Tổng quan nghiên cứu

Khảo sát thực tế trong dạy học Hóa học tại các trường trung học phổ thông cho thấy có tới 65,6% học sinh cảm thấy bình thường, ít hứng thú hoặc hoàn toàn không hứng thú với môn học, trong khi chỉ có 34,4% học sinh duy trì được niềm yêu thích và thái độ học tập tích cực. Môn Hóa học lớp 12, đặc biệt là chủ đề Kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ và hợp chất, chứa đựng khối lượng kiến thức lý thuyết trừu tượng, nhiều phương trình phản ứng phức tạp cùng các bài toán định lượng đa dạng. Lối truyền thụ một chiều truyền thống thường khiến học sinh rơi vào trạng thái thụ động, mệt mỏi và suy giảm khả năng ghi nhớ dài hạn.

Mục tiêu trọng tâm của nghiên cứu là thiết kế hệ thống trò chơi học tập trực quan trên các nền tảng công nghệ thông tin như Plickers, Quizizz, Kahoot và Google Forms, đồng thời xây dựng quy trình tổ chức dạy học linh hoạt nhằm nâng cao hứng thú học tập và kết quả lĩnh hội tri thức cho học sinh. Nghiên cứu được triển khai trong năm học 2024 - 2025 tại 5 trường trung học phổ thông thuộc huyện Nghĩa Hưng, tỉnh Nam Định, bao gồm THPT A Nghĩa Hưng, THPT B Nghĩa Hưng, THPT C Nghĩa Hưng, THPT Trần Nhân Tông và THPT Nghĩa Minh.

Tổng thể nghiên cứu đã khảo sát 210 học sinh lớp 12, 34 giáo viên bộ môn và tiến hành thực nghiệm sư phạm trực tiếp trên 149 học sinh (76 học sinh nhóm thực nghiệm và 73 học sinh nhóm đối chứng). Kết quả nghiên cứu mang lại ý nghĩa thực tiễn to lớn khi giúp điểm số kiểm tra trung bình của học sinh tăng từ 0,8 đến 1,2 điểm, đồng thời nâng tỷ lệ học sinh đạt mức độ hứng thú học tập rất tốt từ 14,5% lên 78,9%, tạo động lực đổi mới phương pháp giảng dạy theo định hướng phát triển phẩm chất, năng lực của Chương trình Giáo dục phổ thông 2018.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn vận dụng lý thuyết phát triển nhận thức và khái niệm vùng phát triển gần nhất của Lev Vygotsky, xem trò chơi học tập ứng dụng công nghệ như một giàn giáo tri thức hỗ trợ người học chuyển hóa kiến thức trừu tượng thành các trải nghiệm nhận thức sinh động. Đồng thời, nghiên cứu kế thừa học thuyết về động cơ nội tại và hứng thú nhận thức của G. Sukina, J. F. Herbart và Paul J. Silvia, khẳng định hứng thú là sự tương tác chặt chẽ giữa 3 thành tố cốt lõi: nhận thức (sự hiểu biết về giá trị môn học), cảm xúc (niềm vui, sự hào hứng khi tham gia) và hành động (sự chủ động khám phá, tương tác nhóm).

Các khái niệm chính trong đề tài bao gồm: trò chơi học tập số hóa (Gamification), ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học Hóa học, và hứng thú học tập bộ môn. Để lượng hóa sự phát triển tâm lý này, tác giả đã xây dựng bộ công cụ đo lường gồm 10 tiêu chí đánh giá hành vi và thái độ, chia thành 3 mức độ rõ ràng: Mức 1 - Bình thường (1 điểm), Mức 2 - Hứng thú (2 điểm) và Mức 3 - Rất hứng thú (3 điểm). Tổng điểm thang đo đạt tối đa 30 điểm, được phân hạng thành 3 cấp độ: Mức độ Đạt (5 đến dưới 10 điểm), Mức độ Tốt (10 đến 19 điểm) và Mức độ Rất tốt (19 đến 30 điểm).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp chọn mẫu thuận tiện kết hợp ngẫu nhiên phân tầng nhằm đảm bảo tính đại diện và độ chính xác khoa học. Cỡ mẫu khảo sát thực trạng bao gồm 210 học sinh lớp 12 và 34 giáo viên Hóa học tại 5 trường trung học phổ thông huyện Nghĩa Hưng. Cỡ mẫu thực nghiệm sư phạm gồm 149 học sinh khối 12 được chia thành 2 lớp thực nghiệm (76 học sinh) và 2 lớp đối chứng (73 học sinh) tại THPT B Nghĩa Hưng và THPT C Nghĩa Hưng, với các điều kiện đầu vào tương đương nhau về học lực và điều kiện cơ sở vật chất.

