Luận án thiết kế và sử dụng hệ thống bài tập phát triển năng lực khoa học tự nhiên theo tiếp cận pisa cho học sinh trung học cơ sở

Luận án trình bày thiết kế và ứng dụng hệ thống bài tập phát triển năng lực khoa học tự nhiên theo tiếp cận PISA cho học sinh trung học cơ sở.

• Tác giả: Nguyễn Thị Diễm Hằng
• Người hướng dẫn: PGS.TS Cao Cự Giác
• Trường học: Trường Đại học Vinh
• Chuyên ngành: Giáo dục
• Đề tài: Hệ thống bài tập phát triển năng lực khoa học tự nhiên cho học sinh trung học cơ sở theo tiếp cận PISA
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Nghệ An

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BẢNG
• MỞ ĐẦU
• 1. Lí do chọn đề tài
• 2. Mục đích nghiên cứu
• 3. Nhiệm vụ nghiên cứu
• 4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu
• 4.1. Khách thể nghiên cứu
• 4.2. Đối tượng nghiên cứu
• 5. Phạm vi nghiên cứu
• 6. Giả thuyết khoa học
• 7. Phương pháp nghiên cứu
• 7.1. Nhóm phương pháp nghiên cứu lí thuyết
• 7.2. Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn
• 7.2.1. Khảo sát thực trạng
• 7.2.2. Thực nghiệm sư phạm
• 7.2.3. Phương pháp chuyên gia
• 7.3. Phương pháp xử lí thông tin
• 8. Điểm mới của luận án
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC KHOA HỌC TỰ NHIÊN THEO TIẾP CẬN PISA CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CƠ SỞ
• 1.1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
• 1.1.1. Trên thế giới
• 1.2. Định hướng đổi mới chương trình giáo dục phổ thông
• 1.2.1. Đổi mới chương trình giáo dục trung học cơ sở
• 1.2.2. Định hướng về đổi mới mục tiêu, nội dung giáo dục
• 1.2.3. Định hướng đổi mới phương pháp giáo dục nhằm hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh trung học cơ sở
• 1.2.4. Định hướng đổi mới phương pháp kiểm tra, đánh giá hoạt động học tập của học sinh trung học cơ sở
• 1.3. Một số vấn đề về năng lực, phát triển năng lực và đánh giá năng lực học sinh
• 1.3.1. Năng lực khoa học tự nhiên
• 1.3.2. Một số lí thuyết cơ bản làm cơ sở phát triển năng lực của học sinh
• 1.3.3. Một số phương pháp dạy học tích cực góp phần phát triển năng lực của học sinh
• 1.3.4. Đánh giá năng lực của học sinh
• 1.4. Bài tập Khoa học tự nhiên
• 1.4.1. Vai trò của bài tập trong dạy học môn Khoa học tự nhiên
• 1.4.2. Các yêu cầu chung khi sử dụng bài tập trong dạy học
• 1.4.3. Định hướng xây dựng hệ thống bài tập phát triển năng lực khoa học tự nhiên tiếp cận PISA cho học sinh trung học cơ sở phù hợp với chương trình giáo dục phổ thông 2018
• 1.5. Tổng quan về PISA
• 1.5.1. Tìm hiểu chung về chương trình đánh giá học sinh quốc tế PISA
• 1.5.2. Cấu trúc của bài tập PISA
• 1.5.3. Những ưu điểm của bài tập PISA trong việc đánh giá năng lực của học sinh
• 1.6. Thực trạng của việc sử dụng hệ thống bài tập tiếp cận PISA phát triển năng lực khoa học tự nhiên của học sinh trong dạy học ở trường trung học cơ sở hiện nay
• 1.6.1. Mục đích khảo sát
• 1.6.2. Nội dung khảo sát
• 1.6.3. Đối tượng khảo sát
• 1.6.4. Phương pháp khảo sát
• 1.6.5. Địa bàn khảo sát
• 1.6.6. Phân tích và đánh giá kết quả khảo sát
• 1.7. TIỂU KẾT CHƯƠNG 1
• 2. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC KHOA HỌC TỰ NHIÊN THEO TIẾP CẬN PISA CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CƠ SỞ
• 2.1. Tìm hiểu cấu trúc chương trình môn Khoa học tự nhiên ở trường trung học cơ sở theo chương trình giáo dục phổ thông mới
• 2.1.1. Mục tiêu của chương trình giáo dục Khoa học tự nhiên ở trường trung học cơ sở
• 2.1.2. Cấu trúc nội dung chương trình giáo dục Khoa học tự nhiên ở trường trung học cơ sở
• 2.2. Xây dựng khung năng lực khoa học tự nhiên theo tiếp cận PISA cho học sinh trung học cơ sở
• 2.2.1. Cơ sở khoa học
• 2.2.2. Quy trình
• 2.2.3. Cấu trúc khung năng lực khoa học tự nhiên theo tiếp cận PISA cho HS THCS
• 2.3. Thiết kế hệ thống bài tập phát triển năng lực khoa học tự nhiên theo tiếp cận PISA cho học sinh trung học cơ sở
• 2.3.1. Cơ sở và nguyên tắc
• 2.3.2. Quy trình
• 2.3.3. Xây dựng hệ thống bài tập phát triển năng lực khoa học tự nhiên theo tiếp cận PISA cho học sinh trung học cơ sở
• 2.3.4. Hướng dẫn đánh giá năng lực khoa học tự nhiên qua hệ thống bài tập
• 2.4. Sử dụng hệ thống bài tập phát triển năng lực khoa học tự nhiên theo tiếp cận PISA cho học sinh trung học cơ sở
• 2.4.1. Sử dụng bài tập phát triển năng lực khoa học tự nhiên theo tiếp cận PISA trong các khâu của tiến trình dạy học
• 2.4.2. Sử dụng một số phương pháp dạy học tích cực kết hợp bài tập phát triển năng lực khoa học tự nhiên tiếp cận PISA
• 2.5. Xây dựng bộ công cụ đánh giá năng lực khoa học tự nhiên theo tiếp cận PISA cho học sinh trung học cơ sở
• 2.5.1. Quy trình
• 2.5.2. Bộ công cụ đánh giá năng lực khoa học tự nhiên theo tiếp cận PISA cho học sinh trung học cơ sở
• 2.6. TIỂU KẾT CHƯƠNG 2
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
• 3.1. Mục đích thực nghiệm
• 3.2. Nhiệm vụ thực nghiệm
• 3.3. Đối tượng thực nghiệm
• 3.3.1. Đối tượng thực nghiệm thăm dò
• 3.3.2. Đối tượng thực nghiệm vòng 1
• 3.3.3. Đối tượng thực nghiệm vòng 2
• 3.4. Nội dung và tiến trình thực nghiệm sư phạm
• 3.4.1. Chọn phương pháp thực nghiệm sư phạm
• 3.4.2. Trao đổi chuyên môn với giáo viên dạy thực nghiệm
• 3.4.3. Tiến hành thực nghiệm
• 3.5. Phương pháp xử lí kết quả thực nghiệm sư phạm
• 3.5.1. Phân tích định tính
• 3.5.2. Phân tích định lượng
• 3.6. Kết quả thực nghiệm sư phạm
• 3.6.1. Kết quả thực nghiệm vòng thăm dò
• 3.6.2. Kết quả thực nghiệm vòng chính thức
• 3.7. TIỂU KẾT CHƯƠNG 3
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 1. Về cơ sở lí luận và thực tiễn
• 2. Từ cơ sở lí luận và thực tiễn của vấn đề nghiên cứu đã đưa ra các đề xuất
• 3. Thực nghiệm sư phạm
• 4. Kiến nghị
• CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về hệ thống bài tập phát triển năng lực khoa học tự nhiên

