luận của đề tài .....................................................................................19 1.2.1. Thí nghiệm ....................................................................................................19 1.2.2. Sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh học ................................................29 1.2.3. Kĩ năng, kĩ năng thiết kế thí nghiệm, kĩ năng làm thí nghiệm .....................33 1.2.4. Kĩ năng dạy học và kĩ năng dạy học thí nghiệm ..........................................41 1.3. Cơ sở thực tiễn ..................................................................................................42 1.3.1. Mục đích, nội dung và phương pháp điều tra ..............................................42 1.3.2. Kết quả và phân tích ....................................................................................43 Tiểu kết chƣơng 1 ....................................................................................................55
iv Chƣơng 2. SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC SINH LÍ THỰC VẬT CHO SINH VIÊN NGÀNH SƢ PHẠM SINH HỌC Ở TRƢỜNG CAO ĐẲNG SƢ PHẠM ...................................................................................................57 2.1. Xác định mục tiêu học phần Sinh lí thực vật .................................................57 2.2. Phân tích cấu trúc nội dung học phần............................................................59 2.3. Xác định các loại thí nghiệm trong học phần Sinh lí thực vật .....................62 2.4. Quy trình sử dụng thí nghiệm trong dạy học sinh lí thực vật ......................68 2.4.1. Nguyên tắc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh lí thực vật ...................68 2.4.2. Quy trình sử dụng thí nghiệm trong dạy học sinh lí thực vật ......................69 2.4.3. Các mức độ sử dụng quy trình tổ chức sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh lí thực vật .......................................................................................................77 2.4.4. Vận dụng quy trình sử dụng thí nghiệm trong dạy học sinh lí thực vật .......80 2.5. Tích hợp rèn luyện nghiệp vụ sƣ phạm về sử dụng thí nghiệm ở phổ thông ..100 2.5.1. Định hướng sinh viên sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh lí thực vật cho sinh viên Sư phạm Sinh học .................................................................................101 2.5.2. Lựa chọn nội dung sinh lí thực vật để tích hợp rèn luyện nghiệp vụ sư phạm về sử dụng thí nghiệm ở phổ thông ......................................................................101 2.5.3. Sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh lí thực vật bằng nhiều phương pháp khác nhau .............................................................................................................103 2.6. Đánh giá hiệu quả việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh lí thực vật ......103 2.6.1. Mục đích đánh giá......................................................................................103 2.6.2. Nội dung đánh giá ......................................................................................103 2.6.3. Phương pháp đánh giá ...............................................................................104 2.6.4. Công cụ đánh giá .......................................................................................104 Tiểu kết chƣơng 2 ..................................................................................................117 CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ........................................................119 3.1. Mục đích thực nghiệm ...................................................................................119 3.2. Nội dung thực nghiệm ....................................................................................119 3.3. Phƣơng pháp thực nghiệm ............................................................................119 3.3.1. Đối tượng thực nghiệm ..............................................................................119 3.3.2. Cách tiến hành thực nghiệm ......................................................................120
v 3.3.3. Phương pháp thu thập dữ liệu và đo lường ...............................................121 3.3.4. Phương pháp đánh giá kết quả thực nghiệm .............................................122 3.4. Kết quả thực nghiệm ......................................................................................124 3.4.1. Phân tích định lượng kết quả thực nghiệm ................................................124 3.4.2. Phân tích định tính .....................................................................................137 Tiểu kết chƣơng 3 ..................................................................................................140 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ...................................................................................141 DANH MỤC CÔNG TRINH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN .....................................................................................................143 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................144 PHỤ LỤC
vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN STT CHỮ VIẾT TẮT CHỮ VIẾT ĐÂY ĐỦ 1 TN Thí nghiệm 2 SLTV Sinh lí thực vật 3 SV Sinh viên 4 GV Giáo viên 5 HS Học sinh 6 CĐSP Cao đẳng Sư phạm 7 THCS Trung học cơ sở 8 THPT Trung học phổ thông 9 KT Kiến thức 10 KN Kĩ năng 11 PP Phương pháp 12 PPDH Phương pháp dạy học 13 SL Số lượng
vii DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1.1. Các phương pháp sử dụng TN trong dạy học ...........................................29 Bảng 1.2. Các KN thành phần của KN thiết kế TN ..................................................36 Bảng 1.3. Mô tả kĩ năng làm thí nghiệm ...................................................................39 Bảng 1.4. Kết quả điều tra nhận thức của GV CĐSP về mức độ cần thiết của việc sử dụng TN SLTV ở trường CĐSP................................................................................43 Bảng 1.5. Nhận thức của GV CĐSP về mục đích của việc sử dụng các thí nghiệm trong dạy học SLTV ............................................................................................................43 Bảng 1.6. Kết quả điều tra mức độ sử dụng thí nghiệm trong các khâu của quá trình dạy học SLTV ...................................................................................................................44 Bảng 1.7. Kết quả điều tra mức độ sử dụng các thí nghiệm trong các giờ dạy lý thuyết trong dạy học SLTV .....................................................................................45 Bảng 1.8. Kết quả điều tra mức độ phát triển KN thiết kế TN cho SV ....................46 Bảng 1.9. Kết quả điều tra về vấn đề phát triển KN thành phần của KN thiết kế TN 47 Bảng 1.10. Kết quả điều tra về thời điểm hướng dẫn kĩ thuật phòng TN cho SV ....47 Bảng 1.11. Kết quả điều tra mức độ hướng dẫn kĩ thuật phòng thí nghiệm .............48 Bảng 1.12. Kết quả điều tra việc hình thành KN làm TN cho SV ............................49 Bảng 1.13. Kết quả điều tra tích hợp việc rèn luyện KN dạy học TN ở phổ thông .........50 Bảng 1.14. Kết quả điều tra về hiểu biết của SV về vai trò của TN trong quá trình dạy học SLTV...................................................................................................................51 Bảng 1.15. Kết quả điều tra về mức độ tự tin của SV về KN khi dạy TN ở phổ thông ..........52 Bảng 1.16. Kết quả điều tra về mức độ đạt được về KN làm TN của SV ...........53 Bảng 1.17. Thang đo mức độ của KN làm TN .........................................................53 Bảng 1.18. Kết quả điều tra về khó khăn và mong muốn của SV trong việc nâng cao KN làm TN SLTV .....................................................................................................54 Bảng 2.1. Nội dung chủ đề Sinh lí thực vật ..............................................................59 Bảng 2.2. Một số thí nghiệm SLTV sử dụng trong chủ đề .......................................64 Bảng 2.3. Các phương pháp có sử dụng thí nghiệm trong dạy học ..........................74
viii Bảng 2.4. Các hoạt động của GV và SV trong quá trình dạy học chủ đề SLTV ......75 Bảng 2.5. Các mức độ sử dụng quy trình tổ chức sử dụng TN trong dạy học SLTV......78 Bảng 2.6. Các TN sử dụng trong chủ đề “quang hợp ở thực vật” ............................83 Bảng 2.7. Nội dung và kết quả TN sử dụng trong chủ đề “Quang hợp ở thực vật” ........85 Bảng 2.8. Ma trận các yêu cầu cần đạt sau khi học xong chuyên đề .........................95 Bảng 2.9. Các TN SLTV trong chương trình Sinh học THCS ...............................102 Bảng 2.10. Phương pháp đánh giá việc sử dụng TN trong dạy học SLTV ............104 Bảng 2.11. Rubric đánh giá KN làm TN ..................................................................108 Bảng 2.12. Rubric đánh giá được sử dụng để đánh giá KN làm TN .......................111 Bảng 2.13. Bảng mô tả các mức độ đạt được của KN làm TN ................................113 Bảng 2.14. Biểu hiện các mức độ của thang đo phát triển KN làm TN...................114 Bảng 2.15. Phiếu quan sát – đánh giá kĩ năng .........................................................116 Bảng 3.1. Các chủ đề triển khai thực nghiệm ......................................................119 Bảng 3.2. Thông tin về trường, lớp và giáo viên triển khai thực nghiệm .................119 Bảng 