Nguồn dữ liệu được thu thập đa chiều qua phiếu hỏi điều tra, bảng kiểm quan sát giờ dạy, phiếu tự đánh giá của học sinh và điểm số của các bài kiểm tra 15 phút, 45 phút. Lý do lựa chọn phương pháp phân tích thống kê toán học (gồm tính điểm trung bình cộng, độ lệch chuẩn, hệ số biến thiên, kiểm định t-Student và vẽ đường lũy tích) là để kiểm chứng tính khách quan, loại bỏ các sai số ngẫu nhiên và chứng minh sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa nhóm thực nghiệm và đối chứng. Toàn bộ lộ trình nghiên cứu được triển khai trong 18 tháng (từ tháng 9 năm 2023 đến tháng 2 năm 2025), chia thành 3 giai đoạn: xây dựng cơ sở lý luận, khảo sát thực trạng và thực nghiệm sư phạm kiểm chứng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phát hiện thứ nhất từ khảo sát thực trạng cho thấy 65,6% học sinh chưa có hứng thú với môn Hóa học và 85,3% giáo viên (29 trên 34 giáo viên) gặp trở ngại khi thiết kế trò chơi công nghệ do rào cản kỹ năng phần mềm và áp lực thời gian chuẩn bị giáo án.

Phát hiện thứ hai chỉ ra sự chuyển biến vượt bậc về mức độ hứng thú của học sinh sau khi học tập bằng trò chơi trên Plickers, Quizizz và Kahoot. Điểm tự đánh giá hứng thú trung bình của nhóm thực nghiệm tăng từ 13,2 điểm lên 26,8 trên thang điểm 30. Tỷ lệ học sinh đạt mức độ Rất tốt tăng vọt từ 14,5% trước tác động lên 78,9% sau tác động (tăng 64,4%), trong khi tỷ lệ ở mức Đạt giảm từ 32,9% xuống còn 0%.

Phát hiện thứ ba thể hiện ở thành tích học tập vượt trội: điểm số trung bình bài kiểm tra tổng kết của nhóm thực nghiệm đạt 7,85 điểm (độ lệch chuẩn 1,02), cao hơn rõ rệt so với nhóm đối chứng chỉ đạt 6,72 điểm (độ lệch chuẩn 1,35). Tỷ lệ học sinh đạt điểm giỏi ở nhóm thực nghiệm đạt 32,9%, cao hơn 19,2% so với mức 13,7% của nhóm đối chứng; đồng thời tỷ lệ học sinh yếu kém ở nhóm thực nghiệm hoàn toàn bị triệt tiêu (0%), trong khi nhóm đối chứng vẫn còn 8,2%.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến sự bứt phá này là các trò chơi trực tuyến đã chuyển hóa những khái niệm khô khan về cấu tạo nguyên tử, tính chất vật lý và phương trình hóa học của kim loại kiềm, kiềm thổ thành những câu hỏi thi đua hấp dẫn, kích thích phản xạ nhận thức tức thì. Việc ứng dụng thẻ Plickers đã giải quyết triệt để bài toán thiếu thiết bị tại các trường công lập vùng nông thôn, cho phép 100% học sinh tham gia trả lời đồng thời chỉ với 1 camera điện thoại của giáo viên.

Kết quả này hoàn toàn tương thích và làm sâu sắc thêm các kết luận của nhiều nghiên cứu trước đây về việc ứng dụng công nghệ làm tăng khả năng ghi nhớ dài hạn từ 25% đến 40%. Về mặt trình bày trực quan, dữ liệu định lượng được minh họa rõ nét qua Bảng so sánh 10 tiêu chí hứng thú và Biểu đồ đường lũy tích phần trăm học sinh đạt điểm Xi trở xuống. Đường lũy tích của nhóm thực nghiệm luôn nằm lệch hẳn về phía bên phải và phía dưới so với đường lũy tích của nhóm đối chứng, chứng minh chất lượng học tập của nhóm thực nghiệm đồng đều và vượt trội ở tất cả các mức điểm.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, chuẩn hóa quy trình 4 bước thiết kế trò chơi học tập môn Hóa học (Xác định mục tiêu chuẩn đầu ra - Lựa chọn ứng dụng công nghệ phù hợp - Biên soạn hệ thống câu hỏi phân hóa - Tổ chức thực hiện và phản hồi kết quả). Mục tiêu đặt ra là 100% giáo viên bộ môn tại các trường trung học phổ thông xây dựng được ít nhất 5 bộ trò chơi chuẩn hóa mỗi học kỳ. Kế hoạch hoàn thành trong 6 tháng đầu năm học do các tổ chuyên môn Hóa học chủ trì thực hiện.

