Luận án: Phát triển năng lực dạy học thí nghiệm cho sinh viên sư phạm Hóa học

Luận án tiến sĩ nghiên cứu phát triển năng lực dạy học thí nghiệm cho sinh viên sư phạm hóa học thông qua học phần phương pháp dạy học hóa học.

• Tác giả: Lý Huy Hoàng
• Người hướng dẫn: PGS.TS. Cao Cự Giác
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
• Chuyên ngành: Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Hóa học
• Đề tài: Phát triển năng lực dạy học thí nghiệm cho sinh viên sư phạm hóa học thông qua dạy học học phần Thí nghiệm thực hành phương pháp dạy học hóa học ở trường phổ thông
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ khoa học giáo dục
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về năng lực dạy học thí nghiệm cho sinh viên sư phạm Hóa

Năng lực dạy học thí nghiệm là tổng hợp các thuộc tính cá nhân của giáo viên để thực hiện thành công hoạt động dạy học thực hành thí nghiệm. UNESCO đã nhấn mạnh sự thay đổi vai trò giáo viên thế kỷ XXI, từ truyền thụ tri thức sang tổ chức hoạt động học tập chiếm lĩnh tri thức. Điều này đặt ra yêu cầu cấp thiết trong đào tạo sư phạm, đặc biệt với sinh viên sư phạm Hóa học. Phát triển năng lực này không chỉ là rèn luyện kỹ năng kỹ thuật mà còn bao gồm kỹ năng sư phạm, khả năng tổ chức và đánh giá quá trình thực nghiệm của học sinh. Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể cũng nhấn mạnh cần phát triển các năng lực chuyên môn, trong đó có năng lực tìm hiểu tự nhiên và xã hội, đòi hỏi giáo viên phải có năng lực dạy học thí nghiệm vững chắc.

1.1. Khái niệm năng lực dạy học thí nghiệm

Năng lực dạy học thí nghiệm được định nghĩa là sự thực hiện có trách nhiệm và hiệu quả các hành động giải quyết nhiệm vụ trong lĩnh vực dạy học thực hành. Theo các nhà nghiên cứu Lê Văn Hồng, Lê Ngọc Lan, Nguyễn Văn Thàng, đây là nhóm năng lực quan trọng trong năng lực sư phạm chung. Nó bao gồm hệ thống kỹ năng thiết kế, tổ chức, hướng dẫn và đánh giá thí nghiệm sư phạm. Năng lực này không chỉ dừng ở thao tác thực hành mà còn bao gồm khả năng vận dụng linh hoạt phương pháp dạy học để phát triển phẩm chất và năng lực cho học sinh.

1.2. Vai trò của năng lực dạy học thí nghiệm trong đào tạo sư phạm

Đào tạo giáo viên trong thế kỷ XXI phải coi trọng việc rèn luyện kỹ năng vận dụng phương pháp dạy học, đặc biệt là dạy học phân hóa cá nhân. Đối với sinh viên sư phạm Hóa học, năng lực dạy học thí nghiệm là then chốt để đảm bảo chất lượng dạy học thực hành. Nó giúp sinh viên sau khi tốt nghiệp có thể tổ chức các hoạt động thí nghiệm an toàn, hiệu quả và sáng tạo. Nhu cầu xã hội và đổi mới giáo dục đều đòi hỏi giáo viên Hóa học phải có năng lực này để đáp ứng mục tiêu giáo dục đề ra.

