Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Nghiên cứu xuất phát từ thực trạng dạy học môn Hóa học tại các trường trung học phổ thông (THPT). Môn Hóa học thường bị học sinh đánh giá là môn học khó, mang tính trừu tượng và hàn lâm cao, dẫn đến tình trạng 54,72% giáo viên được khảo sát ghi nhận thái độ tiêu cực của học sinh đối với bộ môn (Đào Thị Hoàng Hoa, 2015). Nhằm khắc phục hạn chế này, Chương trình Giáo dục phổ thông tổng thể của Bộ Giáo dục và Đào tạo (2017, 2018) đặt trọng tâm vào việc đổi mới phương pháp giảng dạy, chuyển từ truyền thụ kiến thức thụ động sang phát triển phẩm chất và năng lực, đặc biệt nhấn mạnh tính tương tác giữa các chủ thể trong lớp học.

Để đáp ứng định hướng đổi mới, nhiều trường THPT trên cả nước đã được trang bị bảng tương tác (Interactive Whiteboard - IWB). Tuy nhiên, trên thực tế, đa số giáo viên chỉ khai thác bảng tương tác như một màn chiếu thông thường, chưa tận dụng khả năng cảm ứng và các công cụ tương tác trực tiếp. Việc ứng dụng trò chơi dạy học trên bảng tương tác được xem là giải pháp phù hợp để giải quyết vấn đề trên, song giáo viên gặp nhiều rào cản: 90,5% giáo viên cho rằng việc thiết kế tốn quá nhiều thời gian và công sức, 38,1% thiếu ý tưởng trò chơi và 34,9% gặp hạn chế về kỹ năng công nghệ thông tin (Nguyễn Quốc Bảo, Nguyễn Vĩnh Mạnh, Nguyễn Trần Trọng Hiếu, 2018). Mặt khác, các mẫu trò chơi có sẵn trên Internet chủ yếu thiết kế cho máy chiếu truyền thống, chưa tối ưu hóa cho bảng tương tác và chưa chuyên biệt hóa cho môn Hóa học.

Mục tiêu nghiên cứu: Thiết kế các bộ mẫu trò chơi phù hợp với môn Hóa học nhằm hỗ trợ giáo viên tổ chức hoạt động dạy học có sử dụng bảng tương tác tại trường THPT.

Nhiệm vụ nghiên cứu:

  1. Nghiên cứu tổng quan về việc sử dụng trò chơi và bảng tương tác hỗ trợ dạy học Hóa học.
  2. Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc sử dụng trò chơi tương tác trong dạy học Hóa học.
  3. Nghiên cứu quy trình thiết kế và sử dụng trò chơi tương tác.
  4. Thiết kế hệ thống bộ mẫu trò chơi tương tác hỗ trợ dạy học Hóa học ở trường THPT.
  5. Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi và hiệu quả của đề tài.

Đối tượng, khách thể và phạm vi nghiên cứu:

  • Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy và học Hóa học theo định hướng phát huy tính tương tác trong lớp học ở trường THPT.
  • Đối tượng nghiên cứu: Việc thiết kế bộ mẫu trò chơi dùng cho bảng tương tác hỗ trợ dạy học Hóa học ở trường THPT.
  • Giới hạn phạm vi nghiên cứu: Thiết kế các bộ mẫu trò chơi trên bảng tương tác bằng phần mềm Microsoft PowerPoint và ActivInspire phục vụ chương trình Hóa học THPT; khảo sát thực trạng trên giáo viên THPT toàn quốc và thực nghiệm sư phạm tại Trường THPT Nguyễn Du, Quận 10, Thành phố Hồ Chí Minh (năm học 2018 - 2019).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu dựa trên các định hướng giáo dục và khung lý thuyết về đổi mới phương pháp dạy học, công nghệ thông tin và truyền thông (ICT) cùng lý luận về trò chơi học tập:

