Bồi dưỡng năng lực khoa học cho học sinh thông qua dạy học chủ đề “nước” - Nguyễn Thị Thuần

JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE DOI: 10.18173/2354-1075.2016-0156 Educational Sci., 2016, Vol. 61, No. 8B, pp. 30-41 This paper is available online at BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC KHOAHỌC CHO HỌC SINH THÔNG QUA DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “NƯỚC” Nguyễn Thị Thuần1, Đỗ Hương Trà2 1Khoa Khoa học Tự nhiên, Trường Đại học Thủ đô Hà Nội 2Khoa Vật lí, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Tóm tắt. Hình thành và bồi dưỡng năng lực khoa học cho học sinh phụ thuộc rất nhiều vào tiến trình dạy học, trong đó người học tham gia vào các hoạt động tìm tòi khám phá để giải quyết vấn đề. Trên cơ sở phân tích các mức độ dạy học tích hợp và đặc điểm của dạy học các môn Khoa học ở trường Trung học cơ sở Việt Nam cũng như các biểu hiện của năng lực khoa học, nghiên cứu đã phân tích, lựa chọn một chủ đề dạy học tích hợp gắn với thực tiễn và vốn kinh nghiệm của người học, từ đó đề xuất tiến trình dạy học, ở đó người học tiếp nhận tình huống có ý nghĩa thực tiễn trong bối cảnh cụ thể, thực hiện các hoạt động tìm tòi, khám phá, nghiên cứu khoa học, năng lực khoa học được hình thành và phát triển. Bài báo phân tích một số hoạt động học trong dạy học chủ đề “Nước” với việc hình thành và phát triển năng lực khoa học cho học sinh trung học cơ sở Việt Nam. Từ khóa: Dạy học tìm tòi khám phá, năng lực khoa học, chủ đề Nước, tìm tòi khám phá, tích hợp. 1. Mở đầu Từ cuối thế kỉ XX nhiều tổ chức giáo dục hàng đầu đã có ý tưởng giáo dục theo hướng phát triển năng lực khoa học và trở thành xu thế giáo dục của thế kỉ XXI như: tổ chức OECD tiến hành các đợt khảo sát PISA 3 năm một lần cho đối tượng học sinh tuổi 15 gồm 4 năng lực trong có năng lực khoa học. Từ khoảng cuối thế kỉ 20, giáo dục phổ thông của nhiều nước được cải cách, thay đổi theo định hướng phát triển năng lực của người học. Giáo dục Việt Nam cũng không nằm ngoài xu hướng đó, tiếp cận năng lực được khẳng định rõ ràng hơn trong quá trình phát triển, đổi mới một loạt các chương trình giáo dục các cấp, các môn học từ năm 2015. Quá trình dạy học không chỉ quan tâm đến các kiến thức người học có được mà còn quan tâm đến quá trình tìm tòi khám phá để người học có được các kiến thức. Chính qua quá trình đó, hình thành và bồi dưỡng năng năng lực khoa học của người học. Tuy nhiên, vấn đề đặt ra là thiết kế các hoạt động dạy học, tổ chức quá trình học tập như thế nào để tạo cơ hội cho việc bồi dưỡng năng lực khoa học cho học sinh? 2. Nội dung nghiên cứu Để bồi dưỡng năng lực khoa học cho học sinh, cần đưa học sinh vào hoạt động tìm tòi nghiên cứu, từ đó, nghiên cứu xác định các biểu hiện của năng lực khoa học của học sinh và đề xuất quy trình tổ chức dạy học đáp ứng các yêu cầu bồi dưỡng năng lực cho học sinh. Ngày nhận bài: 10/6/2016. Ngày nhận đăng: 12/9/2016. Liên hệ: Nguyễn Thị Thuần, e-mail: ntthuan@daihocthudo.edu.vn 30 Bồi dưỡng năng lực khoa học cho học sinh thông qua dạy học chủ đề “Nước” 2.1. Tiến trình dạy học tìm tòi khám phá Để bồi dưỡng năng lực khoa học cho HS, GV cần tổ chức hoạt động tìm tòi khám phá sao cho HS được bộc lộ các biểu hiện về năng lực khoa học một cách tốt nhất. Dạy học tìm tòi khám phá là một quá trình trong đó dưới vai trò định hướng của người dạy, người học chủ động việc học tập của bản thân, hình thành các câu hỏi, tìm kiếm các giải pháp giải quyết các vấn đề, chứng minh một quan điểm và thực hiện các nghiên cứu để trả lời cho vấn đề đặt ra, từ đó xây dựng nên những hiểu biết và tri thức mới. Dạy học tìm tòi khám phá tạo cho học sinh cơ hội để họ trải nghiệm những hiện tượng và khám phá khoa học một cách trực tiếp. Chúng tạo ra những thách thức, những bối cảnh trong đó học sinh có thể bộ lộ quan điểm của mình và khám phá chân lí, tự mình tạo kiến thức mới bằng cách chỉnh sửa, thay đổi các quan niệm và thêm những khái niệm mới vào