Tài liệu Thiết kế và sử dụng hệ thống câu hỏi, bài tập nhằm phát triển năng lực sinh học cho học sinh trong dạy học chương chuyển hóa vật chất và năng lượng sinh học 11, trung học phổ thông​

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN THỊ HIỀN THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG CÂU HỎI, BÀI TẬP NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SINH HỌC CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƢỢNG - SINH HỌC 11, TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM SINH HỌC CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC BỘ MÔN SINH HỌC MÃ SỐ: 8.14.01.11 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Lê Thị Phƣợng HÀ NỘI – 2020 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô giáo TS. Lê Thị Phƣợng – Giảng viên khoa Sinh học trƣờng Đại học Giáo dục, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tận tình hƣớng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi nghiên cứu và hoàn thành tốt luận văn này. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo trƣờng Đại học Giáo dục, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tận tình giảng dạy cho chúng tôi trong thời gian học tập và rèn luyện tại trƣờng. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô và các em học sinh trƣờng Trung học phổ thông Tống Văn Trân đã tạo điều kiện để tôi tiến hành thực nghiệm sƣ phạm thành công. Cuối cùng, tôi cũng xin cảm ơn tất cả những ngƣời thân trong gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã động viên kịp thời, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, rèn luyện và thực hiện luận văn này. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 05 tháng 11 năm 2020 Tác giả Nguyễn Thị Hiền MỤC LỤC MỞ ĐẦU ...................................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài ...................................................................................................1 1.1. Xuất phát từ yêu cầu của chƣơng trình giáo dục phổ thông tổng thể và chƣơng trình Sinh học trung học phổ thông ..............................................................1 1.2. Xuất phát từ thực tiễn của việc thiết kế và sử dụng câu hỏi, bài tập..................1 2. Mục đích nghiên cứu .............................................................................................2 3. Đối tƣợng và khách thể nghiên cứu ......................................................................2 4. Giả thuyết khoa học ..............................................................................................2 5. Nhiệm vụ nghiên cứu ............................................................................................3 6. Phạm vi nghiên cứu ...............................................................................................3 7. Phƣơng pháp nghiên cứu .......................................................................................3 8. Những đóng góp mới của đề tài ............................................................................4 9. Cấu trúc luận văn nghiên cứu................................................................................4 CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN .................................................5 1.1. Lƣợc sử nghiên cứu ............................................................................................5 1.1.1. Ở nƣớc ngoài ...................................................................................................5 1.1.2. Ở Việt Nam .....................................................................................................5 1.1.3. Những nghiên cứu về năng lực sinh học .........................................................7 1.1.4. Những nghiên cứu về việc xây dựng và sử dụng câu hỏi, bài tập trong dạy học ......................................................................................................................8 1.2. Cơ sở lý luận ......................................................................................................9 1.2.1. Khái niệm năng lực, năng lực sinh học ...........................................................9 1.2.2. Một số biện pháp phát triển năng lực sinh học cho học sinh ........................13 1.2.3. Cơ sở lí luận của việc sử dụng câu hỏi, bài tập trong dạy học ......................14 1.2.4. Khái niệm câu hỏi, bài