Bài 1. Phương pháp và kĩ năng học tập môn Khoa học tự nhiên

Các sự vật và hiện tượng trong thế giới tự nhiên rất đa dạng và phong phú. Chẳng hạn, chúng ta có thể thấy lá cây xấu hổ tự khép lại khi có vật chạm vào, dòng sông đục ngầu phù sa khi mùa lũ đi qua, các đàn chim di cư bay theo đội hình chữ V,... Từ đó, xuất hiện câu hỏi vì sao, nguyên nhân nào gây ra hiện tượng này. Học tập môn Khoa học tự nhiên giúp chúng ta nhận thức, tìm hiểu thế giới tự nhiên và vận dụng được kiến thức, kĩ năng đã học vào trong cuộc sống. Để tìm hiểu thế giới tự nhiên, cần vận dụng những phương pháp nào, thực hiện các kĩ năng gì và sử dụng các dụng cụ đo nào?

1.  Phương pháp tìm hiểu tự nhiên

Tiến trình tìm hiểu tự nhiên hay phương pháp tìm hiểu tự nhiên thưởng trải qua 5 bước cơ bản như trong sơ đồ dưới đây. 

- Bước 1: Quan sát và đặt câu hỏi nghiên cứu

Quan sát để nhận ra tình huống có vấn đề và đặt được các câu hỏi tìm hiểu về vấn đề đó

- Bước 2: Hình thành giả thuyết

Dựa trên những quan sát và phân tích, có thể đưa ra dự đoán về câu trả lời cho câu hỏi được đặt ra ở bước 1. Câu trả lời giả định này được gọi là giả thuyết. 

- Bước 3: Lập kế hoạch kiểm tra giả thuyết

Lựa chọn được mẫu vật, dụng cụ thí nghiệm, phương pháp, kĩ thuật thích hợp (thực nghiệm, điều tra,...) và lập phương án kiểm tra giả thuyết. 

- Bước 4: Thực hiện kế hoạch

Ở bước này, ta thực hiện các nội dung trong kế hoạch đã đề ra như làm thí nghiệm, thu thập và xử lí số liệu, phân tích kết quả, ...

- Bước 5: Kết luận

Khẳng định giả thuyết được chấp nhận hay bị bác bỏ. Nếu giả thuyết bị bác bỏ sẽ quay lại bước 2.

Ví dụ: Tiến trình tìm hiểu tự nhiên khi nghiên cứu về sự sinh trưởng của thực vật

Bước 1: Khi quan sát thực vật, thấy chúng lớn lên theo thời gian, ta sẽ đặt câu hỏi: Nguyên nhân nào đã thay đổi ở thực vật làm cho chúng ngày càng phát triển, tăng kích thước theo thời gian?

Bước 2: Đưa ra giả thuyết: Thực vật được cấu tạo bởi các tế bào, nên nguyên nhân thực vật tăng trưởng kích thước là do số lượng tế bào tăng lên. Ở cùng một mẫu thực vật, nếu thực vật càng lớn thì số lượng tế bào trên các bộ phận sẽ càng nhiều và ngược lại. 

Bước 3:

• Muốn biết được số tế bào tăng lên ở cây trưởng thành so cới cây chưa trưởng thành ta có thể đếm số tế bào ở hai cây. 
• Để làm được điều này, cần thực hiện các công việc: chọn cây cùng loại, cắt thân cây theo chiều ngang; sử dụng kính hiển vi để quan sát tế bào, ghi lại số tế bào quan sát được, so sánh số lượng tế bào giữa chúng. 

Bước 4: 

Tiến hành thí nghiệm trên cho ta kết quả: Số tế bào ở thân cây trưởng thành lớn hơn số tế bào ở cây chưa trưởng thành. 

Tiến hành thí nghiệm với các loại cây khác cũng cho ta kết quả tương tự. 

Bước 5:

Kết luận: Thực vật sinh trưởng là do sự tăng về kích thước và số lượng tế bào. Như vậy giả thuyết trong ví dụ này được chấp nhận. 

✔ Em có thể: Viết báo cáo tìm hiểu sự nảy mầm của hạt đỗ trong tự nhiên dựa vào những gợi ý báo cáo trên. 

