Xây dựng và sử dụng đề tài khoa học để phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh chuyên sinh THPT
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.23 MB, 97 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI
BÙI HƢƠNG QUỲNH
XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG ĐỀ TÀI KHOA HỌC ĐỂ
PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
CHO HỌC SINH CHUYÊN SINH THPT
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC
HÀ NỘI, NĂM 2017
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI
BÙI HƢƠNG QUỲNH
XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG ĐỀ TÀI KHOA HỌC ĐỂ
PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
CHO HỌC SINH CHUYÊN SINH THPT
Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn SH
Mã số: 60.14.01.11
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC
Người hướng dẫn khoa học: GS. TS ĐINH QUANG BÁO
HÀ NỘI, NĂM 2017
LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám hiệu, các thầy cô giáo trường Đại học
sư phạm Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn khoa học GS. TS Đinh
Quang Báo - người đã tận tình chỉ dẫn em trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Em xin chân thành cám ơn các thầy giáo, cô giáo trong tổ Lý luận và Phương
pháp dạy học bộ môn Sinh học đã quan tâm, chỉ dẫn cho em nhiều kiến thức chuyên
ngành và phương pháp dạy học.
Xin cảm ơn sự giúp đỡ của Ban giám hiệu, các thầy cô trong tổ Sinh và các
em học sinh trường THPT chuyên Đại học Sư phạm đã giúp đỡ tôi trong quá trình
nghiên cứu luận văn, đặc biệt trong quá trình thực nghiệm sư phạm.
Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn động viên, giúp đỡ tôi trong
suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng, nhưng vì thời gian có hạn nên luận văn không
thể tránh khỏi thiếu sót, tác giả kính mong được sự góp ý của các thầy cô giáo và
các bạn đồng nghiệp.
Trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, tháng 06 năm 2017
Tác giả luận văn
Bùi Hương Quỳnh
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
STT
Chữ viết tắt
Nghĩa của chữ viết tắt
1
CV
Công việc
2
ĐC
Đối chứng
3
GV
Giáo viên
4
HS
Học sinh
5
NC
Nghiên cứu
6
NCKH
Nghiên cứu khoa học
7
NL
Năng lực
8
THPT
Trung học phổ thông
9
TN
Thực nghiệm
10
TW
Trung ương
DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1 : Kết quả điều tra thực trạng NCKH của HS chuyên sinh trường THPT .. 24
Bảng 2.1. Phân phối chương trình môn sinh học theo chương trình THPT ... 28
Bảng 2.2: Kế hoạch thực hiện NCKH .......................................................... 39
Bảng 2.3. Cấu trúc của năng lực NCKH ....................................................... 43
Bảng 2.4. Kế hoạch thực hiện đề tài NC “Thực trạng và biện pháp xử lý
Stress trong học tập của học sinh trường THPT chuyên Đại học Sư phạm” .. 48
Bảng 2.5. Kế hoạch thực hiện đề tài NC “Nghiên cứu chiết xuất enzyme
bromelain từ phụ phẩm chế biến dứa đóng hộp”........................................... 55
Bảng 3.1: Hệ thống tiêu chí đánh giá năng lực NCKH ................................. 62
Bảng 3.2: Bảng hỏi kiểm tra khả năng xây dựng đề tài NC .......................... 65
Bảng 3.3: Bảng hỏi kiểm tra khả năng kế hoạch hóa NCKH ........................ 66
Bảng 3.4: Bảng hỏi về khả năng thực hiện kế hoạch..................................... 66
Bảng 3.5: Bảng kiểm tra năng lực xử lý thông tin......................................... 67
Bảng 3.6: Bảng kiểm tra năng lực đánh giá và tự điều chỉnh ........................ 67
Bảng 3.8: Bảng kiểm tra năng lực vận dụng kiến thức từ hoạt động NCKH . 68
Bảng 3.9: Bảng kiểm quan sát thái độ và năng lực NCKH của HS chuyên sinh
học trên lớp .................................................................................................. 68
Bảng 3.10: Kết quả đánh giá định lượng về năng lực NCKH trong thực
nghiệm ......................................................................................................... 70
Bảng 3.11: Kết quả đánh giá định lượng các tiêu chí về năng lực NCKH của
HS các lớp TN .............................................................................................. 73
Bảng 3.12: Kết quả kiểm tra sau TN............................................................. 74
Bảng 3.13: Phân loại trình độ HS ở hai nhóm ĐC và TN trong đợt KT sau TN .... 74
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ/ HÌNH ẢNH
Trang
Hình 1.1.Quan hệ giữa các loại hình nghiên cứu .......................................... 18
Hình 1.2: Nhận thức của HS chuyên Sinh học trường THPT chuyên Sư phạm
về vai trò của hoạt động NCKH ................................................................... 24
Hình 1.3: Nhận thức của HS chuyên sinh học THPT về tác dụng của hoạt
động NCKH đối với quá trình học tập .......................................................... 25
Hình 3.1: Kết quả đánh giá định lượng các tiêu chí về năng lực nghiên cứu
khoa học của học sinh chuyên sinh học THPT ............................................. 73
Hình 3.2: So sánh kết quả học tập của HS ở hai nhóm ĐC và TN trong đợt KT
sau TN .......................................................................................................... 75
MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
1. Lý do lựa chọn đề tài .................................................................................. 1
2. Mục đích nghiên cứu .................................................................................. 3
3. Đối tượng và khách thể nghiên cứu ............................................................ 3
4. Giả thuyết khoa học .................................................................................... 3
6. Giới hạn nghiên cứu ................................................................................... 4
7. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................ 4
8. Dự kiến đóng góp mới ................................................................................ 6
9. Cấu trúc luận văn........................................................................................ 7
NỘI DUNG ................................................................................................... 8
Chƣơng 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA NGHIÊN CỨU
KHOA HỌC VÀ ĐỀ TÀI KHOA HỌC ĐỂ RÈN LUYỆN NĂNG LỰC
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CHO HỌC SINH CHUYÊN SINH THPT . 8
1.1. Lịch sử phát triển và tình hình nghiên cứu khoa học .......................... 8