Thứ hai, tổ chức các khóa tập huấn bồi dưỡng kỹ năng công nghệ số cho giáo viên, tập trung vào việc làm chủ các nền tảng tiện ích như Plickers, Quizizz, Kahoot, Google Forms và Canva. Chỉ số mục tiêu là nâng tỷ lệ giáo viên thành thạo kỹ năng thiết kế trò chơi tương tác từ 41,2% lên 90%. Thời gian triển khai định kỳ 2 đợt mỗi năm vào tháng 8 và tháng 1, do Sở Giáo dục và Đào tạo phối hợp với các khoa Sư phạm Hóa học thực hiện.

Thứ ba, nâng cấp hạ tầng công nghệ và thiết bị nghe nhìn tại phòng học bộ môn. Mục tiêu bảo đảm 100% các phòng học được trang bị màn hình thông minh hoặc máy chiếu có kết nối mạng Internet tốc độ cao tối thiểu 50 Mbps. Thời gian thực hiện trong lộ trình 12 tháng theo từng năm ngân sách, dưới sự chỉ đạo của Ban giám hiệu và sự đồng hành của Ban đại diện cha mẹ học sinh.

Thứ tư, xây dựng kho học liệu số dùng chung cấp tỉnh về hệ thống trò chơi tương tác cho toàn bộ chương trình Hóa học 12. Mục tiêu tích lũy tối thiểu 150 gói trò chơi chất lượng cao thuộc các chủ đề kim loại, phi kim và hóa học hữu cơ. Thời gian thực hiện liên tục trong 12 tháng, do mạng lưới giáo viên cốt cán môn Hóa học phụ trách biên tập và thẩm định.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm giáo viên Hóa học cấp trung học phổ thông: Tiếp cận ngay bộ giáo án thực nghiệm mẫu, bảng tiêu chí đánh giá chuẩn hóa và kho trò chơi sẵn có trên Plickers, Kahoot, Quizizz. Giáo viên có thể áp dụng trực tiếp vào các hoạt động khởi động, hình thành kiến thức và luyện tập trong chủ đề Kim loại kiềm, kiềm thổ để biến giờ học trở nên sôi nổi mà không tốn kém chi phí.

Nhóm cán bộ quản lý giáo dục và tổ trưởng chuyên môn: Nắm bắt khung đánh giá khoa học gồm 10 tiêu chí lượng hóa sự hứng thú của học sinh. Đây là cơ sở thực tiễn vững chắc để chỉ đạo đổi mới phương pháp giảng dạy, tổ chức sinh hoạt chuyên môn theo nghiên cứu bài học và đánh giá hiệu quả chuyển đổi số trong nhà trường.

Nhóm sinh viên, học viên cao học chuyên ngành Sư phạm Hóa học và Lý luận dạy học: Kế thừa khung lý thuyết chặt chẽ, quy trình thiết kế trò chơi sư phạm bài bản và phương pháp xử lý số liệu thống kê toán học mẫu mực. Luận văn là tài liệu tham khảo giá trị cho các công trình khóa luận, luận văn thạc sĩ và bài báo nghiên cứu khoa học giáo dục.

Nhóm chuyên gia phát triển ứng dụng công nghệ giáo dục (EdTech): Hiểu rõ nhu cầu thực tế, thói quen sư phạm và những rào cản hạ tầng tại các trường học công lập tuyến huyện. Từ đó, các chuyên gia có thể tối ưu hóa giao diện phần mềm, phát triển các tính năng quét mã ngoại tuyến và nâng cao trải nghiệm tương tác lớp học.

Câu hỏi thường gặp

Làm thế nào để tổ chức trò chơi công nghệ khi học sinh không có điện thoại thông minh và trường học thiếu wifi?

Giáo viên có thể sử dụng giải pháp quét thẻ giấy Plickers được luận văn kiểm chứng thành công. Mỗi học sinh chỉ cần cầm một thẻ in mã phản hồi 4 chiều. Giáo viên sử dụng một điện thoại thông minh có kết nối mạng di động 4G để quét nhanh toàn bộ lớp học từ 35 đến 40 học sinh chỉ trong 30 giây, kết quả được đồng bộ và hiển thị trực tiếp trên máy chiếu.

Việc tổ chức trò chơi trên lớp có làm kéo dài thời gian và ảnh hưởng đến việc hoàn thành giáo án không?

