Vận dụng phương pháp khoa học trong dạy học vật lí ở trường phổ thông: Đưa nội dung nghiên cứu tổng quan vào tiến trình dạy học

JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE<br /> Educational Sci., 2016, Vol. 61, No. 8B, pp. 49-56<br /> This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vn<br /> <br /> DOI: 10.18173/2354-1075.2016-0158<br /> <br /> VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP KHOA HỌC TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ<br /> Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG: ĐƯA NỘI DUNG NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN<br /> VÀO TIẾN TRÌNH DẠY HỌC<br /> Phạm Xuân Quế1 và Nguyễn Văn Nghiệp2<br /> 1 Khoa<br /> 2 Vụ<br /> <br /> Vật lí, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội<br /> Giáo dục Trung học, Bộ Giáo dục và Đào tạo<br /> <br /> Tóm tắt. Phương pháp khoa học được hình thành và phát triển từ thế kỉ 17. Quy trình<br /> phương pháp khoa học gồm 5 giai đoạn: Quan sát, nêu câu hỏi khoa học; nghiên cứu tổng<br /> quan, chính xác lại nội hàm câu hỏi khoa học; xây dựng giả thuyết; kiểm chứng giả thuyết<br /> bằng thực nghiệm; công bố và bảo vệ kết quả. Nghiên cứu tổng quan là một nội dung quan<br /> trọng trong quy trình phương pháp khoa học. Nội dung bài báo này nhằm phân tích cho<br /> thấy cần đưa nội dung nghiên cứu tổng quan vào tiến trình dạy học kiến thức vật lí hay tiến<br /> trình vận dụng kiến thức vật lí trong việc giải quyết vấn đề thực tiễn, đồng thời cũng đề<br /> xuất biện pháp thực hiện công việc đó trong điều kiện dạy học phổ thông hiện nay.<br /> Từ khóa: Phương pháp khoa học, tổng quan, nghiên cứu tổng quan.<br /> <br /> 1.<br /> <br /> Mở đầu<br /> <br /> Trong lí luận và thực tiễn dạy học ở trường phổ thông, với quan điểm “chương trình môn<br /> khoa học tự nhiên cố gắng dạy học sinh như một nhà nghiên cứu” và “giáo viên là những người<br /> dẫn dắt hoạt động nghiên cứu của học sinh trong lớp học” [4; 2], một số phương pháp dạy học<br /> gần với phương pháp khoa học đã và đang được áp dụng ở nước ngoài cũng như trong nước như:<br /> Phương pháp dạy học tìm tòi, khám phá; phương pháp dạy học theo LAMAP (bàn tay nặn bột);<br /> phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề. Ở Việt Nam có thể nhắc đến quan điểm vận<br /> dụng chu trình sáng tạo khoa học trong dạy học vật lí của Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng<br /> và Phạm Xuân Quế [2; 24], quan điểm chuyển từ phương pháp khoa học sang phương pháp dạy<br /> học của Thái Duy Tuyên khi đề xuất chuyển từ phương pháp khoa học sang phương pháp tự học<br /> và đưa ra một số giải pháp cho giáo viên tổ chức cho học sinh tự học [3; 158]; hay quan điểm của<br /> Lê Quang Sơn, khẳng định dạy học theo phương pháp nghiên cứu khoa học là phương pháp thích<br /> hợp với đào tạo ở đại học [5]. Vấn đề đặt ra là phương pháp khoa học cần được vận dụng vào dạy<br /> học khoa học tự nhiên nói chung và dạy học vật lí nói riêng như thế nào để học vật lí như nghiên<br /> Ngày nhận bài: 15/7/2016. Ngày nhận đăng: 10/9/2016.