  • Định hướng chương trình giáo dục: Chương trình GDPT mới (Bộ GD&ĐT, 2017, 2018) nhằm hình thành 5 phẩm chất chủ yếu, 10 năng lực cốt lõi và 3 năng lực đặc thù môn Hóa học (nhận thức hóa học, tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học, vận dụng kiến thức và kỹ năng đã học).
  • Lý luận về phương pháp dạy học và ứng dụng ICT: Khái niệm phương pháp dạy học của Trịnh Văn Biều và Ulrich Lipp (2013); các xu hướng ứng dụng ICT trong giáo dục gồm E-learning, Blended Learning (dạy học kết hợp) và ICT với vai trò công cụ hỗ trợ dạy học (Lê Thị Thu Sang và Thái Hoài Minh, 2012).
  • Lý luận về trò chơi dạy học: Khái niệm và phân loại chức năng trò chơi của Đặng Thành Hưng (2002) gồm trò chơi phát triển nhận thức, phát triển giá trị và phát triển vận động; phân loại trò chơi theo thời gian, không gian và mức độ ứng dụng ICT của Nguyễn Thị Hương (2014); các công trình nghiên cứu quốc tế về trò chơi hóa học (Marina Stojanovska & Blaga Velevska, 2018; Morris, 2011; Bayir, 2014; Welsh, 2013).
  • Lý luận về phương tiện dạy học tương tác: Khai thác hệ thống bảng Activboard và phần mềm ActivInspire trong giảng dạy (Lê Trung Thu Hằng, 2011; Lê Thị Thơ, 2011; Ester Aflalo và cộng sự, 2017; Thierry Karsenti).

Phương pháp nghiên cứu:

  • Nhóm phương pháp nghiên cứu lý luận: Thu thập, đọc, phân loại, hệ thống hóa và tổng hợp các tài liệu lý luận về phương pháp dạy học Hóa học, kỹ thuật thiết kế trò chơi và công nghệ bảng tương tác.
  • Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Quan sát khoa học hoạt động dạy học; điều tra thực trạng thông qua phiếu hỏi đối với 40 giáo viên THPT; thực nghiệm sư phạm tại Trường THPT Nguyễn Du.
  • Nhóm phương pháp xử lý số liệu: Ứng dụng phương pháp thống kê toán học trong nghiên cứu giáo dục để xử lý, phân tích bảng phân phối tần số, tần suất, tần suất tích lũy và các tham số định lượng của bài kiểm tra.

Nguồn dữ liệu: Dữ liệu khảo sát từ 40 giáo viên THPT; ý kiến đánh giá từ các chuyên gia thuộc tổ chức MIE Expert và sinh viên chuyên ngành Hóa học (lớp 41A, 41B Trường ĐH Sư phạm TP.HCM); dữ liệu thực nghiệm trên học sinh các lớp thực nghiệm và đối chứng tại Trường THPT Nguyễn Du.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc thiết kế bộ mẫu trò chơi sử dụng cho bảng tương tác

Chương này tổng kết lịch sử nghiên cứu trong và ngoài nước về trò chơi dạy học và thiết bị tương tác. Trên thế giới, các tác giả như Maja, Olga & Irmgard (2003), Pieroni, Vuano & Ciolino (2000), Kim, Park & Baek (2009) khẳng định trò chơi thúc đẩy sự chủ động chiếm lĩnh tri thức. Diane D. Painter và Rodriguez (2014) chỉ rõ trò chơi trên bảng tương tác giúp rèn luyện kỹ năng hợp tác, giải quyết vấn đề và tư duy phản biện. Trong nước, các nghiên cứu của Phạm Ngọc Thủy (2008), Nguyễn Thị Hương (2014), Lê Thị Thơ (2011) đã bước đầu xây dựng các bài giảng tương tác nhưng chủ yếu dừng lại ở câu hỏi trắc nghiệm đơn giản, giáo viên vẫn là người tương tác chính.

Tác giả phân tích 8 xu hướng đổi mới phương pháp dạy học hiện nay:

  1. Lấy người học làm trung tâm.
  2. Dạy phương pháp học và tư duy tự học suốt đời.
  3. Tăng cường vận dụng thực tiễn, giảm tải tính hàn lâm.
  4. Dạy học phân hóa thích ứng với từng cá thể.
  5. Dạy học hợp tác, tăng cường tương tác đa chiều.
  6. Sử dụng hiệu quả trang thiết bị và phần mềm dạy học hiện đại.
  7. Đổi mới kiểm tra đánh giá theo hướng phát triển năng lực.
  8. Phát triển kỹ năng nghiên cứu khoa học cho học sinh.

Khảo sát thực trạng trên 40 giáo viên THPT về việc sử dụng bảng tương tác cho thấy:

Tiêu chí khảo sát Tỷ lệ phản hồi (%)
Chưa bao giờ tổ chức hoạt động dạy học với bảng tương tác > 50,0%
Nhận thấy bảng tương tác chỉ dùng như máy chiếu thông thường 37,5%
Đánh giá học sinh có rất ít cơ hội tương tác với bảng 52,5%
Nhận định trò chơi phát huy tốt nhất thế mạnh của bảng tương tác > 80,0%
Chưa bao giờ tổ chức trò chơi dạy học trên bảng tương tác 57,5%