Hệ thống bài tập phát triển năng lực khoa học tự nhiên cho học sinh trung học cơ sở (THCS) theo tiếp cận PISA đang trở thành một xu hướng quan trọng trong giáo dục hiện đại. Mục tiêu chính của hệ thống này là giúp học sinh không chỉ tiếp thu kiến thức mà còn phát triển các kỹ năng cần thiết để giải quyết vấn đề trong thực tiễn. Việc áp dụng các bài tập này không chỉ giúp học sinh nâng cao năng lực khoa học tự nhiên mà còn tạo điều kiện cho việc đánh giá năng lực học sinh một cách toàn diện.

1.1. Khái niệm về năng lực khoa học tự nhiên

Năng lực khoa học tự nhiên bao gồm khả năng vận dụng kiến thức và kỹ năng để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Điều này đòi hỏi học sinh phải có khả năng tư duy phản biện và sáng tạo trong việc áp dụng kiến thức vào các tình huống cụ thể.

1.2. Tầm quan trọng của hệ thống bài tập PISA

Hệ thống bài tập PISA không chỉ giúp học sinh phát triển năng lực mà còn tạo ra môi trường học tập tích cực. Các bài tập này được thiết kế để khuyến khích học sinh tư duy độc lập và làm việc nhóm, từ đó nâng cao khả năng giải quyết vấn đề.

II. Vấn đề và thách thức trong việc áp dụng PISA

Mặc dù việc áp dụng hệ thống bài tập PISA mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng gặp phải không ít thách thức. Một trong những vấn đề lớn nhất là sự thiếu hụt tài liệu và phương pháp giảng dạy phù hợp. Giáo viên cần được đào tạo để có thể thiết kế và sử dụng các bài tập này một cách hiệu quả.

2.1. Khó khăn trong việc thiết kế bài tập

Việc thiết kế bài tập theo tiếp cận PISA đòi hỏi giáo viên phải có kiến thức sâu rộng về cả nội dung và phương pháp dạy học. Nhiều giáo viên vẫn còn lúng túng trong việc áp dụng các tiêu chí đánh giá năng lực.

2.2. Thiếu tài liệu hỗ trợ

Nhiều trường học chưa có đủ tài liệu và nguồn lực để triển khai hệ thống bài tập PISA. Điều này gây khó khăn cho giáo viên trong việc xây dựng bài tập phù hợp với chương trình học.

III. Phương pháp thiết kế hệ thống bài tập PISA hiệu quả

Để thiết kế hệ thống bài tập phát triển năng lực khoa học tự nhiên theo tiếp cận PISA, cần áp dụng các phương pháp dạy học tích cực. Những phương pháp này không chỉ giúp học sinh tiếp thu kiến thức mà còn phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề.

3.1. Phương pháp dạy học tích cực

Phương pháp dạy học tích cực khuyến khích học sinh tham gia vào quá trình học tập. Các hoạt động nhóm, thảo luận và thực hành sẽ giúp học sinh phát triển kỹ năng giao tiếp và hợp tác.

3.2. Đánh giá năng lực học sinh

Đánh giá năng lực học sinh cần được thực hiện liên tục và đa dạng. Việc sử dụng các bài kiểm tra, bài tập thực hành và dự án sẽ giúp đánh giá chính xác hơn năng lực của học sinh.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống bài tập PISA

Hệ thống bài tập PISA đã được áp dụng tại nhiều trường học và cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc phát triển năng lực khoa học tự nhiên cho học sinh. Các nghiên cứu cho thấy học sinh có khả năng giải quyết vấn đề tốt hơn khi tham gia vào các bài tập này.

4.1. Kết quả nghiên cứu từ thực nghiệm

Nghiên cứu cho thấy học sinh tham gia vào hệ thống bài tập PISA có sự tiến bộ rõ rệt trong việc vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Điều này chứng tỏ rằng phương pháp này có thể nâng cao chất lượng giáo dục.

4.2. Phản hồi từ giáo viên và học sinh

Giáo viên và học sinh đều đánh giá cao hệ thống bài tập PISA. Họ cho rằng các bài tập này không chỉ thú vị mà còn giúp họ hiểu sâu hơn về kiến thức khoa học tự nhiên.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của hệ thống bài tập PISA

Hệ thống bài tập phát triển năng lực khoa học tự nhiên theo tiếp cận PISA đang mở ra nhiều cơ hội cho giáo dục Việt Nam. Việc áp dụng các bài tập này không chỉ giúp học sinh phát triển năng lực mà còn nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện.

5.1. Tương lai của giáo dục khoa học tự nhiên

Với sự phát triển của công nghệ và phương pháp dạy học mới, tương lai của giáo dục khoa học tự nhiên sẽ ngày càng được cải thiện. Hệ thống bài tập PISA sẽ tiếp tục được cập nhật và hoàn thiện.

5.2. Đề xuất cho các nhà quản lý giáo dục

Các nhà quản lý giáo dục cần chú trọng đầu tư vào tài liệu và đào tạo giáo viên để triển khai hiệu quả hệ thống bài tập PISA. Điều này sẽ góp phần nâng cao chất lượng giáo dục và phát triển năng lực cho học sinh.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ khoa học giáo dục với đề tài "Thiết kế và sử dụng hệ thống bài tập phát triển năng lực khoa học tự nhiên theo tiếp cận PISA cho học sinh trung học cơ sở" được tác giả Nguyễn Thị Diễm Hằng thực hiện tại Trường Đại học Vinh (năm 2021), thuộc chuyên ngành Lí luận và Phương pháp dạy học bộ môn Hóa học (mã số: 9140111), dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Cao Cự Giác và TS. Lê Danh Bình.

Tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ chủ trương đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo theo Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 04/11/2013 của Hội nghị Trung ương 8 (khóa XI), Nghị quyết số 88/2014/QH13 của Quốc hội và Quyết định số 404/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ về đổi mới chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ thông. Chương trình giáo dục phổ thông 2018 chuyển nền giáo dục từ định hướng nội dung sang định hướng tiếp cận năng lực người học, trong đó môn Khoa học tự nhiên (KHTN) cấp trung học cơ sở (THCS) được xây dựng trên cơ sở tích hợp kiến thức của Vật lí, Hóa học, Sinh học và Khoa học Trái Đất. Khoảng trống nghiên cứu thực tiễn được tác giả chỉ ra là: hệ thống câu hỏi, bài tập cho môn KHTN ở trường THCS hiện nay chưa nhiều, chủ yếu vẫn ở dạng tách biệt theo các phân môn đơn lẻ, thiên về nhắc lại kiến thức lý thuyết đã học, thiếu các bài tập đòi hỏi học sinh vận dụng kiến thức và kỹ năng tổng hợp để xử lý các tình huống thực tiễn, chưa đáp ứng yêu cầu rèn luyện và đánh giá đầy đủ năng lực KHTN. Trong khi đó, Chương trình đánh giá học sinh quốc tế (PISA) của OECD dành cho lứa tuổi 15 (tương ứng độ tuổi kết thúc cấp THCS) cung cấp một khung đánh giá năng lực khoa học gắn liền với bối cảnh thực tiễn đời sống.

Mục đích nghiên cứu của luận án gồm hai nội dung chính:

1. Xây dựng khung năng lực KHTN theo tiếp cận PISA cho học sinh THCS với các thành phần năng lực, tiêu chí và mức độ biểu hiện cụ thể.
2. Đề xuất và sử dụng hệ thống bài tập theo tiếp cận PISA để rèn luyện, phát triển và đánh giá năng lực KHTN của học sinh ở trường THCS.

Nhiệm vụ nghiên cứu được xác định qua 7 nội dung cụ thể:

1. Nghiên cứu chương trình giáo dục phổ thông tổng thể 2018 và chương trình môn KHTN.
2. Nghiên cứu cơ sở lí luận về năng lực, năng lực KHTN, vấn đề hình thành, phát triển và đánh giá năng lực học sinh THCS, bài tập KHTN, quan điểm đánh giá năng lực học sinh của PISA.
3. Điều tra thực trạng của việc sử dụng bài tập theo tiếp cận PISA trong dạy học ở trường THCS hiện nay.
4. Xây dựng khung năng lực KHTN theo tiếp cận PISA của học sinh THCS.
5. Xây dựng bộ công cụ đánh giá năng lực KHTN theo tiếp cận PISA cho học sinh THCS.
6. Thiết kế và sử dụng hệ thống bài tập theo tiếp cận PISA để phát triển và đánh giá năng lực KHTN cho học sinh THCS.
7. Thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm nghiệm tính khả thi và hiệu quả của hệ thống bài tập tiếp cận PISA trong phát triển và đánh giá năng lực KHTN cho học sinh THCS.

Khách thể nghiên cứu là quá trình dạy học môn KHTN ở trường THCS. Đối tượng nghiên cứu là hệ thống bài tập phát triển năng lực KHTN theo tiếp cận PISA cho học sinh THCS.

Phạm vi nghiên cứu được xác định:

• Về nội dung: Các chủ đề thuộc mạch nội dung "Chất và sự biến đổi chất" trong chương trình giáo dục môn KHTN ở cấp học THCS.
• Về địa bàn: Một số trường THCS thuộc các tỉnh, thành phố ở ba miền Bắc, Trung, Nam (Hà Nội, Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Bà Rịa - Vũng Tàu, Long An, Thành phố Hồ Chí Minh).
• Về thời gian: Giai đoạn 2017 - 2021.

Giả thuyết khoa học của luận án: Nếu thiết kế được hệ thống bài tập phát triển năng lực KHTN theo tiếp cận PISA cho học sinh THCS và sử dụng hệ thống bài tập trong các hoạt động dạy học môn KHTN thì sẽ góp phần phát triển được năng lực KHTN của học sinh THCS.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tổng quan nghiên cứu quốc tế được tác giả tổng hợp từ những năm 1990 khi xu hướng dạy học phát triển năng lực trở thành trọng tâm giáo dục tại nhiều quốc gia như Úc, Đức, Anh, Hà Lan, Nhật Bản, Mỹ, Singapore, Đài Loan. Các công trình nghiên cứu về cấu trúc và biểu hiện của năng lực khoa học được điểm lại gồm: Hurd (1998) với 7 biểu hiện hành vi của cá nhân có năng lực KHTN; Hackling và Prain phân tích cấu trúc năng lực từ kiến thức, ứng dụng, nghiên cứu và thái độ; các khung đánh giá năng lực khoa học PISA của OECD qua các kỳ (PISA 2006, PISA 2018). Về mối quan hệ giữa chương trình và môi trường dạy học KHTN, luận án điểm lại các công trình của nhóm nghiên cứu tại Tây Ban Nha về các yếu tố năng lực khoa học công dân; nghiên cứu tại Trường Sư phạm thuộc Đại học Delaware (Mỹ) khảo sát 10 nhân viên kỹ thuật về việc áp dụng tri thức khoa học giải quyết nhiệm vụ thực tế; nghiên cứu tại Đại học Islam Nusantara (Indonesia) về 7 chương trình học tập gắn với hệ thống bài tập thảo luận nhóm; nghiên cứu tại Đại học Bengkulu (Indonesia) về khai thác tài nguyên khu bảo tồn; nghiên cứu của nhóm tác giả Hoa Kỳ về mô hình mạng lưới nguồn lực bài tập hỗ trợ giáo viên tập sự. Bên cạnh PISA, chương trình TIMSS (Trends in Mathematics and Science Study) cũng được điểm qua với mục tiêu đánh giá học sinh lớp 4 và lớp 8.

Tại Việt Nam, các công trình về dạy học và đánh giá năng lực được điểm lại gồm: Bernd Meier và Nguyễn Văn Cường về các chủ đề lí luận dạy học hiện đại; Lê Đình Trung và Phan Thị Thanh Hội về quy trình tổ chức dạy học phát triển năng lực; Nguyễn Lăng Bình và Đỗ Hương Trà về phương pháp dạy học tích cực và công cụ đánh giá. Về dạy học các môn KHTN theo chương trình mới, luận án dẫn nghiên cứu của Đỗ Hương Trà và cộng sự về dạy học tích hợp; Hà Thị Lan Hương về năng lực nghiên cứu khoa học ở THCS; Ngô Thị Ngọc Mai, Nguyễn Đức Dũng, Phạm Hữu Điển về 4 dạng bài tập Hóa học Hữu cơ THPT; Cao Thị Thặng và Phạm Thị Kim Ngân về công cụ đánh giá năng lực tìm tòi khoa học; Chu Văn Tiềm và Đào Thị Việt Anh về đánh giá năng lực giải quyết vấn đề môn KHTN THCS; Nguyễn Văn Nghiệp về năng lực khoa học qua môn Vật lí; Đặng Thị Oanh về kiểm tra đánh giá môn Hóa học THCS; Nguyễn Văn Biên về chuỗi hoạt động học tập môn KHTN; Mai Sỹ Tuấn và nhóm nghiên cứu với tài liệu hướng dẫn dạy học KHTN. Về việc nghiên cứu và vận dụng PISA tại Việt Nam, các ấn phẩm của Văn phòng PISA Việt Nam, các nghiên cứu của Nguyễn Thị Phương Hoa, Lê Thị Mỹ Hà, Nguyễn Thúy Hồng, Bùi Anh Tuấn, Nguyễn Minh Luân, Nguyễn Ngọc Tú, Nguyễn Thị Việt Nga, và Cao Cự Giác đã phân tích đề thi, kỹ thuật đánh giá PISA trong môn Toán, Sinh học và KHTN.