1.1.1. Trên thế giới ......................................................................................... 8
1.1.2. Ở Việt Nam ........................................................................................ 10
1.2. Cơ sở lý luận của nghiên cứu khoa học, đề tài khoa học và năng lực
nghiên cứu khoa học cho học sinh chuyên THPT ..................................... 13
1.2.1. Quan niệm về khoa học ...................................................................... 13
1.2.2. Nghiên cứu khoa học .......................................................................... 14
1.2.3. Đề tài khoa học ................................................................................... 20
1.2.4. Năng lực nghiên cứu khoa học ........................................................... 21
1.3. Thực trạng cho học sinh chuyên sinh học trƣờng THPT chuyên ..... 23
1.3.1. Mục tiêu khảo sát ............................................................................... 23
1.3.2. Phương pháp khảo sát ......................................................................... 23
1.3.3. Đối tượng khảo sát ............................................................................. 23
1.3.4. Nội dung khảo sát ............................................................................... 23
1.3.5. Kết quả khảo sát ................................................................................. 24
KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 ........................................................................... 26
Chƣơng 2: XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG ĐỀ TÀI KHOAHỌC CHO HỌC
SINH CHUYÊN SINH THPT VÀ CÔNG CỤ ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ..................................................................... 27
2.1. Phân tích đặc điểm học tập môn sinh học của học sinh THPT ......... 27
2.1.1. Cấu trúc nội dung sinh học của chương trình giáo dục phổ thông ....... 27
2.1.2. Đặc điểm của học sinh chuyên sinh học THPT ................................... 33
2.2. Các tiêu chí cần có để phát triển năng lực NCKH cho học sinh
chuyên sinh học THPT ............................................................................... 37
2.2.1. Xây dựng đề tài khoa học ................................................................... 37
2.2.2. Kế hoạch hóa nghiên cứu khoa học .................................................... 38
2.2.3. Thực hiện kế hoạch ............................................................................ 39
2.2.4. Báo cáo và trình bày ........................................................................... 42
2.2.5. Vận dụng kiến thức từ hoạt động NCKH ............................................ 42
2.3. Quy trình xây dựng và sử dụng đề tài khoa học để rèn luyện năng lực
NCKH cho học sinh chuyên sinh học THPT ............................................. 44
2.4. Thiết kế theo hƣớng dẫn xây dựng và sử dụng để tài khoa học để rèn
luyện năng lực NCKH cho học sinh chuyên sinh học THPT ................... 47
2.4.1. Đề tài nghiên cứu về phân môn sinh lý người và động vật .................. 47
2.4.2. Đề tài nghiên cứu về tế bào................................................................. 53
2.5. Một số đề tài khoa học mẫu ................................................................ 58
KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 ........................................................................... 59
Chƣơng 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM .................................................. 60
3.1. Mục đích thực nghiệm ......................................................................... 60
3.2. Nội dung thực nghiệm ......................................................................... 60
3.3. Đối tƣợng thực nghiệm ........................................................................ 60
3.4. Phƣơng pháp thực nghiệm .................................................................. 60
3.5. Cách tiến hành thực nghiệm ............................................................... 61
3.5.1. Trước thực nghiệm ............................................................................. 61
3.5.2. Thực nghiệm chính thức ..................................................................... 61
3.5.3. Sau thực nghiệm ................................................................................. 61
3.6. Thiết kế các tiêu chí và công cụ đánh giá năng lực NCKH ............... 61
3.6.1. Bảng tiêu chí đánh giá năng lực NCKH .............................................. 61
3.6.2. Công cụ đánh giá năng lực NCKH ..................................................... 65
3.7. Kết quả thực nghiệm ........................................................................... 69
3.7.1. Phân tích định lượng ........................................................................... 69
3.7.2. Phân tích kết quả định tính ................................................................. 76
KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 ........................................................................... 78
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................... 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................... 81
PHỤ LỤC
MỞ ĐẦU
1. Lý do lựa chọn đề tài
1.1. Xuất phát từ yêu cầu đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo
Nghị quyết Hội nghị Trung ương (TW) 8 khóa XI về đổi mới căn bản, toàn
diện giáo dục và đào tạo đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều
kiện kinh tế thị trường định hướng Xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế đã chỉ rõ
phát triển giáo dục và đào tạo là nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực và bồi dưỡng
nhân tài. Mục tiêu đề ra cho giáo dục phổ thông là phát triển khả năng sáng tạo, tự
học, khuyến khích học sinh học tập suốt đời. Bên cạnh đó, tiếp tục đổi mới dạy và
học theo hướng hiện đại, phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng
kiến thức, kĩ năng của người học. Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích
tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật, đổi mới tri thức, kĩ năng, phát triển năng
lực. Đặc biệt, chuyển từ học chủ yếu trên lớp sang tổ chức hình thức học tập đa
dạng, chú ý các hoạt động xã hội, ngoại khóa, nghiên cứu khoa học. Giáo dục Việt
Nam phấn đấu đến năm 2030 đạt trình độ tiên tiến trong khu vực.
1.2. Nghiên cứu khoa học (NCKH) là một hướng nâng cao chất lượng giáo dục,
phát triển năng lực và phẩm chất của học sinh.
