RÈN LUYỆN KĨ NĂNG DẠY HỌC THÍ NGHIỆM CHO SINH VIÊN SƯ PHẠM THUỘC KHỐI NGÀNH KHOA HỌC TỰ NHIÊN TS Tôn Quang Cường - ThS Phạm Kim Chung Trường Đại học Giáo dục- Đại học Quốc gia Hà Nội Đặt vấn đề Theo quan điểm xây dựng chương trình giáo dục phổ thông, ban hành kèm theo Quyết định số 16/2006/QĐ-BGDĐT ngày 05 tháng 05 năm 2006 Bộ trưởng Bộ Giáo dục Đào tạo, coi trọng kiến thức phương pháp nghiên cứu, chủ yếu phương pháp thực nghiệm Trong thí nghiệm vừa phương tiện dạy học, phương tiện tổ chức hoạt động nhận thức học sinh, vừa phương tiện để học sinh nghiên cứu theo đường nhà khoa học Việc rèn luyện phát triển kĩ sử dụng thí nghiệm dạy học (bao gồm hệ thống kĩ sử dụng thí nghiệm kỹ dạy học thí nghiệm) cho sinh viên sư phạm thuộc khối ngành khoa học tự nhiên có ý nghĩa quan trọng Tuy nhiên, thực tế, nhiều lí khách quan chủ quan, việc tổ chức dạy học thí nghiệm có nhiều mặt bất cập mặt lý luận thực tế triển khai công tác đào tạo giáo viên dạy môn khoa học tự nhiên trường sư phạm Vai trò thí nghiệm dạy học Theo quan điểm lí luận nhận thức, việc áp dụng, triển khai thí nghiệm dạy học có vai trò quan trọng sau: - Thí nghiệm phương tiện việc thu nhận xử lý thông tin, hình thành kiến thức khoa học Thí nghiệm sử dụng để thu nhận kiến thức tượng tự nhiên, liệu tạo điều kiện cho học sinh đưa giả thuyết, thiết kế phương án tiến hành thí nghiệm kiểm tra giả thuyết, khái quát tính chất, mối liên hệ phổ biến, có tính chất quy luật tự nhiên Như vậy, thí nghiệm sở phân tích tượng tự nhiên thông qua trình thiết lập cách chủ quan để thu nhận tri thức khách quan - Thí nghiệm phương tiện để kiểm tra tính đắn kiến thức thu Mọi giả thuyết khoa học trình nghiên cứu cần kiểm tra thực nghiệm (thí nghiệm) trước qui quy luật tự nhiên Thậm chí, số kiến thức rút nhờ suy luận lôgic, cần tiến hành thí nghiệm để kiểm chứng độ xác thực tính đắn chúng - Thí nghiệm phương tiện việc vận dụng kiến thức vào thực tiễn Trong việc vận dụng tri thức lý thuyết vào việc thiết kế, chế tạo thiết bị kỹ thuật, thí nghiệm sử dụng với tư cách mô hình, phương tiện tạo sở cho việc vận dụng tri thức thu vào thực tiễn - Thí nghiệm phận phương pháp nhận thức khoa học tự nhiên Việc bồi dưỡng cho học sinh phương pháp nhận thức dùng phổ biến nghiên cứu khoa học tự nhiên (phương pháp thực nghiệm, phương pháp mô hình) nội dung việc hình thành kiến thức môn khoa học tự nhiên trường phổ thông Theo quan điểm lý luận dạy học đại, thí nghiệm (dạy học thí nghiệm) vừa mục đích dạy học vừa phương tiện để giúp người học chiếm lĩnh kiến thức khoa học Đặc biệt bối cảnh nhiều nước áp dụng mô hình “phòng thí nghiệm khám phá” (Inquiry Lab), nhấn mạnh đến hệ thống kỹ năng, cách thức làm thí nghiệm (lập kế hoạch, thực qui trình, đánh giá cải tiến) tính xác thực kết thí nghiệm, thay cho mô hình trước “phòng thí nghiệm trình bày” (Cookbook Lab) Theo mô hình này, coi thí nghiệm là: - Một phận phương pháp nhận thức khoa học tự nhiên nên trình làm thí nghiệm, học sinh làm quen vận dụng có ý thức phương pháp nhận thức - Phương tiện để nâng cao chất lượng kiến thức phát triển kỹ năng, kĩ xảo học sinh - Phương tiện kích thích hứng thú học tập, tổ chức trình học tập tích cực, tự lực sáng tạo học sinh, phương tiện tổ chức hình thức làm việc tập thể khác nhau, bồi dưỡng phẩm chất đạo đức học sinh - Phương tiện trực quan giúp học sinh nhanh chóng thu thông tin chân thực tượng, trình tự nhiên - Phương tiện giúp học sinh khám phá điều mẻ thông qua việc ứng