Khoảng trống nghiên cứu được luận án lựa chọn giải quyết: Mặc dù các công trình trước đã đề cập đến dạy học tiếp cận năng lực và giới thiệu khung PISA, song chưa có công trình nào nghiên cứu một cách có hệ thống về việc thiết kế và sử dụng hệ thống bài tập phát triển năng lực KHTN theo tiếp cận PISA cho học sinh THCS phù hợp với chương trình môn KHTN 2018 tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án vận dụng hệ thống lý thuyết, khái niệm và khung phân tích gồm:

• Khái niệm năng lực: Tổng hợp quan điểm của Weinert (2001), Denyse Tremblay (2002), OECD (2002), Chương trình bang Québec - Canada (2004), Bernd Meier và Nguyễn Văn Cường, Lê Đình Trung và Phan Thị Thanh Hội, Chương trình giáo dục phổ thông 2018. Cấu trúc năng lực hành động gồm 4 thành phần: Năng lực chuyên môn, năng lực phương pháp, năng lực xã hội và năng lực cá thể.
• Lý thuyết phát triển: Lý thuyết vùng phát triển gần (Zone of Proximal Development - ZPD) của L. S. Vygotsky; Đường phát triển năng lực Glaser.
• Khung đánh giá PISA: Cấu trúc đánh giá năng lực khoa học PISA 2018 gồm 3 năng lực thành phần (Giải thích hiện tượng một cách khoa học; Đánh giá và thiết kế nghiên cứu khoa học; Diễn giải dữ liệu và bằng chứng một cách khoa học), 4 thành tố (Ngữ cảnh: Sức khỏe, tài nguyên thiên nhiên, môi trường, thiên tai và rủi ro, thành tựu khoa học công nghệ ở cấp cá nhân, xã hội, toàn cầu; Kĩ năng; Kiến thức; Thái độ) và 3 mức độ nhận thức. Cấu trúc một đơn vị bài tập PISA (unit) gồm 4 phần: Phần dẫn (common stimulus), Phần câu hỏi/nhiệm vụ (item), Các phương án trả lời, Mã hóa (coding: mức tối đa, mức chưa tối đa, mức không đạt).

Phương pháp nghiên cứu thực tế được triển khai theo hướng hỗn hợp (định tính kết hợp định lượng):

• Phương pháp nghiên cứu lí thuyết: Phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa văn bản pháp quy, chương trình GDPT 2018 môn KHTN, tài liệu PISA, SGK Việt Nam và SGK các nước Australia, Anh, Singapore, Mỹ.
• Phương pháp khảo sát thực trạng: Điều tra bằng 02 phiếu khảo sát (trực tiếp và Google Forms) đối với 164 giáo viên giảng dạy môn Vật lí, Hóa học, Sinh học tại 29 trường THCS thuộc 6 tỉnh, thành phố (Hà Nội, Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Bà Rịa - Vũng Tàu, Long An) trong các năm học 2016 - 2017 và 2017 - 2018. Thang đo đánh giá 4 mức độ (tính điểm trung bình Mean từ 1 đến 4).
• Phương pháp chuyên gia: Lấy ý kiến các giáo viên giàu kinh nghiệm, nhà khoa học, chuyên gia về lý luận và phương pháp dạy học.
• Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tiến hành 3 giai đoạn (thực nghiệm thăm dò, thực nghiệm vòng 1, thực nghiệm vòng 2) có nhóm thực nghiệm (TN) và đối chứng (ĐC) tại các trường THCS thuộc Nghệ An, Hà Tĩnh, Thanh Hóa, Thành phố Hồ Chí Minh, Bà Rịa - Vũng Tàu.
• Kỹ thuật phân tích và xử lý dữ liệu: Sử dụng phần mềm Microsoft Excel 2010 và IBM SPSS 20; tính toán các tham số đặc trưng thống kê (điểm trung bình, độ lệch chuẩn, phương sai, hệ số biến thiên, bảng phân phối tần số, đồ thị lũy tích), kiểm định độ tin cậy Spearman-Brown cho số liệu đánh giá năng lực.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc phát triển năng lực khoa học tự nhiên theo tiếp cận PISA cho học sinh trung học cơ sở

Chương này tập trung làm rõ các vấn đề lí luận về năng lực KHTN, đặc điểm bài tập KHTN theo tiếp cận PISA, đồng thời công bố kết quả điều tra thực trạng dạy học và đánh giá năng lực tại 29 trường THCS.

Về cơ sở lí luận, tác giả hệ thống hóa định hướng đổi mới mục tiêu, nội dung, phương pháp và kiểm tra đánh giá theo chương trình GDPT 2018. Phân tích cấu trúc bài tập PISA gồm phần dẫn bối cảnh thực tiễn, hệ thống câu hỏi đa dạng (trắc nghiệm khách quan, Đúng - Sai phức hợp, câu hỏi đóng, câu hỏi mở ngắn, câu hỏi mở dài kèm lập luận/đồ thị) và quy tắc mã hóa câu trả lời.

Về khảo sát thực trạng trên 164 giáo viên THCS:

• Nhận thức về dạy học tiếp cận năng lực: 79,27% giáo viên hiểu đúng bản chất là dạy học sinh vận dụng kiến thức vào thực tiễn. 96% giáo viên đã có hiểu biết nhất định về đánh giá năng lực học sinh.
• Khó khăn của giáo viên: 84,41% giáo viên gặp khó khăn về phương pháp đánh giá năng lực học sinh; 70,35% giáo viên chưa nắm vững phương pháp dạy học tiếp cận năng lực; 20,12% giáo viên vẫn duy trì thói quen nhồi nhét kiến thức do áp lực thi cử.
• Phương pháp và công cụ đánh giá: Giáo viên chủ yếu sử dụng phương pháp tự luận hoặc tự luận kết hợp trắc nghiệm khách quan (điểm trung bình Mean > 3); các phương pháp thực hành, vấn đáp, bài tập nghiên cứu ít được sử dụng (Mean < 3). Trên 95% giáo viên dùng câu hỏi tự luận và trắc nghiệm làm công cụ chính; các công cụ như bảng kiểm, hồ sơ học tập rất ít được sử dụng.
• Nhận định về các biểu hiện năng lực KHTN: Giáo viên đánh giá cao các biểu hiện nhận thức và sử dụng thuật ngữ, nhưng các năng lực như "đánh giá định tính và định lượng kết quả thí nghiệm" (68,29%) và "báo cáo, trình bày, công bố kết quả" (46,95%) nhận được tỷ lệ đồng thuận thấp hơn.