cái họ đã biết. Từ đó, có thể khẳng định, tìm tòi, khám phá là con đường hiệu quả để người học được chủ động, tích cực học, qua đó rèn cho người học những năng lực cần thiết. Đặc trưng cơ bản của tiến trình dạy học tìm tòi khám phá là các kiến thức được tổ chức xung quanh các chủ đề nhằm tạo mối liên hệ giữa các kiến thức của các phần, các môn học khác nhau để giải quyết vấn đề thực tiễn. Đó là một tiến trình học trong môi trường dân chủ, dựa trên nguyên tắc cùng quản lí, cùng chịu trách nhiệm về cả phía người dạy và người học nhằm phát triển năng lực khoa học của người học [2]. Một cách chung nhất, hoạt động tìm tòi khám phá của người học có thể được sơ đồ hóa qua các giai đoạn như hình trên [2]. Tùy theo mục tiêu dạy học, GV có thể sử dụng toàn bộ hoặc một số các bước đó. Giai đoạn 1: Hoạt động khởi động. Bước 1. Tình huống xuất phát: tình huống cần xuất phát từ chính nhu cầu của học sinh cũng như sở thích và lợi ích của người học, từ đó, kích thích học sinh phân tích tình huống nhằm thiết lập mối liên hệ giữa vốn kinh nghiệm với mục tiêu dạy học cần đạt. Để đạt được điều này, giáo viên có thể sử dụng: các hình ảnh, các đoạn phim; nghiên cứu Trái Đất, bản đồ địa lí; một câu chuyện lịch sử, một bản nhạc; các bài báo, tạp chí; tờ rơi du lịch; một cáo thị; một chương trình tivi, chương trình phát thanh; một bài báo mà tất cả học sinh phải đọc; một sự kiện ở địa phương; thăm quan (triển lãm, khu sản xuất công nghiệp, khu du lịch sinh thái; rừng nước ngập mặn ...). Điều này làm cho học sinh ý thức được cái mà họ đã biết về chủ đề học tập và xác định được vấn đề đặt ra: Nhận thấy hiện tượng có những đặc điểm nào? Giai đoạn 2: Hoạt động tìm tòi khám phá để giải quyết vấn đề Giai đoạn này gồm các bước 2, 3, 4 và 5 trong sơ đồ hình 1, trong đó, học sinh thực hiện các nghiên cứu, tìm kiếm thông tin và các dữ kiện cần thiết, tổ chức thông tin và đánh giá nó. Ở đây, học sinh được dẫn đến bởi các hoạt động khác nhau để khám phá, để khai thác quá trình phát hiện, để thu thập, chọn lọc thông tin và xử lí thông tin nhằm trả lời cho vấn đề đặt ra. Bước 2: Đề xuất giả thuyết, giải pháp và lựa chọn giải pháp tối ưu: Học sinh quan sát, hỏi, so sánh, nghiên cứu để hiểu, hình thành giả thuyết và đi đến việc trình bày toàn thể giải pháp của mình. Học sinh có thể sử dụng các hình ảnh, phim, nghe các đĩa nhạc, tiến hành phỏng vấn, điều tra, đọc, ghi nhận, dùng các phép quy chiếu và bản đồ. Bước 3: Tìm kiếm và thu thập các nguyên liệu cần thiết phục vụ cho quá trình tiến hành các giải pháp. Bước 4: Tiến hành giải pháp và thu thập dữ liệu: Học sinh khai thác và tổ chức thông tin: sưu tầm, đo đạc, chứng minh, tiến hành thí nghiệm. . . . từ đó dẫn học sinh đến việc tạo ra các bài viết có nghĩa, có tổ chức, có cấu trúc và được diện đạt rõ ràng, trong sáng. Các thông tin được tổ chức nhờ: sắp xếp, nhóm, sơ đồ, đánh số, bảng, biểu, ... Bước 5: Phân tích kết quả nghiên cứu: Trong hoạt động này, học sinh phát triển các ý tưởng, 31 Nguyễn Thị Thuần, Đỗ Hương Trà giải quyết vấn đề, tổng hợp các thông tin thu nhận được, khái quát hóa và áp dụng cái đã học. Điều này đòi hỏi học sinh cần có năng lực đặt câu hỏi, đưa ra các giả thuyết và kiểm tra nó. Hình 1: Sơ đồ các bước của tiến trình dạy học tìm tòi khám phá Giai đoạn 3: Hoạt động đánh giá và suy ngẫm về các giải pháp. Giai đoạn này gồm bước 6 và 7 của sơ đồ hình 1. Bước 6: Kết luận, tổng quát hóa: gồm đánh giá thông tin, đánh giá các giải pháp, các ý tưởng. Đây là thời điểm khách quan hóa và tự đánh giá của học sinh. Họ cần phải dẫn đến việc nhận thức về những điều mà họ đã học được, những câu hỏi họ chưa thể trả lời. Học sinh có dịp để chia sẻ (nói và viết) cái mà họ đã sống, có dịp quay lại những thành công và những ước mơ, về cái đã vận hành tốt và cái cần thay đổi để thực hiện công việc của mình. Họ phát hiện một số kiến thức và kĩ năng cần phát triển để có thể hoàn thành các nhiệm vụ khác tương tự. Họ có dịp tự đánh giá và nói về sự hài lòng