tập.............................................................................15 1.3. Cơ sở thực tiễn .................................................................................................23 1.3.1. Mục đích điều tra ..........................................................................................23 1.3.2. Địa bàn và đối tƣợng nghiên cứu ..................................................................23 1.3.3. Nội dung điều tra ...........................................................................................24 1.3.4. Các bƣớc tiến hành điều tra...........................................................................24 1.3.5. Phân tích kết quả điều tra ..............................................................................24 Tiểu kết chƣơng 1....................................................................................................37 CHƢƠNG 2. THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SINH HỌC CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƢỢNG - SINH HỌC 11, TRUNG HỌC PHỔ THÔNG .....................................38 2.1. Phân tích mục tiêu, nội dung chƣơng chuyển hóa vật chất và năng lƣợng ......38 2.1.1. Mục tiêu xây dựng và phát triển chƣơng trình sinh học 11 ..........................38 2.1.2. Tóm tắt nội dung chƣơng trình Sinh học 11 .................................................39 2.1.3. Tóm tắt nội dung kiến thức chƣơng Chuyển hóa vật chất và năng lƣợng ....40 2.2. Thiết kế hệ thống câu hỏi, bài tập chƣơng Chuyển hóa vật chất và năng lƣợng ..43 2.2.1. Nguyên tắc xây dựng câu hỏi, bài tập ...........................................................43 2.2.2. Quy trình xây dựng câu hỏi, bài tập nhằm phát triển năng lực sinh học cho học sinh.............................................................................................................45 2.2.3. Ví dụ minh họa cho quy trình .......................................................................48 2.2.4. Hệ thống câu hỏi, bài tập chƣơng Chuyển hóa vật chất và năng lƣợng........63 2.3. Sử dụng hệ thống câu hỏi, bài tập trong dạy học chƣơng Chuyển hóa vật chất và năng lƣợng ..................................................................................................67 2.3.1. Quy trình sử dụng hệ thống câu hỏi, bài tập trong dạy học ..........................67 2.3.2. Ví dụ minh họa cho quy trình sử dụng câu hỏi, bài tập trong dạy học phát triển năng lực sinh học cho học sinh ...............................................................68 2.4. Xây dựng tiêu chí và công cụ đánh giá năng lực sinh học của học sinh ..........69 Tiểu kết chƣơng 2....................................................................................................71 CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ...........................................................72 3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm ...........................................72 3.1.1. Mục đích của thực nghiệm sƣ phạm .............................................................72 3.1.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm.............................................................72 3.2. Đối tƣợng và nội dung thực nghiệm sƣ phạm ..................................................73 3.2.1. Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm ...................................................................73 3.2.2. Nội dung thực nghiệm sƣ phạm ....................................................................73 3.3. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm .................................................................73 3.4. Tiến hành thực nghiệm.....................................................................................73 3.5. Kết quả thực nghiệm ........................................................................................76 3.5.1. Kết quả định tính ...........................................................................................76 3.5.2. Kết quả định lƣợng ........................................................................................78 Tiểu kết chƣơng 3....................................................................................................89 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .........................................................................90 