Chương 2: Xây dựng bộ mẫu trò chơi sử dụng cho bảng tương tác hỗ trợ dạy học Hóa học ở trường phổ thông

Tác giả xác lập 4 nguyên tắc thiết kế trò chơi:

  1. Đảm bảo gây hứng thú: Luật chơi mang tính thi đua đối kháng, giao diện trực quan, âm thanh phù hợp, font chữ không chân rõ ràng.
  2. Đảm bảo mục tiêu dạy học: Bám sát kiến thức trọng tâm, tích hợp các dạng câu hỏi phát triển năng lực tính toán, ngôn ngữ hóa học và giải thích hiện tượng thực tiễn.
  3. Đảm bảo tính sư phạm: Nội dung trong sáng, chuẩn mực, độ khó đồng đều; kế hoạch bài dạy phải chốt kiến thức sau từng câu hỏi.
  4. Đảm bảo tính tương tác: Học sinh là chủ thể thao tác trực tiếp; vị trí các đối tượng đồ họa bố trí vừa tầm với, không cản tầm nhìn của lớp.

Quy trình thiết kế gồm 6 bước: Lên ý tưởng $\rightarrow$ Thiết kế về kỹ thuật $\rightarrow$ Xây dựng nội dung câu hỏi và kế hoạch bài dạy $\rightarrow$ Thử nghiệm trên bảng tương tác $\rightarrow$ Tổ chức dạy học $\rightarrow$ Rút kinh nghiệm, chỉnh sửa và hoàn thiện.

Về mặt kỹ thuật, khóa luận hệ thống hóa các thao tác thiết kế trên hai phần mềm:

  • Microsoft PowerPoint:
    • Trigger (Lẫy hiệu ứng): Điều khiển hiệu ứng đối tượng B khi click vào đối tượng A thông qua Animation Pane.
    • Hyperlink (Siêu liên kết): Điều hướng linh hoạt giữa slide giao diện chính và các slide câu hỏi.
    • Drag and Drop (Kéo thả): Tích hợp mã nguồn VBA từ tệp keo tha.bas, đổi tên Text Box thành timer trong Selection Pane, lưu tệp dưới định dạng PowerPoint Macro-Enabled Presentation (.pptm) và gán lệnh Run macro DragAndDrop.
  • ActivInspire:
    • Hidden (Ẩn/Hiện đối tượng): Thiết lập lệnh Action Properties để ẩn hoặc hiển thị đáp án, gợi ý khi tương tác.
    • Another Page: Chuyển trang linh hoạt theo số thứ tự bảng lật (Page Number).
    • Change Text Value: Tự động cộng hoặc trừ điểm trực tiếp vào khung văn bản điểm số (+10, +5, -5).

Cấu trúc mỗi bộ mẫu hoàn chỉnh bao gồm 3 thành phần:

  1. File Template (mẫu dựng sẵn khung hình, hiệu ứng, trigger, đường dẫn).
  2. File Demo (bản mẫu hoàn chỉnh gắn với chủ đề Hóa học cụ thể để tham khảo).
  3. File hướng dẫn sử dụng định dạng PDF (chứa luật chơi, cách chỉnh sửa kỹ thuật và kịch bản sư phạm lên lớp).

Hệ thống bộ mẫu được thiết kế bao gồm:

  • Trên Microsoft PowerPoint: "Escape Room" (chủ đề vượt phòng kín tìm chìa khóa), "Chemystery – Hóa học kỳ bí" (chọn bình hóa chất và tiếp sức nhận diện), "Nhà hóa học thiên tài" (kéo thả hóa chất tạo phản ứng), "Snakes and Ladders - Lạc Vào Rừng Sâu".
  • Trên ActivInspire: "Cho Bạn Hay Cho Ai?", "Carbon muôn màu".

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Nội dung chương trình thực nghiệm được triển khai tại Trường THPT Nguyễn Du (Quận 10, TP.HCM) với sự hỗ trợ của giáo viên bộ môn Phạm Lê Thanh và Đặng Thị Hồng Thủy. Tiến trình thực nghiệm gồm giảng dạy các tiết ôn tập, củng cố kiến thức bằng bộ mẫu trò chơi trên bảng tương tác ở nhóm lớp thực nghiệm (TN) và dạy học theo phương pháp thông thường ở nhóm lớp đối chứng (ĐC).