đối với nhiệm vụ đã thực hiện. Bước 7: Trình bày kết quả thu được cũng như cách thức nghiên cứu để đi đến kết quả. 2.2. Bồi dưỡng năng lực khoa học của học sinh qua dạy học chủ đề Nước 2.2.1. Năng lực khoa học và cấu trúc của năng lực khoa học Năng lực khoa học là khả năng sử dụng những kiến thức khoa học, phân tích câu hỏi và rút ra những kết luận hợp lí có cơ sở nhằm đưa ra những quyết định đúng đắn về thế giới tự nhiên và những thay đổi con người tạo ra đối với thế giới tự nhiên [1]. Kiến thức khoa học của một cá nhân là khả năng sử dụng kiến thức đó để nhận biết các câu hỏi, tiếp thu kiến thức mới, giải thích các hiện tượng khoa học và rút ra các kết luận có cơ sở về các vấn đề liên quan đến khoa học. Hiểu biết của cá nhân về đặc điểm đặc trưng của khoa học là một hình thái kiến thức và nghiên cứu của con người. Nhận thức của cá nhân đó về những ảnh hưởng của khoa học và công nghệ tới đời sống vật chất tinh thần và văn hóa của con người, sự sẵn sàng tham gia vào các vấn đề liên quan tới khoa học với tư cách là một công dân có hiểu biết và có tư duy khoa học [1]. Trong dạy học các môn khoa học thì năng lực khoa học là năng lực đặc thù của môn học, trong đó năng lực khoa học có thể có các thành tố sau [4]: 32 Bồi dưỡng năng lực khoa học cho học sinh thông qua dạy học chủ đề “Nước” Thành tố 1. Giải thích các hiện tượng một cách khoa học - Nhận ra (nhớ lại) và vận dụng kiến thức khoa học một cách phù hợp. - Nhận biết, sử dụng và tạo ra các mô hình để giải thích. - Đưa ra các dự đoán có căn cứ. - Cung cấp các giả thuyết để giải thích. - Lí giải được ý nghĩa của kiến thức khoa học đó đối với đời sống, xã hội. Thành tố 2. Đánh giá và thiết kế các nghiên cứu khoa học - Xác định câu hỏi để khám phá một nhiệm vụ khoa học nhất định. - Phân biệt câu hỏi có thể nghiên cứu khoa học được. - Đề xuất ra cách thức tiến hành thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu. - Đánh giá các biện pháp đã đề xuất. - Thực hiện các nghiên cứu: Tiến hành thí nghiệm, quan sát, điều tra. - Mô tả và đánh giá những biện pháp mà các nhà khoa học sử dụng để đảm bảo sự tin cậy của dữ liệu, tính khách quan và khái quát của lời giải thích. Thành tố 3. Trình bày các dữ liệu và bằng chứng một cách khoa học - Chuyển đổi dữ liệu từ dữ liệu này sang dạng dữ liệu khác. - Phân tích và diễn giải dữ liệu để rút ra kết luận phù hợp. - Xác định các giả thiết, bằng chứng và các lí lẽ trong tài liệu khoa học. - Phân biệt giữa luận cứ dựa trên bằng chứng khoa học và luận cứ dựa trên các căn cứ khác. - Đánh giá các luận cứ và các bằng chứng khoa học từ các nguồn khác nhau. 2.2.2. Lựa chọn và xây dựng chủ đề “Nước” Phân tích chủ đề Nước trong mối quan hệ giữa các môn học khác nhau ở bậc THCS ở VN chúng tôi thấy kiến thức về nước có ở các môn học ở bậc THCS như sau: Môn Lớp Bài Nội dung Hoá học 8 Bài 36 - Cấu tạo của nước - Tính chất của nước - Vai trò của nước với đời sống con người. - Bảo vệ môi trường nước chống ô nhiễm Bài 40, Dung dịch: Nước là dung môi hoà tan nhiều chất khác. Bài 41 Độ tan của các chất trong nước Vật lí 6 Bài 26, 27 Sự ngưng tụ, sự bay hơi và sự sôi (Các trạng thái và biến đổi trạng thái của nước). 8 Áp suất chất lỏng – Bình thông nhau - Sự nổi 6 Bài 20 Hơi nước trong không khí – Mưa Bài 23 Sông và hồ Bài 24 Biển và đại dương 8 Bài 33 Đặc điểm sông ngòi Việt Nam Bài 34 Hệ thống sông lớn ở Việt Nam 9 Bài 12 Sự phát triển và phân bố công nghiệp (phần công nghiệp điện) 33 Nguyễn Thị Thuần, Đỗ Hương Trà Bài 14 Giao thông và vận tải Bài 15 Thương mại và du lịch Công nghệ 7 Bài 20 Môi trường nuôi trồng thuỷ sản: đặc điểm, tính chất củanước nuôi trồng thuỷ sản Sinh 6 Bài 20 Vai trò của nước trong quang hợp ở cây xanh 7 Nước với sự trao đổi chất ở động vật 9 Bài 54, 55 Ô nhiễm môi trường nước – trách nhiệm bảo vệ nguồn nước. GDCD 6 Bài 7 Yêu thiên nhiên và sống hoà hợp với thiên nhiên 7 Bài 14 Bảo vệ môi trường và tài nguyên thiên nhiên Như vậy, có thể thấy chủ đề Nước có liên quan đến