NCKH là quá trình nhận thức khoa học, là hoạt động trí tuệ đặc biệt yêu cầu
người thực hiện phải có những phương pháp nghiên cứu phù hợp, sáng tạo cũng
như khả năng vận dụng thực tiễn lĩnh hoạt để làm sáng tỏ một vấn đề chưa được
biết rõ hay chưa được làm sáng tỏ. NCKH giúp học sinh vận dụng và liên hệ nhiều
kiến thức trong sách vở với thực tiễn, tăng cường niềm đam mê, hăng say với môn
học. Bên cạnh đó, NCKH cũng giúp học sinh phát triển năng lực sáng tạo, kĩ năng
phân tích, tổng hợp, lên kế hoạch, tính nhẫn nại, tỉ mỉ và khả năng phát đoán, tư duy
logic,.. Ngoài ra, NCKH tạo tiền đề để HS có thể bộc lộ, phát huy năng khiếu của
bản thân và tạo cơ hội định hướng nghề nghiệp cho các em sau này. Đặc biệt,
NCKH trong nhà trường (đặc biệt là các trường chuyên) cần được đẩy mạnh nhằm
thực hiện mục tiêu đổi mới giáo dục toàn diện và kịp thời xây dựng nên đội ngũ
nhân lực chất lượng cao trong xã hội.
1
1.3. Xuất phát từ sứ mệnh của Trường Chuyên
Nguyên Bộ trưởng Bộ Giáo dục Nguyễn Thiện Nhân đã nhận định: “Những
mục tiêu chính mà hệ thống trường chuyên cần hướng tới đó là phát huy năng
khiếu, đào tạo bồi dưỡng nhân tài. Có năng khiếu là quan trọng nhưng không đủ,
phải bồi dưỡng thêm về phương pháp tự học, tự làm việc, không chỉ làm việc cá
nhân mà còn có khả năng làm việc tập thể, làm việc trong môi trường đặc biệt”.
Nguyên Thứ trưởng Nguyễn Văn Vọng cũng từng khẳng định: “Học sinh trường
chuyên không chỉ đơn thuần là học giỏi, coi trọng quá nặng việc học giỏi đối với
HS trường chuyên là chưa bắt kịp mục tiêu hiện nay. Chúng ta cần đào tạo ra những
HS có tư chất thông minh và khả năng thích ứng”. Bởi chính những sứ mệnh nặng
nề được Bộ Giáo dục tin tưởng trao cho, trường chuyên không chỉ là cái nôi đào tạo
nên những HS giỏi Quốc Gia, mang huy chương Olympic Quốc tế mà còn cần là cái
nôi hướng học sinh vào nghiên cứu khoa học, tiên phong trong việc thực hiện
những mục tiêu mà Bộ Giáo dục, đất nước đề ra. Các trường chuyên nói chung cần
chủ động, tích cực dẫn đầu trong công cuộc định hướng HS nghiên cứu khoa học và
có những bước tiến dài hơn trong con đường hội nhập khoa học với các nước trong
khu vực và trên thế giới.
1.4. NCKH môn Sinh học lý thú và có ứng dụng trong thực tiễn
Sinh học là một môn khoa học thuộc lĩnh vực khoa học tự nhiên, tập trung
nghiên cứu thế giới sống. Sinh học bao gồm nhiều ngành khác nhau, mỗi ngành có
một nguyên lí riêng. Trong chương trình THPT, môn sinh học được phản ánh đa
dạng bao gồm nhiều phân môn khác nhau nhưng có sự gắn kết chặt chẽ với nhau
như: sinh học tế bào, vi sinh vật học, thực vật học, động vật học, di truyền học, tiến
hóa và sinh thái học. Đây đều là các lĩnh vực rất gần gũi trong cuộc sống của HS.
Nắm được nguyên lý cơ bản của các phân môn này, HS có thể giải thích nhiều hiện
tượng lý thú trong thực tiễn, đồng thời có thể sáng tạo ra nhiều sản phẩm khoa học
phục vụ học tập, cũng như trong đời sống.
2
Từ những lý do trên, chúng tôi đã lựa chọn đề tài nghiên cứu: “Xây dựng và
sử dụng đề tài khoa học để rèn luyện học sinh chuyên sinh học năng lực nghiên
cứu khoa học ở trƣờng THPT chuyên”.
2. Mục đích nghiên cứu
Xây dựng được các đề tài khoa học và tổ chức cho học sinh thực hiện nhằm
phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh chuyên sinh THPT.
3. Đối tƣợng và khách thể nghiên cứu
3.1. Đối tượng
Hệ thống các kỹ năng cấu thành năng lực nghiên cứu khoa học và xây dựng
các đề tài để phát triển ở học sinh THPT chuyên năng lực đó.
3.2. Khách thể
Phương pháp dạy học sinh học ở THPT chuyên.
4. Giả thuyết khoa học
Nếu xác định được các kĩ năng cơ bản cấu thành năng lực NCKH để từ đó
xây dựng và sử dụng các đề tài khoa học phù hợp với đặc điểm HS, nội dung sinh
học chuyên thì sẽ phát triển được năng lực NCKH cho HS.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
-
Tìm hiểu cơ sở lý luận về nghiên cứu khoa học và đề tài nghiên cứu khoa học
với học sinh THPT.
-
Xây dựng cấu trúc năng lực nghiên cứu khoa học.
-
Nghiên cứu đặc điểm HS chuyên THPT
-
Nghiên cứu quy trình rèn luyện học sinh năng lực NCKH trong dạy học
chuyên.
-
Nghiên cứu thực trạng rèn luyện HS chuyên sinh năng lực NCKH ở trường
THPT chuyên gồm: chương trình môn sinh học, phương pháp dạy học, rèn
luyện năng lực NCKH cho HS,…
3
-
Xây dựng tiêu chí đánh giá năng lực NCKH để định hướng rèn luyện và đánh
giá kết quả.
6. Giới hạn nghiên cứu
Đề tài luận văn tập trung nghiên cứu xây dựng một số đề tài nghiên cứu khoa
học môn Sinh học phù hợp cho học sinh THPT chuyên và tổ chức rèn luyện năng
lực NCKH thông qua tổ chức HS thực hiện một số đề tài trong các đề đã xây dựng ở
trường THPT chuyên Đại học Sư phạm.
7. Phƣơng pháp nghiên cứu
7.1. Phương pháp nghiên cứu lý luận
Nghiên cứu tài liệu liên quan đến nghiên cứu khoa học, nghiên cứu khoa học
cho học sinh, năng lực nghiên cứu khoa học; rèn luyện năng lực NCKH cho HS.