3.3. Nội dung cần đo và công cụ sử dụng trong quá trình thực nghiệm sư phạm.121 Bảng 3.4. Thang đo mức độ phát triển của KN làm TN ......................................123 Bảng 3.5. So sánh kết quả điểm kiểm tra kiến thức qua 3 lần kiểm tra ...............126 Bảng 3.6. Tỉ lệ % các mức độ về kiến thức qua các lần kiểm tra ........................126 Bảng 3.7. Kết quả kiểm định điểm trung bình giữa các lần kiểm tra kiến thức ..128 Bảng 3.8. Bảng tổng hợp kết quả đánh giá KN thực hiện kĩ thuật phòng TN .....128 Bảng 3.9. Bảng tổng hợp kết quả đánh giá KN thực hiện các bước theo quy trình TN ...130 Bảng 3.10. Bảng tổng hợp kết quả đánh giá KN thu thập số liệu TN ...................131 Bảng 3.11. Bảng tổng hợp kết quả đánh giá KN phân tích kết quả TN sau khi xử lí số liệu ..................................................................................133 Bảng 3.12. Tỉ lệ % các mức độ về kĩ năng làm TN qua các lần đánh giá .............134 Bảng 3.13. Sự tương quan giữa kết quả học tập với kết quả về kiến thức và KN làm TN ở lần kiểm tra thứ 3 ........................................................137
ix DANH MỤC BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ Trang BIỂU ĐỒ Biểu đồ 1.1. Kết quả điều tra nhận thức của GV CĐSP về việc sử dụng TN trong dạy học Sinh học ở trường CĐSP ............................................43 Biểu đồ 3.1. Biểu đồ phân phối tần suất điểm Xi của bài kiểm tra lần 1 ............ 124 Biểu đồ 3.2. Biểu đồ phân phối tần suất điểm Xi của bài kiểm tra lần 2 ............125 Biểu đồ 3.3. Biểu đồ phân phối tần suất điểm Xi của bài kiểm tra lần 3 ............125 Biểu đồ 3.4. Kết quả điểm trung bình qua 3 lần kiểm tra ....................................126 Biểu đồ 3.5. Kết quả qua các lần kiểm tra kiến thức theo mức độ ......................127 Biểu đồ 3.6. Biểu đồ kết quả đánh giá KN thực hiện kĩ thuật phòng TN ...........129 Biểu đồ 3.7. Biểu đồ kết quả đánh giá KN thực hiện các bước theo quy trình TN.....130 Biểu đồ 3.8. Biểu đồ kết quả đánh giá KN thu thập số liệu TN ..........................131 Biểu đồ 3.9. Bảng tổng hợp kết quả đánh giá KN xử lí số liệu ...........................132 Biểu đồ 3.10. Biểu đồ kết quả đánh giá KN xử lí số liệu .....................................132 Biểu đồ 3.11. Biểu đồ kết quả đánh giá KN phân tích kết quả sau xử lí số liệu ..134 Biểu đồ 3.12. Biểu đồ kết quả các lần kiểm tra về KN làm TN theo mức độ .......135 Biểu đồ 3.13. Biểu đồ kết quả học tập học phần SLTV của SV ...........................136 SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1. Thí nghiệm coi như hệ thông tin ..............................................................20 Sơ đồ 1.2. Thí nghiệm là hệ điều khiển ....................................................................20 Sơ đồ 1.3. Phân loại thí nghiệm trong dạy học vật lý ...............................................21 Sơ đồ 1.4. Phân loại thí nghiệm trong dạy học Hóa học ...........................................22 Sơ đồ 1.5. Quy trình sử dụng thí nghiệm tổ chức SV học kiến thức mới .................32 Sơ đồ 2.1. Quy trình sử dụng TN trong dạy học SLTV ............................................72 Sơ đồ 2.2. Quang hệ hấp thụ ánh sáng trên màng thylacoid .....................................92
1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài 1.1. Xuất phát từ yêu cầu đổi mới phương pháp dạy học Định hướng đổi mới căn bản và toàn diện nền giáo dục Việt Nam được nêu rõ trong Văn kiện Đại hội lần thứ XI của Đảng ta: "Tập trung nâng cao chất lượng giáo dục, đào tạo, coi trọng giáo dục đạo đức, lối sống, năng lực sáng tạo, kĩ năng thực hành, khả năng lập nghiệp”[47]. Đổi mới giáo dục nhằm mục tiêu xây dựng nền giáo dục có tính dân tộc, hiện đại, quán triệt nguyên lý học đi đôi với hành, lý luận gắn liền với thực tiễn, theo định hướng coi trọng việc bồi dưỡng năng lực tự học của học sinh ở tất cả các cấp. Đối với bậc đại học là tự nghiên cứu, tạo điều kiện cho người học phát huy tư duy sáng tạo, rèn kĩ năng (KN) thực hành, tham gia nghiên cứu, thực nghiệm, ứng dụng. 1.2. Xuất phát từ vai trò của thí nghiệm trong quá trình dạy học Sinh học Trong quá trình dạy học các môn khoa học tự nhiên, phương pháp quan sát, thí nghiệm (TN) có vai trò quan trọng trong việc phát hiện, tìm tòi, nghiên cứu các tính chất, quy luật phát triển của sự vật, hiện tượng. TN vừa là nội dung vừa là phương tiện trực quan giúp truyền tải kiến thức và hình thành KN, kĩ xảo cho người học. TN có thể được sử dụng tổ chức các hoạt động nhận thức của người học ở tất cả các khâu của quá trình dạy học: khâu hình thành kiến thức mới, khâu củng cố, hoàn thiện kiến thức và khâu kiểm tra đánh giá. Đặc biệt, học sinh có thể tự phát hiện ra tri thức mới khi TN được sử dụng theo hướng tìm tòi nghiên cứu giúp phát triển tư duy sáng tạo, rèn KN thực hành và thói quen giải quyết các vấn đề bằng khoa học. Dạy học bằng TN có ý nghĩa quan trọng và cấp thiết trong dạy học các môn khoa học tự nhiên và đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục nhằm nâng cao năng lực sáng tạo và KN thực hành cho người học. Để phương pháp này thực hiện có hiệu quả thì người GV phải có KN, kĩ xảo làm TN vững vàng và có KN dạy học thực hành TN tốt. Do đó, TN cũng được chú trọng khai thác và sử dụng trong quá trình đào tạo giáo viên (GV) ở các trường Sư phạm. 1.3. Thực tế dạy học thí nghiệm Sinh lí thực vật ở trường Cao đẳng Sư phạm Trong quá trình dạy học Sinh học nói chung và dạy Sinh lí thực vật (SLTV) nói
