Tổng quan nghiên cứu
Trong bối cảnh chuyển đổi số giáo dục và áp dụng quy chế đào tạo theo học chế tín chỉ, yêu cầu tự học của người học được nâng cao rõ rệt với tiêu chuẩn 1 tín chỉ tương đương 30 tiết tự học ở nhà. Đối với sinh viên chuyên ngành Sư phạm Hóa học tại Đại học Tây Nguyên, phần lớn người học là đồng bào dân tộc thiểu số hoặc có điều kiện kinh tế khó khăn, điểm tuyển sinh đầu vào còn hạn chế trong khi cơ sở vật chất phòng thí nghiệm còn thiếu thốn hơn 40% so với quy chuẩn chung. Vấn đề đặt ra là làm thế nào để nâng cao năng lực sư phạm, rèn luyện kỹ năng thực hành thí nghiệm cho sinh viên trong điều kiện thời lượng lên lớp bị cắt giảm.
Luận văn thạc sĩ của tác giả Đinh Thị Xuân Thảo, thực hiện năm 2011 dưới sự hướng dẫn của Tiến sĩ Lê Trọng Tín tại Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh, tập trung giải quyết bài toán cốt lõi: thiết kế và ứng dụng sách điện tử hỗ trợ tự học cho học phần Thí nghiệm thực hành phương pháp dạy học Hóa học. Phạm vi nghiên cứu giới hạn trong chương trình Hóa học lớp 10 trung học phổ thông với dung lượng 2 đơn vị học trình.
Đề tài mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi giúp giảm 35% thời gian giảng giải lý thuyết thao tác của giảng viên trên lớp, nâng tỷ lệ thời gian rèn luyện kỹ năng biểu diễn thực hành cho sinh viên từ 45% lên trên 75%. Đây là giải pháp đổi mới phương pháp giảng dạy mang tính đột phá, mở ra hướng tiếp cận học liệu số chi phí thấp nhưng đạt hiệu quả đào tạo cao cho khu vực Tây Nguyên.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Khung lý thuyết áp dụng
Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý luận dạy học hiện đại, kết hợp chặt chẽ giữa thuyết kiến tạo và phương pháp dạy học tích cực nhằm chuyển đổi từ mô hình truyền thụ một chiều sang phương thức "lấy người học làm trung tâm". Bản chất của quá trình này là giúp sinh viên biến quá trình được đào tạo thành tự đào tạo thông qua hệ thống học liệu số.
Bên cạnh đó, tác giả vận dụng mô hình giáo dục điện tử E-learning và phong trào Học liệu mở toàn cầu (OpenCourseWare do Viện Công nghệ Massachusetts khởi xướng năm 2002 và Chương trình Học liệu mở Việt Nam VOCW chính thức vận hành từ ngày 12 tháng 12 năm 2007). Nghiên cứu chuẩn hóa 4 khái niệm cốt lõi:
- Sách điện tử đa phương tiện: Kịch bản dạy học được số hóa hoàn chỉnh dưới định dạng siêu văn bản nén (Compiled HTML - CHM), tích hợp hình ảnh, hoạt cảnh và video clip trực quan.
- Tự học có hướng dẫn: Quy trình người học chủ động lĩnh hội kiến thức với sự định hướng gián tiếp qua hệ thống tài liệu và tiêu chí đánh giá chuẩn.
- Thí nghiệm biểu diễn sư phạm: Phương tiện trực quan chủ yếu đòi hỏi giáo viên phải đảm bảo tuyệt đối tính an toàn, thành công và tính thẩm mỹ khoa học.
- Kỹ thuật thí nghiệm lượng nhỏ: Giải pháp tiết kiệm hóa chất và phòng chống độc hại trong phòng thí nghiệm trường học.
Hệ thống pháp lý của nghiên cứu bám sát Chỉ thị số 58-CT/TW ngày 07/10/2000 của Bộ Chính trị về đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin và Quyết định số 81/2001/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ giao nhiệm vụ hiện đại hóa giáo dục giai đoạn 2001-2005.
Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu thực nghiệm phong phú kết hợp với việc kế thừa hơn 150 thí nghiệm chuẩn mực từ các giáo trình chuyên ngành kinh điển. Tác giả tiến hành khảo sát thực trạng giảng dạy tại Đại học Tây Nguyên và thử nghiệm công cụ số hóa tài liệu qua các phần mềm AM-Word2CHM, SnagIt và Windows Live Movie Maker.
Về quy mô mẫu và phương pháp chọn mẫu, nghiên cứu chọn mẫu phân tầng kết hợp ngẫu nhiên với cỡ mẫu gồm 90 sinh viên năm thứ 3 ngành Sư phạm Hóa học Đại học Tây Nguyên. Số sinh viên này được chia đều thành 2 nhóm tương đương về trình độ học lực ban đầu: nhóm thực nghiệm gồm 45 sinh viên được học tập kết hợp sử dụng E-Book và nhóm đối chứng gồm 45 sinh viên học theo phương pháp truyền thống.
Lý do lựa chọn phương pháp phân tích thống kê toán học (tính điểm trung bình, độ lệch chuẩn, hệ số biến thiên, kiểm định t-Student và vẽ đường tần suất lũy tích) là nhằm kiểm soát sai số ngẫu nhiên, chứng minh sự khác biệt về kết quả học tập giữa hai nhóm có ý nghĩa thống kê với mức ý nghĩa alpha dưới 0.05. Tiến trình nghiên cứu được triển khai liên tục qua 3 giai đoạn từ năm 2009 đến năm 2011, bao gồm 3 đợt thực nghiệm sư phạm độc lập.
Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Những phát hiện chính
Quá trình thực nghiệm sư phạm qua 3 vòng kiểm chứng nghiêm ngặt đã ghi nhận những phát hiện nổi bật với các minh chứng định lượng rõ ràng:
Thứ nhất, kỹ năng biểu diễn thí nghiệm của sinh viên được nâng cao vượt bậc. Điểm kiểm tra thực hành phần Hóa học lớp 10 của nhóm thực nghiệm đạt trung bình 8.15 điểm, cao hơn 1.23 điểm so với nhóm đối chứng (đạt 6.92 điểm). Tỷ lệ đạt loại Khá và Giỏi ở nhóm sử dụng E-Book đạt 84.4%, trong khi nhóm đối chứng chỉ đạt 51.1% (chênh lệch tới 33.3%).
Thứ hai, năng lực rèn luyện nghiệp vụ và tập giảng được cải thiện toàn diện. Trong đợt thực nghiệm lần 2, điểm tập giảng của nhóm thực nghiệm đạt giá trị trung bình 8.28 điểm với tỷ lệ sinh viên đạt loại Giỏi là 37.8%, cao hơn gấp đôi so với nhóm đối chứng chỉ có 17.8% sinh viên đạt loại Giỏi. Độ lệch chuẩn của nhóm thực nghiệm ở mức 0.72, thấp hơn nhóm đối chứng (0.94), chứng minh sự đồng đều trong tiếp thu kỹ năng.
Thứ ba, hiệu quả thực tế trong đợt thực tập sư phạm tại các trường trung học phổ thông đạt mức rất cao. Đánh giá giờ dạy thực tế của sinh viên nhóm thực nghiệm đạt điểm trung bình 8.42 điểm, tỷ lệ xếp loại Giỏi và Xuất sắc đạt 88.9%, cao hơn 26.7% so với nhóm đối chứng (chỉ đạt 62.2%).
Thứ tư, khảo sát định tính cho thấy 100% giảng viên chuyên ngành đánh giá E-Book có tính khoa học, cấu trúc hợp lý và tính khả thi rất cao; trên 96% sinh viên khẳng định tài liệu giúp tiết kiệm hơn 50% thời gian chuẩn bị bài và giúp họ tự tin xử lý sự cố hóa chất khi đứng lớp.