7.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
7.2.1. Điều tra thực trạng
-
Điều tra thực trạng
-
Phân tích, đánh giá chương trình chuyên sinh học từ góc độ, rèn luyện NL
NCKH cho HS
-
Quan sát hoạt động tổ chức dạy học trong trường THPT chuyên
7.2.2. Thực nghiệm sư phạm
Mục đích, tổ chức, đánh giá thực nghiệm để khẳng định hiệu quả, khả thi
theo giả thiết đã nêu
7.3. Phương pháp thống kê toán học
-
Phân tích định tính
Các bài kiểm tra của lớp đối chứng và thực nghiệm được chấm theo thang
điểm 10, sau đó xử lý kết quả thu được bằng thống kê toán học với các tham số:
+ Điểm trung bình ( X ): là tham số xác định giá trị trung bình các điểm số
của học sinh.
X=
1
ni xi
n
xi : Giá trị từng điểm số nhất định
4
ni : Số bài có điểm là x i
n : Tổng số bài làm
+ Độ lệch chuẩn (S): Khi có hai giá trị trung bình như nhau thì phải dựa vào
đại lượng phân tán xung quanh giá trị trung bình cộng ít hay nhiều để đánh giá. Sự
phân tán đó được mô tả bằng độ lệch chuẩn (S).
S
n (x X )
i
2
1
n
+ Phương sai (S2): Đặc trưng cho sự sai biệt của các số liệu trong kết quả
nghiên cứu. Phương sai càng lớn thì sai biệt càng lớn.
S2 =
1
n i (x1 -X)2
n
+ Sai số trung bình cộng (m): Sai số trung bình cộng có thể hiểu là trung
bình phân tán của các giá trị kết quả nghiên cứu.
m=
S
n
+ Hệ số biến thiên (CV%): Khi có hai trung bình cộng khác nhau, độ lệch
chuẩn khác nhau thì phải xét hệ số biến thiên.
Cv % =
S
X
Hệ số biến thiên càng nhỏ thì kết quả có độ tin cậy càng cao.
CV% từ 0 đến 10%: Dao động nhỏ, độ tin cậy cao.
CV% từ 10% đến 30%: Dao động trung bình.
CV% từ 30% đến 100%: Dao động lớn, độ tin cậy thấp.
+ Hệ số trung bình (dTN- ĐC): So sánh điểm trung bình cộng ( X ) của lớp thực
nghiệm và lớp đối chứng.
dTN-ĐC = XTN - XĐC
XTN : X của lớp thực nghiệm
XĐC : X của lớp đối chứng
5
Độ tin cậy (Td ): Phản ánh kết quả của hai phương án đối chứng và thực
nghiệm.
X TN - X ĐC
Td =
2
STN
S2
+ ĐC
n TN
n ĐC
2
: phương sai của lớp thực nghiệm
STN
S2ĐC : phương sai của lớp đối chứng
nTN : số bài kiểm tra của lớp thực nghiệm
nĐC : số bài kiểm tra của lớp đối chứng
Giá trị tới hạn của td là t tra trong bảng phân phối Student. Nếu t d t thì
sự sai khác của các giá trị trung bình TN và ĐC có ý nghĩa.
-
Phân tích định lượng: Phân tích định tính qua:
+ Trình độ nắm vững kiến thức của học sinh
+ Khả năng làm việc độc lập của học sinh, khả năng hoạt động nhóm.
+ Khả năng vận dụng kiến thức vào các tình huống khác nhau của HS.
8. Dự kiến đóng góp mới
-
Xác định được thế nào là đề tài nghiên cứu khoa học phù hợp cho lứa tuổi
học sinh THPT.
-
Nêu yêu cầu và cấu trúc năng lực nghiên cứu khoa học của học sinh THPT.
-
Nêu quy trình và hình thức tổ chức nghiên cứu khoa học cho học sinh THPT
để rèn luyện năng lực NCKH.
-
Xây dựng được tiêu chí đánh giá năng lực nghiên cứu khoa học của học sinh
THPT.
-
Thiết kế một số đề tài khoa học làm mẫu.
6
9. Cấu trúc luận văn
1.1. Mở đầu
1.2. Nội dung
Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của nghiên cứu khoa học và đề tài khoa
học để rèn luyện năng lực NCKH cho học sinh chuyên sinh THPT
Chương 2: Xây dựng và sử dụng đề tài khoa học cho HS chuyên sinh THPT
và công cụ đánh giá năng lực NCKH
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm
1.3. Kết luận và kiến nghị
Ngoài ra, luận văn còn gồm phụ lục, tài liệu tham khảo và bảng, biểu đồ được biểu
thị trong nội dung của các chương.
7
NỘI DUNG
Chƣơng 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA NGHIÊN CỨU KHOA
HỌC VÀ ĐỀ TÀI KHOA HỌC ĐỂ RÈN LUYỆN NĂNG LỰC NGHIÊN CỨU
KHOA HỌC CHO HỌC SINH CHUYÊN SINH THPT
1.1.
