ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘITRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤCPHẠM THỊ NHUNGTHIẾT LẬP ĐƢỜNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC KHOA HỌCTRONG CHƢƠNG TRÌNH, SÁCH GIÁO KHOAMÔN KHOA HỌC TỰ NHIÊNLUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÝHÀ NỘI - 2019ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘITRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤCPHẠM THỊ NHUNGTHIẾT LẬP ĐƢỜNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC KHOA HỌC TRONGCHƢƠNG TRÌNH, SÁCH GIÁO KHOAMÔN KHOA HỌC TỰ NHIÊNLUẬN VĂN THẠC SỸ SƢ PHẠM VẬT LÝChuyên ngành: Lý luận và phƣơng pháp dạy học bộ môn Vật lýMã số: 8.14.01.11Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS.TS. Vũ Văn HùngHÀ NỘI - 2019LỜI CẢM ƠNLời đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn đến Lãnh đạo Trƣờng Đại học Giáo dục Đại học Quốc gia Hà Nội, và các Thầy, Cô giáo trong trƣờng, đặc biệt là các thầy côkhoa Sƣ phạm đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để khóa học đƣợc hoàn thành tốt đẹp.Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới GS.TS. Vũ Văn Hùng đã tận tình hƣớng dẫnvà hết lòng giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành Luận văn.Đồng thời, xin đƣợc gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tập thể lớp Vật lý QH-2016-S,các anh, chị trong lớp đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập.Mặc dù đã đƣợc nhà trƣờng và các thầy, cô cùng quý cơ quan tạo mọi điềukiện thuận lợi nhất để tôi có thể hoàn thành tốt Luận văn này, song do hạn chế vềmặt thời gian cũng nhƣ khả năng, kinh nghiệm của bản thân còn yếu kém nên bàiLuận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót, khuyết điểm. Do vậy, tôi kính mongnhận đƣợc sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của quý Nhà trƣờng, quý Thầy, Cô giáocũng nhƣ các anh, chị trong khóa học để Luận văn của tôi đƣợc hoàn thành tốt nhấtcó thể.Tôi xin chân thành cảm ơn!Hà Nội, ngàythángHọc viênPhạm Thị Nhunginăm 2019DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮTHSHọc sinhGVGiáo viênKHTNKhoa học tự nhiênNLNăng lựcNLKHNăng lực khoa họcPPDHPhƣơng pháp dạy họciDANH MỤC CÁC BẢNGBảng 1.1. Hình thành và phát triển năng lực khoa học cho học sinh trung họccơ sở thông qua dạy học Vật lý dựa trên tiến trình nghiên cứu khoa học ...... 12Bảng 1.2. Những biểu hiện cụ thể của năng lực thành phần trong môn Khoahọc tự nhiên ..................................................................................................... 13Bảng 2.1. Từ khóa mô tả mức độ môn Khoa học tự nhiên. ............................ 19Bảng 2.2. Từ khóa mô tả biểu hiện của năng lực môn Khoa học tự nhiên..... 20Bảng 2.3. Xác định các thành tố năng lực và chỉ báo mức độ thông qua cácyêu cầu cần đạt ................................................................................................ 22Bảng 2.4. Tổng hợp các chỉ số mức độ các thành tố năng lực từ lớp 6 đến lớp 9.... 151Bảng 3.1. Biểu hiện của các mức độ hành vi của năng lực nhận thức trongchƣơng trình môn khoa học tự nhiên ............................................................ 154Bảng 3.2. Biểu hiện của mức độ hành vi đối với năng lực tìm tòi khám phátrong môn khoa học tự nhiên ........................................................................ 158Bảng 3.3. Biểu hiện của các mức độ hành vi của năng lực vận dụng trong mônkhoa học tự nhiên .......................................................................................... 162Bảng 3.4. Đƣờng phát triển năng lực nhận thức ........................................... 165Bảng 3.5. Đƣờng phát triển năng lực tìm hiểu .............................................. 168Bảng 3.6. Đƣờng phát triển năng lực vận dụng ............................................ 169Bảng 3.7. Các chỉ báo năng lực và hành vi của học sinh trong chủ đề “Nănglƣợng và sự chuyển hóa năng lƣợng” trong chƣơng trình KHTN. ............... 170Bảng 3.8. Mức độ chỉ báo năng lực thành phần trong chủ đề ...................... 174“Năng lƣợng và sự chuyển hóa năng lƣợng” ................................................ 174iiDANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒBiểu đồ 2.1. Mức độ chỉ báo năng lực thành phần trong chƣơng trình mônKHTN từ lớp 6 đến lớp 9 .............................................................................. 151Biểu đồ 3.1. Biểu hiện mức độ các chỉ báo năng lực thành phần trong chủ đề“Năng lƣợng và sự chuyển hóa năng lƣợng” ................................................ 174iiiDANH MỤC CÁC HÌNHHình 1.1. Sơ đồ biểu thị năng lực khoa học thông qua hoạt động của con ngƣời ... 