nhiều kiến thức và kĩ năng ở các môn học khác nhau ở THCS. Mặt khác, trong thực tiễn cuộc sống, nước có mặt khắp mọi nơi và có vai trò đặc biệt quan trọng đối với mọi sự sống trên trái đất, Nước tạo nên một chủ đề thống nhất. Khi đề cập đến nước, có thể kể đến vòng tuần hoàn của nước trong tự nhiên, sự chuyển thể của nước, nước đối với sự sống, sự cung cấp nước từ nguồn nước đến các gia đình, làm thế nào để cung cấp nước sạch... Nói đến chất lượng nước là nhắc tới các phương pháp của hóa học phân tích. Khi xử lí nước đề cập đến vận dụng những quá trình lí – hóa (hoặc đơn giản là hóa học và vi sinh),... Vì thế, hoạt động dạy học xung quanh chủ đề nước, đưa học sinh vào quá trình tìm tòi, nghiên cứu chủ đề sẽ góp phần hình thành vàbồi dưỡng năng lực khoa học ở học sinh. Sơ đồ 2 mô tả một số nội dung trong chủ đề Nước: Hình 2: Các vấn đề cần giải quyết trong chủ đề Nước 2.2.3. Bồi dưỡng năng lực KH qua chủ đề Nước Từ các biểu hiện của năng lực khoa học (mục 2.2), có thể thiết kế các hoạt động dạy học chủ đề từ việc cụ thể hóa mục tiêu dạy học của các hoạt động được thiết kế để đánh giá việc hình thành và phát triển năng lực khoa học. Hoạt động khởi động HS quan sát một số hình ảnh chụp vệ tinh về Trái Đất - như một hành tinh xanh, về cảnh đẹp của Vịnh Hạ Long, về Hồ Tây (Hà Nội), để thấy được sự tương phản qua các hình ảnh thời sự của Việt Nam (hạn hán ở miền Trung và miền Nam vào tháng 3/2016, về sự cạn kiệt của nước ở một số hồ ở miền Trung, về hình ảnh ô nhiễm nước làm cá chết ở các tỉnh miền Trung) cũng như 34 Bồi dưỡng năng lực khoa học cho học sinh thông qua dạy học chủ đề “Nước” trên thế giới (hạn hán ở Ấn Độ, thiếu nước ngọt trầm trọng ở một số quốc gia của châu Phi, . . . ). Từ đó phát hiện được vấn đề cần giải quyết: Vì sao nước dùng ngày càng cạn kiệt và nhiều nguồn nước ở Việt Nam bị ô nhiễm, làm thể nào giải quyết vấn đề đó? Qua hoạt động này, năng lực khoa học được biểu hiện thông qua các biểu hiện mô tả trong bảng dưới đây: Tìm hiểu các hiện tượng một cách khoa học. - Nhớ lại và vận dụng kiến thức khoa học liên quan đến vấn đề nước cạn kiệt và ô nhiễm một cách phù hợp. - Đưa ra được các dự đoán có căn cứ về hiện tượng nước dùng ngày càng cạn kiệt và nhiều nguồn nước ở VN bị ô nhiễm. - Xác định các câu hỏi về nước để giải quyết vấn đề về nguồn nước cạn kiệt và nhiều nguồn nước bị ô nhiễm. - Phân biệt được các câu hỏi có thể thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu khoa học. HĐ tìm tòi khám phá để giải quyết vấn đề a. Tìm hiểu sự phân bố nguồn nước trên Trái Đất Hoạt động 1. Thiết kế và tiến hành thí nghiệm mô phỏng để đánh giá sự phân bố nước trên Trái Đất. Tiến hành: Quan sát hình ảnh và bảng số liệu do GV cung cấp, học sinh lấy 1 lít nước rồi chia thành các cốc có thể tích khác nhau tương ứng với thành phần của sự phân bố nguồn nước trên Trái đất. Giả sử lượng nước trên toàn thế giới là 1 lít và lấy 1 lít nước (1000 mL) vào cốc to. Từ đó, tính toán các loại nước biển, băng tuyết, nước sông hồ, nước ngầm, hơi nước trong không khí chiếm thể tích bao nhiêu và rót ra cốc nhỏ hơn các thể tích tương ứng vừa tính được. Hoạt động thiết kế và tiến hành thí nghiệm giúp học sinh có cơ hội được đánh giá và thiết kế các nghiên cứu khoa học, trình bày được các dữ liệu và bằng chứng khoa học. Nói cách khác, phát triển được năng lực khoa học qua các biểu hiện: Đánh giá và thiết kế các nghiên cứu khoa học - Tạo ra các mô hình để giải thích về sự phân bố nước trên trái đất. - Đề xuất ra cách thức tiến hành, thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu tìm hiểu sự phân bố nguồn nước trên trái đất. Thực hiện các nghiên cứu: Tiến hành thí nghiệm, quan sát, điều tra. Trình bày các dữ liệu và bằng chứng một cách khoa học. Phân tích và diễn giải dữ liệu về phân bố nguồn nước để rút ra kết luận phù hợp. Hoạt động 2. Biểu diễn trên biểu đồ sự phân bố nguồn nước trên Trái Đất. Tiến trình: Quan sát bản đồ phân bố nguồn nước ngọt để trả lời được các