2 riêng ở trường Cao đẳng Sư phạm (CĐSP) thì TN được sử dụng để hình thành và rèn luyện KN song song với việc hình thành kiến thức cho SV. Ngoài ra, TN còn là phương tiện để nghiên cứu khoa học Sinh học nhằm phát hiện ra những tri thức mới cho SV CĐSP. Vì vậy, sử dụng TN vừa góp phần nâng cao chất lượng học tập bộ môn vừa phát triển năng lực thực nghiệm cho SV Sư phạm sau khi ra trường – đây có thể coi là nhiệm vụ quan trọng của các giảng viên dạy các môn cơ bản ở các trường Sư phạm trong đào tạo giáo viên. Tuy nhiên, trên thực tế hoạt động dạy và học thực hành TN ở trường CĐSP chưa đáp ứng được nhu cầu đổi mới tăng cường dạy học thực hành TN cho người học. Các TN chủ yếu được sử dụng ở cuối bài, cuối chương có tính chất minh họa kiến thức mà chưa được chú trọng khai thác theo hướng tìm tòi – nghiên cứu phát huy tính tích cực của người học. Nhiều GV còn cảm thấy khó khăn trong việc tổ chức dạy học thực hành cũng như hình thành KN làm TN cho người học. Từ những ưu điểm của TN trong quá trình dạy học và đáp ứng yêu cầu đổi mới phương pháp dạy học nhằm tích cực hóa hoạt động người học, chúng tôi tiến hành đề tài nghiên cứu: “Sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh lí thực vật cho sinh viên ngành Sư phạm Sinh học ở các trường Cao đẳng Sư phạm” góp phần nâng cao chất lượng học tập kiến thức SLTV, rèn luyện kĩ năng làm TN, qua đó, phát triển KN dạy học TN của SV ngành Sư phạm Sinh học ở các trường CĐSP. 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Sử dụng các TN để tổ chức hoạt động học tập của SV trong dạy học SLTV giúp SV vừa lĩnh hội được kiến thức lý thuyết SLTV vừa rèn luyện KN làm thí nghiệm, qua đó, góp phần phát triển KN sử dụng TN trong dạy học Sinh học ở trường THCS. 3. Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng được quy trình sử dụng TN trong đó SV tiến hành TN theo hướng tìm tòi kiến thức trong dạy học học phần SLTV thì sẽ giúp SV lĩnh hội kiến thức SLTV, nâng cao được KN làm TN, từ đó góp phần phát triển KN sử dụng TN trong dạy học Sinh học ở trường THCS. 4. Đối tƣợng và khách thể nghiên cứu 4.1. Đối tượng: thí nghiệm SLTV, quy trình sử dụng các TN trong dạy học học phần SLTV 4.2. Khách thể: Phương pháp dạy học học phần SLTV
3 5. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài 5.1. Nghiên cứu tổng quan và cơ sở lý luận về TN, sử dụng TN trong dạy học, KN thiết kế TN, KN làm TN và KN dạy học TN. 5.2. Điều tra thực trạng sử dụng TN để tổ chức dạy học SLTV và việc rèn luyện KN làm TN, KN dạy học TN cho SV ở các trường CĐSP. 5.3. Xác định cấu trúc KN thiết kế TN, KN làm TN của SV Sư phạm Sinh học. 5.4. Xây dựng hệ thống thí nghiệm sử dụng trong dạy học Sinh lí thực vật. 5.5. Xây dựng nguyên tắc, quy trình sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh lí thực vật. 5.6. Xây dựng các tiêu chí và bộ công cụ để đánh giá KN làm TN của SV. 5.7. Đề xuất biện pháp tích hợp rèn luyện nghiệp vụ sư phạm về sử dụng thí nghiệm ở phổ thông. 5.8. Thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm tra đánh giá hiệu quả của việc sử dụng TN trong dạy học học phần SLTV. 6. Phƣơng pháp nghiên cứu 6.1. Nghiên cứu lý thuyết Nghiên cứu các văn bản của Nhà nước, Bộ Giáo dục và đào tạo về chiến lược phát triển và đổi mới giáo dục. Thu thập, phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa, đánh giá, bình luận các tài liệu về TN, sử dụng TN; hình thành và đánh giá KN làm TN trong dạy học nói chung, dạy học Sinh học, dạy học SLTV nói riêng làm cơ sở cho xây dựng cơ sở lí luận cho đề tài. 6.2. Điều tra sư phạm Để xác định thực trạng sử dụng TN trong quá trình dạy học Sinh học ở trường CĐSP, chúng tôi tiến hành lấy ý kiến của một số GV và SV CĐSP qua phiếu điều tra và qua phỏng vấn trực tiếp. Nội dung điều tra bao gồm các vấn đề sau: - Nhận thức của GV CĐSP về sự cần thiết và mục đích sử dụng TN trong dạy học SLTV ở trường CĐSP. - Mức độ sử dụng TN trong dạy học SLTV ở trường CĐSP. - Việc hình thành KN thiết kế TN cho SV Sư phạm Sinh học. - Việc hình thành KN làm TN cho SV Sư phạm Sinh học. - Tích hợp rèn luyện nghiệp vụ sư phạm về KN dạy học TN ở phổ thông.