9ivMỤC LỤCLỜI CẢM ƠN ......................................................................................................................... iDANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ..................................................................................... iDANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................................... iiDANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ .............................................................................................. iiiDANH MỤC CÁC HÌNH..................................................................................................... ivMỤC LỤC ............................................................................................................................. vMỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 11. Lý do chọn đề tài ............................................................................................................... 12. Mục đích nghiên cứu ......................................................................................................... 23. Khách thể, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu .................................................................... 24. Nhiệm vụ nghiên cứu ......................................................................................................... 35. Giả thuyết khoa học ........................................................................................................... 36. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................................... 47. Đóng góp của luận văn ...................................................................................................... 48. Cấu trúc luận văn ............................................................................................................... 4Chƣơng 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ VIỆC TỔ CHỨC DẠY HỌC NHẰM PHÁT TRIỂNNĂNG LỰC KHOA HỌC CHO HỌC SINH TRONG XÂY DỰNG CHƢƠNG TRÌNH,SÁCH GIÁO KHOA MÔN KHOA HỌC TỰ NHIÊN ......................................................... 51.1. Định hƣớng đổi mới chƣơng trình giáo dục định hƣớng phát triển năng lực ................. 51.2. Năng lực và sự phát triển năng lực cho học sinh môn khoa học tự nhiên ...................... 61.2.1. Khái niệm năng lực ........................................................................................... 61.2.2. Dạy học phát triển năng lực cho học sinh ......................................................... 71.3. Năng lực khoa học .......................................................................................................... 71.3.1. Khái niệm năng lực khoa học............................................................................ 71.3.2. Cấu trúc của năng lực khoa học ........................................................................ 91.3.3. Tiến trình nghiên cứu khoa học và năng lực khoa học .............................................. 111.3.4. Dạy học Vật lý dựa trên tiến trình nghiên cứu khoa học cho học sinh trung học cơ sở ...... 121.3.5. Những biểu hiện của năng lực khoa học ......................................................... 13Năng lực khoa học là năng lực đặc thù, đƣợc hình thành và phát triển cho học sinhtrong quá trình dạy học môn KHTN. ........................................................................ 13v1.3.6. Biện pháp phát triển năng lực khoa học cho học sinh trong môn KHTN ....... 15Tiểu kết chƣơng 1 ................................................................................................................ 16Chƣơng 2. XÁC ĐỊNH CÁC THÀNH TỐ NĂNG LỰC VÀ CHỈ BÁO MỨC ĐỘ PHÁTTRIỂN NĂNG LỰC KHOA HỌC TRONG CHƢƠNG TRÌNH MÔN KHOA HỌC TỰNHIÊN ................................................................................................................................. 172.1. Một số phƣơng pháp dạy học môn Khoa học tự nhiên ................................................. 172.2. Từ ngữ thể hiện mức độ đáp ứng các yêu cầu cần đạt .................................................. 182.3. Xác định các thành tố năng lực thông qua các yêu cầu cần đạt .................................... 22Tiểu kết chƣơng 2 .............................................................................................................. 153Chƣơng 3. ĐƢỜNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC KHOA HỌC TRONG MÔN KHOAHỌC TỰ NHIÊN VÀ ÁP DỤNG CHO CHỦ ĐỀ “NĂNG LƢỢNG VÀ SỰ CHUYỂNHÓA NĂNG LƢỢNG” ..................................................................................................... 1543.1. Biểu hiện của các mức độ hành vi đối với các thành tố năng lực khoa học trong mônkhoa học tự nhiên. .............................................................................................................. 