Kết quả thu nhận qua 3 kênh đánh giá:

  1. Đánh giá từ giáo viên: Bộ mẫu giúp loại bỏ khó khăn về việc chuẩn bị hiệu ứng phức tạp, giảm tải thời gian soạn giáo án và giúp giáo viên tập trung vào việc biên soạn hệ thống câu hỏi khai thác năng lực.
  2. Đánh giá từ học sinh: Học sinh thể hiện thái độ hào hứng, tập trung cao độ, tăng cường tương tác nhóm và mong muốn tiếp tục được học các tiết học có trò chơi tương tác.
  3. Đánh giá định lượng qua bài kiểm tra: Phân tích thống kê kết quả kiểm tra cho thấy lớp thực nghiệm có tỉ lệ điểm khá - giỏi cao hơn, đường tần suất tích lũy của lớp thực nghiệm nằm lệch về phía bên phải so với lớp đối chứng, chứng minh hiệu quả nâng cao chất lượng tiếp thu kiến thức của học sinh.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã đạt được các kết quả cụ thể về mặt lý luận và ứng dụng thực tiễn:

  • Khảo sát và định lượng hóa thực trạng sử dụng bảng tương tác tại các trường THPT:
Thực trạng ghi nhận từ khảo sát Tỷ lệ (%)
Giáo viên tốn nhiều thời gian khi thiết kế trò chơi 90,5%
Giáo viên thiếu ý tưởng thiết kế trò chơi dạy học 38,1%
Giáo viên gặp khó khăn về kỹ năng công nghệ thông tin 34,9%
Giáo viên chưa từng tổ chức trò chơi với bảng tương tác 57,5%
  • Xây dựng thành công quy trình 6 bước bài bản từ khâu hình thành ý tưởng đến thử nghiệm kỹ thuật và hoàn thiện kịch bản sư phạm.
  • Đóng gói hoàn chỉnh hệ thống các bộ mẫu trò chơi tương tác đa dạng trên hai nền tảng phần mềm thông dụng:
Tên bộ mẫu trò chơi Nền tảng thiết kế Kỹ thuật tương tác chính Mục đích tổ chức dạy học
Escape Room PowerPoint Trigger, Hyperlink Ôn tập, củng cố cuối bài, mở khóa gợi ý
Chemystery – Hóa học kỳ bí PowerPoint Trigger, Hyperlink Kiểm tra bài cũ, luyện tập đối kháng
Nhà hóa học thiên tài PowerPoint Macro VBA Drag and Drop Phân loại hóa chất, ghép phản ứng
Snakes and Ladders PowerPoint Trigger, Hyperlink Ôn tập chuyên đề, thi đua nhóm
Cho Bạn Hay Cho Ai? ActivInspire Hidden, Change Text Value Kiểm tra trắc nghiệm, tính điểm tự động
Carbon muôn màu ActivInspire Another Page, Hidden Dạy học bài mới, tìm hiểu hợp chất Carbon
  • Đề xuất các giải pháp kỹ thuật giải quyết hạn chế của phần mềm: đưa macro keo tha.bas vào PowerPoint để thực hiện tính năng kéo thả trực tiếp trên bảng tương tác mà không cần dùng phần mềm chuyên dụng phức tạp; thiết lập tính năng tính điểm tự động trên ActivInspire.
  • Đóng góp so với các nghiên cứu trước: Khắc phục nhược điểm của các tài liệu trôi nổi trên mạng (chỉ dùng cho máy chiếu, câu hỏi rời rạc) bằng cách xây dựng hệ thống bộ mẫu hoàn chỉnh 3 phần (Template, Demo Hóa học, PDF hướng dẫn sư phạm), biến học sinh thành chủ thể tương tác trực tiếp trên bảng cảm ứng thay vì giáo viên thao tác hộ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Nghiên cứu thực nghiệm sư phạm chỉ mới được tiến hành trong phạm vi một trường THPT (Trường THPT Nguyễn Du, TP.HCM) và giới hạn ở một số chủ đề ôn tập; việc ứng dụng bộ mẫu phụ thuộc chặt chẽ vào cơ sở vật chất phần cứng (bảng tương tác cảm ứng Activboard hoặc tương đương) và máy tính cài đặt phiên bản phần mềm tương thích.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Tiếp tục thiết kế và mở rộng hệ thống bộ mẫu trò chơi cho toàn bộ các chủ đề trong chương trình Hóa học THPT mới (lớp 10, 11, 12).
    • Triển khai thực nghiệm sư phạm trên diện rộng tại nhiều trường THPT ở các khu vực địa lý khác nhau để thu thập dữ liệu đa chiều.
    • Nghiên cứu kết hợp bảng tương tác với các công nghệ giáo dục hiện đại khác như thực tế ảo (VR) và trí tuệ nhân tạo (AI) trong tổ chức dạy học Hóa học.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Giáo viên Hóa học phổ thông: Sử dụng trực tiếp các file Template và Demo để tổ chức trò chơi trên lớp mà không mất nhiều thời gian thiết kế kỹ thuật; tham khảo kịch bản sư phạm để quản lý lớp học và neo chốt kiến thức hiệu quả.
  • Sinh viên ngành Sư phạm Hóa học: Học tập quy trình 6 bước thiết kế hoạt động tương tác, phương pháp xây dựng bài giảng phát triển năng lực và kỹ năng ứng dụng công nghệ giáo dục trong dạy học thực tế.
  • Phần đáng tham khảo nhất: Chương 2 của khóa luận, đặc biệt là hướng dẫn chi tiết từng bước về kỹ thuật Trigger, cài đặt macro VBA cho hiệu ứng Drag and Drop trên PowerPoint và cách thiết lập Action Properties (Hidden, Change Text Value) trên ActivInspire.