4 Chúng tôi thu được kết quả điều tra của GV và SV bằng phiếu điều tra thông qua Google Docs Forms, sau đó, tiến hành xử lí số liệu bằng phần mềm Excel. Qua phân tích kết quả xử lí số liệu kết hợp với phỏng vấn trực tiếp GV và SV CĐSP, chúng tôi đưa ra nhận định thực trạng dạy và học TN SLTV ở trường CĐSP. 6.3. Phương pháp tham vấn chuyên gia Trao đổi, xin ý kiến đóng góp của các giáo sư, các nhà khoa học đầu ngành về giáo dục học, lý luận, PPDH Sinh học và SLTV về các vấn đề sau: - Phiếu điều tra thực trạng về quá trình dạy học TN SLTV ở trường CĐSP - Cấu trúc KN thiết kế TN và KN làm TN - Quy trình làm TN và đánh giá KN làm TN - Quy trình sử dụng TN tổ chức dạy học học phần SLTV - Các nội dung triển khai thực nghiệm sư phạm để kiểm tra hiệu quả đạt được. 6.4. Thực nghiệm sư phạm Mục đích thực nghiệm: Thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm tra tính đúng đắn và hiệu quả mà giả thuyết khoa học của đề tài đã đặt ra. Phƣơng pháp thực nghiệm: Đề tài triển khai thực nghiệm sư phạm trong năm học 2014 -2015 và năm học 2015 – 2016, năm học 2016-2017 tại trường: CĐSP Sơn La, CĐSP Hưng Yên, CĐSP Nam Định, CĐSP Nghệ An. Phương án thực nghiệm được thực hiện: Các lớp SV CĐSP Sinh học được dạy theo quy trình và giáo án được soạn theo hướng của đề tài. Chúng tôi sử dụng các công cụ đánh giá đã được xây dựng để đánh giá thực nghiệm qua 3 giai đoạn: trước thực nghiệm, trong quá trình thực nghiệm và sau thực nghiệm. - Sau khi thu thập được các số liệu và các minh chứng trong quá trình thực nghiệm sư phạm, chúng tôi tính các tham số thống kê, phân tích số liệu qua phần mềm SPSS 18.0 và đánh giá hiệu quả sử dụng TN trong dạy học SLTV cho SV Sư phạm Sinh học ở trường CĐSP. 6.5. Phương pháp xử lí số liệu bằng thống kê toán học Số liệu thực nghiệm được chúng tôi xử lý bằng phần mềm SPSS 18.0: * Phân tích thống kê mô tả: sử dụng công cụ Frequencies trong chức năng Descriptive Statistics của Analyze. Các tham số thống kê đặc trưng gồm: - Mean - giá trị trung bình: nhằm xác định điểm trung bình về mức độ tiếp thu kiến thức, về điểm KN thiết kế TN, KN làm TN của SV qua 3 giai đoạn
5 thực nghiệm. - Độ lệch chuẩn: nhằm xác định mức độ phân tán của số liệu quanh giá trị trung bình. - Mode: nhằm xác định giá trị có tần suất xuất hiện nhiều nhất trong tập hợp các giá trị của dữ liệu. - Median – trung vị: là giá trị của số liệu có vị trí nằm giữa bộ số liệu sắp xếp theo trật tự. Đây là điểm giữa của phân phối. - Phân tích tần số (frequency): là số lần xuất hiện của giá trị Xi trong tổng số N số liệu. Trong các nghiên cứu, đại lượng thống kê này được sử dụng trong việc xác định xem có bao nhiêu đối tượng, nội dung nghiên cứu được xuất hiện/lựa chọn. - Phân tích tần suất (percent): là tỉ số của tần số trên tổng số trường hợp: P i = ni/N (0 ≤ pi ≤ 1). Đây là phương pháp để tính tỷ lệ % của các nội dung/phương án được lựa chọn qua các ý kiến thu thập được. * Thống kê suy luận: - Kiểm định Chi – Bình phương để kiểm định mối quan hệ giữa các biến: Đặt giả thuyết: H0: không có sự khác biệt về điểm trung bình. H1: có khác biệt về điểm trung bình. Để kết luận là chấp nhận hay bác bỏ giả thuyết H0, ta sẽ dùng các kiểm định phù hợp. - Kiểm định giả thuyết về giá trị trung bình của 2 tổng thể độc lập (Independent Samples T - test) (thủ thuật SPSS: vào Analyze  Compare Means  Independent Samples T - test) - Kiểm định giả thuyết về giá trị trung bình của 2 tổng thể phụ thuộc hay phối hợp từng cặp một (Paired-samples T-test) (thủ thuật SPSS: Analyze -> Compare means -> Paired-samples T-test). Dựa vào giá trị P (p-value) (SPSS viết tắt p-value là sig.) để kết luận là chấp nhận hay bác bỏ giả thuyết H0 p-value (sig.) ≤ α (mức ý nghĩa)  bác bỏ giả thuyết H0. Có nghĩa là có mối quan hệ có ý nghĩa giữa các biến cần kiểm định. p-value (sig.) > α (mức ý nghĩa)  chấp nhận H0. Không có mối quan hệ giữa các biến cần kiểm định. - Phân tích hệ số tương quan Pearson: đo lường mức độ tương quan tuyến tính giữa 2 biến. Hệ số tương quan Pearson (r) sẽ nhận giá trị từ +1 đến -1.