1543.1.1. Năng lực nhận thức .................................................................................................. 1543.1.2. Năng lực tìm tòi, khám phá ..................................................................................... 1583.1.3. Năng lực vận dụng ................................................................................................... 1623.2. Đƣờng phát triển năng lực khoa học tự nhiên............................................................. 1643.3. Xây dựng các chỉ báo năng lực và hành vi của học sinh trong chủ đề: “Năng lƣợng vàsự chuyển hóa năng lƣợng” của môn KHTN ..................................................................... 170Tiểu kết chƣơng 3 .............................................................................................................. 175KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .................................................................................... 1761. Kết luận .......................................................................................................................... 1762. Khuyến nghị ................................................................................................................... 176TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 177viMỞ ĐẦU1. Lý do chọn đề tàiTrong bối cảnh toàn nhân loại đang chứng kiến sự bùng nổ của cuộc cáchmạng công nghiệp lần thứ tƣ, cuộc cách mạng lấy nền tảng là công nghệ thông tintrong nền kinh tế tri thức, những thách thức không nhỏ đƣợc đặt ra với tất cả cácquốc gia, đặc biệt là các quốc gia đang phát triển. Để có thể đảm bảo đƣợc sự pháttriển bền vững, các quốc gia trong đó có Việt Nam đã tiến hành nâng cao chất lƣợngnguồn nhân lực, yếu tố tiên quyết cho sự thành công. Việc đổi mới giáo dục, cảicách chƣơng trình và sách giáo khoa cũng chính vì thế là việc làm cần thiết, để cóthể nâng cao chất lƣợng giáo dục, đáp ứng yêu cầu nguồn nhân lực chất lƣợng cao,với nền tảng văn hóa vững chắc và những năng lực cốt lõi trong thời đại mới.Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 04 tháng 11 năm 2013 Hội nghị lần thứ támBan Chấp hành Trung ƣơng khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đàotạo [GD&ĐT] đã khẳng định tầm quan trọng của việc: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽvà đồng bộ các yếu tố cơ bản của giáo dục, đào tạo theo hướng coi trọng phát triểnphẩm chất, năng lực của người học”[1].Để đáp ứng yêu cầu mới đó, nguồn nhân lực Việt Nam ngoài các phẩm chấtnhƣ lòng yêu nƣớc, yêu chủ nghĩa xã hội, quý trọng hăng say lao động, có lòngnhân ái ý thức trách nhiệm thì rất cần có những năng lực khác nhƣ: có khả nănggiao tiếp, năng lực hợp tác, năng lực chuyển đổi nghề nghiệp theo yêu cầu mới củasản xuất và thị trƣờng lao động, năng lực quản lý tôn trọng và nghiêm túc tuân theopháp luật, năng lực thích ứng và khả năng giải quyết vấn đề. Tình hình thực tế đóđặt ra yêu cầu phải điều chỉnh chƣơng trình, Sách giáo khoa để đạt đƣợc mục tiêuđổi mới giáo dục phổ thông. Trong chƣơng trình sách giáo khoa môn khoa học tựnhiên hiện hành, mục tiêu đó đã đƣợc thể hiện qua các qui định cho việc giảng dạynhƣ sau:- Cung cấp cho HS những kiến thức cơ bản vững chắc và có hệ thống.- Góp phần giáo dục tƣ tƣởng.- Góp phần phát triển tƣ duy cho HS.- Bồi dƣỡng cho HS lòng đam mê nghiên cứu khoa học, trí tò mò, óc sáng1tạo, ý thức tích cực gần gũi với thiên nhiên, thực tiễn sản xuất và khả năng làm việcđộc lập.Một trong những trọng tâm của đổi mới giáo dục phổ thông là tập trung vàođổi mới phƣơng pháp dạy học. Tiến trình dạy học cần đƣợc thực hiện dựa trên sựtích cực, chủ động của HS với sự tổ chức và định hƣớng đúng đắn của GV nhằmphát triển tƣ duy độc lập, sáng tạo góp phần hình thành phƣơng pháp và nhu cầu tựhọc, bồi dƣỡng hứng thú học tập, tạo niềm vui và niềm tin trong học tập cho HS.Trƣớc sức ép của xu thế toàn cầu hóa, nền giáo dục trên thế giới đang có sựchuyển biến mạnh mẽ, hƣớng đến sự hoàn thiện và chuẩn chung cho thế hệ côngdân toàn cầu. Trong bối cảnh đó, năm 1997, OECD [Organisation for EconomicCo-operation and Development] đã khởi xƣớng Chƣơng trình đánh giá học sinhquốc tế PISA [Progamme for International Studen Assessment], chƣơng trình khôngphải để kiểm tra khối lƣợng kiến thức học sinh học đƣợc trong nhà trƣờng mà điềutra khả năng học sinh ứng dụng nhƣ thế nào những kiến thức đã đƣợc học trong nhàtrƣờng vào các tình huống hữu ích trong cuộc sống thông qua ba năng lực: Toán,Đọc hiểu, Khoa học. Việc phát triển năng lực khoa học là yêu cầu có tính cấp thiếttrong thực tế đổi mới giáo dục hiện nay.Xuất phát từ lý do trên tôi chọn đề tài “Thiết lập đường phát triển năng lựckhoa học trong chương trình, sách giáo khoa môn khoa học tự