1. Kết luận ...............................................................................................................90 2. Khuyến nghị ........................................................................................................91 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................92 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Viết đầy đủ BT Bài tập CH Câu hỏi ĐC Đối chứng GV Giáo viên HS Học sinh NL Năng lực TN Thực nghiệm THPT Trung học phổ thông DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Phân biệt CH, BT truyền thống và CH, BT phát triển NL HS ..............20 Bảng 1.2. Những đặc điểm của CH, BT định hƣớng phát triển NL ......................21 Bảng 1.3. Đánh giá tình hình sử dụng các CH, BT trong sách Sinh học và các CH, BT ngoài sách Sinh học .................................................................28 Bảng 1.4. Các căn cứ để HS trả lời các CH, BT và mức độ trả lời tƣơng ứng với từng căn cứ ......................................................................................34 Bảng 2.1. Thống kê số lƣợng CH, BT theo từng nội dung dạy học ......................65 Bảng 2.2. Bảng mô tả các tiêu chí NL thành phần của NL sinh học và mức độ đạt đƣợc NL sinh học của HS ...........................................................70 Bảng 3.1. Đối tƣợng và địa bàn TN sƣ phạm ........................................................73 Bảng 3.2. Kết quả thăm dò ý kiến của GV về hệ thống CH, BT ...........................78 Bảng 3.3. Thống kê kết quả bài kiểm tra số 1 .......................................................79 Bảng 3.4. Phân phối tần số và tần suất tích lũy bài kiểm tra số 1 .........................79 Bảng 3.5. Thống kê điểm bài kiểm tra số 2 ...........................................................80 Bảng 3.6. Phân phối tần số và tần suất tích lũy bài kiểm tra số 2 .........................80 Bảng 3.7. Phân loại kết quả học tập của HS qua các bài kiểm tra .........................81 Bảng 3.8. Thống kê các tham số đặc trƣng của 2 lớp ............................................81 Bảng 3.9. Thống kê NL nhận thức sinh học của lớp 11A2 và 11A4 trƣớc và sau TN ...................................................................................................83 Bảng 3.10. Thống kê NL tìm hiểu thế giới sống của lớp 11A2 và 11A4 trƣớc và sau TN ...............................................................................................85 Bảng 3.11. Thống kê NL vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học của lớp 11A2 và 11A4 trƣớc và sau TN ...........................................................................87 Bảng 1.4: Bảng mô tả các chỉ số hành vi của NL sinh học và mức độ đạt đƣợc NL sinh học của HS........................................................................5 Bảng mô tả các tiêu chí NL thành phần của NL sinh học và mức độ đạt đƣợc NL sinh học của HS ...............................................................................61 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống các NL theo Chƣơng trình tổng thể 2018, các NL thành phần của NL khoa học ...................................................................11 Hình 1.2. Sơ đồ tóm tắt các NL thành phần và biểu hiện của NL sinh học ............13 Hình 1.3. Vai trò của CH, BT để kết nối các hoạt động học tập .............................14 Hình 1.4. Biểu đồ biểu thị mức độ quan tâm của GV đến việc cần hình thành và phát triển NL sinh học cho HS ........................................................... 25 Hình 1.5. Biểu đồ biểu thị tầm quan trọng của việc hình thành và phát triển NL sinh học..............................................................................................25 Hình 1.6. Biểu đồ biểu thị tầm quan trọng của CH, BT trong dạy học phát triển NL sinh học .....................................................................................26 Hình 1.7. Biểu đồ đánh giá số lƣợng, chất lƣợng của các CH, BT .........................26 Hình 1.8. Biểu đồ đánh giá mức độ GV tự thiết kế các CH, BT .............................28 Hình 1.9. Biểu đồ những khó khăn khi GV tự thiết kế CH, BT phát triển NL sinh học ....................................................................................................29 Hình 1.10. Biểu đồ biểu thị khả năng của GV trong