dụng kiến thức học Trong dạy học bậc phổ thông, thí nghiệm sử dụng tất giai đoạn khác trình dạy học môn khoa học tự nhiên: đề xuất vấn đề cần nghiên cứu, hình thành kiến thức, kĩ mới, củng cố kiến thức, kĩ thu kiểm tra, đánh giá kiến thức, kĩ học sinh Vì việc triển khai thực hành, thí nghiệm nhà trường cần nhìn nhận theo định hướng song hành: khoa học sư phạm Thực trạng dạy học thí nghiệm Qua khảo sát tìm hiểu thực tiễn số trường sư phạm việc rèn luyện kĩ sử dụng/dạy học thí nghiệm dạy học trường phổ thông cho sinh viên sư phạm thuộc khối ngành khoa học tự nhiên, rút số điểm sau: + Về nội dung: Chương trình tổ chức hướng vào nội dung thực hành thí nghiệm cụ thể theo sách giáo khoa môn học trường phổ thông + Về tài liệu hướng dẫn học tập: Tài liệu học tập sinh viên chủ yếu sách giáo khoa phổ thông tài liệu hướng dẫn thực hành (một số phần mềm, giảng điện tử giảng viên sinh viên nghiên cứu lập trình đưa vào sử dụng) Tài liệu hướng dẫn thực hành gồm các nội dung: mục đích thí nghiệm, giới thiệu dụng cụ thí nghiệm, cách sử dụng dụng cụ, bước tiến hành thí nghiệm (nêu cụ thể bước), rõ cách đo cách tính đại lượng cần đo + Về hình thức tổ chức dạy học : Việc tổ chức hoạt động thực hành thí nghiệm môn học khoa học tự nhiên trường thường thực theo bước: Bước Chuẩn bị sinh viên nhà: Yêu cầu sinh viên nghiên cứu tài liệu hướng dẫn thực hành SGK phổ thông trả lời câu hỏi theo yêu cầu Bước : Thực hành phòng thí nghiệm, cán hướng dẫn thực hành kiểm tra phần chuẩn bị sinh viên nhà, sau cho phép sinh viên lắp đặt thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, thu thập số liệu (có thể có mẫu bảng số liệu) Trong trình có trao đổi cán hướng dẫn thực hành sinh viên phương án thí nghiệm, mục đích sử dụng thí nghiệm dạy học Cuối buổi thực hành có hoạt động yêu cầu sinh viên sử dụng thí nghiệm dạy thử phần học trường phổ thông Bước Viết báo cáo thí nghiệm Quá trình sinh viên thực nhà, xử lí số liệu thực nghiệm thu từ trình thực hành phòng thí nghiệm, viết báo cáo thực tập theo yêu cầu + Về kiểm tra, đánh giá kết học tập sinh viên Việc kiểm tra, đánh giá kết học tập sinh viên học phần trường sư phạm thường diễn theo hai hình thức: kiểm tra theo tiến trình (chủ yếu dựa báo cáo kết thí nghiệm tập giảng phần dạy có sử dụng thí nghiệm) kiểm tra cuối kì (sinh viên soạn giáo án dạy biểu diễn phần dạy có sử dụng thí nghiệm, mà chủ yếu thí nghiệm dùng ví dụ minh hoạ) Tuy nhiên, cần nhìn nhận dạy học thí nghiệm (ở góc độ định) trình dạy học đặc thù (với đầy đủ thành tố nó) Quá trình dạy học đặc thù yêu cầu phải xác lập rõ yếu tố đối tượng người học, mục tiêu, nội dung, phương pháp, phương tiện hình thức, tiêu chí đánh giá Quá trình phức tạp chỗ: sinh viên phải học cách làm thí nghiệm mà phải học cách dạy học thí nghiệm Thực tế dạy học thí nghiệm số trường cho thấy mục tiêu “dạy cho sinh viên biết cách làm thí nghiệm” chiếm ưu so với “dạy cho sinh viên cách dạy học thí nghiệm” Theo mô hình DACUM (Develop/Designing A Curriculum), thông qua việc phân tích hoạt động dạy học giáo viên dạy học với thí nghiệm, dựa vào Chuẩn nghề nghiệp giáo viên THPT, cần xây dựng hệ thống kĩ sử dụng/dạy học thí nghiệm cho sinh viên sư phạm đáp ứng với yêu cầu thực tiễn Hệ thống kỹ cần rèn luyện, hình thành phát triển đồng theo nhóm sau: Kỹ thực hành thí nghiệm Kỹ dạy học thí nghiệm Lập kế hoạch sử dụng thiết bị thí nghiệm Lập kế hoạch dạy học thí nghiệm Thực qui trình thí nghiệm Tổ chức thực hiện, quản lý qui trình