nhiên”.2. Mục đích nghiên cứuTìm hiểu khái niệm năng lực khoa học, cấu trúc và phân loại năng lực khoahọc. Dựa trên yêu cầu cần đạt của chƣơng trình giáo dục tổng thể môn KHTN đểđƣa ra đƣờng phát triển năng lực với việc xác định các chỉ báo mức độ biểu hiện cụthể, xác định các thành tố năng lực và chỉ báo mức độ phát triển năng lực khoa họctrong chƣơng trình môn khoa học tự nhiên nhằm đƣa đến định hƣớng khái quát choviệc xây dựng sách giáo khoa và dạy học theo hƣớng phát triển năng lực.3. Khách thể, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứua. Khách thể nghiên cứuChương trình tổ ng thể , giáo dụ c phổ thông môn khoa họ c tự nhiên.b. Đối tượng nghiên cứu2- Các phƣơng pháp dạy học- Năng lực khoa học và biện pháp hình thành năng lực khoa học cho học sinh.- Cấu trúc năng lực khoa học- Các cách tiếp cận khác nhau để đƣa năng lực vào nội dung môn học:+ Từ cấu trúc năng lực lựa chọn những nội dung môn học phù hợp.+ Từ những nội dung môn học đã có sẵn xác định xem có thể phát triển đƣợcnhững thành tố nào của năng lực.- Tiến trình đánh giá năng lực theo chƣơng trình sách giáo khoa môn KHTN.c. Phạm vi nghiên cứu- Chƣơng trình giáo dục phổ thông môn KHTN.- Các thành tố năng lực và các chỉ báo năng lực, mức độ chỉ báo năng lực khoahọc trong môn KHTN.4. Nhiệm vụ nghiên cứu- Nghiên cứu cơ sở lí luận về biểu hiện của năng lực khoa học của học sinh tronghọc tập nói chung và trong học tập môn vật lí nói riêng.- Nghiên cứu các năng lực cần thiết trong quá trình học của học sinh.- Nghiên cứu chƣơng tình tiếp cận năng lực: sự chuyển dịch từ chƣơng trình tiếpcận nội dung sang chƣơng trình tiếp cận năng lực kéo theo sự thay đổi quy trìnhthiết kế chƣơng trình, xây dựng chuẩn đầu ra, thực hiện, đánh giá kết quả học tập.- Xây dựng đƣờng phát triển năng lực khoa học cho học sinh.- Xác định các thành tố năng lực và chỉ báo mức độ phát triển năng lực khoa họctrong chƣơng trình môn khoa học tự nhiên.5. Giả thuyết khoa họcNếu phân tích, xác định đƣợc các chỉ báo năng lực và các mức độ chỉ báo nănglực trong chƣơng trình môn KHTN theo đúng các mức độ chỉ báo yêu cầu cần đạtsẽ giúp giáo viên đánh giá đúng năng lực học sinh, xây dựng kế hoạch dạy học theohƣớng tích cực góp phần nâng cao chất lƣợng dạy và học bộ môn khoa học tựnhiên.36. Phƣơng pháp nghiên cứu- Nghiên cứu cơ sở lí luận liên quan đến đề tài nhƣ: nghiên cứu cơ sở Tâm lýhọc, Giáo dục học, Triết học của việc phát triển năng lực cho học sinh và một số lýthuyết về phƣơng pháp phát triển năng lực khoa học.- Phƣơng pháp phân tích tổng kết kinh nghiệm: Là phƣơng pháp nghiên cứu vàxem xét lại những thành quả thực tiễn trong quá khứ để rút ra kết luận bổ ích chothực tiễn và khoa học.7. Đóng góp của luận văn- Đề xuất nội dung và quy trình tổ chức dạy học nhằm phát triển năng lực khoahọc cho học sinh trong xây dựng chƣơng trình, sách giáo khoa môn khoa học tựnhiên.- Góp phần đổi mới phƣơng pháp dạy học môn khoa học tự nhiên nói chung vàmôn Vật lý nói riêng.8. Cấu trúc luận vănChƣơng 1: Cơ sở lí luận về việc tổ chức dạy học nhằm phát triển năng lực khoa họccho học sinh trong xây dựng chƣơng trình sách giáo khoa môn khoa học tự nhiên.Chƣơng 2: Xác định các thành tố năng lực và chỉ báo mức độ phát triển nănglực khoa học trong chƣơng trình môn khoa học tự nhiên.Chƣơng 3: Đƣờng phát triển năng lực khoa học trong môn khoa học tự nhiên vàáp dụng cho chủ đề “Năng lƣợng và sự chuyển hóa năng lƣợng”.4Chƣơng 1CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ VIỆC TỔ CHỨC DẠY HỌC NHẰM PHÁT TRIỂNNĂNG LỰC KHOA HỌC CHO HỌC SINH TRONG XÂY DỰNGCHƢƠNG TRÌNH, SÁCH GIÁO KHOA MÔN KHOA HỌC TỰ NHIÊN1.1. Định hƣớng đổi mới chƣơng trình giáo dục định hƣớng phát triển năng lựcChƣơng trình giáo dục định hƣớng phát triển năng lực [định hƣớng pháttriển năng lực] nay còn gọi là dạy học định hƣớng kết quả đầu ra đƣợc bàn đếnnhiều từ những năm 90 của thế kỷ 20 và ngày nay đã trở thành xu hƣớng giáodục quốc tế. Giáo dục định hƣớng phát triển năng lực nhằm mục tiêu phát triểnnăng lực ngƣời học.Giáo dục định hƣớng năng lực nhằm đảm bảo chất lƣợng đầu ra của việcdạy học, thực hiện mục tiêu phát triển toàn diện các phẩm chất nhân cách, chútrọng năng lực vận dụng tri thức trong những tình huống thực tiễn nhằm chuẩn bịcho con ngƣời năng lực giải quyết các tình huống của cuộc sống và nghề nghiệp.Chƣơng trình này nhấn mạnh vai trò của ngƣời học với tƣ cách chủ thể của quátrình nhận thức.Khác với chƣơng trình định hƣớng nội dung, chƣơng trình dạy học địnhhƣớng phát triển năng lực tập trung vào việc mô tả chất lƣợng đầu ra, có thể coilà ”sản phẩm cuối cùng” của quá trình dạy học. Việc quản lý chất lƣợng dạy họcchuyển từ việc điều khiển “đầu vào” sang điều khiển “đầu ra”, tức là kết quả họctập của HS.Chƣơng trình dạy học định hƣớng phát