Quy trình trong luận văn đã tối ưu hóa thời lượng nghiêm ngặt từ 5 đến 7 phút cho phần khởi động và từ 8 đến 10 phút cho phần củng cố. Các câu hỏi được thiết kế bám sát trọng tâm yêu cầu cần đạt. Thực nghiệm cho thấy phương pháp này giúp học sinh hiểu bài nhanh hơn 20%, giúp giáo viên tiết kiệm đáng kể thời gian giảng giải lý thuyết truyền thống.

Bộ công cụ 10 tiêu chí đánh giá hứng thú trong luận văn có độ tin cậy và khách quan như thế nào?

Bộ công cụ được xây dựng dựa trên lý thuyết cấu trúc hứng thú của G. Sukina kết hợp với thang đo hành vi hiện đại, chia thành 3 mức độ với các chỉ số quan sát rõ ràng. Độ tin cậy được bảo đảm thông qua sự đối chiếu chéo giữa phiếu quan sát của giáo viên và bảng tự đánh giá của 76 học sinh thực nghiệm, cho thấy hệ số tương quan đạt trên 0,85.

Mô hình trò chơi công nghệ trong luận văn có thể mở rộng sang các phần kiến thức Hóa học khác không?

Hoàn toàn có thể mở rộng thuận lợi. Toàn bộ quy trình 4 bước thiết kế cùng các kịch bản trò chơi như Vòng quay may mắn, Vượt chướng ngại vật hay Giải cứu nguyên tố đều có thể áp dụng hiệu quả cho các chủ đề khác trong chương trình như Đại cương kim loại, Phi kim, Hóa học hữu cơ và Hóa học môi trường.

Sự tiến bộ về điểm số của học sinh nhóm thực nghiệm thể hiện rõ nhất ở những dạng câu hỏi nào?

Học sinh nhóm thực nghiệm thể hiện sự vượt trội rõ nét ở các câu hỏi nhận biết - thông hiểu nhanh và các bài tập vận dụng giải thích hiện tượng thực tiễn (như phản ứng của kim loại kiềm với nước hay hiện tượng xâm thực tạo thạch nhũ). Điểm trung bình nhóm thực nghiệm đạt 7,85 điểm, cao hơn 1,13 điểm so với nhóm đối chứng, đồng thời xóa bỏ hoàn toàn tỷ lệ học sinh dưới điểm trung bình.

Kết luận

Những kết luận khoa học nổi bật được rút ra từ công trình nghiên cứu:

  • Hệ thống hóa toàn diện cơ sở lý luận và thực tiễn về việc ứng dụng công nghệ thông tin trong tổ chức trò chơi học tập nhằm phát triển hứng thú môn Hóa học cho học sinh trung học phổ thông.
  • Đánh giá chính xác thực trạng dạy và học môn Hóa học tại 5 trường trung học phổ thông huyện Nghĩa Hưng với cỡ mẫu 210 học sinh và 34 giáo viên, chỉ rõ những hạn chế của phương pháp dạy học truyền thống.
  • Xây dựng thành công quy trình thiết kế và hệ thống trò chơi học tập chuyên sâu trên các nền tảng Plickers, Kahoot, Quizizz, Google Forms cho chủ đề Kim loại kiềm, kiềm thổ và hợp chất thuộc chương trình Hóa học 12.
  • Thiết lập bộ công cụ chuẩn hóa gồm 10 tiêu chí đánh giá định lượng và định tính mức độ hứng thú học tập qua 3 thành tố nhận thức, cảm xúc và hành động.
  • Thực nghiệm sư phạm trên 149 học sinh khẳng định tính khả thi vượt bậc: nâng điểm kiểm tra trung bình lên 7,85 điểm và gia tăng tỷ lệ học sinh đạt mức hứng thú rất tốt lên 78,9%.

Đóng góp lớn nhất của luận văn là mang đến một cẩm nang phương pháp thực hành sư phạm hoàn chỉnh, giải quyết hài hòa mối quan hệ giữa đổi mới phương pháp giảng dạy hiện đại và điều kiện cơ sở vật chất thực tế tại các trường phổ thông. Trong giai đoạn 6 đến 12 tháng tới, hướng nghiên cứu tiếp theo sẽ mở rộng thử nghiệm trên quy mô 500 học sinh tại nhiều địa phương khác nhau và số hóa toàn bộ hệ thống trò chơi thành nền tảng trực tuyến mở. Kính mời quý thầy cô giáo, các nhà nghiên cứu và bạn đọc cùng chia sẻ, áp dụng bộ tài liệu này để lan tỏa cảm hứng học tập tích cực trong môn Hóa học đến đông đảo học sinh trên toàn quốc.