 

 

2. Các kĩ năng trong tiến trình tìm hiểu tự nhiên

Khi vận dụng phương pháp tìm hiểu tự nhiên trong học tập, các em cần thực hiện một số kĩ năng như: quan sát, phân loại, đo đạc, liên kết, phân tích và dự báo. Ngoài ra các em cần rèn luyện kĩ năng viết báo cáo kết quả tìm hiểu tự nhiên và kĩ năng thuyết trình

Kĩ năng quan sát

Việc quan sát được diễn ra hằng ngày, tuy nhiên quan sát khoa học là quan sát sự vật, hiện tượng hay quá trình diễn ra trong tự nhiên để đặt ra câu hổi cần tìm hiểu hay khám phá, từ đó có được câu trả lời. Câu trả lời hợp lí chính là những kiến thức mới cho bản thân hay khoa học.

 

 

Kĩ năng phân loại

Sau khi đã thu thấp mẫu vật, dữ liệu để nghiên cứu, các nhà khoa học lựa chọn các mẫu vật, dữ liệu có cùng đặc điểm chung giống nhau để sắp xếp thành các nhóm, đây chính là kĩ năng phân loại. 

 

 

Kĩ năng liên kết 

Từ những thông tin thu được, các nhà nghiên cứu tiếp tục liên kết các tri thức khoa học, liên kết các dữ liệu đã thu được. Kĩ năng liên kết này được thể hiện thông qua việc sử dụng các kiến thức khoa học liên quan, sử dụng các công cụ toán học, các phần mềm máy tính,... để thu thập và xử lí dữ liệu nhằm tìm mối liên hệ giữa các sự vật, hiện tượng trong tự nhiên.

Kĩ năng đo

Kĩ năng này chúng ta đã được làm quen ở lớp 6 về các phép đo khối lượng, đo thời gian, đo nhiệt độ, đo chiều dài, ... Kĩ năng đo gồm: ước lượng giá trị cần đo, lựa chọn dụng cụ đo thích hợp, tiến hành đo, đọc đúng kết quả đo, ghi lại kết quả đo. 

 

 

Kĩ năng dự báo

Dự báo là một nhận định về những gì được đánh giá là có thể xảy ra trong tương lai dựa trên những căn cứ được biết trước đó, đặc biệt là liên quan đến một tình huống cụ thể. 

Ví dụ: Khi nghiên cứu sự phát triển của cây trồng, ta có thể dự báo thời gian cây trưởng thành để lập kế hoạch thu hoạch đúng thời điểm. Nhà khí tượng học có thể dự báo thời tiết các ngày trong tuần dựa vào quy luật về khí tượng trước đó.

Kĩ năng viết báo cáo

Quá trình nghiên cứu, tìm hiểu tự nhiên được trình bày thành báo cáo khoa học.

Cấu trúc một bài báo cáo khoa học thường có các đề mục: tên đề tài nghiên cứu, câu hỏi nghiên cứu, giả thuyết khoa học, kế hoạch thực hiện, triển khai kế hoạch, rút ra kết luận nghiên cứu.

Kĩ năng thuyết trình

Sau khi hoàn thành báo cáo, chúng ta cần trình bày kết quả nghiên cứu bằng bài thuyết trình. 

Để có bài thuyết trình thuyết phục được người nghe, ta cần đảm bảo một số yêu cầu cơ bản trước, trong và sau khi kết thúc bài thuyết trình. 

Trước khi thuyết trình, cần chuẩn bị bài báo cáo dưới dạng trình chiếu hay dùng các công cụ hỗ trợ như phấn, bảng, vật liệu, sản phẩm,... Bài thuyết trình cần phải làm rõ những nội dung các em đã tìm hiểu được.

Trong quá trình thuyết trình, cần chú ý về hình thức, về ngôn ngữ cần rõ ràng, rành mạch, ngắn gọn, logic; về ngữ điệu, nhịp điệu, sự kết hợp với ngôn ngữ cơ thể,...

Sau khi kết thúc bài thuyết trình, lắng nghe câu hỏi, ghi chép và chuẩn bị câu trả lời theo nhóm các vấn đề. Trong khi trao đổi, thảo luận cần tập trung vào vấn đề cốt lõi cùng với thái độ nhiệt tình, ôn hoà, cởi mở. 

3 - Một số dụng cụ đo

Dao động kí

Để tìm hiểu những tính chất của âm, người ta mắc hai đầu micro với chốt tín hiệu vào dao động kí. Micro sẽ biến đổi tín hiệu âm truyền tới thành tín hiệu điện có cùng quy luật với quy luật của tín hiệu âm. Trên màn hình của dao động kí sẽ xuất hiện một đường cong sáng biển diễn sự biến đổi của tín hiệu điện theo thời gian. Căn cứ vào đó, ta biết được quy luật biến đổi của tín hiệu âm truyển tới theo thời gian. 