Thảo luận kết quả
Nguyên nhân căn bản dẫn đến sự bứt phá kết quả học tập của nhóm thực nghiệm là nhờ cấu trúc mục lục cây thư mục của định dạng CHM, giúp người học dễ dàng tra cứu hình ảnh 3D của dụng cụ, quy trình pha chế nồng độ và các đoạn phim minh họa phản ứng nguy hiểm trước giờ lên lớp. Sinh viên hình thành được kỹ năng thao tác chuẩn xác trong tư duy trước khi tiếp xúc với hóa chất thật.
Khi dữ liệu điểm số được biểu diễn qua đồ thị đường lũy tích, đường biểu diễn của nhóm thực nghiệm luôn nằm lệch hẳn về bên phải và phía dưới so với nhóm đối chứng. Điều này chứng minh rằng ở mọi mức điểm, tỷ lệ sinh viên nhóm thực nghiệm đạt điểm cao luôn vượt trội một cách vững chắc.
Kết quả này hoàn toàn nhất quán với các nghiên cứu đổi mới phương pháp dạy học của nhóm tác giả Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh công bố năm 2000, đồng thời khẳng định nguyên lý "Học đi đôi với hành". Việc trang bị học liệu điện tử đã giải quyết triệt để rào cản tâm lý e ngại thí nghiệm độc hại, biến các giờ thực hành thành môi trường rèn luyện nghiệp vụ sư phạm chất lượng cao.
Đề xuất và khuyến nghị
Nhằm tối ưu hóa hiệu quả của sách điện tử trong đào tạo giáo viên hóa học, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp cụ thể:
- Hoàn thiện và nâng cấp kho học liệu số: Ban chủ nhiệm Khoa Sư phạm và nhóm tác giả cần mở rộng số hóa toàn bộ chương trình Hóa học lớp 11 và lớp 12, bổ sung tối thiểu 60 video clip thí nghiệm có độ phân giải cao và hoàn thành nghiệm thu trước tháng 12 năm 2012.
- Tích hợp bắt buộc E-Book vào đề cương chi tiết môn học: Phòng Đào tạo trường Đại học Tây Nguyên ban hành quy chế yêu cầu 100% sinh viên sư phạm ngành Hóa phải tự nghiên cứu trên E-Book tối thiểu 30 giờ và hoàn thành bài tường trình điện tử trước khi vào phòng thực hành, áp dụng từ học kỳ 1 năm học 2012-2013.
- Tổ chức tập huấn kỹ năng chuyển đổi số cho giảng viên: Nhà trường phối hợp cùng Trung tâm Công nghệ Thông tin tổ chức 02 đợt bồi dưỡng chuyên sâu hàng năm về kỹ thuật xử lý đa phương tiện bằng phần mềm AM-Word2CHM, SnagIt và Movie Maker cho khoảng 50 cán bộ giảng dạy khối tự nhiên.
- Đầu tư cơ sở hạ tầng mạng nội bộ và thiết bị phòng lab: Ban Giám hiệu nhà trường phê duyệt ngân sách lắp đặt 02 máy chủ nội bộ kết nối mạng LAN theo mô hình VOCW, trang bị thêm 15 máy tính chuyên dụng tại phòng thí nghiệm Hóa học nhằm giảm 60% chi phí truy cập internet cho sinh viên.
Đối tượng nên tham khảo luận văn
- Sinh viên ngành Sư phạm Hóa học và Sư phạm Khoa học Tự nhiên: Tài liệu cung cấp cẩm nang chi tiết về 157 kỹ thuật thao tác thí nghiệm, quy tắc an toàn phòng lab và phương pháp tổ chức bài giảng thực hành khi chuẩn bị cho kỳ thực tập sư phạm.
- Giảng viên bộ môn Phương pháp dạy học Hóa học: Cung cấp khung chương trình chuẩn, tiêu chí đánh giá kỹ năng biểu diễn thí nghiệm và mô hình tổ chức dạy học theo học chế tín chỉ đạt chuẩn chất lượng.
- Giáo viên Hóa học tại các trường Trung học Phổ thông: Giúp tra cứu nhanh các phương án thí nghiệm cải tiến, kỹ thuật sử dụng hóa chất thay thế đơn giản, tiết kiệm và an toàn trong điều kiện phòng thí nghiệm nhà trường còn hạn chế.
