1056
TIỀM NĂNG CỦA THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC
KHOA HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN PHẨM CHẤT VÀ
NĂNG LỰC CỦA HỌC SINH TIỂU HỌC
Trần Thị Phương Dung1,
Lê Thị Tuyền2, Lưu Tăng Phúc Khang3*
1 Trường Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh
2 Trường THPT Lê Thánh Tôn, TP. Hồ Chí Minh
3 Đại học Chiang Mai, Thái Lan
TÓM TẮT
Dạy học môn Khoa học theo định hướng phát triển phẩm chất và năng lực
học sinh đòi hỏi giáo viên cần quan tâm hơn đến việc sử dụng thí nghiệm trong
dạy học nhằm hình thành và phát triển ở học sinh năng lực khoa học tự nhiên
bên cạnh các năng lực chung. Nghiên cứu này sử dụng phương pháp nghiên cứu
lý thuyết nhằm phân tích tiềm năng của việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học
môn Khoa học. Kết quả chỉ ra rằng, sử dụng thí nghiệm trong dạy học môn Khoa
học có thể thúc đẩy học tập tích cực, phát triển phẩm chất và năng lực của học
sinh. Trong môn Khoa học, thí nghiệm mang các tính chất như thực tiễn, tích
cực, chủ động giúp học sinh có thể phát huy tối đa vai trò của mình. Giáo viên
sử dụng hai loại thí nghiệm là biểu diễn và tự lực thông qua các hình thức như
lên lớp (hình thức lớp bài), hình thức dạy học theo nhóm, hình thức tự học.
Nghiên cứu đề xuất một số công cụ đánh giá như bảng đánh giá theo tiêu chí
(Rubric), câu hỏi, thang đo, đề kiểm tra, hồ sơ và sản phẩm học tập nhằm làm cơ
sở khoa học cho việc xây dựng các phương pháp và khung đánh giá sự phát triển
năng lực cho học sinh trong tương lai.
Từ khóa: thực hành thí nghiệm; tiềm năng; khoa học; phát triển; năng
lực
1. Giới thiệu
Môn Khoa học là một trong những môn quan trọng ở cấp Tiểu học, được
xây dựng dựa trên nền tảng cơ bản, ban đầu của khoa học tự nhiên và các lĩnh
vực nghiên cứu về giáo dục sức khỏe, giáo dục môi trường (Bộ Giáo dục & Đào
tạo, 2018b). Trong chương trình giáo dục cấp tiểu học, Khoa học là môn học bắt
buộc ở các lớp 4, 5 và đồng thời chú trọng tăng cường sự tham gia tích cực của
học sinh vào quá trình học tập (Phương Dung và cs., 2024). Học sinh học tập
1057
môn Khoa học thông qua tìm hiểu, khám phá, quan sát, thí nghiệm, thực hành,
làm việc nhóm (Hofstein & Lunetta, 2004) từ đó góp phần hình thành và phát
triển phẩm chất và năng lực, giúp học sinh có những hiểu biết ban đầu về thế
giới tự nhiên, bước đầu có kỹ năng tìm hiểu môi trường tự nhiên xung quanh và
khả năng vận dụng vào thực tiễn (Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2018a). Hầu hết các
kiến thức khoa học đều được đúc rút ra từ quan sát và tiến hành các thí nghiệm
(Recker, 2021). Do vậy, giáo viên thường được khuyến khích sử dụng thí nghiệm
nhằm giúp cho học sinh tự mình phát hiện ra các khái niệm, kiến thức khoa học,
gây hứng thú học tập cho học sinh, phát huy khả năng sáng tạo, tìm tòi nghiên
cứu khoa học của học sinh (Van, 2020). Nhưng trên thực tế hiện nay, việc sử
dụng thí nghiệm trong dạy môn Khoa học ở tiểu học vẫn còn hạn chế, ngoài việc
giáo viên mất nhiều thời gian để chuẩn bị dụng cụ cũng như các phương tiện liên
quan, nhiều giáo viên còn chưa có nhận thức đúng đắn về năng lực thực hành thí
nghiệm (THTN) cho học sinh tiểu học (Hillmayr và cs., 2020).
Nghiên cứu này được thực hiện nhằm làm rõ tiềm năng của thực hành thí
nghiệm đồng thời đề xuất một số phương pháp dạy học và công cụ kiểm tra đánh
giá cùng những lưu ý cho giáo viên trong sử dụng thí nghiệm nhằm phát triển
năng lực người học đáp ứng mục tiêu Chương trình giáo dục phổ thông (GDPT)
2018.