câu hỏi: - Khu vực nào có nhiều tài nguyên nước? - Khu vực nào có ít tài nguyên nước? - Vẽ biểu đồ hình tròn về sự phân bố các loại nguồn nước trên Trái Đất. - Việt Nam là quốc gia có nhiều hay ít tài nguyên nước? Qua hoạt động này, học sinh thực hiện được việc chuyển đổi dữ liệu, phân tích và diễn giải dữ liệu, phát triển được năng lực khoa học qua các biểu hiện như sau: 35 Nguyễn Thị Thuần, Đỗ Hương Trà Trình bày các dữ liệu và bằng chứng một cách khoa học. - Chuyển đổi dữ liệu về sự phân bố nguồn nước trên bản đồ sang các dạng dữ liệu khác (biểu đồ). - Phân tích biểu đồ và diễn giải dữ liệu để rút ra kết luận: Việt Nam là quốc gia có nhiều hay ít tài nguyên nước. Hoạt động 3. Suy ngẫm: Quan sát bản đồ sử dụng nước sạch trên thế giới. Tiến trình: Từ quan sát bản đồ sử dụng nước sạch, học sinh thảo luận về các vấn đề: - Nguyên nhân tại sao tỉ lệ người dân ở Việt Nam được cung cấp nước sạch thuộc loại thấp trên Thế giới? - Hãy đóng vai nhà chức trách đề xuất các biện pháp để mọi người dân đều có nước sạch dùng? - Chúng ta phải làm gì để sử dụng hợp lí nguồn tài nguyên nước? Trên cơ sở thảo luận, phân tích để trả lời các câu hỏi đó, học sinh thực hiện một chuỗi các hoạt động về tầm quan trọng của nước đối với sống, đề xuất các nghiên cứu để có nước sạch và sử dụng hợp lí nguồn tài nguyên nước. Từ các hoạt động đó, hình thành được năng lực khoa học thông qua bảng sau: Tìm hiểu các hiện tượng một cách khoa học. Đưa ra các dự đoán có căn cứ và cung cấp các giả thuyết để giải thích nguyên nhân tại sao tỉ lệ người dân ở Việt Nam được cung cấp nước sạch thuộc loại thấp trên Thế giới? Lí giải được tầm quan trọng, ý nghĩa của nước sạch, ý thức sử dụng hợp lí nguồn tài nguyên nước và biện pháp để có nước sạch đối với đời sống xã hội. Đánh giá và thiết kế các nghiên cứu khoa học Đề xuất ra cách thức tiến hành thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu làm sao để mọi người dân đều có nước sạch. Đánh giá các biện pháp đã đề xuất. b. Cấu tạo của nước: Để nghiên cứu cấu tạo của nước, học sinh thực hiện các hoạt động sau để nhằm hình thành và phát triển các năng lực khoa học. Hoạt động 1. Thí nghiệm điện phân tạo ra Hydro và Oxy. Tiến hành thí nghiệm: Học sinh thiết lập hệ thống mạch điện để điện phân nước. Sau đó, nhỏ thêm một vài giọt axit sunfuric loãng vào nước cất. Đóng mạch điện và quan sát những thay đổi ở hai thanh carbon. Khí thu thập trong các ống nghiệm được thử nghiệm bằng cách sử dụng tàn đóm để ở gần miệng ống nghiệm. HS quan sát thí nghiệm, ghi lại kết quả và giải thích kết quả và xác định thành phần cấu tạo của nước. Hoạt động 2. Nghiên cứu mô hình phân tử nước. Tiến hành thí nghiệm: Học sinh dùng đất nặn, nặn mô hình phân tử nước theo thành phần cấu tạo của nước đã nghiên cứu ở hoat động 1, từ đó, mô tả được cấu tạo của phân tử nước theo mô hình vừa nặn được. Qua hoạt động nghiên cứu cấu tạo của nước, học sinh thực hiện các thí nghiệm, trình bày được các dữ liệu và bằng chứng một cách khoa học về cấu tạo của nước, từ đó các biểu hiện của năng lực khoa học được phát triển như sau: 36 Bồi dưỡng năng lực khoa học cho học sinh thông qua dạy học chủ đề “Nước” Đánh giá và thiết kế các nghiên cứu khoa học Thực hiện các nghiên cứu: Tiến hành thí nghiệm và quan sát thí nghiệm điện phân tạo ra Hydro và Oxy. Tạo ra mô hình mô phỏng về cấu tạo phân tử nước. Trình bày các dữ liệu và bằng chứng một cách khoa học Phân tích và diễn giải dữ liệu vừa nghiên cứu để rút ra kết luận phù hợp về cấu tạo của nước. Đánh giá các luận cứ và các bằng chứng khoa học về cấu tạo của nước từ các nguồn khác nhau. c. Các tính chất của nước. Có thể tổ chức hoạt động theo trạm với 4 hoạt động sau: Hoạt động 1. Tìm hiểu tính chất vật lí của nước. Học sinh thực hiện hoạt động trải nghiệm: Bịt mắt một bạn trong nhóm rồi mời bạn uống lần lượt ba cốc nước các loại để bạn đoán xem bạn vừa uống nước gì. Học sinh nhận xét về mùi vị, màu sắc của nước. Từ đó, kết luận về các tính chất vật lí