việc xác định các NL thành phần của NL sinh học mà CH, BT biểu đạt .............................................30 Hình 1.11. Biểu đồ biểu thị tình hình sắp xếp các CH, BT phù hợp với tiến trình dạy học ............................................................................................30 Hình 2.1. Cấu trúc chƣơng trình Sinh học 11 THPT ...............................................39 Hình 2.2. Sơ đồ cấu trúc nội dung chƣơng Chuyển hóa vật chất và năng lƣợng, Sinh học 11, THPT. ......................................................................42 Hình 2.3. Quy trình thiết kế CH, BT phát triển NL sinh học ..................................46 Hình 2.4. Sơ đồ thể hiện cách sắp xếp các CH, BT của nội dung dạy học .............64 Hình 2.5. Quy trình sử dụng CH, BT ......................................................................67 Hình 3.1. Hình ảnh các hoạt động học tập của HS ở lớp TN (lớp 11A2) ...............77 Hình 3.2. Đƣờng tích lũy biểu diễn kết quả bài kiểm tra số 1 .................................79 Hình 3.3. Đƣờng tích lũy biểu diễn kết quả bài kiểm tra số 2 .................................80 Hình 3.4. Kết quả phân loại bài kiểm tra số 1 .........................................................81 Hình 3.5. Kết quả phân loại bài kiểm tra số 2 .........................................................81 Hình 3.6. Đồ thị so sánh các TC.1.1, TC.1.2, TC1.3 của lớp 11A2 trƣớc và sau TN ......................................................................................................84 Hình 3.7. Đồ thị so sánh các TC.1.1, TC.1.2, TC1.3 của lớp 11A4 trƣớc và sau TN ......................................................................................................84 Hình 3.8. Đồ thị so sánh các TC.2.1, TC.2.2 của lớp 11A2 trƣớc và sau TN .........86 Hình 3.9. Đồ thị so sánh các TC.2.1, TC.2.2 của lớp 11A4 trƣớc và sau TN .........86 Hình 3.10. Đồ thị so sánh các TC.3.1, TC.3.2 của lớp 11A2 trƣớc và sau TN ........88 Hình 3.11. Đồ thị so sánh các TC.3.1, TC.3.2 của lớp 11A4 trƣớc và sau TN ....... 88 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài 1.1. Xuất phát từ yêu cầu của chương trình giáo dục phổ thông tổng thể và chương trình Sinh học trung học phổ thông Đứng trƣớc những đổi mới về giáo dục của quốc tế và các châu lục là chuyển mục tiêu giáo dục từ nền giáo dục định hƣớng nội dung, tập trung vào truyền thụ kiến thức, sang nền giáo dục định hƣớng phát triển phẩm chất và năng lực (NL) cho học sinh (HS). Khi nói NL là nói tới khả năng của con ngƣời trong một hoạt động nhất định nào đó. NL chỉ đƣợc phát triển khi các yếu tố của những mặt hoạt động luôn luôn tác động đúng chỗ, đúng hƣớng vào con ngƣời và đề ra yêu cầu phải có tác động trở lại một cách có hiệu quả nhất. Giáo dục Việt Nam đã kịp thời nắm bắt xu hƣớng đó. Vào tháng 12 năm 2018, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã chính thức ban hành Chƣơng trình giáo dục phổ thông tổng thể và chƣơng trình các môn học rất khoa học, toàn diện, cụ thể và chi tiết trong đó chỉ ra rõ những phẩm chất và NL cần hình thành cho HS. Chƣơng trình 2018 này đã đề cập đến 3 NL chung và 7 NL đặc thù cần hình thành cho HS, bao gồm: NL tự chủ và tự học, NL giải quyết vấn đề và sáng tạo, NL giao tiếp và hợp tác; NL ngôn ngữ, NL tính toán, NL khoa học, NL công nghệ, NL tin học, NL thẩm mĩ, NL thể chất. Một trong những NL đặc thù mà nhiều môn học cần hình thành và phát triển là NL khoa học. Việc hình thành, phát triển NL khoa học cho HS trong quá trình dạy học là một nhiệm vụ đối với giáo viên (GV) phổ thông. NL khoa học đƣợc hình thành, phát triển ở nhiều môn học khoa học trong đó có môn Sinh học. Hay nói cách khác, NL sinh học là một bộ phận của NL khoa học. NL sinh học bao gồm các NL thành phần: nhận thức sinh học; tìm hiểu thế giới sống; vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học. Vì vậy đổi mới thành tố của quá trình dạy học các môn học nói chung và môn Sinh học nói riêng để đáp ứng yêu cầu Chƣơng trình giáo dục phổ thông 2018 là rất cần thiết. 