Phương pháp và kĩ năng trong học tập môn Khoa học tự nhiên

Khi nghiên cứu sự nảy mầm của hạt trong tự nhiên, nhiều quan sát cho thấy một số loài cây chẳng hạn như cây đỗ (đậu) phát tán hạt của chúng vào không khí, hạt rơi xuống đất và nảy mầm thành cây con. Ở mặt đất, các hạt nằm nghiêng, nằm ngang hoặc nằm ngửa (hình bên). Liệu kiểu nằm của hả có ảnh hưởng đến khả năng nảy mầm của nó hay không?  Để trả lời câu hỏi đó, chúng ta cần thực hiện một số hoạt động khoa học theo một trình tự, được gọi là tiến trình tìm hiểu tự nhiên. Vậy tiến trình này được thực hiện như thế nào?

I - Phương pháp tìm hiểu tự nhiên

Tìm hiểu tự nhiên là quá trình em tìm bằng chứng để giải thích, chứng minh một hiện tượng hay đặc điểm của sự vật. 

Việc tìm hiểu tự nhiên được thể hiện bằng các phương pháp, kĩ năng khoa học theo một tiến trình gồm các bước dưới đây. 

Bước 1. Quan sát, đặt câu hỏi	Quan sát là bước đầu tiên để nhận ra tình huống có vấn đề. Qua đó, em đặt được câu hỏi về vấn đề cần tìm hiểu.
Bước 2: Xây dựng giả thuyết	Dựa trên hiểu biết của mình và qua phân tích kết quả quan sát, em đưa ra dự đoán, tức là giả thuyết cho câu hỏi ở bước 1.
Bước 3: Kiểm tra giả thuyết	Kiểm tra giả thuyết là làm thí nghiệm để chứng minh dự đoán ở bước 2 đúng hay sai. Ở bước này, em cần: Chuẩn bị các mẫu vật, dụng cụ thí nghiệm.  Lập phương án thí nghiệm Tiến hành thí nghiệm theo phương án đã lập
Bước 4: Phân tích kết quả	Thực hiện các phép tính cần thiết, lập bảng, xây dựng biểu đồ,... Từ việc phân tích kết quả, rút ra kết luận: Giả thuyết được chấp nhận hay bác bỏ.
Bước 5: Viết, trình bày báo cáo	Sử dụng ngôn ngữ, hình vẽ, sơ đồ, biểu bảng để biểu đạt quá trình và kết quả tìm hiểu tự nhiên.  Một báo cáo kết quả tìm hiểu tự nhiên thường gồm các nội dung sau: Tên báo cáo: Thể hiện được nội dung cốt lõi của vấn đề tìm hiểu.  Tên người thực hiện: Nêu được tên người hoặc nhóm người thực hiện.  Mục đích: Nêu được mục đích của hoạt động tìm hiểu.  Mẫu vật, dụng cụ và phương pháp: Mô tả được đầy đủ, chi tiết về phương pháp, thiết bị và vật liệu đã dùng.  Kết quả và thảo luận: Thể hiện được quá trình và kết quả tìm hiểu bằng chữ viết, hình vẽ, sơ đồ, biểu bảng,... Giải thích được ý nghĩa của kết quả và gợi ý cho các vấn đề tìm hiểu tiếp theo. Kết luận: Phát biểu được các kết luận quan trọng nhất phù hợp với các nội dung tìm hiểu.

Ví dụ: Tiến trình tìm hiểu sự nảy mầm của hạt đỗ

Bước 1: Từ việc quan sát kiểu nằm của các hạt đỗ trên mặt đất, hạt đã nảy mầm và hạt chưa nảy mầm. Em có thể đặt ra câu hỏi như sau: Liệu kiểu nằm của hạt đỗ có ảnh hưởng đến khả năng nảy mầm của nó hay không?

Bước 2: Em có thể dự đoán: Kiểu nằm của hạt đỗ có ảnh hưởng đến khả năng nảy mầm của nó; các hạt nằm ngửa trên mặt đất không nảy mầm được.

Bước 3:

• Mẫu vật gồm 45 hạt đỗ có hình dạng, kích thước gần như nhau. 
• Dụng cụ thí nghiệm: 3 khay chứa cùng lượng đất ẩm.
• Cách thức bố trí và tiến hành thí nghiệm:
  • Ngâm nước 45 hạt đỗ khoảng 10 giờ. 
  • Đặt vào mỗi khay chứa đất ẩm 15 hạt đỗ và chia thành 3 hàng: 5 hạt nằm ngang, 5 hạt nằm nghiêng, 5 hạt nằm ngửa. 
  • Đặt 3 khay đất ở nơi có cùng các điều kiện về nhiệt độ, ánh sáng mặt trời,... và giữ ẩm cho đất như nhau. 
  • Hằng ngày, theo dõi sự nảy mầm và ghi số hạt đã nảy mầm vào một giờ nhất định. 