Biểu hiện thuộc các thành phần năng lực	Tỷ lệ GV lựa chọn (%)
Năng lực nhận thức
- Gọi tên, nhận biết đối tượng, sự kiện, khái niệm, quá trình tự nhiên	80,24%
- Trình bày đặc điểm, tính chất, vai trò đối tượng, quá trình tự nhiên	76,75%
- Giải thích mối quan hệ giữa các sự vật và hiện tượng khoa học	71,23%
- So sánh, lựa chọn đối tượng, khái niệm dựa theo tiêu chí	67,95%
- Phân tích các khía cạnh theo một logic nhất định	58,04%
Năng lực ngôn ngữ
- Hiểu biết thuật ngữ, kí hiệu, công thức, quy tắc, sơ đồ, biểu đồ KHTN	87,15%
- Trình bày nội dung khái niệm cơ bản, thuyết, định luật, định lí	85,76%
- Sử dụng thuật ngữ, kí hiệu, sơ đồ biểu đạt bằng hình thức nói, viết	65,05%
Năng lực giải quyết vấn đề liên quan đến KHTN
- Phát hiện và đề xuất tình huống có vấn đề liên quan KHTN	84,32%
- Đề xuất các biện pháp giải quyết vấn đề	81,06%
- Lập kế hoạch giải quyết vấn đề	80,65%
- Phân tích tình huống trong học tập	34,12%

Chương 2: Thiết kế và sử dụng hệ thống bài tập phát triển năng lực khoa học tự nhiên theo tiếp cận PISA cho học sinh trung học cơ sở

Chương này trình bày cấu trúc chương trình môn KHTN (tập trung vào mạch "Chất và sự biến đổi chất"), thiết lập khung năng lực KHTN theo tiếp cận PISA, quy trình thiết kế 80 bài tập và xây dựng bộ công cụ đánh giá.

1. Cấu trúc khung năng lực KHTN theo tiếp cận PISA cho học sinh THCS: Được xây dựng gồm 3 năng lực thành phần với 10 tiêu chí (TC). Mỗi tiêu chí được mô tả theo 3 mức độ nhận thức tăng dần (Mức độ 1: Nhận biết/phát hiện; Mức độ 2: Mô tả, phân tích; Mức độ 3: Giải thích, đánh giá, vận dụng):

   • Thành phần 1: Nhận thức KHTN (gồm các tiêu chí về nhận biết, trình bày, phân loại, phân tích, giải thích các sự vật, hiện tượng, khái niệm, quy luật tự nhiên).
   • Thành phần 2: Tìm hiểu tự nhiên (gồm các tiêu chí về phát hiện vấn đề, đề xuất giả thuyết, lập kế hoạch và thực hiện nghiên cứu/thực nghiệm, phân tích và xử lý dữ liệu thực nghiệm).
   • Thành phần 3: Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học (gồm các tiêu chí về giải thích tình huống thực tiễn, đề xuất giải pháp ứng phó và hành vi bảo vệ môi trường, phát triển bền vững).

2. Thiết kế hệ thống bài tập tiếp cận PISA: Tác giả xây dựng hệ thống gồm 10 dạng với tổng số 80 bài tập tương ứng với 10 tiêu chí năng lực KHTN, bám sát các chủ đề chất và sự biến đổi chất. Mỗi bài tập được cấu trúc đầy đủ 4 phần theo chuẩn PISA:

   • Phần dẫn: Cung cấp bối cảnh thực tiễn (khoa học đời sống, môi trường, sản xuất hóa chất, sức khỏe, biến đổi khí hậu).
   • Phần câu hỏi: Gồm chuỗi các câu hỏi tương ứng các mức độ nhận thức.
   • Phương án trả lời / Hướng dẫn trả lời.
   • Hướng dẫn mã hóa (đánh giá theo 3 mức: Đầy đủ, Chưa đầy đủ, Không đạt).

3. Sử dụng hệ thống bài tập trong dạy học: Luận án đề xuất phương thức đưa bài tập vào các khâu của tiến trình dạy học (Khởi động, Khám phá kiến thức mới, Luyện tập, Vận dụng) và tích hợp vào các phương pháp dạy học tích cực. Điển hình là việc triển khai các dự án học tập thực nghiệm như: "Khảo sát pH nước", "Làm giấy chỉ thị acid - base từ nguyên liệu tự nhiên".

4. Xây dựng bộ công cụ đánh giá: Thiết kế bài kiểm tra đánh giá được 9/10 tiêu chí năng lực KHTN theo tiếp cận PISA (loại trừ tiêu chí thao tác thực hành trực tiếp trong phòng thí nghiệm được đánh giá bằng phiếu quan sát), kèm bảng tiêu chí Rubric chi tiết.

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Chương 3 trình bày việc kiểm nghiệm thực tế hệ thống bài tập và bộ công cụ đánh giá qua 3 giai đoạn:

1. Thực nghiệm thăm dò: Triển khai nhằm kiểm tra độ phù hợp của hệ thống bài tập, bảng tiêu chí và phiếu khảo sát.
2. Thực nghiệm vòng 1 và vòng 2: Tiến hành dạy học đối chứng và thực nghiệm trên các nhóm lớp tương đương tại các trường THCS: THCS Nhân Thành (Yên Thành), THCS Đại Sơn (Đô Lương), THCS Lê Lợi (TP. Vinh) thuộc tỉnh Nghệ An; THCS Cương Gián (Nghi Xuân), THCS Nam Hà (TP. Hà Tĩnh) thuộc tỉnh Hà Tĩnh; THCS Lê Quý Đôn (Bỉm Sơn), THCS Xuân Trường (Thọ Xuân) thuộc tỉnh Thanh Hóa; THCS Trần Bội Cơ (Quận Bình Tân, TP. Hồ Chí Minh); THCS Vũng Tàu (TP. Vũng Tàu, Bà Rịa - Vũng Tàu).

Phương pháp phân tích kết quả:

• Phân tích định tính: Đánh giá thái độ học tập, mức độ hứng thú, khả năng làm việc nhóm, sự tự tin và kỹ năng lập luận khoa học của học sinh qua các giờ học thực nghiệm và các dự án làm giấy chỉ thị, đo pH.
• Phân tích định lượng: Xử lý điểm số các bài kiểm tra và kết quả đánh giá theo tiêu chí năng lực KHTN giữa nhóm TN và ĐC qua phần mềm SPSS 20 và Excel 2010. Tính toán hệ số tin cậy Spearman-Brown, giá trị trung bình (Mean), độ lệch chuẩn (SD), vẽ đồ thị đường lũy tích phân bố điểm. Kết quả thống kê qua các vòng thực nghiệm cho thấy nhóm TN đạt điểm trung bình và mức độ phát triển ở từng tiêu chí năng lực KHTN cao hơn nhóm ĐC có ý nghĩa thống kê; đường lũy tích của nhóm TN luôn lệch về phía bên phải so với nhóm ĐC; hệ số tin cậy Spearman-Brown đạt chuẩn tin cậy khoa học giáo dục.