II. Phân tích thực trạng phát triển năng lực dạy học thí nghiệm

Thực trạng đào tạo năng lực dạy học thí nghiệm cho sinh viên sư phạm Hóa học tồn tại nhiều vấn đề. Nhiều chương trình đào tạo chưa đồng bộ giữa lý thuyết phương pháp dạy học với thực hành kỹ năng sư phạm thí nghiệm. Sinh viên thường thiếu kỹ năng tổ chức lớp học thực hành, kỹ năng đảm bảo an toàn phòng thí nghiệm và kỹ năng khai thác thí nghiệm để phát triển tư duy cho học sinh. Cơ sở vật chất tại các trường sư phạm và trường phổ thông còn nhiều hạn chế, ảnh hưởng đến chất lượng rèn luyện. Đánh giá năng lực này cũng chưa được thực hiện một cách toàn diện, thường thiên về đánh giá kết quả kỹ thuật mà bỏ qua năng lực sư phạm tổ chức. Điều này dẫn đến sự thiếu tự tin và lúng túng của giáo viên trẻ khi đứng lớp thực hành tại trường phổ thông.

2.1. Hạn chế trong chương trình và phương pháp đào tạo

Chương trình đào tạo thường tách rời học phần Thí nghiệm thực hành với học phần Phương pháp dạy học Hóa học. Phương pháp giảng dạy chủ yếu là mô phỏng, thiếu các tình huống sư phạm thực tế. Sinh viên ít có cơ hội thực tập giảng dạy thí nghiệm tại các trường phổ thông. Hệ thống bài tập, câu hỏi ôn tập trong giáo trình điện tử tuy có nhưng tính tương tác và sư phạm hóa chưa cao. Việc phân loại giáo trình điện tử theo mức độ sử dụng cho thấy nhiều cơ sở chỉ dừng ở cấp độ 1 hoặc 2, hạn chế khả năng tương tác sâu của sinh viên.

2.2. Thách thức từ cơ sở vật chất và đánh giá

Nhiều phòng thí nghiệm tại các trường đại học sư phạm và đặc biệt là trường phổ thông thiếu trang thiết bị hiện đại, hóa chất an toàn. Điều này hạn chế đáng kể việc rèn luyện kỹ năng thực hành và sáng tạo thí nghiệm cho sinh viên. Mặt khác, việc đánh giá năng lực dạy học thí nghiệm thường dựa vào báo cáo thực hành hoặc bài thi kỹ thuật, chưa đo lường được năng lực sư phạm như kỹ năng đặt vấn đề, tổ chức thảo luận nhóm sau thí nghiệm. Sự thiếu vắng tiêu chí đánh giá rõ ràng, toàn diện là một rào cản lớn.

III. Giải pháp phát triển năng lực dạy học thí nghiệm cho sinh viên

Để phát triển năng lực dạy học thí nghiệm, cần triển khai các giải pháp đồng bộ. Trước hết, cần thiết kế lại chương trình đào tạo theo hướng tích hợp, lồng ghép rèn luyện kỹ năng thực hành thí nghiệm với kỹ năng sư phạm trong từng học phần. Sử dụng giáo trình điện tử cấp độ 3, xây dựng trên hệ thống quản lý học tập, cho phép sinh viên tương tác, mô phỏng và nhận phản hồi từ giảng viên và bạn học. Tăng cường các hoạt động thực nghiệm sư phạm tại trường phổ thông dưới sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn có kinh nghiệm. Áng dụng phương pháp dạy học dự án, dạy học nhóm để sinh viên tự thiết kế và trình bày các thí nghiệm sư phạm. Công nghệ thông tin, đặc biệt là các phần mềm mô phỏng thí nghiệm ảo, là công cụ hỗ trợ đắc lực trong bối cảnh cơ sở vật chất còn hạn chế.

3.1. Tích hợp đào tạo và ứng dụng công nghệ

Một giải pháp cốt lõi là tích hợp nội dung rèn luyện năng lực dạy học thí nghiệm vào toàn bộ chương trình đào tạo, từ các học phần lý thuyết đến thực hành. Xây dựng hệ thống giáo trình điện tử cấp độ 3, nơi sinh viên có thể truy cập tài liệu, video hướng dẫn, mô phỏng thí nghiệm và thực hiện các bài tập có tính sư phạm cao. Sử dụng các phần mềm mô phỏng thí nghiệm hóa học để sinh viên luyện tập kỹ năng thiết kế, dự đoán kết quả và xử lý tình huống an toàn trước khi vào phòng lab thực tế. Điều này giúp tiết kiệm chi phí, tăng tính an toàn và tạo môi trường học tập linh hoạt.