1.2. Xuất phát từ thực tiễn của việc thiết kế và sử dụng câu hỏi, bài tập Câu hỏi (CH), bài tập (BT) đóng một vai trò quan trọng trong quá trình dạy học, là một nguồn tài nguyên tiềm năng cho cả việc dạy và học. Đặt CH là một phần không thể thiếu của việc học hỏi và nghiên cứu khoa học. Việc xây dựng CH, BT chu đáo trong dạy học là chìa khóa để nuôi dƣỡng tinh thần tìm hiểu ở HS. Đặt CH tốt không những có tác dụng tốt trong dạy học mà còn rèn cho HS kĩ năng đặt ra các 1 CH tốt cho ngƣời khác nên từ lâu nay ông cha ta dùng từ ―học hỏi‖ nghĩa là ―biết học thì mới biết hỏi‖ và ―biết hỏi mới biết học‖. CH là vừa là phƣơng pháp vừa là phƣơng tiện, đồng thời là biện pháp tổ chức dạy học định hƣớng cho cả GV trong quá trình dạy và định hƣớng cho HS trong quá trình học. Tuy đã có rất nhiều tác giả nghiên cứu về việc xây dựng CH, BT nhằm phát triển các NL chung cho HS nhƣng việc xây dựng hệ thống CH, BT trong dạy học Sinh học nhằm phát triển đƣợc NL sinh học vẫn chƣa đƣợc khai thác nhiều. Trong chƣơng trình Sinh học 11 Trung học phổ thông (THPT), chƣơng Chuyển hóa vật chất và năng lƣợng trang bị cho HS các kiến thức về các quá trình sống của thực vật, động vật và con ngƣời. Do đó, chƣơng trình có nhiều kiến thức gần gũi với HS, gợi cho HS hứng thú tìm hiểu kiến thức Sinh học, tìm hiểu thế giới sống; vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học vào cuộc sống hàng ngày. Đây cũng chính là điều kiện thuận lợi để GV có thể sử dụng các CH, BT hình thành và phát triển NL sinh học cho HS. Xuất phát từ những lí do trên đây, tôi lựa chọn và nghiên cứu đề tài: “Thiết kế và sử dụng hệ thống câu hỏi, bài tập nhằm phát triển năng lực sinh học cho học sinh trong dạy học chương Chuyển hóa vật chất và năng lượng - Sinh học 11, Trung học phổ thông. 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu, thiết kế, sử dụng hệ thống CH, BT nhằm phát triển NL sinh học cho HS trong dạy học chƣơng Chuyển hóa vật chất và năng lƣợng - Sinh học 11, THPT. 3. Đối tƣợng và khách thể nghiên cứu a. Đối tượng NL sinh học, thiết kế và sử dụng hệ thống CH, BT nhằm phát triển NL sinh học trong dạy học chƣơng Chuyển hóa vật chất và năng lƣợng – Sinh học 11, THPT. b. Khách thể nghiên cứu Quá trình dạy học Sinh học 11 chƣơng Chuyển hóa vật chất và năng lƣợng. 4. Giả thuyết khoa học Nếu thiết kế đƣợc hệ thống CH, BT của chƣơng Chuyển hóa vật chất và năng lƣợng – Sinh học 11 và sử dụng chúng một cách thích hợp trong dạy học thì sẽ phát triển NL sinh học cho HS. 2 5. Nhiệm vụ nghiên cứu Để thực hiện mục tiêu trên, chúng tôi đề ra nhiệm vụ nghiên cứu như sau: - Nghiên cứu những vấn đề về mặt lý luận lẫn thực tiễn dạy học có liên quan đến đề tài: NL, NL sinh học, dạy học phát triển NL. - Điều tra thực trạng việc thiết kế và sử dụng hệ thống CH, BT cho HS THPT nhằm phát triển NL sinh học. - Nghiên cứu nội dung, cấu trúc chƣơng trình Sinh học 11 THPT, tập trung vào chƣơng Chuyển hóa vật chất và năng lƣợng và các vấn đề thực tiễn có liên quan đến nội dung. - Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng CH, BT trong các tiết học nhằm phát triển NL sinh học cho HS trong dạy học chƣơng Chuyển hóa vật chất và năng lƣợng – Sinh học 11. - Xây dựng hệ thống CH, BT chƣơng Chuyển hóa vật chất và năng lƣợng – Sinh học 11, THPT để phát triển NL sinh học. - Xây dựng bộ tiêu chí đánh giá NL sinh học của HS. - Thực nghiệm sƣ phạm ở trƣờng THPT để đánh giá tính phù hợp của hệ thống CH, BT trong việc thực hiện phát triển NL sinh học cho HS trong dạy học chƣơng Chuyển hóa vật chất và năng lƣợng – Sinh học 11, THPT. 6. Phạm vi nghiên cứu - NL sinh học cho HS. - Nội dung dạy học chƣơng Chuyển hóa vật chất và năng lƣợng -Sinh học 11, THPT. 7. Phƣơng pháp nghiên cứu a. Phương pháp nghiên cứu lý luận Nghiên cứu tài liệu cho phép ngƣời nghiên cứu tìm hiểu lịch sử nghiên cứu, kế thừa thành tựu của ngƣời đi trƣớc. Nhờ đó không lặp lại những công việc mà ngƣời trƣớc đã thực hiện. Nghiên cứu tài liệu giúp ngƣời nghiên cứu xây dựng cơ sở lý luận cho đề tài. Trong đó bao gồm các vấn đề nhƣ: - Lịch sử nghiên cứu. - Chủ trƣơng, chính sách, văn bản chỉ đạo liên quan đến nội dung nghiên cứu. - Nội dung chƣơng trình Sinh học 11. 3 b. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn bằng điều tra - Sử dụng phiếu điều tra GV dạy Sinh học THPT và HS để điều tra về thực trạng thiết kế, sử dụng CH, BT nhằm phát triển NL sinh học. - Đánh giá NL sinh học của HS trƣớc và sau khi thực nghiệm sƣ phạm. c. Phương pháp tham vấn chuyên gia Tham khảo ý kiến các chuyên gia, các giảng viên và GV có nhiều kinh nghiệm để điều chỉnh và hoàn thiện đề tài nghiên cứu tốt nhất. d. Phương pháp thực nghiệm sư phạm Tiến hành dạy song song lớp thực nghiệm (TN) và lớp đối chứng (ĐC). Một nhóm lớp TN sử dụng CH, BT phát triển NL sinh học trong các khâu của quá trình học; còn nhóm lớp ĐC tiến hành học bình thƣờng nhƣ các tiết học khác. e. Phương pháp xử lý số liệu bằng thống kê toán học kết quả thực nghiệm Sau khi thu đƣợc thông tin từ các phiếu điều tra và điểm các bài kiểm tra, ngƣời nghiên cứu tiến thành xử lý số liệu bằng cách sử dụng các phần mềm thống kê toán học, từ đó đƣa ra các kết luận cho việc nghiên cứu. 8. Những đóng góp mới của đề tài - Góp phần hệ thống hóa cơ sở lý luận về NL sinh học. - Xây dựng quy trình thiết kế hệ thống CH, BT nhằm phát triển NL sinh học. - Thiết kế đƣợc hệ thống CH, BT chƣơng Chuyển hóa vật chất và năng lƣợng - Sinh học 11 nhằm phát triển NL sinh học và sử dụng chúng trong dạy học. - Xây dựng bộ tiêu chí đánh giá NL sinh học của HS. 9. Cấu trúc luận văn nghiên cứu Ngoài phần mở đầu và kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo, phụ lục, nội dung chính của luận văn đƣợc trình bày gồm 3 chƣơng. Chương 1. Cơ sở lý luận và thực tiễn. Chương 2. Thiết kế và sử dụng hệ thống CH, BT dạy học chƣơng Chuyển hóa vật chất và năng lƣợng – Sinh học 11, THPT. Chương 3. Thực nghiệm sƣ phạm. 4 CHƢƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1. Lƣợc sử nghiên cứu 1.1.1. Ở nước ngoài 1.1.1.1. Những nghiên cứu về năng lực Vào những năm 70 của thế kỉ XX, tại Liên xô (cũ) các vấn đề rèn luyện NL cho HS trong nhà trƣờng đã đƣợc đặc biệt quan tâm, điển hình có các tác giả I.Ia.lecne. M.I.Macmutov, M.N. Xkatkin, V.Okon, V.G.Razumovski. Tiếp đó, nhiều nhà nghiên cứu, nhà giáo dục đã có những quan điểm làm sáng tỏ khái niệm về NL nhƣ P.A.Rudich, Gerard và Roegiers, De Ketele, Xavier Roegiers (1996), John Erpenbeck. Các khái niệm về NL của các tác giả này nêu ra đều rất gần nhau và đều nêu đƣợc 3 thành phần của NL là kiến thức (nội dung), kĩ năng và tình huống [26]. Theo tác giả Weitnert (2001), NL là những khả năng và kĩ xảo học đƣợc hoặc sẵn có của cá thể nhằm giải quyết các tình huống xác định [26]. Nhƣ vậy, dù phát biểu nhƣ thế nào thì khi đề cập đến NL là phải nói đến khả năng thực hiện, là phải biết làm, chứ không chỉ biết và hiểu. 1.1.1.2. Những nghiên cứu về dạy học phát triển năng lực Đi cùng với sự hoàn thiện khái niệm về NL là khái niệm giáo dục dựa vào NL cũng đƣợc quan tâm mạnh mẽ từ những năm 1960-1970. Trong giáo dục, chƣơng trình giáo dục định hƣớng phát triển NL đã đƣợc bàn đến nhiều từ những năm 90 của thế kỉ XX và đến nay đã trở thành xu hƣớng giáo dục quốc tế. Ở thế kỉ này, nhiều quốc gia trên thế giới đã và đang thiết kế chƣơng trình giáo dục, nội dung giáo dục, phƣơng pháp dạy học theo hƣớng phát triển NL và xây dựng hệ thống các NL chung và NL chuyên biệt cho từng môn học, điển hình nhƣ ở Hoa Kỳ, Đức, Anh, Ôxtrâylia… 1.1.2. Ở Việt Nam 1.1.2.1. Những nghiên cứu về năng lực Nắm bắt xu hƣớng đổi mới giáo dục trên toàn cầu nên từ những năm cuối thế kỉ XX và những năm đầu thế kỉ XXI, giáo dục Việt Nam đã và đang tiếp tục triển 5 khai đổi mới chƣơng trình. Có rất nhiều nhà giáo dục đã nghiên cứu về dạy học phát triển NL cho HS. Tác giả Đào Trọng Khanh đã khái quát lại NL là phẩm chất tâm lí, sinh lí của con ngƣời đảm bảo thực hiện đƣợc một hoạt động nào đó [17]. Theo cách hiểu của Trần Trọng Thủy và Nguyễn Quang Uẩn thì cho rằng NL là tổng hợp những thuộc tính độc đáo của cá nhân phù hợp với những yêu cầu đặc trƣng của một hoạt động nhất định, nhằm đảm bảo việc hoàn thành có kết quả tốt trong lĩnh vực hoạt động ấy [Dẫn theo 23, tr.18-19]. Theo Bernd Meier và Nguyễn Văn Cƣờng (2012), NL là khả năng thực hiện có trách nhiệm và hiệu quả các hành động, giải quyết các nhiệm vụ, vấn đề trong những tình huống khác nhau thuộc các lĩnh vực nghề nghiệp, xã hội hay cá nhân trên cơ sở hiểu biết, kĩ năng, kĩ xảo và kinh nghiệm cũng nhƣ sự sẵn sàng hành động [4]. Nhƣ vậy, cho dù khó định nghĩa NL một cách chính xác nhất nhƣng các nhà nghiên cứu Việt Nam và thế giới đã có cách hiểu tƣơng tự nhau về khái niệm này. Tựu chung lại, NL đƣợc coi là sự kết hợp của các khả năng, phẩm chất, thái độ của một cá nhân hoặc tổ chức để thực hiện một nhiệm vụ có hiệu quả và đƣợc bộc lộ thông qua các hoạt động (hành động, công việc...). 