Lịch sử phát triển và tình hình nghiên cứu khoa học
1.1.1. Trên thế giới
Cuộc sống ngày càng hiện đại, nhu cầu tìm hiểu của con người về thế giới
xung quanh ngày càng tăng lên. Từ xa xưa đến nay, không ai có thể tự phán đoán có
sự xuất hiện của mặt trăng, các hành tinh khác trong hệ mặt trời hay làm sáng tỏ
được các nguyên nhân gây bệnh, sự xuất hiện của các tác nhân gây bệnh nếu không
tiến hành nghiên cứu khoa học. Trước đây, tự nhiên là biểu hiện của giới siêu nhiên
và không thể xác định được ở thế giới tôn giáo còn bây giờ thiên nhiên được mô tả,
giải thích thông qua các thí nghiệm, lý thuyết và các mô hình khoa học. Nghiên cứu
khoa học là quá trình tìm tòi những sự vật, hiện tượng trong thế giới xung quanh,
bởi vậy dù ở thời nào nó cũng xuất hiện. Nghiên cứu khoa học đã là tiền đề để các
nhà khoa học tìm ra được những quy luật trong tự nhiên. Trong thời buổi sơ khai,
nghiên cứu khoa học là công việc của những người thông thái, những người có năng
lực bẩm sinh. Sau đó, các thế hệ tiếp nối, truyền đạt và kế thừa lại những kết quả
nghiên cứu từ thế hệ đi trước, lấy đó làm động lực và bổ sung thêm những nghiên
cứu mới của mình trên nền tảng đó. Theo thời gian, dần dần hình thành nên nghiên
cứu khoa học. Từ xưa, có rất nhiều tiền thân trí tuệ quan trọng của khoa học như
thuật giả kim là tiền thân của khoa học hóa học hiện đại hay học thuyết Lamac đánh
dấu cho sự xuất hiện của lĩnh vực tiến hóa. Mặc dù vậy, những nhận định thời bấy
giờ mới chỉ là cơ sở đặt nền móng, chúng cũng mang những nhầm lẫn giữa lý luận
và thực tế. Dù sao những sự nhầm lẫn này là chấp nhận được bởi lẽ tại thời điểm
bấy giờ, những phương pháp nghiên cứu chưa được xây dựng và sự liên kết với
thực tế chưa đủ lớn để đưa ra học thuyết đầy đủ. Những năm 1600 là giai đoạn bùng
nổ của khoa học-lần đầu tiên các ý tưởng về khoa học và các phương pháp khoa học
được vận hành cùng lúc trong sự giao thoa của các nhà khoa học lỗi lạc.
8
Cuộc gặp gỡ bất ngờ giữa Nicolaus Copernicus (1473-1543) nhà lý thuyết học
người Ba Lan và nhà thiên văn Domenico Maria Novara de Ferrara tại Italia tạo cơ
hội cho những quan sát thiên văn đầu tiên của ông và đề xuất nên mô hình khoa học
đơn giản và tường minh có thể thực hiện được nhờ những quan sát: Mặt trời mới là
trung tâm, Trái đất và các hành tinh chuyển động xung quanh mặt trời.
Tycho Brahe (1546-1601) là nhà khoa học người Đan Mạch tiến hành thực
nghiệm để kiểm chứng những quan sát và lý luận từ nhà lý thuyết học Copernicus.
Độ chính xác cải tiến từ các phép đo của Brage đối với các phép đo vị trí hành tinh
trước đây cho phép tạo ra bước đột phá, cung cấp dữ liệu chính xác, đủ để xác định
thứ tự chuyển động của sao Kim, sao Hỏa, sao Mộc và kiểm chứng mô hình
Copernicus đưa ra.
Johannes Kepler (1571-1630) là nhà toán học người Đức tiến hành phân tích
các số liệu từ phép đo của Brahe kết hợp với các quan sát mới của mình đã tìm hiểu
phương thức chuyển động của các hành tinh. Các hành tinh chuyển động xung
quanh mặt trời theo quỹ đạo Ellip.
Năm 1608, cùng với sự ra đời của kính thiên văn ở Hà Lan, Galileo Galilei
(1564-1642) cũng chế tạo thành công kính thiên văn với độ lớn tăng lên gấp ba lần.
Ông đã sử dụng nó để quan sát mặt trăng và các hành tinh khác. Ông đã đưa ra định
luật đầu tiên về chuyển động trong vật lý.
Issac Newton (1643-1727) là một nhà vật lý, nhà thiên văn học, nhà triết học,
nhà toán học, nhà giả kim người Anh và “một con người đã từng tồn tại và trang
hoàng cho sự phát triển của nhân loại”. Những sự việc đời thường: Tại sao quả táo
trên cây lại rơi xuống đất? Tại sao người đàn ông lại ngáy ngủ,... lại mở ra ý tưởng,
mở đầu cho những nghiên cứu khoa học của ông và đưa đến định luật vạn vật hấp
dẫn và ba định luật chuyển động của Newton.
Tổ chức Giáo dục Khoa học và Văn hóa Liên Hiệp Quốc UNESCO có văn
kiện quan trọng về giáo dục và nghiên cứu khoa học. Tuyên ngôn 1998 đã mở đầu
bằng nhận định vô cùng cấp thiết “Phát triển xã hội ngày càng dựa trên nền tảng tri
thức, thành ra giáo dục và nghiên cứu khoa học trở thành những cấu thành quan
9
trọng cho sự phát triển văn hóa, xã hội, kinh tế, môi trường của nhiều quốc gia trên
thế giới”. Mặt khác, khoa học phát triển bằng những bước của người khổng lồ, kiến
thức hôm nay không chắc sẽ còn giá trị đến ngày mai. Giáo dục không chỉ dạy học
sinh, sinh viên của mình nghiên cứu khoa học mà còn phải mang khoa học đó ra để
mọi người đều tiếp cận được.
Kể từ thế chiến thứ II, đã có những hoạt động mạnh mẽ liên quan đến đào tạo
và phát triển nghiên cứu. Với các quốc gia, vấn đề nghiên cứu khoa học cũng được
xem là hoạt động mũi nhọn. Các quốc gia phát triển tiên tiến, ngày càng có chính
sách ngân sách bổ sung cho các hoạt động nghiên cứu khoa học và đánh giá sự phát
triển của năng lực nghiên cứu khoa học thông qua học tập tích lũy và sử dụng công
cụ khoa học. Các nước đang phát triển cũng tìm ra những nguyên nhân, những khó
khăn thường có trong các hoạt động nghiên cứu khoa học để từ đó có biện pháp xử
lí và cải thiện kịp thời. Một số nghiên cứu khoa học cho thấy ở các nước phát triển
vấn đề như nguồn nhân lực chất lượng cao, cơ sở hạ tầng toàn quốc đang được giải
quyết theo thời gian, bên cạnh đó tăng cường hợp tác, nghiên cứu khoa học liên
thông giữa các quốc gia đang được đẩy mạnh.