của nước. Hoạt động 2. Tìm hiểu các trạng thái của nước: Tiến hành: * Nhiệm vụ giao về nhà: Đổ một cốc nước rồi quan sát mực nước hàng ngày và quan sát xem có thấy hơi nước bay ra không? * Trên lớp: Cho mỗi học sinh quan sát cục nước đá. Nêu nhận xét về nước ở trạng thái rắn: Hình dạng, màu sắc và so sánh hình dạng màu sắc của nước ở trạng thái rắn với một vật rắn khác và từ đó rút ra nhận xét Tiếp theo để cho cục nước đá tan chảy. Nhận xét và rút ra kết luận về hình dạng, màu sắc của nước ở trạng thái lỏng Đun nóng nước cho đến khi nước sôi và hóa hơi. Quan sát hiện tượng lúc nước sôi và so sánh với hiện tượng đã quan sát cốc nước ở nhà. Từ đó rút ra nhận xét. Hoạt động 3. Tìm hiểu sự hoà tan của nước Tiến hành thí nghiệm: Hoà tan các chất muối ăn, đá vôi, đường vào 3 cốc nước bằng nhau. HS làm thí nghiệm và quan sát xem chất nào tan nhiều hơn và rút ra kết luận về khả năng hòa tan của nước. Hoạt động 4. Tìm hiểu tính chất hoá học của nước qua phản ứng tôi vôi Tiến hành thí nghiệm: Thả CaO vào cốc nước. Nhúng giấy thử độ pH vào dung dịch và so màu để xác định khoảng pH của dung dịch thu được. Hoạt động này học sinh đánh giá và thiết kế các nghiên cứu các tính chất của nước và trình bày các dữ liệu một cách khoa học, cụ thể các biểu hiện của năng lực khoa học như sau: Đánh giá và thiết kế các nghiên cứu khoa học Đề xuất ra cách thức tiến hành thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu về các tính chất của nước. Đánh giá các biện pháp đã đề xuất. Thực hiện các nghiên cứu: Tiến hành thí nghiệm, quan sát, điều tra. Trình bày các dữ liệu và bằng chứng một cách khoa học Phân tích và diễn giải dữ liệu vừa nghiên cứu để rút ra kết luận phù hợp về tính chất vật lí và tính chất hóa học của nước. Đánh giá các luận cứ và các bằng chứng khoa học về các tính chất của nước từ các nguồn khác nhau. 37 Nguyễn Thị Thuần, Đỗ Hương Trà d. Các trạng thái tồn tại của nước. Hoạt động 1. Quan sát các hình ảnh của nước trong tự nhiên, của nước trong các bản tin dự báo thời tiết để điền tên của các trạng thái của nước ở từng tình huống vào bảng. Hoạt động 2. Viết một đoạn văn mô tả hành trình của một giọt nước mưa. Kể lại cho các bạn trong nhóm. Nghe các bạn kể, vẽ sơ đồ «hành trình» do bạn mô tả. Từ hai hoạt động này, hình thành được năng lực khoa học thông qua bảng sau: Tìm hiểu các hiện tượng một cách khoa học. - Đưa ra các dự đoán có căn cứ về các trạng thái của nước trong tự nhiên. - Lí giải được ý nghĩa của kiến thức về trạng thái của nướcđối với đời sống, xã hội. Trình bày các dữ liệu và bằng chứng một cách khoa học. Phân tích và diễn giải dữ liệu vừa nghiên cứu để rút ra kết luận phù hợp về các trạng thái của nước. Đánh giá các luận cứ và các bằng chứng khoa học về trạng thái của nước. e.Vấn đề ô nhiễm nguồn nước Học sinh thực hiện các dự án tìm hiểu các nguồn nước tại địa phương, vấn đề ô nhiễm nước, các biện pháp xử lí nước ô nhiễm và các biện pháp tiết kiệm nước. Hoạt động: Dự án “nước sạch”: Câu hỏi khái quát: Để tồn tại và phát triển, con người có nhu cầu thiết yếu về nước, khoảng 70,8% bề mặt Trái đất được bao phủ bởi nước. Trong đời sống hàng ngày cần nước sạch để sinh hoạt, vậy thế nào là nguồn nước sạch? Làm thế nào để có một nguồn nước sạch sinh hoạt? Câu hỏi định hướng: Thế nào là nước sạch? Tiêu chuẩn của nước sạch? Sản xuất nước sạch thế nào? Phương pháp khử trùng để có nước sạch? Các biện pháp bảo vệ nguồn nước? Từ đó, đưa ra các tiểu chủ đề của dự án, với mỗi tiểu chủ đề, các nhóm có thể cho xây dựng sơ đồ tư duy hoặc lập danh sách những câu hỏi, những vấn đề nhỏ hơn (Hình 3). Mỗi nhóm HS lập dự án, lên kế hoạch, phân công. Thời gian thực hiện dự án có thể 1 tuần đến 1 tháng tùy thuộc vào mức độ các tiểu chủ đề dự án lựa chọn và điều kiện thực tế. Hình 3: Các tiểu chủ đề của dự án nước sạch Mục tiêu năng lực thành tố của năng lực khoa học qua dự án “Nước sạch” được thể hiện trong bảng sau: 38 Bồi dưỡng năng lực khoa học cho học sinh thông qua dạy học