6 r > 0 cho biết một sự tương quan thuận giữa hai biến, nghĩa là nếu giá trị của biến này tăng thì sẽ làm tăng giá trị của biến kia và ngược lại. r < 0 cho biết một sự tương quan nghịch giữa hai biến, nghĩa là nếu giá trị của biến này tăng thì sẽ làm giảm giá trị của biến kia và ngược lại. 7. Những đóng góp mới của đề tài 7.1. Xác định và hệ thống hóa cơ sở lý luận và cơ sở thực tiễn của việc sử dụng TN trong dạy học học phần SLTV, đánh giá KN thiết kế TN, KN làm TN, KN liên hệ với dạy học TN ở phổ thông cho SV ngành Sư phạm Sinh học. 7.2. Xác định hệ thống thí nghiệm các chủ đề sử dụng trong dạy học SLTV. 7.3. Đề xuất được quy trình thực hiện và đánh giá KN làm TN cho SV ngành Sư phạm Sinh học ở trường CĐSP. 7.4. Đề xuất được quy trình sử dụng các TN trong dạy học học phần SLTV. 7.5. Xây dựng được bộ công cụ để đánh giá KN thiết kế TN, KN làm TN của SV. 8. Cấu trúc luận án Ngoài phần mở đầu, phần kết luận và đề nghị, phần tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung luận án gồm 3 chương: Chương 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài Chương 2. Sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh lí thực vật cho sinh viên ngành Sư phạm Sinh học ở trường Cao đẳng Sư phạm Chương 3. Thực nghiệm sư phạm
7 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Chƣơng 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.1.1. Sự ra đời của thí nghiệm trong nhận thức loài người Nhiều sử gia và triết gia đã nhấn mạnh tầm quan trọng của thực nghiệm ở thế kỉ XVI – XVII đánh dấu sự xuất hiện của khoa học hiện đại có gốc rễ từ triết học tự nhiên (Theo Dake (1981), Hacking (1983)) [59]. Trước thế kỷ XVII, những học thuyết đều dựa trên những quan sát thụ động trong tự nhiên. Sau cuộc cách mạng khoa học ở thế kỉ XVII đã xuất hiện khái niệm “thí nghiệm” bao hàm nội dung là biến đổi yếu tố nào đó trong điều kiện xác định để quan sát, tìm hiểu và nghiên cứu hệ thống. Những quan sát thụ động tiết lộ về thế giới còn những thao tác, hành động là cần thiết để khám phá quy tắc, khả năng của thế giới (Green, 1989). Sau này, I.P. Pavlop – nhà sinh lí học ở thế kỷ thứ XX cũng cho rằng: “Quan sát chỉ thu lượm những gì tự nhiên trao cho, còn TN cho phép giành lấy ở tự nhiên những gì con người cần...” (dẫn theo Đinh Quang Báo, 2001) [3]. Khoa học thực nghiệm bắt đầu quan tâm đến những quan sát từ các thao tác chủ động như vậy. Galile (1564 – 1642) – một nhà vật lí người Italia được coi là ông tổ của phương pháp thực nghiệm. Ông cho rằng “Muốn hiểu biết thiên nhiên phải trực tiếp quan sát thiên nhiên, phải làm TN, phải hỏi thiên nhiên chứ không phải hỏi Aristotle hoặc kinh thánh” [34]. Sau đó, các nhà khoa học như Francis Bacon, Descartes và sau này là Newton đã tiếp tục xây dựng và phát triển phương pháp thực nghiệm một cách có khoa học. Trong thế kỉ tiếp theo, người ta sử dụng TN trong các khám phá ở nhiều lĩnh vực. Nhà hóa học người Pháp Antoine Lavoisier (1743-1794) được coi là người sáng lập của hóa học hiện đại. Ông đã tiến hành TN định lượng đầu tiên để nghiên cứu hóa học. Sang thế kỉ XIX, với phương pháp thực nghiệm, Sinh học đã chuyển từ trình độ quan sát – mô tả sang thực nghiệm – giải thích, làm sáng tỏ dần những mối liên hệ nhân – quả trong các hiện tượng sinh học. Việc cải tiến về thiết kế và phân tích TN diễn ra mạnh mẽ trong những năm đầu