triển năng lực không quy địnhnhững nội dung dạy học chi tiết mà quy định những kết quả đầu ra mong muốncủa quá trình giáo dục, trên cở sở đó đƣa ra những hƣớng dẫn chung về việc lựachọn nội dung, phƣơng pháp, tổ chức và đánh giá kết quả dạy học nhằm đảm bảothực hiện đƣợc mục tiêu dạy học tức là đạt đƣợc kết quả đầu ra mong muốn.Trong chƣơng trình định hƣớng phát triển năng lực, mục tiêu học tập, tức là kếtquả học tập mong muốn thƣờng đƣợc mô tả thông qua hệ thống các năng lực[Competency]. Kết quả học tập mong muốn đƣợc mô tả chi tiết và có thể quan5sát, đánh giá đƣợc. HS cần đạt đƣợc những kết quả yêu cầu đã quy định trongchƣơng trình. Việc đƣa ra các chuẩn đào tạo cũng là nhằm đảm bảo quản lý chấtlƣợng giáo dục theo định hƣớng kết quả đầu ra.Ƣu điểm của chƣơng trình giáo dục định hƣớng phát triển năng lực là tạođiều kiện quản lý chất lƣợng theo kết quả đầu ra đã quy định, nhấn mạnh năng lựcvận dụng của HS.1.2. Năng lực và sự phát triển năng lực cho học sinh môn khoa học tự nhiên1.2.1. Khái niệm năng lựcKhái niệm “năng lực” có nguồn gốc tiếng La tinh “competentia” [có nghĩa là“gặp gỡ”]. Khái niệm năng lực đã đƣợc sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khoahọc và kỹ thuật, trong đó có giáo dục.Theo Cosmovici thì: “năng lực là tổ hợp đặc điểm của cá nhân, giải thích sựkhác biệt giữa ngƣời này với ngƣời khác ở khả năng đạt đƣợc những kiến thức vàhành vi nhất định”. Còn A.N.Leonchiev cho rằng: “năng lực là đặc điểm cá nhânquy định việc thực hiện thành công một hoạt động nhất định”.Theo Từ điển Tiếng Việt [2012], “ Năng lực là khả năng huy động tổng hợpcác kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính tâm lý cá nhân khác nhƣ hứng thú, niềmtin, ý chí,... để thực hiện thành công một loại công việc trong một bối cảnh nhấtđịnh”. Theo Chƣơng trình giáo dục phổ thông tổng thể “năng lực là thuộc tính cánhân đƣợc hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyệncho phép con ngƣời huy động tổng hợp các kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính cánhân nhƣ hứng thú, niềm tin, ý chí,... thực hiện thành công một loại hoạt động nhấtđịnh, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể [5].Theo Cosmovici thì: “năng lực là tổ hợp đặc điểm của cá nhân, giải thích sựkhác biệt giữa ngƣời này với ngƣời khác ở khả năng đạt đƣợc những kiến thức vàhành vi nhất định”. Còn A.N.Leonchiev cho rằng: “năng lực là đặc điểm cá nhânquy định việc thực hiện thành công một hoạt động nhất định”.Theo những nghĩa này, năng lực đƣợc hiểu là quá trình tích lũy kiến thức và vậndụng những kiến thức để giải quyết vấn đề hay tình huống đặt ra trong cuộc sống.61.2.2. Dạy học phát triển năng lực cho học sinhDạy học theo quan điểm phát triển năng lực học sinh không chỉ chú ý tíchcực hóa học sinh về hoạt động trí tuệ mà còn chú ý rèn luyện năng lực giải quyếtvấn đề gắn với những tình huống của cuộc sống và nghề nghiệp, đồng thời gắn hoạtđộng trí tuệ với hoạt động thực hành, thực tiễn. Việc sử dụng phƣơng pháp dạy họcvì thế cần gắn chặt với các hình thức tổ chức dạy học. Điều quan trọng hơn cả lànếu so sánh với các quan niệm dạy học trƣớc đây, việc dạy học phát triển phẩmchất, năng lực sẽ làm cho việc dạy và việc học tiếp cận gần hơn, sát hơn với mụctiêu hình thành và phát triển nhân cách con ngƣời.Khi nói đến dạy học theo định hƣớng phát triển năng lực học sinh, cần hiểurõ: phát triển năng lực học sinh đòi hỏi giáo viên phải có tổ chức hoạt động dạy họchiệu quả. Việc tổ chức dạy học ở đây gắn với thiết kế bài học trƣớc khi lên lớp; tìmhiểu đối tƣợng dạy học, dạy học nêu vấn đề; chuyển giao nhiệm vụ học tập cho họcsinh; phản hồi thông tin cho học sinh; sử dụng linh hoạt các phƣơng pháp, phƣơngtiện dạy học; đặc biệt là việc tổ chức, hƣớng dẫn hoạt động học tập cho học sinhnhằm phát huy tối đa khả năng tham dự vào tiến trình dạy học của học sinh.Hoạt động học tập là sự tƣơng tác giữa giáo viên và học sinh nhằm giúp họcsinh tiếp cận và chiếm lĩnh tri thức một cách độc lập và sáng tạo. Tổ chức hoạt độnghọc tập vì thế xem là sự tác động từ bên ngoài vào bên trong, từ môi trƣờng, đặcbiệt là từ giáo viên đến mỗi học sinh thông qua hình thức học tập đƣợc tổ chức bởigiáo viên.1.3. Năng lực khoa học1.3.1. Khái niệm năng lực khoa họcLà khả năng sử dụng, vận dụng các kiến thức, các phƣơng pháp giải thích vềthế giới tự nhiên và thông qua hoạt động của con ngƣời, thực hiện việc thay đổi thếgiới tự nhiên.Năng lực khoa học đƣợc thể hiện qua việc học sinh có kiến thức khoa học vàsử dụng kiến thức để nhận ra các vấn đề khoa học, giải thích các hiện tƣợng khoahọc và rút ra kết luận trên cơ sở chứng cứ về các vấn đề liên quan đến khoa học;7hiểu đƣợc những đặc tính của khoa học nhƣ một dạng tri thức của loài ngƣời và làhoạt động tìm tòi, khám