2. Phương pháp nghiên cứu
Bài báo sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết thông qua thu thập,
phân tích, tổng hợp, so sánh, hệ thống hóa các tài liệu ngoài và trong nước về
các vấn đề liên quan đến nghiên cứu: hoạt động dạy học thực hành; đặc điểm
tâm lý, sinh lý học sinh lớp 4. Bên cạnh đó, nghiên cứu tập hợp các văn bản có
tính pháp quy của Nhà nước có liên quan đến đối tượng nghiên cứu như Chương
trình GDPT tổng thể 2018; Chương trình GDPT môn Khoa học 2018; Công văn
2345 về Hướng dẫn xây dựng kế hoạch giáo dục của nhà trường cấp tiểu học (Bộ
Giáo dục & Đào tạo, 2021); Thông tư 27 về Quy định đánh giá học sinh tiểu học
(Bộ Giáo dục & Đào tạo, 2020).
3. Kết quả và thảo luận
3.1. Vai trò của thực hành thí nghiệm trong môn Khoa học
Khoa học là môn học vừa lý thuyết vừa thực nghiệm, do đó thí nghiệm có
ý nghĩa to lớn và giữ vai trò quan trọng trong việc thực hiện những mục tiêu,
nhiệm vụ dạy học môn Khoa học ở tiểu học. Trong dạy học môn Khoa học, dạy
học THTN có những đặc điểm cụ thể:
1058
Tính thực tiễn: Thông qua THTN, học sinh có thể giải thích được một số
vấn đề trong thực tiễn. Thí nghiệm khoa học còn gắn kết với cuộc sống hàng
ngày, chúng ta có thể THTN nhằm kiểm chứng các khái niệm, nguyên lý, định
luật khoa học đã được học trong thực tiễn.
Tính tích cực, chủ động: THTN giúp học sinh phát huy sự tích cực, chủ
động thông qua việc tham gia vào các hoạt động như chuẩn bị dụng cụ, tiến hành
THTN, thu thập dữ liệu, phân tích kết quả, rút ra kết luận.
Tính khoa học: THTN được tiến hành theo quy trình khoa học, giúp học
sinh hiểu được cách thức THTN, cách thu thập và xử lý dữ liệu, cách lập luận
khoa học đồng thời sử dụng ngôn ngữ khoa học để giải thích về các khái niệm,
nguyên lý, định luật khoa học liên quan đến thí nghiệm.
3.2. Tiềm năng của thực hành thí nghiệm trong dạy học môn Khoa học
Học sinh học Khoa học qua tìm hiểu, khám phá, qua quan sát, thí nghiệm,
thực hành và làm việc theo nhóm (Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2018a, b). Môn học
này hình thành và phát triển ở học sinh năng lực khoa học tự nhiên bao gồm nhận
thức khoa học tự nhiên; tìm hiểu môi trường tự nhiên xung quanh; vận dụng kiến
thức, kỹ năng đã học. Bên cạnh đó, dạy học Khoa học theo Chương trình GDPT
môn Khoa học năm 2018 chú trọng vào việc tạo điều kiện cho người học trải
nghiệm trong quá trình khám phá kiến thức khoa học tự nhiên, cũng như kết nối
giữa Khoa học với thực tiễn và các môn học khác trong quá trình giảng dạy. Cụ
thể, trong môn Khoa học lớp 4, hoạt động THTN được biểu hiện trong Bảng 1.
Bảng 1. Nội dung và yêu cầu cần đạt liên quan đến thực hành thí
nghiệm trong môn Khoa học theo yêu cầu Chương trình GDPT 2018
Chủ đề
Nội dung
Yêu cầu cần đạt
Chất
Nước
- Tính chất, vai trò
của nước; vòng tuần
hoàn của nước trong
tự nhiên.
- Quan sát và làm được thí nghiệm đơn
giản để phát hiện ra một số tính chất và sự
chuyển thể của nước.
Không khí
- Tính chất; thành
phần; vai trò; sự
chuyển động của
không khí.
- Quan sát và (hoặc) làm thí nghiệm để:
+ Nhận biết được sự có mặt của không khí.
+ Xác định được một số tính chất của
không khí.
+ Nhận biết được trong không khí có hơi
nước, bụi...
1059
+ Giải thích được vai trò của không khí đối
với sự cháy.
+ Nhận biết được không khí chuyển động
gây ra gió và nguyên nhân làm không khí
chuyển động.
Năng
lượng
Ánh sáng
- Nguồn sáng; sự
truyền ánh sáng.
- Nêu được cách làm và thực hiện được thí
nghiệm tìm hiểu về sự truyền thẳng của
ánh sáng; về vật cho ánh sáng truyền qua
và vật cản ánh sáng.
- Vật cho ánh sáng
truyền qua và vật cản
ánh sáng.
- Thực hiện được thí nghiệm để tìm hiểu
nguyên nhân có bóng của vật và sự thay
đổi của bóng khi vị trí của vật hoặc của
nguồn sáng thay đổi.
Âm thanh
- Âm thanh; nguồn
âm; sự lan truyền âm
thanh.
- Lấy được ví dụ thực tế hoặc làm thí
nghiệm để minh hoạ các vật phát ra âm
thanh đều rung động.
Thực
vật và
động vật
Nhu cầu sống của
thực vật và động vật
- Nhu cầu ánh sáng,
không khí, nước,
nhiệt độ, chất khoáng
đối với thực vật.