8 thế kỷ 20, với sự đóng góp từ các nhà thống kê như Ronald Fisher, Jerzy Neyman, Oscar Kempthorne, Gertrude Mary Cox, William Gemmell Cochran và nhiều nhà khoa học khác. Các nhà khoa học tiến hành những TN đầu tiên nhận thấy một TN cũng phải kiểm soát các yếu tố gây nhiễu có thể hạn chế hoặc sai lệch kết quả TN. Do tầm quan trọng của việc kiểm soát các biến có khả năng gây nhiễu, người ta đã đề xuất xây dựng phòng TN để tránh những yếu tố không liên quan ảnh hưởng đến kết quả TN [59]. Lúc đầu, TN được sử dụng trong các ngành khoa học tự nhiên như vật lý, thiên văn học, hóa học. Sau đó, các nhà khoa học bắt đầu sử dụng TN trong các lĩnh vực như sinh học, y tế, giáo dục,…thậm chí, cả trong các ngành khoa học xã hội. Như vậy, từ thế kỷ XVII, phương pháp thực nghiệm với tư cách là một phương pháp nhận thức khoa học đã ra đời và tạo thành công cho nhiều ngành khoa học tự nhiên cũng như các ngành khoa học xã hội. 1.1.2. Một số nghiên cứu sử dụng thí nghiệm trong dạy học 1.1.2.1. Trên thế giới Ngay sau khi phương pháp thực nghiệm ra đời, đã có nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu sử dụng TN trong quá trình dạy học như Jan Amos Komensky (Séc), B.P Exipop (Nga), I.I Samova (Nga), Skinner (Mỹ), P.N Ximbixep …nhấn mạnh việc dạy học khám phá, tìm hiểu các sự vật, hiện tượng bằng thực nghiệm. Trong giáo dục phổ thông, định hướng giảng dạy các TN Sinh học trong quá trình dạy học bắt đầu từ đầu thế kỉ XX. Đến năm 1939, ở Châu Âu, trong đó có Ba Lan xuất hiện khá nhiều ấn phẩm về định hướng sử dụng phương pháp thực nghiệm trong dạy học Sinh học. Tác giả Wieslaw Stawinski nghiên cứu về hiệu quả của các TN trong giảng dạy Sinh học cho rằng học sinh (HS) nên tham gia quan sát và tiến hành TN một cách độc lập nhất có thể, sau đó, HS liệt kê những kết quả thu được, giải thích chúng, kiểm tra giả thuyết và giải quyết vấn đề, rút ra những tri thức mới cho bản thân. Điều đó sẽ đem lại hiệu quả tích cực trong quá trình dạy học Sinh học [59]. Sinh học là môn khoa học thực nghiệm nên sử dụng phương tiện trực quan trong dạy học có vai trò cực kì quan trọng. Theo B.P.Exipop “… Không thể hình dung được việc giảng dạy sinh vật học trong nhà trường mà lại không có quan sát, không có TN học tập” [2]. Quan điểm về tầm quan trọng của công việc phòng thí nghiệm bắt nguồn từ
9 quan điểm của một vài nhà giáo dục người Mỹ vào những năm đầu thập niên 60 mà đã nhấn mạnh tầm quan trọng của công việc phòng thí nghiệm trong giảng dạy khoa học. Nổi bật là Bruner (1961), Gagne (1963) và Schwab (1960), tất cả đều nhất trí với quan điểm giảng dạy khoa học như là một quá trình tìm hiểu hoặc khám phá. Trong những năm 60 của thế kỷ XX, một trong những phương pháp dạy học (PPDH) tích cực dựa trên TN nghiên cứu, áp dụng cho việc giảng dạy các môn khoa học tự nhiên là phương pháp “Bàn tay nặn bột” (tiếng Anh là “Hands on”, tiếng Pháp là “La Main à la Pate”). Phương pháp này chú trọng đến việc hình thành kiến thức cho HS bằng cách tìm tòi nghiên cứu để chính HS tìm ra câu trả lời cho các vấn đề được đặt ra thông qua tiến hành TN, quan sát, nghiên cứu tài liệu hay điều tra. Với cách giảng dạy này, HS không chỉ tích lũy được những tri thức khoa học mà còn phát triển KN thực hành và tư duy khoa học [20]. Nghiên cứu về giảng dạy khoa học của Shulman và Tamir (1973) đã xác định ba lý do cơ bản ủng hộ việc sử dụng TN trong giảng dạy khoa học: (1) đối tượng của khoa học rất phức tạp và trừu tượng, (2) SV cần phải tham gia vào quá trình nghiên