chủ đề “Nước” Tìm hiểu các hiện tượng một cách khoa học. - Đưa ra các dự đoán có căn cứ về nước sạch. - Cung cấp các giả thuyết để giải thích thế nào là nước sạch. - Lí giải được ý nghĩa của tầm quan trọng nước sạch đối với đời sống, xã hội. Đánh giá và thiết kế các nghiên cứu khoa học. Đề xuất ra cách thức tiến hành thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu tiêu chuẩn nước sạch. Đề xuất ra cách thức tiến hành thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu sản xuất nước sạch. Đề xuất ra cách thức tiến hành thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu khử trùng để có nước sạch. Đề xuất ra cách thức tiến hành thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu các biện pháp bảo vệ nguồn nước. Đánh giá các biện pháp nghiên cứu đã đề xuất. Thực hiện các nghiên cứu: Tiến hành thí nghiệm, quan sát, điều tra. Trình bày các dữ liệu và bằng chứng một cách khoa học. Phân tích và diễn giải dữ liệu vừa nghiên cứu để rút ra kết luận phù hợp về tiêu chuẩn nước sạch. Phân tích và diễn giải dữ liệu vừa nghiên cứu để rút ra kết luận phù hợp về quy trình sản xuất nước sạch. Phân tích và diễn giải dữ liệu vừa nghiên cứu để rút ra kết luận phù hợp các phương pháp khử trùng để có nước sạch. Phân tích và diễn giải dữ liệu vừa nghiên cứu để rút ra kết luận phù hợp các Biện pháp bảo vệ nguồn nước. Đánh giá các luận cứ và các bằng chứng khoa học về tiêu chuẩn nước sạch, sản xuất nước sạch, các phương pháp khử trùng để có nước sạch và các biện pháp bảo vệ nguồn nước từ các nguồn khoa học khác nhau. Các sản phẩm dự kiến của học sinh: - Các băng hình giới thiệu về nhóm, các hoạt động của nhóm đã hoạt động trong suốt quá trình hoàn thành sản phẩm của dự án. - Sổ theo dõi dự án. - Báo cáo kết quả thu hoạch sau khi ngoại khóa: + Một số mô hình đơn giản để xử lí nguồn nước ô nhiễm. + Bài trình bày về quy trình sản xuất nước sạch. + Bảng các tiêu chuẩn của nước sạch theo tiêu chuẩn của tổng cục đo lường. + Bài thuyết trình về việc phát hiện được việc ô nhiễm nguồn nước ở xung quanh khu phố sinh sống và các nguyên nhân. + Đưa ra được các phương pháp khử trùng và thực hiện được thí nghiệm bộ nước lọc. 2.2.4. Đánh giá cơ hội bồi dưỡng năng lực KH qua chủ đề Nước Qua phân tích các thành tố, các biểu hiện của năng lực khoa học, chúng tôi đã thiết kế các hoạt động dạy học để tạo cơ hội tốt nhất cho người học phát triển năng lực khoa học. Cụ thể, ở mỗi hoạt động đã tổ chức: - Hoạt động khởi động qua các tình huống xuất phát, gắn với bối cảnh thực tiễn của cuộc 39 Nguyễn Thị Thuần, Đỗ Hương Trà sống để làm nảy sinh vấn đề, kích thích hứng thú, làm cho người học có nhu cầu tìm hiểu, phân tích tình huống nhằm thiết lập mối liên hệ giữa vốn kinh nghiệm với mục tiêu dạy học cần đạt và tham gia vào những chuỗi hoạt động tìm tòi khám phá. - Hoạt động thăm dò để đề xuất giả thuyết, giải pháp, lúc này học sinh được tham gia quan sát hình ảnh, bảng biểu, bản đồ về nước để so sánh nghiên cứu, hình thành giả thuyết rồi trình bày toàn thể giải pháp của mình về vấn đề nghiên cứu về nước. - Sau khi đánh giá các giải pháp đề ra để lựa chọn giải pháp tối ưu học sinh tham gia vào hoạt động xây dựng các phương án thực nghiệm nghiên cứu về cấu tạo nước, tính chất của nước và các vấn đề về nước sạch để tiến hành thí nghiệm, quan sát, điều tra, phỏng vấn, ghi nhận, đo đạc, chứng minh. . . và cách thức thu thập dữ liệu từ đó dẫn học sinh đến việc tạo ra các bài viết có nghĩa, có tổ chức, có cấu trúc nhờ việc sắp xếp, nhóm, sơ đồ, đánh số bảng, biểu. . . Từ đó người học phát triển các ý tưởng, tổng hợp các thông tin thu nhận được, khái quát hóa và áp dụng những kiến thức về nước. - Tiếp đó, người học trải qua hoạt động đánh giá các kết quả thu được và quá trình giải quyết vấn đề nghiên cứu về nước, giai đoạn này học sinh đã được dẫn đến việc nhận thức những kiến thức họ đã học được đó là cấu tạo và tính chất của nước, các trạng thái tồn tại của nước, nước đối với đời sống sinh vật và