Đồng hồ đo thời gian hiện số

Thông thường, để đo thời gian chuyển động của một vật trên một quãng đường, ta thường dùng đồng hồ hoặc đồng hồ bấm giây mà các em đã được học ở lớp 6. Tuy nhiên, trong trường hợp vật chuyển động nhanh, cách đo thời gian này dễ dẫn đến sai số lơn, vì vậy người ta sử dụng đồng hồ đo thời gian dùng cổng quang điện. Cấu tạo đồng hồ đo thời gian dùng cổng quang điện gồm hai bộ phận chính: đồng hồ đo thời gian hiện số và cổng quang điện.

• Nút nhấn D: chọn số liệu cần hiển thị
• Nút nhấn R: xoá dữ liệu đang hiển thị trên ô thời gian
• Nút nhấn K: chọn kiểu hoạt động của đồng hồ
• Nút nhấn N: đóng ngắt dòng điện vào nam châm điện

• 3 ổ cắm 5 chân A, B, C. 
• Dây cắm điện
• Công tắc nguồn

Cổng quang điện

Một thiết bị cảm biến gồm hai bộ phận phát (P) và thu (T) tia hồng ngoại. Khi tia hồng ngoại chiếu đến bộ phận thu bị chặn lại thì cổng quang sẽ phát ra một tín hiệu điều khiển thiết bị được nối với nó. Khi nối cổng quang với đồng hồ hiện số, tuỳ theo cách chọn chế độ của đồng hồ mà tín hiệu này sẽ điều khiển đồng hồ bắt đầu đo hoặc dừng đo. 

Hiện nay cổng quang điện có trong nhiều thiết bị khác nhau như: hệ thống đếm sản phẩm: hệ thống phát hiện người, vật chuyển động. 

Ví dụ: Cách dùng đồng hồ đo thời gian hiện số và cổng quang điện để đo thời gian

Đồng hồ đo thời gian hiện số có nhiều kiểu đo. Ở đây, em chỉ học cách dùng đồng hồ đo thời gian hiện số và cổng quang điện để đo thời gian vật đi giữa hai vị trí xác định A và B. Các kiểu đo khác sẽ được học ở các lớp sau.

Nguyên lí đo: Khi cạnh trước của tấm chắn sáng bắt đầu chắm chùm tín hiệu ở cổng quang điện 1, đồng hồ đo thời gian hiện số bắt đầu đo. Đồng hồ ngừng đo khi ở cạnh trước của tấm chắn sáng bắt đầu chắn chùm tín hiệu ở cổng quang điện 2. 

Cách đo như sau:

• Cố định cổng quang điện 1 ở vị trí A, cổng quang điện 2 ở vị trí B. 
• Cắm đầu nối dây của cổng quang điện 1 vào ổ A, đầu nối dây của cổng quang điện 2 vào ổ B của đồng hồ đo thời gian hiện số. 
• Nhấn nút K để chọn kiểu hoạt động A - B. 
• Cho xe có gắn tấm chiếu sáng chiểu động. 
• Đọc số chỉ thời gian xe đi từ cổng quang điện 1 đến cổng quang điện 2 ở ô hiển thị thời gian của đồng hồ đo thời gian hiện số.

1. Phương pháp tìm hiểu tự nhiên là cách thức tìm hiểu các sự vật, hiện tượng trong tự nhiên và đời sống, được thực hiện qua các bước: (1) Quan sát, đặt câu hỏi, (2) Xây dựng giả thuyết, (3) Kiểm tra giả thuyết, (4) Phân tích kết quả, (5) Viết, trình bày báo cáo

2. Để học tập tốt môn Khoa học tự nhiên, chúng ta cần thực hiện và rèn luyện một số kĩ năng: quan sát, phân loại, liên kết, đo, dự báo, viết báo cáo, thuyết trình. 

3. Dao động kí là thiết bị có thể hiển thị đồ thị của tín hiệu điện theo thời gian (giúp chúng ta biết được dạng đồ thị của tín hiệu theo thời gian).

4. Đồng hồ đo thời gian hiện số dùng cổng quang điện có thể tự động đo thời fian.