<br /> Tác giả liên lạc: Nguyễn Văn Nghiệp, địa chỉ e-mail: nvnghiep@moet.edu.vn<br /> <br /> 49<br /> <br /> Phạm Xuân Quế và Nguyễn Văn Nghiệp<br /> <br /> cứu vật lí phù hợp với điều kiện dạy học ở trường phổ thông nhằm phát triển đầy đủ năng lực tìm<br /> tòi, khám phá, giải quyết vấn đề ở học sinh?<br /> <br /> 2.<br /> 2.1.<br /> <br /> Nội dung nghiên cứu<br /> Khái niệm về phương pháp khoa học<br /> <br /> Thuật ngữ "Methodos" trong tiếng Hy Lạp có nghĩa là con đường, phương pháp nghiên cứu<br /> một cách khoa học. Phương pháp khoa học (scientific method) là một tập hợp những cách thức<br /> những thủ thuật hoặc thao tác lí thuyết hay thực hành nhằm nhận thức thực tiễn hoặc giải quyết<br /> một nhiệm vụ cụ thể nào đó. Phương pháp khoa học đã được hình thành từ rất lâu trong lịch sử.<br /> Theo từ điển tiếng Anh thì phương pháp khoa học là "thủ tục đặc trưng của khoa học tự nhiên kể<br /> từ thế kỉ 17, bao gồm sự quan sát có hệ thống, đo lường và thí nghiệm, xây dựng các giả thuyết,<br /> thí nghiệm kiểm tra và sửa đổi các giả thuyết" [6].<br /> <br /> 2.2.<br /> <br /> Quy trình phương pháp khoa học<br /> <br /> Phương pháp khoa học là một quá trình các nhà khoa học phải tuân theo khi tiến hành hoạt<br /> động nghiên cứu. Trong nghiên cứu khoa học, phương pháp khoa học góp phần quyết định thành<br /> công của mọi quá trình nghiên cứu. Có nhiều cách khác nhau để mô tả chu trình phương pháp<br /> khoa học, nhưng chúng có các giai đoạn cơ bản được mô tả trên Hình 1.<br /> <br /> Hình 1. Quy trình phương pháp khoa học<br /> 50<br /> <br /> Vận dụng phương pháp khoa học trong dạy học vật lí ở trường phổ thông...<br /> <br /> Quy trình phương pháp khoa học có những 5 giai đoạn cơ bản dưới đây [7]:<br /> - Quan sát, nêu câu hỏi khoa học: Nghiên cứu khoa học là quá trình bắt đầu từ việc con<br /> người quan sát thế giới tự nhiên, phát hiện ra những vấn đề thắc mắc chưa giải thích được và tìm<br /> cách giải thích một cách khoa học những vấn đề đó. Các vấn đề thắc mắc này được nêu ra dưới<br /> dạng câu hỏi khoa học.<br /> - Nghiên cứu tổng quan, chính xác lại nội hàm câu hỏi khoa học. Việc nghiên của tổng quan<br /> là nội dung không thể thiếu được trong một nghiên cứu khoa học. Nghiên cứu tổng quan sẽ cho ta<br /> biết vấn đề thắc mắc hay câu hỏi khoa học được nêu ra ở giai đoạn 1 đã có câu trả lời hay chưa và<br /> mức độ câu trả lời như thế nào để xác định vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu giải quyết, đi đến chính<br /> xác lại nội hàm câu hỏi khoa học.<br /> - Xây dựng giả thuyết: Từ câu hỏi khoa học đã được chính xác hóa ở giai đoạn 2, người<br /> nghiên cứu đưa ra câu trả lời mang tích chất giả thuyết (dự đoán). "Giả thuyết là một nhận định sơ<br /> bộ, một kết luận giả định về bản chất một sự vật, do người nghiên cứu đặt ra để chứng minh hoặc<br /> bác bỏ" [1]. Giả thuyết đưa ra có thể đúng hoặc sai.