phá của con ngƣời; nhận thức đƣợc vai trò của khoa học.Theo tổ chức OCED: Năng lực khoa học là khả năng sử dụng kiến thức khoahọc để xác định các câu hỏi và rút ra kết luận dựa trên các bằng chứng để hiểu vàđƣa ra quyết định về thế giới tự nhiên và những thay đổi để phù hợp với hoạt độngcủa con ngƣời. Và năng lực khoa học chỉ đƣợc nhìn nhận tốt nhất khi đƣợc xem làmột thể thống nhất với bối cảnh xã hội và vận dụng thực hành kiến thức trên tất cảlĩnh vực khoa học. Do đó, năng lực khoa học cũng đƣợc coi là năng lực hành động.Nhƣ vậy, ngƣời có năng lực khoa học là ngƣời có tri thức về khoa học, trithức về phƣơng pháp nghiên cứu khoa học; biết cách sử dụng các tri thức khoa họcđể thực hiện các hoạt động khoa học và giải quyết các vấn đề khoa học hiệu quả.Năng lực khoa học là năng lực đặc thù đƣợc hình thành và phát triển cho họcsinh trong quá trình học môn KHTN. Theo chƣơng trình giáo dục phổ thông mới,năng lực khoa học của học sinh THCS gồm 3 hợp phần: nhận thức kiến thức khoahọc; tìm tòi và khám phá thế giới tự nhiên; vận dụng kiến thức vào thực tiễn, ứngxử với tự nhiên phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững xã hội và bảo vệ môitrƣờng. Trên cơ sở nghiên cứu Chƣơng trình môn khoa học tự nhiên, luận văn đãphân tích và đề xuất các năng lực thành phần của năng lực khoa học nhƣ sau: Nănglực nhận thức kiến thức KHTN; năng lực sử dụng ngôn ngữ KHTN; năng lực pháthiện và sử dụng kiến thức KHTN để giải quyết các tình huống trong thực tiễn; nănglực thực hành thí nghiệm và vận dụng trong cuộc sống; năng lực thu thập, xử lý,phân tích, sử dụng dữ liệu; năng lực công bố kết quả thực hiện các nhiệm vụ đƣợcgiao.8Hình 1.1. Sơ đồ biểu thị năng lực khoa học thông qua hoạt động của con người[Nguồn: //tusach.thuvienkhoahoc.com]1.3.2. Cấu trúc của năng lực khoa họcTheo quan điểm PISA, cấu trúc của năng lực khoa học đƣợc xác định dựa trêncác tiêu chí dƣới đây [3]:1.3.2.1. Căn cứ vào thành tố cấu thành: Kiến thức + Hành vi+ Thái độ.Thứ nhất: Kiến thức về bản chất, khái niệm, nội dung, lý thuyết của giới tựnhiên mà khoa học đã hình thành. Ví dụ: làm thế nào cây quang hợp từ ánh sáng vàCacbon. Loại tri thức này đƣợc gọi là tri thức nội dung hoặc tri thức nền tảng khoahọc.Thứ hai: Tri thức của các tiến trình mà các nhà khoa học dùng để hình thànhnên tri thức khoa học đƣợc gọi là tri thức thủ tục. Đây là một tri thức liên quan giữathực hành và lý thuyết mà yêu cầu về thực hành làm nền tảng nhƣ lặp lại cácphƣơng pháp để làm giảm tối thiểu lỗi, kiểm soát các biến cố, các quy trình có chấtlƣợng đƣợc trình bày và công bố số liệu. Tri thức thủ tục đƣợc đánh giá trong PISA2015 bao gồm: Các khái niệm về biến bao gồm biến phụ thuộc, biến độc lập vàkiểm soát; Các khái niệm về đo đƣờng nhƣ: định lƣợng đo, chất lƣợng [quan sát], sửdụng tỉ lệ...; Các đánh giá và tăng sự chính xác nhƣ lặp đi lặp lại, tính trung bình đolƣờng; Cách tổ chức để đảm bảo sự phổ biến và chính xác của dữ liệu; Cách thức9phổ biến để đƣa dữ liệu ra bảng biểu, đồ thị và biểu đồ nhằm sử dụng thích hợp’Bản chất của việc thiết kế thí nghiệm thích hợp cho câu hỏi khoa học.1.3.2.2 Căn cứ vào các bước đề thực hiện các năng lực khoa họcTheo đánh giá PISA, năng lực khoa học gồm 3 mức độ, chúng tôi cho rằngtƣơng ứng với 3 mức độ chính là 3 giai đoạn để hình thành năng lực khoa học ở HS.- Giải thích hiện tƣợng khoa học: nhận biết, cung cấp, đánh giá, giải thích chomột loạt các hiện tƣợng tự nhiên và công nghệ. NL này đòi hỏi HS phải nhớ lại kiếnthức thích hợp trong một tình huống nhất định và sử dụng nó để giải thích một hiệntƣợng quan tâm. Thể hiện qua khả năng: + Nhớ lại và áp dụng kiến thức khoa họcphù hợp; + Xác định, sử dụng và tạo ra các mô hình giải thích phù hợp; + Đƣa ra vàchứng minh cho các giả thuyết phù hợp; + Giải thích khả năng tiềm năng của kiếnthức khoa học xã hội.- Đánh giá và lập kế hoạch nghiên cứu khoa học: Đây là NL cần thiết để báocáo các kết quả khoa học. Nó phụ thuộc vào khả năng phân biệt câu hỏi khoa học từcác kiến thức khác nhau trong điều tra. NL này đòi phải có kiến thức đặc trƣng vềnghiên cứu khoa học. Cụ thể: + Xác định các câu hỏi có thể trả lời trong một nghiêncứu khoa học nhất định; + Phân biệt câu hỏi có thể điều tra bằng nghiên cứu khoahọc; + Đề xuất khám phá một câu hỏi đƣa ra một cách khoa học; + Đánh giá nhữngcách khám phá một câu hỏi đƣa ra một cách khoa học; + Mô tả và đánh giá một loạtcác cách mà các nhà khoa học sử dụng để đảm bảo độ tin cây của dữ liệu và tínhkhách quan, khái quát của giả thuyết.