nước đối với môi trường và những câu hỏi học chưa thể trả lời. - Cuối cùng, học sinh trình bày kết quả cũng như cách thức để đi đến kết quả nghiên cứu về các kiến thức về nước, đồng thời đánh giá các luận cứ và các nguồn khác đã nghiên cứu về nước để rút ra kết luận. Như vậy, với mỗi hoạt động khác nhau, học sinh đều được trải qua các bước tìm tòi khám phá, các hoạt động đó đều tạo cơ hội tốt để học sinh hình thành và phát triển được năng lực khoa học. 3. Kết luận Bồi dưỡng năng lực khoa học cho học sinh là một trong những mục tiêu quan trọng trong dạy học các môn học. Kiến thức với đầy đủ nghĩa của nó không bao giờ được tiếp nhận một cách thụ động; người học cần được thu hút vào tiến trình học một cách tích cực. Để xây dựng kiến thức của mình, học sinh cần giải thích, phân tích, hiểu các thí nghiệm đã thực hiện, điều đó chỉ thực hiện được rằng các hoạt động đó được đề nghị bởi chính người học. Các hoạt động dạy học đã thiết kế dẫn dắt người học đi từ những tình huống trong bối cảnh thực tiễn đến các hoạt động tìm kiếm, khai thác thông tin, tiến hành thí nghiệm, xây dựng mô hình và thực hiện các dự án đã góp phần phát triển năng lực khoa học và làm cho việc học tập trở nên có ý nghĩa hơn với người học. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Biên, 2015. Quy trình xây dựng chủ đề tích hợp về khoa học tự nhiên. Tạp chí khoa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, Số 60(2), tr. 61-66. [2] Caron, Jacqueline, 1994. Quand revient septembre... Guide sur la gestion de classe participative. Les Éditions de la Chenelière. [3] Nguyễn Thị Phương Hoa, 2014. PISA và những vấn đề của giáo dục Việt Nam, tập 1 – Những vấn đề chung về PISA. Nxb Đại học Sư phạm. [4] Robillard, Marcel, 1994. Approches interdisciplinaires. Une démarche d’organisation d’un projet thématique à caractère interdisciplinaire. Québec franc¸ais, No. 95. 40 Bồi dưỡng năng lực khoa học cho học sinh thông qua dạy học chủ đề “Nước” [5] Đỗ Hương Trà, Nguyễn Thị Thuần, 2013. Dạy học theo tiếp cận liên môn: những vấn đề đặt ra trong đào tạo giáo viên. Tạp chí Giáo dục, Số Đặc biệt tháng 4/2013, trang 71 – 73. [6] Đỗ Hương Trà, Nguyễn Thị Thuần, 2015. Dạy học theo tiếp cận liên môn các môn khoa học tự nhiên – công cụ hiệu quả để bồi dưỡng trách nhiệm xã hội ở người học. Tạp chí Khoa học Giáo dục, tháng 1/2015, trang 17 - 18. [7] Đỗ Hương Trà, Nguyễn Thị Thuần, 2014. Tiến trình sư phạm trong dạy học theo tiếp cận liên môn nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề ở học sinh. Tạp chí Giáo dục, Số đặc biệt tháng 11/2014, trang 187 – 190. [8] https://www.oecd.org/pisa/pisaproducts/pisa2015draftframeworks.htm ABSTRACT Fostering Scientific Competence for teaching students through the substances "Water" Nguyen Thi Thuan1, Do Huong Tra2 1Faculty of Natural Sciences, Hanoi Metropolitan University 2Faculty of Physics, Hanoi National University of Education Forming and improving students’ scientific competence depend greatly on the teaching process in which students participate in activities to solve problems. On the basis of analyzing the characteristics of inquiry-based teaching and the features of Science teaching as well as the expressions of scientific competence at lower secondary schools in Vietnam, the research has analyzed and selected an integrated teaching topic associated with the practical experience of students. The authors, thereby, recommend a teaching approach in which the students take part in practical activities in particular contexts and implement their exploration, discovery and scientific research. The scientific competence, as a result, will be formed and improved. The article analyzed some of the effectiveness of learning activities in teaching the topic "Water" in association with forming and improving the scientific competence for lower secondary school students in Vietnam. Keywords: Inquiry-based teaching; scientific competence; water; Inquiry, Integrated. 41