Kết quả và những đóng góp mới

Luận án tự xác định các đóng góp mới về mặt lý luận và thực tiễn:

1. Về mặt lí luận:
   • Hệ thống hóa và làm sáng tỏ cơ sở lí luận về năng lực, năng lực KHTN, đánh giá năng lực học sinh theo tiếp cận PISA trong bối cảnh thực hiện Chương trình giáo dục phổ thông 2018 môn KHTN cấp THCS.
   • Xác định và mô tả cấu trúc khung năng lực KHTN theo tiếp cận PISA gồm 3 năng lực thành phần và 10 tiêu chí đánh giá, mỗi tiêu chí được phân chia cụ thể thành 3 mức độ nhận thức (Nhận biết/phát hiện; Mô tả, phân tích; Giải thích, đánh giá, vận dụng).
2. Về mặt thực tiễn:
   • Thiết kế thành công hệ thống gồm 10 dạng với 80 bài tập KHTN theo tiếp cận PISA thuộc mạch nội dung "Chất và sự biến đổi chất", gắn liền với bối cảnh thực tiễn và đáp ứng yêu cầu cần đạt của chương trình.
   • Đề xuất quy trình và phương pháp sử dụng hệ thống bài tập trong từng khâu của tiến trình dạy học và kết hợp với các phương pháp dạy học tích cực (dạy học dự án, giải quyết vấn đề).
   • Xây dựng bộ công cụ đánh giá năng lực KHTN theo tiếp cận PISA cho học sinh THCS (bài kiểm tra đánh giá 9/10 tiêu chí, hướng dẫn mã hóa câu trả lời theo 3 mức độ: đầy đủ, chưa đầy đủ và không đạt).

Kiến nghị của luận án:

• Đối với Bộ Giáo dục và Đào tạo và các Sở Giáo dục và Đào tạo: Tăng cường bồi dưỡng, tập huấn cho giáo viên THCS về kỹ thuật biên soạn câu hỏi, bài tập và công cụ đánh giá năng lực theo tiếp cận PISA; cung cấp tài liệu tham khảo tích hợp môn KHTN.
• Đối với các trường đại học sư phạm: Cập nhật chương trình đào tạo sinh viên ngành Sư phạm KHTN, Sư phạm Hóa học về lý luận dạy học tiếp cận năng lực và phương pháp đánh giá PISA.
• Đối với giáo viên THCS: Chủ động chuyển đổi phương pháp dạy học, tăng cường sử dụng bài tập gắn với tình huống thực tiễn và đa dạng hóa công cụ kiểm tra đánh giá.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Về mặt hạn chế, luận án tập trung thực hiện trong phạm vi mạch nội dung "Chất và sự biến đổi chất" (thuộc phần kiến thức Hóa học tích hợp trong môn KHTN) cấp THCS, chưa bao quát toàn bộ các mạch kiến thức khác của chương trình như "Chất sống/Sinh vật", "Năng lượng và sự biến đổi", hay "Trái Đất và bầu trời".

Hướng nghiên cứu tiếp được xác định:

• Mở rộng việc thiết kế hệ thống bài tập tiếp cận PISA sang các mạch nội dung còn lại của môn KHTN ở cấp THCS (Vật lí, Sinh học, Khoa học Trái Đất).
• Nghiên cứu ứng dụng công nghệ thông tin để số hóa hệ thống bài tập PISA, xây dựng hệ thống kiểm tra, đánh giá trực tuyến năng lực KHTN của học sinh trên diện rộng.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo hữu ích cho các nhóm đối tượng:

• Nghiên cứu sinh, học viên cao học chuyên ngành Lí luận và Phương pháp dạy học bộ môn Hóa học, Khoa học tự nhiên, Đo lường và Đánh giá trong giáo dục: Tham khảo khung lí thuyết, quy trình thiết kế bài tập và phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm sư phạm bằng SPSS và kiểm định Spearman-Brown.
• Giảng viên các trường đại học, cao đẳng sư phạm: Sử dụng làm tài liệu giảng dạy học phần Lí luận dạy học môn KHTN, phương pháp kiểm tra đánh giá kết quả học tập tiếp cận PISA.
• Cán bộ quản lý giáo dục, chuyên viên phụ trách chuyên môn tại các Phòng, Sở Giáo dục và Đào tạo: Tham khảo các tiêu chí đánh giá năng lực để chỉ đạo chuyên môn đổi mới kiểm tra đánh giá môn KHTN cấp THCS.
• Giáo viên trực tiếp giảng dạy môn KHTN tại các trường THCS: Khai thác trực tiếp hệ thống 80 bài tập thuộc mạch Chất và sự biến đổi chất, các giáo án dạy học dự án (khảo sát pH, làm giấy chỉ thị màu) và bộ công cụ đánh giá Rubric để tổ chức dạy học và kiểm tra định kỳ, thường xuyên.

Câu hỏi thường gặp

1. Khung năng lực KHTN theo tiếp cận PISA trong luận án gồm những thành phần và tiêu chí nào? Khung năng lực KHTN do tác giả đề xuất gồm 3 năng lực thành phần: (1) Nhận thức KHTN; (2) Tìm hiểu tự nhiên; (3) Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học. Khung được cụ thể hóa thành 10 tiêu chí đánh giá, mỗi tiêu chí được mô tả rõ ràng theo 3 mức độ nhận thức tăng dần từ nhận biết/phát hiện, mô tả/phân tích đến giải thích/đánh giá/vận dụng.

2. Hệ thống bài tập trong luận án có bao nhiêu bài và được phân loại ra sao? Hệ thống gồm 80 bài tập được chia thành 10 dạng, tương ứng với 10 tiêu chí phát triển năng lực KHTN. Nội dung các bài tập tập trung vào mạch kiến thức "Chất và sự biến đổi chất" trong chương trình môn KHTN cấp THCS, được thiết kế theo cấu trúc bài tập PISA gồm 4 phần: phần dẫn bối cảnh thực tiễn, phần câu hỏi theo 3 mức độ, phương án trả lời và hướng dẫn mã hóa.

3. Khảo sát thực trạng trong luận án được thực hiện trên mẫu nào và kết quả nổi bật là gì? Khảo sát được tiến hành trên 164 giáo viên dạy các môn KHTN (Vật lí, Hóa học, Sinh học) tại 29 trường THCS thuộc 6 tỉnh, thành phố (Hà Nội, Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Bà Rịa - Vũng Tàu, Long An). Kết quả cho thấy 79,27% giáo viên nhận thức đúng về dạy học tiếp cận năng lực, nhưng 84,41% gặp khó khăn về phương pháp đánh giá học sinh và 70,35% chưa nắm vững phương pháp dạy học tiếp cận năng lực; hơn 95% giáo viên vẫn phụ thuộc vào câu hỏi tự luận và trắc nghiệm truyền thống.