<br /> - Kiểm chứng giả thuyết bằng thực nghiệm: Tính đúng hay sai của giả thuyết được kiểm<br /> chứng thông qua thực nghiệm, bằng các thí nghiệm kiểm soát được và nhân rộng. Trong nhiều<br /> trường hợp, không thể kiểm chứng trực tiếp giả thuyết thì cần kiểm chứng hệ quả được suy ra từ<br /> giả thuyết. Ở giai đoạn này cần tiến hành các bước: Thiết kế phương án thí nghiệm; tiến hành thí<br /> nghiệm; thu thập, phân tích các dữ liệu thực nghiệm để đưa ra một nhận định, kết quả. So sánh kết<br /> quả thực nghiệm này với giả thuyết: Nếu kết quả phù hợp với giả thuyết thì đi đến kết luận là giả<br /> thuyết đúng; nếu kết quả không phù hợp với giả thuyết thì giả thuyết sai, khi đó cần quay lại giai<br /> đoạn 3 để điều chỉnh giả thuyết và tiếp tục thực hiện các giai đoạn tiếp theo.<br /> - Công bố và bảo vệ kết quả: Kết quả nghiên cứu được công bố trên các phương tiện thông<br /> tin hay hội thảo khoa học theo quy định và sẽ được bảo vệ khi có những ý kiến phản biện.<br /> <br /> 2.3.<br /> <br /> Sự cần thiết đưa giai đoạn “Nghiên cứu tổng quan” vào trong quá trình<br /> dạy học khoa học tự nhiên<br /> <br /> Một số phương pháp dạy học tiếp cận với phương pháp khoa học đang được giáo viên vận<br /> dụng trong dạy học vật lí thường gặp ở trường phổ thông là:<br /> - Phương pháp dạy học tìm tòi, khám phá, gồm 5 giai đoạn: Đặt ra các câu hỏi khoa học;<br /> đưa ra giả thuyết/dự đoán khoa học làm cơ sở cho việc trả lời câu hỏi khoa học; tiến hành các thí<br /> nghiệm đề kiểm chứng giả thuyết đó; rút ra kết luận; báo cáo và bảo vệ kết quả nghiên cứu.<br /> - Phương pháp dạy học theo LAMAP, gồm 5 giai đoạn: Tình huống xuất phát và câu hỏi<br /> nêu vấn đề; bộc lộ quan niệm ban đầu của HS; đề xuất câu hỏi hay giả thuyết và thiết kế phương<br /> án thực nghiệm; tiến hành thực nghiệm tìm tòi - nghiên cứu; kết luận và hợp thức hóa kiến thức.<br /> - Phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề, gồm 5 giai đoạn: Làm nảy sinh vấn<br /> đề cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát; phát biểu vấn đề cần giải quyết; giải quyết<br /> vấn đề (suy đoán giải pháp giải quyết vấn đề - nhờ khảo sát lí thuyết và/hoặc khảo sát thực nghiệm,<br /> thực hiện giải pháp đã suy đoán); rút ra kết luận (kiến thức mới); vận dụng kiến thức mới để giải<br /> quyết những nhiệm vụ đặt ra tiếp theo.<br /> 51<br /> <br /> Phạm Xuân Quế và Nguyễn Văn Nghiệp<br /> <br /> Các phương pháp dạy học trên đều không đề cập đến giai đoạn nghiên cứu tổng quan của<br /> vấn đề nghiên cứu, mặc dù giai đoạn này là quan trọng và bắt buộc trong thực tiễn nghiên cứu<br /> khoa học với bất cứ một nghiên cứu khoa học. Vì vậy, nghiên cứu tổng quan cần được xem xét đưa<br /> vào trong quá trình dạy học khoa học tự nhiên nói chung và dạy học vật lí nói riêng ở trường phổ<br /> thông để phát triển đầy đủ năng lực tìm tòi, khám phá, giải quyết vấn đề ở học sinh.<br /> <br /> 2.4.<br /> <br /> Dạy học vật lí ở trường phổ thông theo phương pháp khoa học có chú ý đến<br /> giai đoạn “nghiên cứu tổng quan”<br /> * Nghiên cứu tổng quan<br /> <br /> Hiện nay, trong công tác thông tin khoa học và nghiên cứu khoa học trong và ngoài nước có<br /> các cách hiểu và giải thích thuật ngữ “Tổng quan” khác nhau. Sự khác biệt trong quan niệm về nội<br /> hàm của thuật ngữ "Tổng quan" do mỗi nhóm tác giả đưa ra xuất phát từ những mục đích riêng, từ<br /> cách tiếp cận riêng của mình. Dưới đây là một số khái niệm về tổng quan [8].