- Cán bộ quản lý giáo dục và chuyên gia phát triển học liệu số: Tham khảo quy trình thiết kế sách điện tử định dạng CHM dung lượng nhẹ, chi phí sản xuất thấp để ứng dụng nhân rộng cho các môn học thực nghiệm khác.
Câu hỏi thường gặp
-
Tại sao nghiên cứu lại chọn định dạng CHM thay vì định dạng PDF hay trang web trực tuyến?
Định dạng CHM có dung lượng siêu nhẹ (chỉ vài chục Megabyte), tích hợp sẵn mục lục cây thư mục và chạy trực tiếp trên hệ điều hành Windows mà không cần cài đặt thêm phần mềm chuyên dụng. Sinh viên có thể học tập ngoại tuyến mọi lúc mọi nơi mà không tốn chi phí kết nối mạng internet.
-
Sách điện tử trong luận văn giải quyết khó khăn gì cho sinh viên vùng Tây Nguyên?
Tài liệu giải quyết đồng thời hai khó khăn lớn: thiếu thốn trang thiết bị hóa chất thực tế và năng lực tự học của sinh viên người dân tộc thiểu số còn hạn chế. Qua hệ thống phim tư liệu và hình ảnh màu trực quan, sinh viên nắm vững bản chất hiện tượng trước khi làm thực hành.
-
Việc sử dụng E-Book có làm giảm bớt vai trò của giảng viên trên lớp không?
Hoàn toàn không. Sách điện tử chỉ thay thế phần thuyết trình lý thuyết và thao tác mẫu cơ bản của người thầy, giúp giảng viên dành trọn vẹn hơn 75% thời gian trên lớp để uốn nắn kỹ năng sư phạm, rèn luyện tác phong đứng lớp và giải đáp các tình huống dạy học phức tạp cho sinh viên.
-
Mô hình E-Book này có thể áp dụng cho các môn học khác ngoài Hóa học không?
Quy trình thiết kế 2 giai đoạn (soạn thảo Word chuyển đổi sang HTML rồi biên dịch qua AM-Word2CHM) hoàn toàn có thể áp dụng hiệu quả cho các môn có tính thực hành cao như Vật lý, Sinh học, Địa lý và Kỹ thuật nông nghiệp tại các trường đại học sư phạm.
-
Cơ sở pháp lý và học thuật nào khẳng định tính cấp thiết của đề tài?
Đề tài bám sát Chỉ thị 58-CT/TW của Bộ Chính trị về ứng dụng công nghệ thông tin trong hiện đại hóa giáo dục, đồng thời kế thừa trực tiếp kết quả nghiên cứu khoa học cấp cơ sở mã số CS 99/02 của Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh về đổi mới phương pháp thực hành thí nghiệm.
Kết luận
- Luận văn đã thiết kế thành công sách điện tử học phần Thí nghiệm thực hành phương pháp dạy học Hóa học lớp 10 dưới định dạng CHM khoa học, sinh động và tiện dụng.
- Cung cấp giải pháp tự học hiệu quả, giúp sinh viên nâng điểm trung bình kiểm tra kỹ năng thí nghiệm từ 6.92 lên 8.15 điểm và tăng tỷ lệ loại Giỏi tập giảng lên 37.8%.
- Rút ngắn 35% thời gian hướng dẫn thao tác cơ bản trên lớp, tạo thêm không gian rèn luyện nghiệp vụ sư phạm chuyên sâu cho sinh viên.
- Khẳng định tính đúng đắn của việc ứng dụng công nghệ thông tin trong đào tạo giáo viên theo học chế tín chỉ tại các vùng khó khăn.
- Lộ trình tiếp theo cần nhân rộng việc xây dựng E-Book cho toàn bộ chương trình Hóa học phổ thông trong giai đoạn 2012-2015; các trường sư phạm cần sớm áp dụng mô hình này để nâng cao chất lượng đào tạo nguồn nhân lực giáo dục.