4. Bộ công cụ đánh giá năng lực KHTN trong luận án đánh giá được bao nhiêu tiêu chí? Bộ công cụ bài kiểm tra được thiết kế đánh giá được 9 trong số 10 tiêu chí của khung năng lực KHTN theo tiếp cận PISA. Tiêu chí thao tác thực hành thí nghiệm trực tiếp được đánh giá bổ trợ thông qua phiếu quan sát trong tiến trình dạy học thực nghiệm. Kết quả câu trả lời của học sinh được mã hóa theo 3 mức: Đầy đủ, Chưa đầy đủ và Không đạt.

5. Các công cụ và kỹ thuật thống kê nào được sử dụng để xử lý số liệu thực nghiệm? Luận án sử dụng phần mềm Microsoft Excel 2010 và IBM SPSS 20 để tính toán các tham số thống kê mô tả (điểm trung bình Mean, độ lệch chuẩn, phương sai, tần số), vẽ đồ thị đường lũy tích phân bố điểm bài kiểm tra, và sử dụng hệ số Spearman-Brown để kiểm định độ tin cậy của thang đo đánh giá năng lực qua các vòng thực nghiệm sư phạm.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Nguyễn Thị Diễm Hằng đã giải quyết được vấn đề kết hợp quan điểm đánh giá quốc tế PISA với việc phát triển năng lực KHTN cho học sinh THCS theo Chương trình giáo dục phổ thông 2018. Công trình đã xây dựng thành công khung năng lực KHTN gồm 3 thành phần, 10 tiêu chí và hệ thống 80 bài tập chuẩn hóa thuộc mạch nội dung "Chất và sự biến đổi chất". Kết quả thực nghiệm sư phạm qua ba vòng tại nhiều địa phương đã kiểm chứng được tính khả thi của hệ thống bài tập và bộ công cụ đánh giá, cung cấp tư liệu học thuật và thực tiễn cho công tác giảng dạy môn Khoa học tự nhiên ở bậc trung học cơ sở.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC KHOA HỌC TỰ NHIÊN THEO TIẾP CẬN PISA CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CƠ SỞ 1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu 1. Trên thế giới Từ những năm 90 của thế kỉ trƣớc, khi dạy học theo tiếp cận nội dung không thể đáp ứng với các yêu cầu phát triển của xã hội, dạy học phát triển năng lực ngƣời học trở thành tâm điểm của giáo dục trên toàn thế giới [1], [14], [43]. Mỗi quốc gia dựa trên cơ sở bối cảnh hiện tại, yêu cầu phát triển nguồn năng lực, mục tiêu phát triển của quốc gia, dân tộc cùng với xu thế phát triển nguồn năng lực quốc tế để xây dựng hệ thống các năng lực cần hình thành, phát triển cho ngƣời học.

Do đó, các quốc gia khác nhau sẽ có hệ thống năng lực khác nhau, tuy nhiên năng lực khoa học có thể với các cách gọi tên khác nhau đều xuất hiện trong chƣơng trình giáo dục của các quốc gia. Nhận thấy tầm quan trọng của hiểu biết khoa học đối với thế hệ trẻ, ở nhiều nƣớc có nền giáo dục phát triển nhƣ nhƣ Úc, Đức, Anh, Hà Lan, Nhật Bản, Mỹ, Singapore, Đài Loan. giáo dục khoa học trở thành môn học bắt buộc trong nhà trƣờng từ bậc giáo dục mầm non cho đến khi hoàn thành chƣơng trình giáo dục bắt buộc. Ở các quốc gia này khung chƣơng trình môn khoa học hoặc KHTN đều đã đề cập đến mục tiêu, nội dung, chuẩn kiến thức và kĩ năng cần đạt, phƣơng pháp, hình thức tổ chức dạy học cũng nhƣ kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của HS [21], [59], [62], [87], [88], [89].

Một số nghiên cứu về năng lực khoa học nhƣ định nghĩa, cấu trúc, biểu hiện đƣợc các nhà khoa học và tổ chức nghiên cứu giáo dục quan tâm [79], [101], [106]. Hurd đã liệt kê 7 biểu hiện hành vi của cá nhân có năng lực KHTN [76]. Hackling và Prain cho rằng năng lực KHTN đƣợc xây dựng từ kiến thức khoa học, ứng dụng kiến thức khoa học vào cuộc sống, năng lực nghiên cứu khoa học, thái độ tích cực và yêu thích khoa học [74]. Một cá nhân có NLKH là có khả năng mô tả và giải thích các hiện tƣợng tự nhiên; đánh giá thông tin khoa học trên cơ sở nguồn và cách thức đƣợc tạo ra; tổ chức, đánh giá và áp dụng các lập luận dựa trên bằng chứng [90].

NLKH PISA đƣợc OECD xây dựng và phát triển qua các kì đánh giá [92], [93], [95], [96], [98]. PISA 2006 xác định năng lực khoa học phổ thông bao gồm: Xác định vấn đề khoa học; Giải thích hiện tƣợng khoa học; Sử dụng bằng chứng khoa học [93]. PISA 2018 xây dựng khung năng lực khoa học: Giải thích hiện tƣợng một cách khoa học; Đánh giá và thiết kế nghiên cứu khoa học; Diễn giải dữ liệu và bằng chứng một cách khoa học [98] …. Một số tác giả đã nghiên cứu về nội dung và mối quan hệ giữa chƣơng trình, mục đích giáo dục KHTN, môi trƣờng dạy và học KHTN với hình thành năng lực KHTN cho 7 HS [60], [64], [75], [81], [80], [83], [85], [99].

Những thập kỷ gần đây khi mà xã hội phụ thuộc nhiều vào khoa học và công nghệ, việc liên kết nội dung và mục đích dạy học khoa học gắn với yêu cầu ngƣời dân bình thƣờng cần có để tham gia hiệu quả vào xã hội đƣơng đại đƣợc quan tâm ngày càng nhiều hơn. Cách tiếp cận năng lực này đã nhanh chóng đi vào chƣơng trình giảng dạy của các hệ thống giáo dục, có ảnh hƣởng rất lớn đến cách các quốc gia trên thế giới đang xác định kỳ vọng học tập về khoa học cho HS cộng đồng [66]. Với suy nghĩ này, nhóm nghiên cứu ở Tây Ban Nha đã tìm cách xác định mức độ liên quan đến các yếu tố của năng lực khoa học mà công dân nên sở hữu để giải quyết đƣợc các vấn đề trong cuộc sống hàng ngày [61]. Nghiên cứu ở Trƣờng Sƣ phạm, Đại học Delaware, Newark (USA) giúp chúng ta hiểu rõ hơn về năng lực khoa học và cách thức có đƣợc nó.

Nhóm nghiên cứu đã phỏng vấn 10 nhân viên tại một công ty chuyên sản xuất các sản phẩm kĩ thuật. Tất cả họ đều tham gia vào công việc kĩ thuật cao, điển hình của một kĩ sƣ thực hành, mặc dù không ai trong số họ có đƣợc bằng cấp ngoài trƣờng trung học. Nhóm nhân viên này đã mô tả việc họ áp dụng kiến thức đƣợc học về khoa học khi họ giải quyết các vấn đề thực tế trong công việc. Những nội dung họ học và cách họ học đều dựa trên nhiệm vụ.