<br /> Trong "Đại từ điển tiếng Việt" do Nguyễn Như Ý chủ biên từ “Tổng quan” là từ dùng để chỉ<br /> một cái nhìn tổng quát, toàn diện đối với một đối tượng nào đó.<br /> Tổng quan (từ tương ứng trong tiếng Anh là review, tiếng Nga là obzor), theo cách hiểu<br /> chung nhất, là một bản tin, một bài nghiên cứu độc lập phân tích, trình bày và đánh giá đầy đủ,<br /> khái quát, toàn diện các đặc điểm hình thức, nội dung, những ưu, nhược của một đơn vị tài liệu hay<br /> của một đề tài, chủ đề được phản ánh trong một nhóm tài liệu khác nhau. Tổng quan, nhìn chung,<br /> là một sản phẩm thông tin, là kết quả của một quá trình phân tích - tổng hợp thông tin hàm chứa<br /> trong tài liệu và tái hiện chúng theo một hệ thống mới, cô đọng và khái quát.<br /> Trong nghiên cứu khoa học, nghiên cứu tổng quan bao gồm việc nghiên cứu tìm hiểu và<br /> đánh giá các cách thức và kết quả giải quyết vấn đề (liên quan trực tiếp đến đề tài đang được tác giả<br /> quan tâm) đã được công bố trên các phương tiện thông tin để xác định hướng đi, cách giải quyết<br /> mới đối với vấn đề đang nghiên cứu.<br /> * Những khó khăn khi yêu cầu học sinh nghiên cứu tổng quan trong tiến trình dạy học<br /> Nếu trong dạy học, ta cũng yêu cầu học sinh nghiên cứu tổng quan trên cơ sở tìm đọc<br /> các thông tin về các nghiên cứu đã công bố trên các phương tiện hiện có thì gặp phải một số trở<br /> ngại sau: (i) quá trình nghiên cứu tổng quan của học sinh sẽ phải sử dụng các nguồn thông tin từ<br /> Internet, SGK và các tài liệu khác, mà trong các tài liệu này đã đề cập đầy đủ kiến thức mà học<br /> sinh sẽ nghiên cứu, nghĩa là đã đề cập đầy đủ nội dung câu trả lời đối với câu hỏi đặt ra ở giai<br /> đoạn 1 của phương pháp khoa học; (ii) có thể lượng thông tin kiến thức mà học sinh tìm hiểu quá<br /> lớn và vượt xa với trình độ tư duy, sự hiểu biết của học sinh hay nói khác đi nó vượt quá giới hạn<br /> của chương trình học đối với lớp học, cấp học; (iii) trong quá trình nghiên cứu tổng quan học sinh<br /> không biết phải dừng lại ở mức độ kiến thức nào là đủ, vì thế sẽ không khả thi trong dạy học; (iv)<br /> thời lượng nghiên cứu một đơn vị kiến thức của học sinh ở trường phổ thông có giới hạn theo quy<br /> định của Bộ Giáo dục và Đào tạo.<br /> Mặc dù có những khó khăn trên, nhưng theo chúng tôi, nghiên cứu tổng quan là công việc<br /> không thể thiếu trong quá trình dạy học. Vậy trong dạy học, nếu đưa giai đoạn “nghiên cứu tổng<br /> quan” vào trong quy trình xây dựng một kiến thức vật lí hay vận dụng kiến thức trong việc giải<br /> quyết vấn đề thực tiễn thì cần tổ chức nội dung giai đoạn này như thế nào?<br /> 52<br /> <br /> Vận dụng phương pháp khoa học trong dạy học vật lí ở trường phổ thông...