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận giải quyết khó khăn lớn nhất nào của giáo viên khi thiết kế trò chơi dạy học? Khóa luận giải quyết khó khăn về thời gian và kỹ năng kỹ thuật công nghệ. Khảo sát thực tế cho thấy 90,5% giáo viên ngại tổ chức trò chơi vì tốn nhiều thời gian thiết kế hiệu ứng, 34,9% gặp trở ngại về kỹ năng công nghệ thông tin. Bộ mẫu dựng sẵn giúp giáo viên chỉ cần nhập nội dung câu hỏi và đáp án vào khung có sẵn là hoàn thiện trò chơi.

2. Cấu trúc một bộ mẫu trò chơi hoàn chỉnh do tác giả xây dựng gồm những gì? Mỗi bộ mẫu gồm 3 thành phần: (1) File Template đã lập trình sẵn hiệu ứng và liên kết; (2) File Demo hoàn chỉnh gắn với một chủ đề cụ thể của môn Hóa học THPT; (3) File văn bản PDF hướng dẫn luật chơi, cách chỉnh sửa kỹ thuật và kịch bản sư phạm tổ chức trên lớp.

3. Tác giả đã giải quyết tính năng kéo thả (Drag and Drop) trên Microsoft PowerPoint bằng cách nào? Do PowerPoint ở chế độ trình chiếu thông thường không cho phép kéo thả đối tượng, tác giả đã tích hợp tệp mã nguồn VBA keo tha.bas (nhấn Alt + F11 để import), tạo Text Box đổi tên thành timer trong Selection Pane, lưu file dưới dạng .pptm và gán Action chạy macro DragAndDrop cho đối tượng cần di chuyển.

4. Khóa luận khai thác những tính năng tương tác chuyên sâu nào trên phần mềm ActivInspire? Các tính năng chính được khai thác gồm: tính năng Hidden (ẩn/hiện đối tượng đáp án, câu hỏi qua Action Browser), tính năng Another Page (điều hướng linh hoạt giữa các trang bảng lật theo số thứ tự) và tính năng Change Text Value (tự động cộng/trừ điểm trực tiếp vào ô văn bản hiển thị điểm số của từng đội chơi).

5. Thực trạng sử dụng bảng tương tác ở các trường THPT được ghi nhận trong nghiên cứu như thế nào? Kết quả khảo sát 40 giáo viên THPT cho thấy: hơn 50% giáo viên chưa bao giờ tổ chức hoạt động dạy học với bảng tương tác; 37,5% nhận thấy bảng chỉ được dùng như máy chiếu thông thường; 52,5% cho biết học sinh rất ít có cơ hội tương tác trực tiếp; và 57,5% chưa từng tổ chức trò chơi dạy học trên thiết bị này dù hơn 80% công nhận giá trị của nó.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Quốc Bảo đã giải quyết thỏa đáng vấn đề khai thác hiệu quả bảng tương tác trong dạy học Hóa học ở trường phổ thông thông qua giải pháp thiết kế bộ mẫu trò chơi. Nghiên cứu đã xác lập cơ sở lý luận vững chắc, xây dựng quy trình thiết kế 6 bước chuẩn mực và hoàn thiện hệ thống các bộ mẫu trò chơi trực quan trên hai nền tảng Microsoft PowerPoint và ActivInspire. Kết quả thực nghiệm sư phạm tại Trường THPT Nguyễn Du khẳng định bộ mẫu trò chơi không chỉ giúp giáo viên tiết kiệm tối đa thời gian chuẩn bị bài dạy mà còn tạo ra môi trường học tập sôi nổi, tăng cường sự tương tác và nâng cao kết quả học tập môn Hóa học của học sinh.