1.1.2.2.. Những định hướng về dạy học phát triển năng lực ở Việt Nam gần đây Ở Việt Nam, vấn đề dạy học theo định hƣớng phát triển NL sớm đƣợc đƣa vào nguyên lí giáo dục trong nhà trƣờng. Thực hiện các Nghị quyết của Đảng, Quốc hội và Quyết định của Thủ tƣớng Chính phủ, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã tổ chức xây dựng và ban hành Chƣơng trình giáo dục phổ thông 2018 để nâng cao chất lƣợng giáo dục thế hệ trẻ, đáp ứng những đòi hỏi của thực tế và bắt kịp xu thế chung của nhân loại. Để thực hiện đổi mới giáo dục phổ thông đáp ứng chủ trƣơng chính sách của Đảng, Quốc hội và Thủ tƣớng, ngày 26 tháng 12 năm 2018, Bộ trƣởng Bộ Giáo dục và Đào tạo đã ra thông tƣ số 32/2018/TT-BGDĐT kèm theo đó là Chƣơng trình giáo dục phổ thông tổng thể và chƣơng trình các môn học rất khoa học, chi tiết. 6 Chƣơng trình giáo dục phổ thông tổng thể nêu rõ NL của ngƣời học có thể chia thành hai loại chính là những NL chung và NL đặc thù [2]. NL chung là NL trong một phạm vi rộng, tạo tiền đề và là cơ sở cần thiết trong nhiều lĩnh vực hoạt động khác nhau. Nhƣ vậy, NL chung là năng lực cơ bản, thiết yếu để con ngƣời có thể sống và làm việc bình thƣờng trong xã hội. NL này là NL chủ đạo đƣợc hình thành và phát triển xuyên suốt chƣơng trình do nhiều môn học, liên quan đến nhiều môn học. Những NL chung này là rất quan trọng với tất cả mọi ngƣời bởi nó giúp cho các cá nhân đáp ứng đƣợc những đòi hỏi của một bối cảnh xã hội rộng lớn và phức tạp. Trong Chƣơng trình giáo dục phổ thông có đề cập đến 3 NL chung cần hình thành cho HS là: NL tự chủ và tự học, NL giao tiếp và hợp tác, NL giải quyết vấn đề và sáng tạo. NL đặc thù là NL đƣợc hình thành, phát triển chủ yếu thông qua một số môn học và hoạt động giáo dục nhất định bao gồm NL ngôn ngữ, NL tính toán, NL khoa học, NL công nghệ, NL tin học, NL thẩm mĩ, NL thể chất. Những NL này góp phần giúp mọi ngƣời giải quyết các công việc chuyên môn trong lĩnh vực công tác hẹp của mình đạt kết quả tốt. Ví dụ, NL ngôn ngữ đƣợc phát triển ở môn Ngữ văn và môn Ngoại ngữ là chủ đạo. 1.1.3. Những nghiên cứu về năng lực sinh học Trên thế giới cũng có nhiều công trình nghiên cứu về NL sinh học. Ví dụ, theo nghiên cứu đề xuất của trƣờng Đại học Victoria (Úc) thì hệ thống các NL sinh học bao gồm 4 nhóm NL chính: (1) Tri thức về sinh học, (2) NL nghiên cứu, (3) NL thực địa, (4) NL thực hiện trong phòng thí nghiệm. Theo chuẩn NL của CHLB Đức, các NL ngƣời học cần đạt khi học Sinh học bao gồm: (1) Kiến thức môn học; (2) Nghiên cứu khoa học; (3) Truyền thông; (4) Đánh giá các quy chuẩn [1]. Một số tác giả trong nƣớc đã có các công trình nghiên cứu, các bài báo công bố trên các tạp chí uy tín về NL chung, NL đặc thù của môn Sinh học. Tác giả Lê Đình Trung và Phan Thị Thanh Hội [25] đã trình bày về dạy học Sinh học góp phần hình thành và phát triển các NL chung cho ngƣời học; một số giải pháp hình thành NL cho ngƣời học trong dạy học Sinh học nhƣ: Xây dựng các bài tập tình huống để sử dụng vào các khâu của quá trình dạy học; Xây dựng các dự án học tập; Xây dựng 7 các bài toán Sinh học ở một số nội dung Sinh học; Tăng cƣờng các thí nghiệm thực hành, thí nghiệm nghiên cứu để giúp HS thƣờng xuyên trải nghiệm qua thực tiễn trong dạy học Sinh học. Bài viết cũng phân tích NL chuyên biệt cần hình thành và phát triển cho ngƣời học trong dạy học Sinh học, tập trung chủ yếu vào 2 NL chủ yếu là: NL tri thức khoa học sinh học; NL thực nghiệm và NL nghiên cứu khoa học sinh học. Về sự hình thành và phát triển NL chuyên biệt cho HS trong dạy học Sinh học ở trƣờng phổ thông nhƣ: Hình thành và phát triển NL nhận thức tri thức sinh học; Hình thành và phát triển NL thực nghiệm và NL nghiên cứu khoa học cho HS. Từ đó, tác giả đề xuất xây dựng đƣờng phát triển NL chuyên biệt để đánh giá mục đích đạt đƣợc của HS nhƣ: Xây dựng đƣờng phát triển NL và nêu ví dụ về đƣờng phát triển NL nhận thức quy luật di truyền. Trong tài liệu Chƣơng trình giáo dục phổ thông môn Sinh học [3] cũng đã chỉ rõ môn Sinh học đóng góp vào việc phát triển NL khoa học. Việc hình thành, phát triển NL sinh học cho HS trong quá trình dạy học là một nhiệm vụ đối với GV phổ thông. Các NL thành phần của NL sinh học là: NL nhận thức sinh học; NL tìm hiểu thế giới sống; NL vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học. Đồng thời, chƣơng trình cũng nêu rõ các biểu hiện từng NL thành phần của NL sinh học. 1.1.4. Những nghiên cứu về việc xây dựng và sử dụng câu hỏi, bài tập trong dạy học Tác giả Nguyễn Đình Nhâm và Trần Ái Huế cùng đã khẳng định việc