3.2. Tăng cường thực nghiệm sư phạm và đổi mới đánh giá

Tổ chức các đợt thực nghiệm sư phạm chuyên sâu, nơi sinh viên được đứng lớp giảng dạy thí nghiệm thực tế tại trường phổ thông dưới sự giám sát chặt chẽ. Đổi mới phương pháp đánh giá theo hướng toàn diện: kết hợp đánh giá sản phẩm (báo cáo), quá trình (kỹ năng sư phạm trên lớp) và năng lực tự đánh giá, phản biện của sinh viên. Xây dựng ngân hàng câu hỏi, tình huống sư phạm liên quan đến dạy học thí nghiệm để sinh viên rèn luyện kỹ năng giải quyết vấn đề. Sự phản hồi kịp thời từ giảng viên hướng dẫn và giáo viên trường phổ thông là yếu tố quyết định giúp sinh viên tiến bộ nhanh.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn của năng lực dạy học thí nghiệm

Năng lực dạy học thí nghiệm là một thành phần không thể thiếu trong chuẩn nghề nghiệp giáo viên Hóa học thời đại mới. Việc phát triển năng lực này cho sinh viên sư phạm đòi hỏi sự thay đổi căn bản trong tư duy đào tạo: từ nặng lý thuyết sang tăng cường thực hành sư phạm, từ bị động tiếp nhận sang chủ động sáng tạo. Các giải pháp được đề xuất, bao gồm tích hợp đào tạo, ứng dụng công nghệ và tăng cường thực nghiệm, nhằm trang bị cho sinh viên sự tự tin và năng lực thực sự. Khi sinh viên sư phạm Hóa có được năng lực dạy học thí nghiệm vững vàng, họ sẽ trở thành những giáo viên tương lai có khả năng tổ chức các giờ học thực hành sinh động, an toàn và hiệu quả, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục STEM nói chung và giáo dục Hóa học nói riêng tại trường phổ thông.

4.1. Tầm quan trọng trong bối cảnh đổi mới giáo dục

Chương trình giáo dục phổ thông mới với định hướng phát triển phẩm chất và năng lực học sinh đặt ra yêu cầu cao đối với năng lực tổ chức hoạt động thực nghiệm của giáo viên. Giáo viên không chỉ là người truyền đạt kiến thức mà còn là người tổ chức, hướng dẫn học sinh khám phá tri thức thông qua thực hành. Năng lực dạy học thí nghiệm vững vàng giúp giáo viên khai thác tối đa giá trị của các thí nghiệm trong sách giáo khoa, đồng thời sáng tạo ra các thí nghiệm mới phù hợp với điều kiện địa phương. Điều này trực tiếp góp phần thực hiện thành công mục tiêu giáo dục là phát triển con người toàn diện.