cứu để đánh giá được thái độ và phương pháp nghiên cứu của SV, (3) công việc thực hành TN rất thú vị với SV. Một nhà khoa học người Mỹ - Charles Pierce (1877 - 1958), người ủng hộ việc sử dụng phương pháp khoa học như một phương thức điều tra để làm thỏa mãn những nghi ngờ của người học. Mục tiêu cuối cùng là đào tạo SV theo cách thực hành của các nhà khoa học để SV có thể trở thành những nhà khoa học giỏi trong tương lai. Hiệp hội Sinh học Mỹ cũng nhận định rằng TN có vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ và thúc đẩy công tác nghiên cứu khoa học vì nó kích thích sự tò mò và tư duy sáng tạo của HS, giúp HS tiếp cận dần với các phương pháp khoa học, khuyến khích khả năng suy nghĩ độc lập, chủ động giải quyết vấn đề. Dạy học có sử dụng TN là hình thức học tập theo hướng hoạt động; Trọng tâm là làm và phần lớn các hoạt động được thực hiện trong phòng TN sinh học. Kĩ thuật giảng dạy thực nghiệm bao gồm việc quan sát, phân loại, đo lường, dự báo, mô tả, giả thuyết, TN và suy diễn. 1.1.2.2. Ở Việt Nam Ở Việt Nam, có nhiều công trình nghiên cứu sử dụng TN trong dạy học phổ
10 thông cũng như trong đào tạo GV nhằm phát huy tính tích cực của người học và nâng cao chất lượng dạy học bộ môn các môn khoa học tự nhiên. Trong dạy học Vật lý, có khá nhiều nghiên cứu sử dụng TN nhằm bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm phát triển nhận thức, rèn KN làm TN cho HS phổ thông. Các tác giả như: Thái Duy Tuyên [44], Phạm Thị Phú [33], Nguyễn Văn Hòa [14],… nghiên cứu việc bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm cho HS phổ thông. Bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm cho HS tức là hướng HS tự phát hiện ra những tri thức mới theo con đường đi của các nhà khoa học. Theo tác giả Thái Duy Tuyên thì đó là việc chuyển từ phương pháp khoa học của các nhà khoa học thành phương pháp tự học của HS [44]. Các tác giả Đồng Thị Diện (2005), Huỳnh Trọng Dương (2007), Võ Hoàng Ngọc (2008) [6], [7], [29] đã nghiên cứu xây dựng và sử dụng các TN vật lí theo hướng phát triển hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo của học sinh THPT. Trong dạy học Hóa học, tác giả Cao Cự Giác nghiên cứu phát triển tư duy và rèn luyện kiến thức KN thực hành hóa học cho HS Trung học phổ thông (THPT) qua các bài tập hóa học thực nghiệm [9]. Trong dạy học Sinh học ở phổ thông, TN cũng được khai thác sử dụng nhằm phát triển tư duy sáng tạo, rèn luyện KN thực hành của HS và nâng cao chất lượng dạy học bộ môn. Tác giả Nguyễn Quang Vinh (1973) đã nghiên cứu cải tiến và sử dụng một số TN trong chương trình giải phẫu sinh lí người lớp 8 (giai đoạn 1965-1980) tổ chức bài dạy theo các hướng: sử dụng TN để minh họa kiến thức (TN biểu diễn – minh họa) và sử dụng TN để nghiên cứu bài mới (TN nghiên cứu) [45]. Cũng theo hướng nghiên cứu sử dụng TN trong dạy học, tác giả Trần Bá Hoành và Đinh Quang Báo (1980) đã sử dụng lai cá cảnh đẻ con để dạy học các quy luật di truyền (bài viết trên Tạp chí Sinh học trong Nhà trường (Matxcơva)). Năm 1983, hai tác giả Nguyễn Quang Vinh, Bùi Văn Sâm đã đề cập việc nâng cao hiệu quả việc sử dụng các TN trong các khâu của quá trình dạy học môn giải phẫu sinh lí và vệ sinh người trong chương trình Sinh học lớp 8. TN có thể sử dụng để xác định nhiệm vụ nhận thức, tạo các tình huống có vấn đề, tìm tòi kiến thức mới, củng cố, hoàn thiện tri thức và thực hành củng cố, rèn luyện KN cho HS.