- Giải thích dữ liệu và bằng chứng khoa học: NL này đòi hỏi phải sử dụng cáccông cụ toán học để phân tích hoặc tổng hợp dữ liệu và khả năng sử dụng cácphƣơng pháp để chuyển đổi dữ liệu. NL này cũng bao gồm việc truy cập thông tinkhoa học, đƣa ra và đánh giá lập luận, kết luận cơ bản dựa trên bằng chứng khoahọc [Kuhn, 2010; Osborne, 2010] nó cũng có thể thay đổi kết luận hoặc bác bỏ mộtkết luận và xác định các giả định trong việc đạt đƣợc kết luận. Cụ thể: + Chuyển đổidữ liệu; + Phân tích, diễn giải dữ liệu và rút ra kết luận phù hợp; + Xác định các giảđịnh, bằng chứng và lý luận trong văn bản khoa học; + Phân biệt giữa lập luận dựa10trên bằng chứng khoa học và lý luận dựa trên những căn cứ khác; + Đánh giá luậncứ khoa học và bằng chứng từ các nguồn khác nhau [ ví dụ : tạp chí, internet...].Theo các biểu hiện của NL từ dấu hiệu nhận biết một ngƣời có NL khoa họctheo dự thảo PISA 2015, Chúng tôi cho rằng biểu hiện của một ngƣời có NL đó là:+ Sử dụng tri thức khoa học để giải thích, đánh giá và đƣa ra các yêu cầu khoa họcvà diễn giải dữ liệu trong một loạt các tình huống phức tạp đòi hỏi yêu cầu cao củanhu cầu nhận thức; + Đƣa ra kết luận từ nhiều vùng dữ liệu khác nhau, trong nhiềuhoàn cảnh và cung cấp mối quan hệ nhân quả; + Luôn phân biệt đƣợc các câu hỏikhoa học và phi khoa học, giải thích mục đích điều tra và kiểm soát các biến có liênquan; + Chuyển đổi dữ liệu, giải thích dữ liệu phức tạp và chứng minh độ tin cậy vàtính chính xác của các số liệu khoa học; + Xử lý các tình huống không quen thuộcvà phức tạp; + Phát triển lý luận phê bình và đánh giá các giải thích, mô hình , giảithích các dữ liệu và thiết kế thử nghiệm đề xuất trong một loạt các bối cảnh cá nhân,địa phƣơng và toàn cầu.1.3.3. Tiến trình nghiên cứu khoa học và năng lực khoa họcCó thể hiểu, tiến trình nghiên cứu khoa học là con đƣờng, cách thức triển khaithực hiện các giai đoạn của quá trình nghiên cứu khoa học để tạo ra những kết quảmới. Có nhiều cách để mô tả tiến trình khoa học, nhƣng nhìn chung gồm 6 giai đoạnsau: Quan sát, đặt ra câu hỏi nghiên cứu; Nghiên cứu tổng quan; Hình thành giảthuyết; Thiết kế phƣơng án thực nghiệm kiểm tra giả thuyết; Triển khai thựcnghiệm kiểm tra giả thuyết; Xử lý kết quả.Theo chƣơng trình đánh giá HS Quốc tế PISA của Tổ chức Hợp tác và Pháttriển kinh tế [OECD]: NLKH đƣợc thể hiện thông qua việc HS có kiến thức khoahọc và sử dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề khoa học, giải thích hiện tƣợngkhoa học và rút ra kết luận.NLKH của HS trung học cơ sở gồm 10 năng lực thành phần sau: Tiến hành thínghiệm, quan sát và mô tả quá trình, hiện tƣợng xảy ra; Phát hiện ra vấn đề và phátbiểu vấn đề nghiên cứu dƣới dạng câu hỏi tƣờng minh; Tìm hiểu lịch sử vấn đềnghiên cứu để đƣa ra giả thuyết hoặc đề xuất giải pháp thực nghiệm kiểm tra gia11thuyết; Đƣa ra giả thuyết nghiên cứu; Rút ra hệ quả từ giả thuyết dƣới dạng một dựđoán, phán đoán hay suy đoán; Đề xuất phƣơng án thực nghiệm kiểm tra hệ quả;Tiến hành thí nghiệm kiểm tra dự đoán và ghi lại kết quả; Xử lý dữ liệu, phân tíchsố liệu và đánh giá kết quả, đƣa ra kết luận về sự đúng/sai của hệ quả; Rút ra kiếnthức mới; Vận dụng kiến thức vào tình huống mới.1.3.4. Dạy học Vật lý dựa trên tiến trình nghiên cứu khoa học cho học sinh trunghọc cơ sởVấn đề đặt ra là tổ chức dạy học kiến thức Vật lý dựa trên tiến trình nghiêncứu khoa học nhƣ thế nào để có thể phát triển NLKH của HS? Để giải quyết vấn đềnày, theo chúng tôi cần phân biệt đƣợc giữa tiến trình nghiên cứu khoa học khi giảiquyết một vấn đề nghiên cứu của các nhà khoa học và của HS trung học cơ sở, từ đóxác định đƣợc vai trò của GV trong việc giúp đỡ, hỗ trợ HS trong từng giai đoạndạy học dựa trên tiến trình nghiên cứu khoa học.Bảng 1.1. Hình thành và phát triển năng lực khoa học cho học sinh trung học cơ sởthông qua dạy học Vật lý dựa trên tiến trình nghiên cứu khoa họcCác giai đoạn dạy học Vậtlý dựa trên tiến trìnhnghiên cứu khoa họcMôi trƣờng tƣơng tác vàhọc tậpcác năng lực khoa họcthành phần- HS làm việc với phiếu2. Tìm hiểu lịch sử vấn đề học tập.nghiên cứu. Hình thành giả - Giáo viên điều hành lớpthiết hoặc đƣa ra giải pháp thảo luậnthực nghiệm kiểm tra- Tiến hành thí nghiệmquan sát và mô tả quátrình, hiện tƣợng xảy ra.- Phát hiện vấn đề và phátbiểu vấn đề nghiên cứudƣới dạng câu hỏi tƣờngminh.- Tìm hiểu lịch sử vấn đềnghiên cứu để địnhhƣớng, đƣa ra giả thiếthoặc đề xuất phƣơng ánthực nghiệm kiểm tra- HS làm việc với phiếuhọc tập.- Các nhóm học sinh trao- Rút ra hệ quả từ giả thiếtdƣới dạng một dự đoán,phán đoán, suy đoán1.Thực hiện quan sát. Đặtcâu hỏi nghiên cứu3. Đề xuất phƣơng án thựcnghiệm kiểm tra- HS làm việc với phiếuhọc tập và dụng cụ thínghiệm hoặc quan sát.- Nhóm HS trao đổi- Giáo viên điều hành lớpthảo luận.Hình thành và phát triển124. Thực nghiệm kiểm tragiả thuyết. Xử lý kết quảvà rút ra kết luậnđổi, thảo luận- Giáo viên điều hành lớpthảo luận- Đề xuất phƣơng án thựcnghiệm kiểm tra hiệu quả- Các nhóm học sinh làmviệc với phiếu học tập vàdụng cụ thí nghiệm- Giáo viên điều hành lớpthảo luận- Tiến hành thí nghiệmkiểm tra dự đoán và ghilại kết quả.