triển khai thí nghiệm Đánh giá kết thí nghiệm: Đánh giá kết học tập học sinh thông - Quan sát, ghi chép qua thí nghiệm: - Nhận xét, đánh giá - - Viết báo cáo Đánh giá kỹ quan sát học sinh Đánh giá cải tiến thí nghiệm - Đánh giá ý kiến, nhận xét học sinh - Đánh giá kỹ viết báo cáo học sinh Đánh giá cải tiến việc dạy học thí nghiệm Đề xuất biện pháp rèn luyện kĩ dạy học thí nghiệm Đổi toàn diện nội dung, phương pháp, hình thức tổ chức, kiểm tra đánh giá kĩ sử dụng thí nghiệm dạy học + Về nội dung: Với việc khảo sát tượng tự nhiên, cần thiết kế thí nghiệm cho nghiên cứu nhiều nội dung nhất, đo nhiều đại lượng xây dựng nhiều quy luật, định luật chi phối chúng, đồng thời kết thí nghiệm sử dụng dạy học nhiều học khác Điều quan trọng cần giúp sinh viên đưa thí nghiệm vào dạy học (lựa chọn hình thức tổ chức phương pháp dạy học, công cụ tiêu chí đánh giá) + Về hình thức tổ chức: Việc thực hành thí nghiệm vật lí phổ thông sinh viên sư phạm thực chất trình thử nghiệm ý tưởng thiết kế thí nghiệm sử dụng kế hoạch dạy học Nếu sinh viên ý tưởng trước việc tiến hành thí nghiệm ích việc rèn luyện kĩ dạy học thực nghiệm mà rèn luyện kĩ lắp ráp vận hành thí nghiệm Để nâng cao hiệu hoạt động thực hành thí nghiệm, cần tổ chức theo hướng tăng cường sáng tạo, tự học, tự nghiên cứu sinh viên, chuyển dần từ kiểu phòng thí nghiệm “tái tạo, trình bày” (Cookbook Lab) sang mô hình phòng thí nghiệm “tìm tòi, khám phá” (Inquiry Lab) + Về kiểm tra đánh giá: Cần tập trung vào đánh giá khả thực thi sinh viên: áp dụng đánh giá thực (Authentic/performance Assessment) Cách đánh giá cho phép lượng hoá, đánh giá mức độ thành thạo kĩ sử dụng thí nghiệm dạy học Có công cụ đánh giá quan trọng: - Đánh giá thông qua bảng mô tả (Rubric) dạy học thí nghiệm, xác định nhiệm vụ cụ thể, tiêu chí đánh giá, mô tả tiêu chí đánh giá theo mức đạt được, để thực đánh giá, đánh giá tự đánh giá (đảm bảo yếu tố: khác quan, xác phân hoá) - Đánh giá việc xây dựng hồ sơ dạy với thí nghiệm Rất nhiều kĩ đòi hỏi giáo viên sử dụng thí nghiệm dạy học, đặc biệt tích hợp việc sử dụng thí nghiệm trình dạy học bối cảnh lớp học vắng mặt chủ thể trình dạy học học sinh nên việc đánh giá khả thực thi dạy học với thí nghiệm phức tạp Vì vậy, để đánh giá xác cần kết hợp phương pháp đánh giá khác (kiểm tra trắc nghiệm khách quan trắc nghiệm tự luận, vấn, thực thi tình giả định, quan sát, phân tích tài liệu băng video v.v) Xây dựng bổ sung thí nghiệm “kĩ thuật số” hỗ trợ dạy học lớp tự học lên lớp cho sinh viên Thực tế cho thấy thí nghiệm sử dụng khác tuỳ thuộc vào mục tiêu tạo động cơ, khảo sát đối tượng nghiên cứu nhằm đề xuất giả thuyết, kiểm tra giả thuyết hay mô hình Mặt khác, thời lượng chương trình môn học thách thức việc giúp sinh viên làm quen đầy đủ với thiết bị thí nghiệm phổ biến dùng trường phổ thông, tạo điều kiện dạy thử với thí nghiệm theo yêu cầu chương trình phổ thông Với phát triển nhanh chóng công nghẹ thông tin truyền thông nay, xây dựng phần mềm hỗ trợ thực hành thí nghiệm Các phầm mềm cần thiết kế theo đặc thù môn học, theo kịch sư phạm kịch công nghệ chi tiết đáp ứng mục tiêu nội dung dạy học thí nghiệm Về bản, phần mềm cần thiết kế tuân thủ theo cấu trúc thành tố sau (Four-Component Instruction Design4C/ID): - Nhiệm vụ học tập - Thông tin - Xử lý thông tin, số liệu - Bài tập thực hành Các phần mềm hỗ trợ dạy học thí nghiệm giúp sinh viên có hội chuẩn bị trước đến lớp: làm quen với dụng cụ thí nghiệm, tìm hiểu quy trình