4.2. Hướng đi cho đào tạo và bồi dưỡng giáo viên

Kết quả nghiên cứu và các giải pháp đề xuất có giá trị ứng dụng cao cho công tác đào tạo và bồi dưỡng giáo viên Hóa học. Các trường sư phạm có thể áp dụng mô hình tích hợp đào tạo năng lực dạy học thí nghiệm xuyên suốt chương trình. Các Sở, Phòng Giáo dục có thể sử dụng các tiêu chí đánh giá năng lực này để xây dựng chương trình bồi dưỡng thường xuyên cho giáo viên đang công tác. Việc đầu tư vào phát triển năng lực dạy học thí nghiệm chính là đầu tư vào chất lượng nguồn nhân lực giáo viên, đảm bảo sự thành công của công cuộc đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC DẠY HỌC THÍ NGHIỆM CHO SINH VIÊN SƯ PHẠM HÓA HỌC 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Những kết quả nghiên cứu trên thế giới Vấn đề phát triển NLDH cho SV các trường sư phạm đã được nhiều nhà giáo dục quan tâm nghiên cứu. Trên thế giới, những năm 60 của thế kỉ XX, các nghiên cứu về phát triển NLDH đã được xem trọng và thực hiện thường xuyên của trường sư phạm ở Liên Xô và các nước Đông Âu.V Kuzmina [45] đã phân tích và xác định được cấu trúc NL, những KN cơ bản cần có của người GV, đồng thời nêu lên những NLDH mà SV cần được phát triển để trở thành một GV tương lai.

Ở các nước phương Tây, trong lĩnh vực sư phạm, họ đặc biệt quan tâm đến việc tổ chức huấn luyện các KN thực hành DH cho SV. Số lượng các giờ thực hành được phân bổ nhiều hơn so với lý thuyết. Quan điểm giáo dục này cũng giống như ở các nước Mỹ, Canađa, Úc,… Những luận điểm của J.Pojoux năm 1926 đã đặt những viên gạch đầu tiên xây dựng nên hình thức đào tạo sư phạm theo quan điểm tôn trọng thực tiễn và chia nhỏ giai đoạn [40]. Phương thức đào tạo nghề dựa trên định hướng phát triển NL cũng được phát triển rộng rãi ở các nước châu Á (Singapore, Ấn Độ, Philippin, Brunei, Malaixia, Hàn Quốc, Nhật Bản,…) và vận dụng ở nhiều mức độ khác nhau.

Ở các trường kĩ thuật, các trường chuyên biệt, chương trình đào tạo nghề dựa trên định hướng phát triển NL chú trọng đến việc hình thành kiến thức và KN để người học có NL vận dụng vào ngay trong thực tiễn [25]. 18 Giáo dục dựa trên NL (Competency­based education – CBE) nổi lên từ thập niên 70 của thế kỷ XX ở Mỹ. Với hình thái này, giáo dục hướng tới việc đo lường chính xác kiến thức, KN và thái độ của người học sau khi kết thúc mỗi chương trình học [101]. Nếu giáo dục truyền thống được coi là giáo dục theo nội dung, kiến thức (content­based education) tập trung vào việc tích lũy, nhấn mạnh tới các NL nhận thức và việc vận dụng kiến thức tập trung vào việc thực hành KN chứ không hướng tới việc chứng minh khả năng đạt được, và đánh giá của giáo dục truyền thống cũng tập trung đo lường kiến thức thông qua các bài viết và nói [93] thì giáo dục theo NL tập trung vào phát triển các NL cần thiết để HS có thể thành công trong cuộc sống cũng như trong công việc [95].

Các NL thường được tập trung phát triển bao gồm NL xử lí thông tin, giải quyết vấn đề, phản biện, NL học tập suốt đời [103]. Do đó, đánh giá cũng hướng tới việc đánh giá kiến thức trong việc vận dụng một cách hệ thống và các NL đạt được cần phải đánh giá thông qua nhiều công cụ và hình thức trong đó có cả quan sát và thực hành trong các tình huống mô phỏng [104]. Qua những công trình nghiên cứu trên có thể nhận thấy: Các công trình nghiên cứu đều đề cập đến đào tạo GV đáp ứng yêu cầu của xã hội; Đào tạo SV theo định hướng phát triển NL đang là xu hướng được nhiều quốc gia, nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm ở nhiều góc độ khác nhau và vận dụng linh hoạt, phù hợp với đặc điểm của mỗi quốc gia. Vấn đề sử dụng công nghệ thông tin vào trong DH.