Các yếu tố bối cảnh nhƣ lựa chọn nhiệm vụ và tiếp cận xã hội với chuyên môn trong công ty là những yếu tố quan trọng trong việc học tập của họ. Ảnh hƣởng duy nhất bên ngoài công việc đƣợc nhắc đến nhiều lần có ý nghĩa đối với việc tiếp thu năng lực khoa học là kinh nghiệm mày mò sâu rộng [82]. Qua đó cho thấy HS THCS hoàn toàn có khả năng ứng dụng KHTN trong môi trƣờng làm việc và năng lực khoa học sẽ đƣợc phát triển. Nhu cầu nghiên cứu năng lực KHTN trở nên rõ ràng khi thế giới ngày càng quan tâm đến phƣơng pháp tiếp cận năng lực, hai chƣơng trình khảo sát quốc tế phổ biến đánh giá năng lực KHTN là Chƣơng trình Đánh giá HS Quốc tế (Programme for International Student Assessment - PISA) và Nghiên cứu về các xu hƣớng toán và khoa học (Trends in Mathematics and Science Study - TIMSS).

Thang đo PISA chú trọng đến khả năng vận dụng kiến thức đã học của HS độ tuổi 15 vào xử lí, giải quyết các tình huống thực tiễn [69], [70], [91], [93], [97], [111]. Mục đích của TIMSS là kiểm tra, đánh giá mức độ hiểu của HS lớp 4 và lớp 8 đối với các khái niệm cơ bản và kĩ năng suy nghĩ độc lập trƣớc các vấn đề đã đƣợc học [35]. Một hƣớng nghiên cứu đƣợc các nhà giáo dục quan tâm là các yếu tố để gia tăng hiệu quả rèn luyện năng lực KHTN trong dạy học. Một nhóm nghiên cứu ở trƣờng Đại học Islam Nusantara, Indonesia [65] cho rằng để phát triển ba khía cạnh NL của HS, bao gồm kiến thức, kĩ năng và thái độ thì cần có một công cụ học tập, công cụ nghiên cứu và thiết kế ban đầu dựa vào tài liệu học tập môn KHTN.

Thiết kế ban đầu bao gồm bảy chƣơng trình học tập: định hƣớng, giải thích chủ đề, lập bảng tính toán, thảo luận các hoạt động, trình bày tài liệu, báo cáo nhiệm vụ và phản ánh bình luận. Tài liệu giảng dạy 8 đƣợc thiết kế với hệ thống bài tập để thảo luận trong nhóm và nên đƣợc tính toán trên cơ sở cá nhân, có thể bồi dƣỡng năng lực cho HS. Không khí học tập mang lại cảm giác thoải mái để HS suy nghĩ và bày tỏ ý kiến mong đợi để phát triển năng lực của HS khi học môn KHTN. Nhƣ vậy, việc thiết kế bài tập phát triển và đánh giá năng lực KHTN cũng đã đƣợc nhóm tác giả lƣu ý trong các tài liệu học tập môn KHTN.

Một nghiên cứu phát triển mô hình học tập KHTN trên thực tế khu vực bảo tồn ở Đại học Bengkulu, Indonesia [63] cũng đã đƣợc tiến hành. Các phƣơng pháp nghiên cứu đã đề cập đến các giai đoạn là: (a) phân tích nhu cầu, (b) quan sát các khía cạnh sinh thái của khu bảo tồn nhƣ một tài nguyên học tập, (c) thiết kế giảng dạy dựa trên khu vực bảo tồn cho HS trung học. Các kết quả quan sát về các khía cạnh sinh thái cho thấy sự đa dạng của thực vật và động vật, tại khu vực bảo tồn đã đủ nhƣ một nguồn tƣ liệu sống để học tập. Điều đó cũng chứng tỏ để phát triển năng lực KHTN cần có sự trải nghiệm thực tế và đƣợc đánh giá qua các bài tập có bối cảnh hoặc tình huống gắn với thực tiễn.

Một nhóm GV tập sự khoa học trung học ở Hoa Kỳ đƣợc khảo sát về các nguồn dữ liệu học tập KHTN, bao gồm một cuộc phỏng vấn theo ngữ cảnh, quan sát giảng dạy và một cuộc phỏng vấn tiếp theo [103]. Kết quả cho thấy những GV này có sẵn nhiều nguồn lực khác nhau, trong đó nguồn lực bài tập hỗ trợ là đặc biệt quan trọng. Ngoài ra, một số tƣơng tác của các nguồn lực trong bối cảnh GV tập sự đã dẫn đến sự phát triển của mô hình mạng lƣới nguồn lực để thể hiện các hệ thống bài tập khoa học có thể tƣơng tác trong bối cảnh thực tiễn nhằm hỗ trợ một GV mới. Mô hình này cho thấy hệ thống bài tập vẫn coi là nguồn lực quan trọng trong dạy học khoa học.

Nhƣ vậy, dạy học phát triển năng lực KHTN là xu thế chung của nền giáo dục toàn cầu đáp ứng yêu cầu phát triển của xã hội. Hệ thống bài tập khoa học có vai trò quan trọng và hiệu quả trong quá trình rèn luyện, bồi dƣỡng năng lực KHTN cho HS. Việc thiết kế bài tập phát triển và đánh giá năng lực KHTN là cần thiết và đƣợc nhiều cá nhân, tổ chức giáo dục quan tâm trên thế giới quan tâm. Ở Việt Nam Từ thập niên 90 của thế kỉ trƣớc đến nay, hòa nhịp cùng với sự phát triển của nền kinh tế đất nƣớc và sự hội nhập quốc tế, giáo dục nƣớc ta từng bƣớc chuyển từ dạy học định hƣớng nội dung sang định hƣớng tiếp cận năng lực.

Từ đó đến nay đã có nhiều cố gắng, nỗ lực trong toàn hệ thống giáo dục từ đổi mới nội dung, phƣơng pháp dạy học và giáo dục đến kiểm tra, đánh giá nhằm đạt mục tiêu phát triển phẩm chất và năng lực ngƣời học. Vào các năm 2013 - 2014, đã có một số nghiên cứu và hội thảo, hội nghị khoa học đã diễn ra với mục đích bàn luận về xu hƣớng dạy học phát triển năng lực, đổi mới kiểm tra, đánh giá năng lực HS ở Việt Nam [8], [9]. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2014) phát hành bộ tài liệu nhằm cung cấp cho cán bộ quản lí giáo dục, GV trung học về nhận thức và kĩ 9 thuật biên soạn câu hỏi/bài tập để kiểm tra đánh giá kết quả học tập của HS theo định hƣớng năng lực [10]. Từ năm 2014 đến nay, nhiều công trình nghiên cứu về dạy học phát triển năng lực HS đƣợc công bố là cơ sở cho quá trình triển khai dạy học tiếp cận năng lực trong thực tiễn nền giáo dục nƣớc ta.