thao tác tiến hành thí nghiệm, tiến hành thử thí nghiệm máy tính Với phần mềm mô (hoặc phần mềm ảo) sinh viên thực thao tác thí nghiệm lặp lại nhiều lần, tổ chức hoạt động theo nhóm nhỏ, dự báo, đánh giá kết thí nghiệm, đồng thời hình thành ý tưởng dạy học với thí nghiệm Bước tiếp theo, trình tiến hành thí nghiệm thật phòng thí nghiệm sinh viên tiết kiệm nhiều thời gian dành thời gian để tập trung tập giảng, thảo luận phương pháp sử dụng thí nghiệm dạy học Kết luận Dạy học thí nghiệm đóng vai trò quan trọng chương trình đào tạo cử nhân sư phạm ngành khoa học tự nhiên Việc rèn luyện phát triển kĩ sử dụng/dạy học thí nghiệm trường đào tạo giáo viên nhiều mặt hạn chế (về nhận thức điều kiện sở vật chất) Hệ thống lí luận phương pháp dạy học thí nghiệm hiểu cách chưa đầy đủ, nặng dạy cho sinh viên cách làm thí nghiệm cách dạy học thí nghiệm, nặng trình bày, biểu diễn thí nghiệm tìm tòi khám phá kiến thức thông qua thí nghiệm v.v Để nâng cao chất lượng dạy học thí nghiệm cho sinh viên sư phạm ngành khoa học tự nhiên cần xây dựng, cụ thể hoá hệ thống kỹ dạy học thí nghiệm, áp dụng đồng giải pháp đổi mục tiêu, nội dung, hình thức tổ chức, phương pháp triển khai đánh giá kết học tập sinh viên Trong nhấn mạnh việc áp dụng mô hình phòng thí nghiệm “khám phá sáng tạo” Summary The article focuses on the development experimental teaching skills for teacher students in sciences secondary education It briefly assessed main factors related to context of current situation in teaching experimental skills for pre-service teacher education This paper also proposes some ideas of setting-up complex teaching experiment skills, applying supporting software, reconstructing the teachinglearning process whit using “Inquiry Lab” model The educational implication of this study is the need for curriculum developer, methodists, educational administrators to increase their efforts at improving all factors in quest for teacher education effectiveness in term of development experimental teaching skills TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Giáo dục Đào tạo (2006) Chương trình giáo dục phổ thông NXB Giáo dục, Hà Nội Eleonora Villegas-Reimers (2003) Teacher professional development: an international review of the literature UNESSCO Published by Internaional Institute for Edcucational Planning, Pari Dimitris Psillos, Hans Niedderer (2002).Teaching and learning in the science laboratory Springer Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế (2003) Phương pháp dạy học Vật lý trường phổ thông NXB ĐHSP Hà Nội Paul Resta, Evgueni Khvilon, Mariana Patru (2002) Information and communication technology in teacher education Division of Higher Education UNESCO Suzanne Wegener Soled (1995) Assessment, testing, and evaluation in teacher education NXB Greenwood Publishing Group ISBN 1567501532, 9781567501537 ... làm thí nghiệm mà phải học cách dạy học thí nghiệm Thực tế dạy học thí nghiệm số trường cho thấy mục tiêu dạy cho sinh viên biết cách làm thí nghiệm chiếm ưu so với dạy cho sinh viên cách dạy. .. kĩ sử dụng /dạy học thí nghiệm cho sinh viên sư phạm đáp ứng với yêu cầu thực tiễn Hệ thống kỹ cần rèn luyện, hình thành phát triển đồng theo nhóm sau: Kỹ thực hành thí nghiệm Kỹ dạy học thí nghiệm. .. sư phạm thực chất trình thử nghiệm ý tưởng thiết kế thí nghiệm sử dụng kế hoạch dạy học Nếu sinh viên ý tưởng trước việc tiến hành thí nghiệm ích việc rèn luyện kĩ dạy học thực nghiệm mà rèn luyện