Công nghệ thông tin và truyền thông đang ngày càng khẳng định được tính hữu dụng và quan trọng to lớn trong mọi phương diện, mọi ngành nghề của cuộc sống trong thời đại ngày nay. Với ngành Giáo dục, công nghệ thông tin và truyền thông đã và đang tạo nên “cuộc cách mạng” trong công tác dạy – học và là “chìa khóa” để không ngừng nâng cao chất lượng giáo dục [89]. Trong khoa học giáo dục, GV có nhiều cách để sử dụng công nghệ thông tin và truyền thông hiệu quả, trong đó: Sử dụng hợp lí công nghệ thông tin và truyền thông làm tăng giá trị các hoạt động 19 học tập, liên kết ICT vào các hoạt động dạy và học, khuyến khích SV chia sẽ những ý tưởng và tìm kiếm thông tin,…[98]. Các nghiên cứu về sử dụng công nghệ thông tin và truyền thông trong giáo dục hóa học đã mang lại nhiều lợi ích cho SV có thể kể đến: Các hoạt hình cho khoa học giáo dục tiểu học [90], [94]; Tạo thư viện mô phỏng hỗ trợ học tập với môi trường đa phương tiện cho môn hóa học [99]; Mô hình hóa phân tử trên máy tính [91], [97]; Thế giới ảo [117]; Bảng tương tác [107]; Một trong những ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông trong DH hiện nay là thiết kế sách giáo khoa điện tử.

Trên thế giới đã có nhiều tác giả xây dựng sách giáo khoa điện tử [88] hay là tạo ra những website để hỗ trợ SV trong học tập và nghiên cứu [105]. Trong quá trình học tập hóa học, cần phải sử dụng một phương tiện học tập và một phương pháp có thể thu hút SV để họ cảm thấy thoải mái, vui vẻ và có thể giải trí. Một thay thế có thể được sử dụng như một phương tiện học tập là máy tính. Với máy tính là phương tiện học tập, một GV dự kiến sẽ có thể cung cấp các tài liệu học tập để làm cho chúng hấp dẫn hơn để sinh viên có thể cải thiện kết quả học tập [111].

Học tập sử dụng phương tiện mô phỏng bằng máy tính sẽ có hiệu quả giúp HS suy nghĩ về các khái niệm hóa học trừu tượng và có thể giảm thiểu những hiểu lầm có thể xảy ra [ 109]. Macromedia flash là một chương trình có khả năng tạo hình động, thuyết trình, trò chơi và thậm chí là các thiết bị DH với ngoại hình hấp dẫn [112]. Macromedia Flash là phần mềm được sử dụng rộng rãi bởi các chuyên gia website vì nó có khả năng hiển thị đa phương tiện tuyệt vời, kết hợp các yếu tố văn bản, đồ họa, hoạt hình, âm thanh và tương tác cho người dùng các chương trình hoạt hình internet [113]. Thông thường khi bắt đầu bài học, SV không quan tâm đến những gì sẽ học vì đó có thể là một trong những bài học mà họ không thích nên họ không chú ý.

Tuy nhiên, thông qua Macromedia Flash dự kiến sẽ hướng SV chú ý đến những bài học mà họ sẽ nhận được. Vì vậy, khả năng thu được và ghi nhớ nội dung của bài học là lớn hơn. Dựa trên mô tả như vậy, việc sử dụng Macromedia Flash thiết kế 20 phương tiện học tập sẽ giúp SV có bản chất nhiệt tình và hợp tác trong việc phát huy NL tư duy cá nhân về vấn đề được hiển thị thông qua mô phỏng thí nghiệm, thảo luận nhóm thực hành, do đó, dự kiến sẽ áp dụng macromedia flash có thể cải thiện thành tích học tập của HS [112]. Từ các nghiên cứu trên có thể khẳng định việc ứng dụng công nghệ thông tin trong DH nói chung, sử dụng GTĐT trong DH nói riêng có vai trò rất quan trọng trong giáo dục.