Xã hội hiện đại, con người ngày càng có nhu cầu giải đáp những thắc mắc về
bản chất của sự vật trong tự nhiên. Có tìm được nguyên nhân, bản chất của sự vật,
hiện tượng thì mới tìm được phương pháp xử lý hiệu quả. Bởi vậy, chẳng phải quá
ngạc nhiên khi ngày nay nghiên cứu khoa học được đẩy mạnh ở mọi cấp học.
1.1.2. Ở Việt Nam
Vấn đề nghiên cứu khoa học ở Việt Nam cũng được chú ý từ lâu. Trong lịch
sử dân tộc ta đã nghiên cứu và ứng dụng thành công rộng khắp các lĩnh vực chính
trị, kinh tế - xã hội, đã tạo ra nhiều anh hùng dân tộc và nhiều nhà khoa học. Thời
đại Hồ chí Minh – cũng đã quan tâm kế tục phát huy và sử dụng nhân tài là các nhà
khoa học ra giúp nước như GS Trần Đại Nghĩa, GS Tôn Thất Tùng... Tại hội nghị
lần thứ 13 Ban chấp hành TW Đảng khoá X tiếp tục khẳng định “Phát triển khoa
học công nghệ thực sự là động lực then chốt của quá trình phát triển nhanh và
bền vững”.
10
Nghiên cứu khoa học được thúc đẩy ở các trường Đại học, và là tiêu chí bắt
buộc đối với chương trình đào tạo Cử nhân Khoa học Tài năng và Chất lượng cao.
Hoạt động khoa học là quá trình nghiên cứu luôn gắn liền với quá trình giáo dục
đào tạo và hội nhập quốc tế. Nhiệm vụ của các trường Đại học không chỉ định
hướng, giúp sinh viên của mình nghiên cứu khoa học mà còn phải mang khoa học
đó ứng dụng và tiếp cận với xã hội.
Theo Luật Giáo dục, điều 24.2, đã ghi: "Phương pháp giáo dục phổ thông
phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với
đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kĩ
năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui,
hứng thú học tập cho học sinh".
Ngày nay, với những nhiệm vụ Giáo dục Phổ thông được đề cập trong hội
nghị lần thứ 8 của Ban chấp hành trung ương Khóa XI (Nghị quyết số 29-NQ/TW)
khẳng định
iáo
on ng
i i t N m phát tri n toàn i n và phát huy t t
nh t ti m năng, h năng sáng t o
y u
ng ào s ng t t và àm vi
phát tri n tr tu , th
i
ng ngh
toàn i n, hú trọng giáo
s ng, ngo i ngữ, tin họ , năng
th
hi u qu
i v i giáo
h t, h nh thành ph m h t, năng
ỡng năng hiếu, ịnh h
ợng giáo
m i á nh n y u gi
nh, y u
qu ,
ph th ng, t p trung
ng
n, phát hi n và
nghi p ho họ sinh N ng
ý t ởng, truy n th ng,
và ỹ năng th
hành, v n
o h t
o ứ ,
i
ng iến thứ vào
tiễn Phát tri n h năng sáng t o, t họ , huyến h h họ t p su t
i ”
thì NCKH là hoạt động có ý nghĩa quan trọng thúc đẩy tính ham học hỏi, tìm tòi,
sáng tạo cho học sinh. Đồng thời, là hoạt động trải nghiệm đầy bổ ích giúp các em
phát huy khả năng vận dụng “học đi đôi với hành”, phát hiện và bồi dưỡng nhân tài
cho đất nước. Không những thế, NCKH trong nhà trường là một trong những nội
dung được đẩy mạnh, nhằm thực hiện mục tiêu đổi mới căn bản toàn diện nền giáo
dục. Để phát huy những lợi ích trên, hoạt động NCKH phải được chú trọng ngay
trong độ tuổi học trò, có như vậy mới có cơ sở xây dựng và phát triển được đội ngũ
nhân lực chất lượng cao cho xã hội. Đội ngũ này sẽ góp phần cải tạo nền Khoa
11
học-Kỹ thuật nước nhà, rút ngắn khoảng cách phát triển với các nước láng giềng và
thực hiện bước nhảy vọt trong sự phát triển năng lực tư duy, năng lực NCKH. Đây
cũng là hướng nghiên cứu có trong một số luận văn, tạp chí được nghiên cứu rộng
khắp trong các tỉnh thành trên cả nước như:
Nghiên cứu của tác giả Đinh Minh Quang: “Kết quả khảo sát về tình hình
nghiên cứu khoa học trong sinh viên khoa Sư phạm – Trường Đại học Cần Thơ”
được đăng trên Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ năm 2014.
Báo cáo của Phạm Bích Thủy: “Thực trạng quản lí hoạt động nghiên cứu
khoa học Sư phạm ứng dụng ở các Trường Trung học Phổ thông Đồng bằng Sông
Cửu Long” trên tạp chí Khoa học ĐHSP TPHCM số 4 (28) năm 2016.
GS. TS. Trần Hữu Dàng và ThS. Hồ Thành thể hiện góc nhìn của Liên Hiệp
các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh Thừa Thiên Huế về các hoạt động NCKH của
học sinh phổ thông.
Không chỉ vậy, trong những năm qua nhà nước đã tạo rất nhiều chính sách
hỗ trợ và tổ chức các sân chơi khoa học để thúc đẩy phong trào NCKH của học
sinh THPT như: Cuộc thi Khoa học và Kỹ thuật dành cho học sinh Trung học –
Intel ISEF, Hội thi sáng tạo kỹ thuật toàn quốc Việt Nam, Cuộc thi – Triển lãm
quốc tế sáng tạo khoa học công nghệ trẻ,...