- Xử lý số liệu, phân tíchsố liệu và đánh giá kết quảđể đƣa ra kết luận của giảthiết- Rút ra kiến thức mới- Vận dụng kiến thức vàotình huống mới- Các nhóm học sinh làmviệc với phiếu học tập- Giáo viên điều hành lớpthảo luận5. Rút ra kiến thức mới1.3.5. Những biểu hiện của năng lực khoa họcNăng lực khoa học là năng lực đặc thù, đƣợc hình thành và phát triển chohọc sinh trong quá trình dạy học môn KHTN.Bảng 1.2. Những biểu hiện cụ thể của năng lực thành phầntrong môn Khoa học tự nhiênNăng lực thành phầnBiểu hiện cụ thể của năng lực thành phần1. Năng lực nhận thức - Gọi tên, nhận biết các đối tƣợng, sự kiện, khái niệmkiến thức KHTNhoặc quá trình tự nhiên.- Trình bày đặc điểm, vai trò của các đối tƣợng và quátrình tự nhiên.- Phân loại các vật, sự vật theo các tiêu chí khác nhau.- So sánh, lựa chọn các đối tƣợng dựa theo tiêu chí.- Giải thích về mối quan hệ giữa các sự vật và hiện tƣợng.2. Năng lực sử dụng - Hiểu biết về thuật ngữ, kí hiệu, công thức, quy tắc, sơngôn ngữ KHTNđồ.- Trình bày đƣợc nội dung của các khái niệm cơ bản, địnhlý, định luật.13Năng lực thành phầnBiểu hiện cụ thể của năng lực thành phần- Sử dụng thuật ngữ, kí hiệu, công thức để biểu đạt vấn đềkhoa học.- Xác định từ khóa trong văn bản khoa học.- Vận dụng đƣợc ngôn ngữ khoa học trong tình huống cụthể.3. Năng lực phát hiện - Phát hiện và đề xuất tình huống có liên quan đến vấn đềvà giải quyết vấn đề cần giải quyết.liên quan đến KHTN- Xác định, tìm hiểu đƣợc các thông tin liên quan đến vấnđề cần giải quyết.- Đƣa ra các phán đoán, giả thuyết.- Đề xuất biện pháp giải quyết- Lập kế hoạch giải quyết vấn đề- Đánh giá kết quả thực hiện4. Năng lực sử dụng - Hệ thống đƣợc kiến thức KHTN theo các tiêu chí.kiến thức KHTN vào - Phát hiện nội dung kiến thức KHTN đƣợc ứng dụnggiải quyết vấn đề thực trong các vấn đề, lĩnh vực khác nhau.tiễn- Tìm tòi, phát hiện các vấn đề trong thực tiễn liên quan.- Sử dụng kiến thức KHTN để giải quyết vấn đề thực tiễn.5. Năng lực thực hành - Nghiên cứu, chuẩn bị nội dung thực hành thí nghiệm.thí nghiệm và vận - Nắm vững quy tắc an toàn trong phòng thí nghiệm.dụng trong cuộc sống- Tiến hành thí nghiệm đúng quy trình.- Quan sát thí nghiệm chi tiết, đầy đủ, đúng phƣơng pháp.- Mô tả đƣợc đầy đủ thí nghiệm.- Giải thích đƣợc các hiện tƣợng xảy ra trong quá trìnhtiến hành thí nghiệm.6. Năng lực quan sát, - Xác định đƣợc nội dung chính cần quan sát.thu thập, xử lý và sử - Quan sát, theo dõi chặt chẽ đối tƣợng.14Năng lực thành phầndụngsốliệunghiệmBiểu hiện cụ thể của năng lực thành phầnthực - Ghi chép, chụp ảnh, quay phim sự thay đổi trong quátrình thực nghiệm.- Vẽ sơ đồ, biểu đồ biểu diễn các số liệu thu thập đƣợc.- Xử lý số liệu.- Xác định nguyên nhân sai số, giải thích.7. Năng lực đánh giá - Phân tích dữ liệu thực nghiệm.địnhtínhvàđịnh - Giải thích kết quả thực nghiệm.lƣợng kết quả thực - Tính toán các đại lƣợng đặc trƣng của quá trình thựcnghiệmnghiệm.- Biện luận kết quả.8. Năng lực báo cáo, - Thảo luận, thống nhất với các thành viên trong nhóm vềtrình bày và công bố nội dung báo cáo.kết quả- Lựa chọn nội dung sẽ trình bày.- Tóm tắt đƣợc quy trình các bƣớc tiến hành nhiệm vụđƣợc giao.- Tổng hợp kết quả thu đƣợc.- Giải thích đƣợc nguyên nhân xảy ra hiện tƣợng.- Báo cáo kết quả công việc.- Thảo luận các vấn đề liên quan đến báo cáo.1.3.6. Biện pháp phát triển năng lực khoa học cho học sinh trong môn KHTNNLKH là một trong những năng lực quan trọng mà GV cần hình thành choHS trong quá trình dạy học cần đƣợc hình thành và phát triển trong quá trình họctập. Bởi vậy, GV cần thực hiện một số biện pháp sau:- Khi chuẩn bị một bài dạy mới, GV cần tổ hợp lại các nội dung theo chuẩnkiến thức, kỹ năng theo một mối quan hệ nhất quán để thể hiện đƣợc các năng lựccủa ngƣời học.15- Tạo động cơ, hứng thú cho HS bằng tình huống có vấn đề liên quan đếnkhoa học, cuộc sống để kích thích HS có động cơ muốn giải quyết tình huống vấnđề đó.- Kết hợp các PPDH hiện đại một cách tích cực, tránh lối truyền thụ mộtchiều mang tính thông báo, chứng minh.- Thực hiện việc kiểm tra đánh giá dựa vào năng lực căn cứ theo chuẩn kiếnthức kỹ năng.Tiểu kết chƣơng 1Xuất phát từ bản chất của khái niệm năng lực và năng lực khoa học, có thểthấy đƣợc vai trò của phát triển năng lực khoa học cho HS trong dạy học môn Khoahọc tự nhiên là vô cùng cần thiết. Vì vậy, trong chƣơng 1 luận văn đã đi sâu, phântích và khái quát về năng lực khoa học và phát triển năng lực khoa học cho học sinhtrong quá trình dạy và học chƣơng trình môn khoa học tự nhiên.Để làm rõ đƣợc các thành tố năng lực và các chỉ báo mức độ phù hợp với cácthành tố năng lực thành phần, luận văn đã nghiên cứu và trình bày trong chƣơng 2.16