Bước 4: 

Số hạt nảy mầm ứng với ba kiểu nằm của hạt

Kiểu nằm của hạt	Hạt nằm ngang	Hạt nằm nghiêng	Hạt nằm ngửa
Số lượng hạt nảy mầm trong khay 1	5	5	5
Số lượng hạt nảy mầm trong khay 2	5	4	5
Số lượng hạt nảy mầm trong khay 3	5	5	5

Kết luận: Kiểu nằm của hạt đỗ không ảnh hưởng đến khả năng nảy mầm của nó.

✔ 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. 

 

II - Các kĩ năng trong tiến trình tìm hiểu tự nhiên

Các kĩ năng quan sát, phân loại, liên hệ, đo, dự đoán,... đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống con người. Đó cũng là những kĩ năng cơ bản trong tiến trình tìm hiểu tự nhiên. 

Các kĩ năng trong tiến trình tìm hiểu tự nhiên	Ví dụ: Các kĩ năng trong tiến trình tìm hiểu sự nảy mầm của hạt đỗ
Quan sát: Sử dụng các giác quan để thu thập thông tin về sự vật hoặc hiện tượng.	Bằng quan sát của mình, em thấy kiểu nằm của các hạt đỗ trên mặt đất là khác nhau.
Phân loại: Phân nhóm hoặc sắp xếp các sự vật, hiện tượng thành các loại dựa trên thuộc tính hoặc tiêu chí.	Em phân loại kiểu nằm của hạt thành các nhóm: nằm ngang, nằm nghiêng, nằm ngửa.
Liên hệ: Từ sự việc, hiện tượng này nghĩ đến sự việc, hiện tượng khác dựa trên những mối quan hệ nhất định.	Khi hạt nằm ngửa, tức là nơi mà rễ mọc ra ở thân bị quay lên trên, không tiếp xúc với mặt đất. Liên hệ với hiểu biết của mình, em đã đặt ra câu hỏi: Kiểu nằm của hạt đỗ có ảnh hưởng đến sự nảy mầm của nó hay không?
Dự đoán: Nêu kết quả của một sự kiện trong tương lai dựa trên một mẫu bằng chứng.	Với hiểu biết của mình trước khi thí nghiệm, em chưa trả lời được câu hỏi này mà chỉ có thể dự đoán rằng: Các hạt nằm ngửa không nảy mầm được.
Đo: Sử dụng dụng cụ đo như thước, cân, nhiệt kế,... để mô tả kích thước, khối lượng, nhiệt độ,... của một vật.	Để kiểm tra dự đoán của mình, em tiến hành thí nghiệm. Trong thí nghiệm, em phải đo kích thước khay, lượng đất, lượng nước tưới,...

Tuỳ theo yêu cầu và mục đich của tiến trình tìm hiểu một vấn đề cụ thể mà các kĩ năng trên được sử dụng một cách thích hợp.

I - Một số dụng cụ đo

1. Đồng hồ đo thời gian hiện số

Đồng hồ đo thời gian hiện số là loại dụng cụ đo thời gian có độ chính xác cao, có độ chia nhỏ nhất 0,001 s. Phạm vi đo: 0,001 s - 9999 s. Nó có thể hoạt động như một đồng hồ bấm giây, được điều khiển bằng công tắc hoặc 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

2. Cổng quang điện

Cổng quang điện gồm một bộ phận phát tín hiệu (P) và một bộ phận thu tín hiệu (T) từ bộ phận phát chiếu sang. Khi có vật chắn chùm tín hiệu từ bộ phận phát sang bộ phận thu tín hiệu, cổng quang điện sẽ phát ra tín hiệu truyền theo dây dẫn đi vào đồng hồ đo thời gian, điều khiển đồng hồ hoạt 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. Quá trình tìm hiểu tự nhiên bao gồm 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. Quan sát, phân loại, liên hệ (liên kết), đo, dự đoán (dự báo) là những kĩ năng quan trọng trong tiến trình tìm hiểu tự nhiên. 

3. Một báo cáo kết quả tìm hiểu, khám phá thế giới tự nhiên gồm các phần chính:

• Tên báo cáo 
• Tên người thực hiện
• Mục đích
• Mẫu vật, dụng cụ và phương pháp
• Kết quả và thảo luận
• Kết luận

4. Trong phòng thí nghiệm có thể đo thời gian một vật chuyển động bằng đồng hồ đo thời gian hiện số và cổng quang điện.