<br /> <br /> * Giải pháp đưa giai đoạn “nghiên cứu tổng quan” vào trong dạy học<br /> Việc đưa giai đoạn “nghiên cứu tổng quan” vào trong dạy học vật lí cần phân biệt đối với<br /> hai trường hợp khác nhau: trường hợp xây dựng một kiến thức vật lí cơ bản và trường hợp vận dụng<br /> kiến thức trong việc giải quyết vấn đề thực tiễn cuộc sống.<br /> - Giải pháp đưa giai đoạn “nghiên cứu tổng quan” vào trong quy trình xây dựng một kiến<br /> thức vật lí cơ bản.<br /> Để đáp ứng yêu cầu của việc nghiên cứu tổng quan về một kiến thức cơ bản của vật lí như<br /> khái niệm, định luật, thuyết trong chương trình giáo dục phổ thông, trước hết giáo viên không thể<br /> yêu cầu học sinh đọc sách giáo khoa (SGK) để tìm câu trả lời, vì ở SGK đã trình bày câu trả lời<br /> hoàn toàn khoa học về sự hình thành kiến thức. Làm như vậy sẽ không tạo ra tình huống, yếu tố có<br /> vấn đề trong học tập. Do đó, việc tổ chức học sinh nghiên cứu tổng quan sẽ được tiến hành theo 2<br /> bước sau:<br /> Bước 1: Giáo viên đọc lịch sử vật lí về sự phát triển kiến thức cần dạy, xác định những nội<br /> dung chính liên quan đến sự phát triển kiến thức (tổng quan). Sau đó, giáo viên có thể thông báo<br /> cho học sinh địa chỉ có đề cập đến những nội dung này và yêu cầu họ tìm đọc, hoặc giáo viên tập<br /> hợp những nội dung này viết thành tổng quan dưới dạng văn bản để cung cấp tổng quan cho học<br /> sinh nghiên cứu.<br /> Bước 2: Giáo viên yêu cầu học sinh đọc tổng quan về sự phát triển kiến thức, phân tích,<br /> đánh giá và hoàn thiện nội dung theo yêu cầu (như nêu ở Bảng nghiên cứu tổng quan trong phần<br /> ví dụ dưới đây).<br /> Ví dụ về việc tổ chức dạy học giai đoạn nghiên cứu tổng quan về từ trường của nam châm<br /> được trình bày ở Bảng 1.<br /> Sau khi học sinh kết thúc giai đoạn 1 theo tiến trình của phương pháp khoa học tức là học<br /> sinh đã tiến hành các thí nghiệm về tương tác giữa nam châm với nam châm, nam châm sắt, thép,<br /> với các vật liệu khác và phát biểu câu hỏi khoa học: Tại sao nam châm hút nam châm và sắt nhưng<br /> không hút được giấy vụn, lông ngỗng, gỗ, ...? Tại sao khi sắt được nam châm hút lại hút được các<br /> vật bằng sắt khác? Giáo viên yêu cầu học sinh tìm đọc (hoặc đọc nội dung giáo viên đã chuẩn bị)<br /> các kết quả nghiên cứu trước đây của các nhà khoa học về từ trường, sau đó yêu cầu học sinh hoàn<br /> thành tóm tắt việc nghiên cứu tổng quan theo các nội dung như bảng dưới đây (dưới sự hướng dẫn<br /> thích hợp của giáo viên):<br /> Dựa trên kết quả “nghiên cứu tổng quan”, học sinh có thể chính xác lại nội hàm câu hỏi<br /> khoa học, ví dụ như:<br /> Tương tác từ (giữa nam châm với nam châm, với sắt, . . . ) thông qua môi trường vật chất nào?<br /> Những hiện tượng nào là biểu hiện vật chất của môi trường này, là biểu hiện vật chất mối<br /> liên quan giữa môi trường tương tác từ với độ lớn tương tác từ?<br /> Sắt có tính chất gì mà nam châm hút được sắt hay sắt nhiễm từ cũng hút được các vật bằng<br /> sắt khác?<br /> Trong những câu hỏi trên, có những câu được trả lời trong chương trình vật lí THCS, cũng<br /> có câu được trả lời ở các chương trình học cao hơn.<br /> <br /> 53<br /> <br />