dạy mỗi khái niệm sinh học trong Chƣơng trình phổ thông có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau, trong đó dạy học bằng cách sử dụng CH, BT là một cách dạy hiệu quả vì thông qua cách dạy này sẽ phát triển đƣợc NL tƣ duy cho ngƣời học, HS sẽ hiểu sâu sắc bản chất của khái niệm qua đó hình thành đƣợc NL nhận thức. Đồng thời nó là cơ sở để HS vận dụng tốt những tri thức vừa học đƣợc vào thực tiễn, là nền tảng để phát triển đƣợc NL vận dụng kiến thức đã học [21]. Bên cạnh đó có rất nhiều các công trình nghiên cứu khác về việc xây dựng và sử dụng CH, BT trong dạy học Sinh học nhƣ: Đinh Quang Báo, Phùng Thị Mai Hòa [6], Lê Thanh Oai, Phan Thị Thanh Hội [20]. Gần đây nhất là tác giả Mai Văn Hƣng và Nguyễn Văn Bình, 2020 [15] đã trình bày trong báo cáo khoa học Nghiên 8 cứu và giảng dạy Sinh học ở Việt nam về việc thiết kế và sử dụng CH, BT trong dạy học chủ đề ―Tuần hoàn‖ - Sinh học 11, Trung học phổ thông chuyên. Nhìn chung, các giả đã nêu rõ khái niệm, vai trò cũng nhƣ nguyên tắc, quy trình thiết kế CH, BT và việc thiết kế và sử dụng CH, BT phù hợp trong quá trình dạy học đã nâng cao hiệu quả dạy và học. Trong các công trình nghiên cứu nêu trên thì chúng tôi nhận thấy các công trình nghiên cứu về phát triển NL sinh học còn rất ít hoặc phát triển một NL thành phần của NL sinh học nhƣ NL vận dụng kiến thức. Các đề tài này chƣa cập nhật nhiều đến việc thiết kế và sử dụng CH, BT trong dạy học Sinh học để phát triển đƣợc đầy đủ 3 NL thành phần của NL sinh học. 1.2. Cơ sở lý luận 1.2.1. Khái niệm năng lực, năng lực sinh học 1.2.1.1. Khái niệm năng lực Khái niệm NL có nguồn gốc tiếng Latinh ―competentia‖, có nghĩa là g p g . Theo tiếng Anh, ―competence‖ có nghĩa là NL hay khả năng hoặc còn có nghĩa là thẩm quyền [17]. Theo từ điển tiếng Việt của GS. Hoàng Phê (2019), NL là khả năng, điều kiện chủ quan hoặc tự nhiên sẵn có để thực hiện một hoạt động nào đó. NL cũng là phẩm chất tâm lí và sinh lí tạo cho con ngƣời khả năng hoàn thành một loại hoạt động nào đó với chất lƣợng cao [22]. Theo tác giả Lê Thanh Oai và Phan Thị Thanh Hội (2016): ―Năng lực là những khả năng, kĩ xảo học đƣợc hay sẵn có của cá nhân nhằm giải quyết các tình huống xác định, cũng nhƣ sự sẵn sàng về động cơ, xã hội…và khả năng vận dụng các cách giải quyết vấn đề một cách có trách nhiệm và hiệu quả trong những tình huống linh hoạt bằng những phƣơng tiện, biện pháp, cách thức phù hợp‖ [19]. Nhƣ vậy, có thể hiểu rằng: NL là khả năng thực hiện có trách nhiệm và đạt hiệu quả những nhiệm vụ, những vấn đề nảy sinh trong cuộc sống của mỗi cá nhân dựa trên sự huy động tổng lực của tất cả các kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo, nền tảng kinh nghiệm sống tích lũy đƣợc và thái độ sẵn sàng tiếp nhận và hành động. 9 Trong Chƣơng trình Giáo dục phổ thông tổng thể của Bộ Giáo dục và Đào tạo (tháng 12/2018), NL đã đƣợc định nghĩa nhƣ sau: NL là thuộc tính cá nhân đƣợc hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con ngƣời huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác nhƣ hứng thú, niềm tin, ý chí,... thực hiện thành công một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể [2]. Cũng theo tài liệu này thì NL đƣợc chia thành hai loại chính, đó là NL chung và NL đặc thù.  NL chung đƣợc hình thành, phát triển thông qua tất cả các môn học và hoạt động giáo dục.  NL đặc thù là NL mà môn học/hoạt động giáo dục nào đó có ƣu thế hình thành và phát triển do đặc điểm của môn học đó. Ví dụ trong dạy học các môn khoa học (Vật lí, Hóa học, Sinh học, Lịch sử, Địa lí) thì NL đặc thù đƣợc hình thành và phát triển là NL khoa học. 10 Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống các NL theo Chương trình tổng thể 2018, các NL thành phần của NL khoa học NL tự chủ và tự học Năng lực chung Hệ thống năng lực theo chƣơn g trình tổng thể 2018 NL giao tiếp và hợp tác NL giải quyết vấn đề và sáng tạo NL ngôn ngữ NL toán học Năng lực đặc thù NL công nghệ NL tin học NL thẩm mỹ NL thể chất NL khoa học Nhận thức khoa học Tìm hiểu tự nhiên, tìm hiểu xã hội Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học Các môn học phát triển NL khoa học ở các cấp học Cấp tiểu học Tự nhiên và Xã hội, Khoa học, Lịch sử và Địa lí Cấp trung học cơ sở Khoa học tự nhiên, Lịch sử và Địa lí 11 Cấp trung học phổ thông Vật lí, Hoá học, Sinh học, Lịch sử, Địa lí, Giáo dục kinh tế và pháp luật