Như vậy, ở nước ta đã có nhiều công trình nghiên cứu về NCKH của học
sinh và sinh viên. Hưởng ứng phong trào NCKH cùng các trường THPT trong cả
nước, trường chuyên nói chung cần chủ động, tích cực dẫn đầu trong công cuộc
định hướng HS nghiên cứu khoa học, phát triển năng lực NCKH và có những bước
tiến dài hơn trong con đường hội nhập khoa học với các nước trong khu vực và
trên thế giới. Tuy nhiên, chưa có một nghiên cứu nào hoàn thiện tập trung vào
mục đích xây dựng và sử dụng đề tài để rèn luyện học sinh chuyên Sinh học năng
lực NCKH ở trường THPT chuyên.
12
1.2.
Cơ sở lý luận của nghiên cứu khoa học, đề tài khoa học và năng lực
nghiên cứu khoa học cho học sinh chuyên THPT
1.2.1. Quan niệm về khoa học
1.2.1.1. Khái niệm khoa học
Khoa học trong tiếng anh là Science, bắt nguồn từ tiếng Latin Scientia, mang
nghĩa là biết, hiểu biết. Ngày nay, có rất nhiều cách khác nhau định nghĩa về khoa
học, phụ thuộc vào cách tiếp cận. Dưới đây là bốn hướng tiếp cận với khái niệm
khoa học.
ịnh nghĩ 1: Kho họ
à một h th ng tri thứ
Tổ chức Giáo dục, Khoa
học và Văn hóa của Liên Hợp Quốc UNESCO đã định nghĩa: “Khoa học là hệ
thống tri thức về mọi quy luật của vật chất và sự vận động của vật chất, những quy
luật của tự nhiên, xã hội, tư duy”. Hệ thống tri thức được đề cập ở đây là tri thức
khoa học được xây dựng và hình thành qua quá trình hoạt động nghiên cứu khoa
học có mục đích và kế hoạch rõ ràng. Tri thức khoa học không dừng lại ở việc phán
đoán các sự kiện diễn ra dựa theo kinh nghiệm bản than mà phải làm rõ nguyên
nhân, các nguyên lý, quy luật của sự vật và hiện tượng. Bởi vậy, tri thức khoa học
gắn liền với các quy luật tất yếu đã được khảo nghiệm và kiểm chứng thực tiễn.
ịnh nghĩ 2: Kho họ à một ho t ộng xã hội Khoa học là một dạng hoạt
động xã hội hướng tới mục tiêu phát hiện và tìm tòi quy luật, bản chất của sự vật, sự
việc thông qua đó dự báo quá trình phát triển, biến đổi của sự vật và xây dựng
phương án cải thiện, đem lại hiệu quả cao nhất. Xét về góc độ này, khoa học là hoạt
động xã hội có tính rủi ro cao bởi tri thức trước đó là có hạn còn sự vật, hiện tượng
luôn biến đổi không ngừng, không có ranh giới hay giới hạn nào trong quá trình
hoạt động xã hội.
ịnh nghĩ 3: heo qu n i m riết họ Khoa học là một hình thái ý thức xã
hội phản ánh thế giới khách quan và tồn tại xã hội vào ý thức của con người, như
một hoạt động của quá trình hoạt động thực tiễn. Với tư cách là một hình thái ý thức
xã hội, khoa học phân biệt với các hình thái khác bởi đối tượng, hình thức và chức
năng xã hội riêng biệt.
13
ịnh nghĩ 4: D
tr n ý t ởng
Pri e, một nhà nghiên cứu lịch sử khoa
học người Mỹ cho rằng: “Khoa học có thể sẽ là một thiết chế xã hội có ý nghĩa nhất
trong xã hội hiện đại. Thiết chế ấy đang làm biến đổi đời sống và số phận của con
người trên thế giới này hơn bất kì một sự kiện chính trị hoặc tôn giáo nào”. Với
cách nhìn nhận ở phương diện này, khoa học vô cùng có ý nghĩa trong quá trình lựa
chọn và lên kế hoạch nghiên cứu cho sự phát triển của xã hội.
Như vậy, dù nhìn nhận ở phương diện nào, khoa học cũng là quá trình nghiên
cứu nhằm khám phá ra những tri thức mới, học thuyết mới có ứng dụng vào thực
tiễn. Bởi vậy, khoa học là một quá trình chủ động, cần được thực hiện ở mọi đối
tượng, đặc biệt với nhóm đối tượng HS THPT.
1.2.1.2. Quan niệm về khoa học đối với học sinh THPT
Trong giai đoạn giáo dục Việt Nam đang chuyển hướng từ dạy học định
hướng phát triển nội dung sang dạy học phát triển năng lực thì học tập nghiên cứu
khoa học đóng vai trò đặc biệt quan trọng và cần được chú trọng trong dạy học ở
nhà trường. Năng lực chỉ được hình thành và phát triển qua hoạt động cụ thể. Khoa
học là dành cho tất cả các học sinh, những cải tiến giáo dục khoa học là một phần
cải cách giáo dục, là nền tảng cho sự phát triển tư duy, nhận thức và hành động của
học sinh. Khi học tập khoa học, học sinh sẽ mô tả các vật thể trong tự nhiên, tư duy,
đặt câu hỏi và giải thích các hiện tượng trong tự nhiên mà không phải lĩnh hội một
cách thụ động.
1.2.2. Nghiên cứu khoa học
1.2.2.1. Khái niệm nghiên cứu khoa học
Nghiên cứu khoa học là một loại hoạt động đặc biệt bởi trong đó yêu cầu sự
tìm tòi, khám phá một thế giới mà ta chưa hề biết đến hoặc lường trước được. Nó
được hiểu: “Nghi n ứu ho họ
một ho t ộng tr tu
iếm,
à một quá tr nh nh n thứ
ặ thù ằng những ph ơng pháp nghi n ứu nh t ịnh
hỉ r một á h h nh xá và ó m
iết ến (hoặ
iết h
h n ý ho họ , à
ầy
h những i u mà on ng
) tứ à t o r s n ph m m i
ó giá trị m i v nh n thứ hoặ ph ơng pháp”.