GTĐT vừa là tài liệu, vừa là công cụ tổ chức DH, có khả năng thúc đẩy việc học tập tốt hơn bởi nó tăng cường sự tương tác giữa người học với GgV và với tài liệu học tập. Đặc biệt trong môi trường đa phương tiện, khả năng nhận thức và KN của người học sẽ được phát triển một cách toàn diện. Trong nghiên cứu này, chúng tôi hướng tới việc tạo ra một GTĐT “Thí nghiệm thực hành PPDH hóa học” phù hợp với đặc điểm nhận thức và tâm sinh lí của SV sư phạm hóa học, từ đó đánh giá những lợi ích sư phạm của GTĐT này mang lại để khẳng định tính khả thi của đề tài. Những kết quả nghiên cứu ở Việt Nam Vấn đề sử dụng công nghệ thông tin và truyền thông trong DH cho SV sư phạm hóa học, một số công trình nghiên cứu sử dụng công nghệ thông tin và truyền thông như là một công cụ hỗ trợ quá trình đào tạo tại các trường đại học và cao đẳng.

Dương Huy Cẩn [21] ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông để xây dựng tài liệu hỗ trợ tự học có hướng dẫn theo môđun. Trong luận án của Nguyễn Thị Kim Ánh [4] đã xây dựng GTĐT làm tài liệu hỗ trợ tự học, tự nghiên cứu và thiết kế bài giảng trực tuyến góp phần rèn luyện các KN DH. Một số tác giả khác đã sử dụng công nghệ thông tin thiết kế các phương tiện hỗ trợ quá trình DH như Bùi Thị Hạnh [39], Phạm Ngọc Sơn [69] đã nghiên cứu và đề xuất các biện pháp ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông để thiết kế tư liệu điện tử, giáo án điện tử, mô phỏng hóa học, phim thí nghiệm,… để hỗ trợ DH phần hóa hữu cơ bậc Đại học, Cao đẳng. Một số tác giả đã xuất bản các tài 21 liệu ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông trong dạy và học hóa học cho GV và SV sư phạm hóa học như: Cao Cự Giác [33], [35], Trần Trung Ninh [59].

Các nghiên cứu về xây dựng GTĐT Nghiên cứu về GTĐT ở nước ta phổ biến ở dạng nghiên cứu ứng dụng, GgV dựa trên tài liệu in để chuyển thể thành các GTĐT phục vụ DH hoặc tham khảo cho các học phần. Điển hình cho dạng nghiên cứu này là giáo trình được đăng tải trên trang “Thư viện học liệu điện tử” của Bộ Giáo dục và Đào tạo (địa chỉ chính thức của website là http://www. Tính đến hiện tại thông tin này đã có hơn 28.000 GTĐT và được chia thành 16 nhóm. Số lượng GTĐT về bộ môn PPDH hóa học trên trang thông tin này là 03 và chủ yếu tồn tại dưới dạng pdf, tính tương tác của các giáo trình này là chưa cao [121].

Bên cạnh các trang web về GTĐT chính thức của Bộ Giáo dục và Đào tạo, các trường đại học trong cả nước đã xây dựng hệ thống GTĐT và được tích hợp trên hệ thống quản lí học tập (LMS) của trường mình để tạo các khóa học phục vụ DH trực tuyến rất hiệu quả, đáp ứng tốt yêu cầu của đào tạo theo hệ thống tín chỉ. Chẳng hạn như: Trường Đại học Cần Thơ (https://elearning.vn) [124], Trường Đại học Thủ Dầu (https://elearning.vn/) [122], Trường ĐHSP TPHCM (http://elearning.vn/) [123],… Hầu hết GTĐT được tích hợp trên hệ thống LMS của các trường đều tồn tại dưới dạng powerpoint, word hoặc pdf, chưa có sự tăng cường mạnh mẽ về hình ảnh, âm thành, video, mô phỏng.