- Nhận biết được các yếu tố cần cho sự
sống và phát triển của thực vật (ánh sáng,
không khí, nước, chất khoáng và nhiệt độ)
thông qua thí nghiệm hoặc quan sát tranh
ảnh, video clip.
Nấm, vi
khuẩn
Nấm có lợi
- Nấm sử dụng trong
chế biến thực phẩm
- Khám phá được ích lợi của một số nấm
men trong chế biến thực phẩm (ví dụ: làm
bánh mì...) thông qua thí nghiệm, thực
hành hoặc quan sát tranh ảnh, video.
Nấm có hại
- Nhận biết được tác hại của một số nấm
mốc gây hỏng thực phẩm thông qua thí
nghiệm hoặc quan sát tranh ảnh, video.
3.3. Phương thức và hình thức sử dụng thí nghiệm trong dạy học môn Khoa học
3.3.1. Phương pháp tổ chức dạy học thực hành thí nghiệm
Thí nghiệm biểu diễn: Thí nghiệm do giáo viên tự tay biểu diễn trước
học sinh theo các thao tác chuẩn và có tác dụng hình thành những kỹ năng THTN
đầu tiên cho học sinh. Giáo viên có thể THTN các thí nghiệm phức tạp, nguy
1060
hiểm (có chất độc, chất nổ…). Mặt khác, thí nghiệm khoa học biểu diễn còn là
phương pháp mà trong đó giáo viên sử dụng những dụng cụ thí nghiệm để tái
hiện lại những sự vật, hiện tượng đã xảy ra trong thực tế, đồng thời hướng dẫn
học sinh quan sát để rút ra những kết luận khoa học cần thiết. Các bước tiến hành
như sau: (i) Giáo viên đặt vấn đề, nêu mục đích thí nghiệm; (ii) Giới thiệu dụng
cụ thí nghiệm; (iii) Dùng hình vẽ (sơ đồ) để minh họa cách bố trí thí nghiệm; (iv)
Biểu diễn quá trình THTN, hướng dẫn học sinh quan sát, thảo luận và đối chiếu
kết quả với kiến thức khoa học; (v) Phân tích kết quả, chốt kết luận khoa học;
(vi) Liên hệ thực tế và giải thích một số hiện tượng (ứng dụng của thí nghiệm
trong đời sống và sản xuất).
Thí nghiệm tự lực: Do học sinh tự làm. Các bước THTN được mô tả gồm
7 bước như sau: (i) Chuẩn bị dụng cụ; (ii) Đặt vấn đề, gợi ý cách thức THTN;
(iii) Học sinh thành lập nhóm, đặt tên nhóm, bầu nhóm trưởng (thư ký),…; (iv)
Học sinh thảo luận nhóm để tự lựa chọn dụng cụ, cách thức tiến hành THTN; (v)
Học sinh tiến hành THTN và ghi chép tiến trình, kết luận khoa học; (vi) Học sinh
báo cáo kết quả THTN; (vii) Giáo viên tổng kết, đưa ra kết luận khoa học.
3.3.2. Hình thức tổ chức dạy học thực hành thí nghiệm
Hình thức toàn lớp: Trong dạy học THTN, hình thức toàn lớp có ưu điểm
là giáo viên có thể biểu diễn THTN cho số đông học sinh quan sát, theo dõi thí
nghiệm một cách tích cực, tạo tác động qua lại giữa các cá nhân trong môi trường
học tập tích cực nhằm nâng cao chất lượng dạy học THTN trong môn Khoa học.
Quy trình thực hiện dạy học THTN theo hình thức lớp bài trong môn Khoa học
gồm các giai đoạn: chuẩn bị, giới thiệu, thực hiện, phân tích, kết luận (Cobb &
Gravemeijer, 2014). Đối với giai đoạn chuẩn bị, giáo viên lập kế hoạch và thiết
kế các thí nghiệm dựa trên các yêu cầu: (i) phù hợp với yêu cầu cần đạt của
chương trình môn Khoa học, (ii) đảm bảo tính khả dụng của các vật liệu cần
thiết; (iii) tiến hành thử nghiệm trước khi dạy học nhằm đánh giá rủi ro để thực
hiện các biện pháp an toàn cho học sinh. Trong giai đoạn giới thiệu, chủ đề bài
học cần được lồng ghép một cách hợp lý, giáo viên phải giải thích được sự liên
quan của thí nghiệm với tình huống bài học (Rivet, & Krajcik, 2008). Giáo viên
có thể hướng dẫn và biểu diễn trước để học sinh nắm được quy trình thực hành.
Trong giai đoạn thực hiện, giáo viên cần quan sát và hỗ trợ học sinh một cách
kịp thời. Giai đoạn phân tích bao gồm việc thu thập dữ liệu, ghi chép và diễn giải
kết quả, giáo viên có thể cho học sinh báo cáo bằng nhiều hình thức khác nhau
(Simon và cs., 2006). Giai đoạn kết luận là giai đoạn giáo viên tóm tắt, củng cố