14
i
tm
i h
ng tri thứ m i
Giá trị nghiên cứu khoa học phụ thuộc rất nhiều vào đề tài nghiên cứu khoa
học. Đề tài nghiên cứu khoa học chính là: “Một h y nhi u v n
i u h
th
iết
iết (hoặ
h
iết ầy
) nh ng ã xu t hi n ti n
ợ nhằm gi i áp á v n
ho họ
ó hứ
và h năng ó
ặt r trong ho họ hoặ trong th
tiễn”. Đề tài khoa học được đánh giá cao thường mang tính thời sự, tính sáng tạo và
có nội dung thiết thực.
1.2.2.2. Đặc điểm của nghiên cứu khoa học
Đặc điểm chung của nghiên cứu khoa học là sự tìm tòi, phát hiện những sự vật, hiện
tượng chưa được tìm thấy, hay khoa học trước đó chưa đề cập đến. Bởi vậy, nghiên
cứu khoa học gồm các đặc điểm sau:
- Tính mới: Là thuộc tính quan trọng hàng đầu của nghiên cứu khoa học. Quá trình
nghiên cứu khoa học luôn hướng tới nghiên cứu về các sự vật, hiện tượng mới,
những vấn đề nổi cộm trong hiện tại. Đôi khi, đối tượng của nghiên cứu khoa học
có thể là sự vật cũ, đã từng được tìm hiểu nhưng nay sẽ khai thác, tìm hiểu theo
chiều hướng, hay mặt khác của nó. Trong quá trình nghiên cứu khoa học không có
sự lặp lại y đúc những nghiên cứu đã xuất hiện trước đó.
- Tính tin cậy: Nghiên cứu khoa học cần được lên kế hoạch cụ thể từng bước tiến
hành. Bởi lẽ, nghiên cứu khoa học để thu thập các kết quả thực nghiệm. Do đó, một
kết quả nào thu được cũng cần lặp đi lặp lại mới có tính tin cậy. Một kết quả thu
được dù trùng hợp với dự đoán ban đầu cũng chưa thể xem là đáng tin cậy để kết
luận về bản chất của sự vật, hiện tượng. Khi trình bày nghiên cứu khoa học cần
trình bày cụ thể điều kiện, phương pháp sử dụng và kết quả kèm theo (có bao gồm
là những sai số đi kèm).
- Tính thông tin: Sản phẩm của nghiên cứu khoa học có thể tồn tại ở nhiều dạng:
một báo cáo khoa học, một bài báo, một vật liệu hay một quy trình nào đó. Dù là
hình thức nào sản phẩm cũng hàm chứa một thông tin về quy luật, bản chất của sự
vật, hiện tượng hay quy trình công nghệ nào đó.
- Tính khách quan: Khoa học là quá trình tìm hiểu về bản chất của sự vật, hiện
tượng, do đó, nó không có chỗ dành cho những nhận định, quy luật mang tính cảm
15
tính cá nhân. Tại thời điểm xây dựng kế hoạch nghiên cứu khoa học, trên cơ sở
những nguyên lý cơ bản có thể dự đoán kết quả có thể thu được tuy nhiên, những
giả định lý thuyết ấy cần được kiểm chứng để phản ánh khách quan bản chất của sự
vật, hiện tượng. Đặc biệt, trong thực nghiệm, ở bất kì thí nghiệm nào đều yêu cầu
xây dựng mẫu đối chứng để kết luận đưa ra được khách quan.
- Tính rủi ro: Qúa trình khám phá sự vật, hiện tượng hoàn toàn có thể thất bại.
Những thất bại này có thể do những điều kiện khách quan: do những thay đổi trong
điều kiện tự nhiên, hay trình độ nhân lực và thiết bị chưa đủ. Có nhiều khi việc lặp
lại những nghiên cứu đã được công bố trước đó cũng không thu được kết quả phù
hợp. Điều này hoàn toàn dễ dàng lý giải. Tuy nhiên, dù thành công hay thất bại, các
nghiên cứu khoa học đó cũng mang một ý nghĩa nhất định: có thể cùng một phương
pháp nghiên cứu phù hợp với đối tượng này mà không phù hợp với đối tượng khác,
phù hợp với quốc gia này mà không có ý nghĩa với quốc gia khác, hay thậm chí đưa
ra những lưu ý về đối tượng, điều kiện nghiên cứu với các phương pháp nghiên cứu
khác. Nhiều khi, các nghiên cứu khoa học rất thành công khi thử nghiệm nhưng khi
áp dụng thực tiễn lại gặp rủi ro.
- Tính kế thừa: Một công trình nghiên cứu khoa học thường không phải bắt đầu từ
chỗ hoàn toàn trống không về tri thức. Trước khi tiến hành nghiên cứu cần phải xem
xét những công trình đã từng công bố trước đó để thu thập những mặt được và hạn
chế, để từ đó đưa ra hướng nghiên cứu tối ưu.
- Tính cá nhân: Thành quả của một nghiên cứu khoa học thường không phải chỉ của
một cá nhân mà là sự cố gắng nỗ lực, phấn đấu của cả một tập thể. Tuy nhiên,
thường một đề tài sẽ được phân chia rõ ràng thành các phạm trù nhỏ, và được thực
hiện bởi từng cá nhân. Tính cá nhân quyết định thành quả của từng phạm trù này là
do sự cố gắng nỗ lực, quyết đoán và khả năng phán đoán của từng cá nhân.
1.2.2.3. Chức năng của nghiên cứu khoa học
- Mô tả: Trình bày những kết quả nghiên cứu về một sự vật, hiện tượng hay sự kiện
nào đó ở trạng thái cơ bản nhất để dễ dàng nhận diện chúng. Kết quả thu được này
thường được phát biểu lên bằng kinh nghiệm. Những nhận định đưa ra tên gọi, hình
16
