Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 (CTGDPT 2018) được ban hành theo Thông tư số 32/2018/TT-BGDĐT của Bộ Giáo dục và Đào tạo, chia thành hai giai đoạn: giai đoạn giáo dục cơ bản (từ lớp 1 đến lớp 9) và giai đoạn giáo dục định hướng nghề nghiệp (từ lớp 10 đến lớp 12). Ở cấp Trung học phổ thông (THPT), môn Sinh học thuộc nhóm môn học lựa chọn theo định hướng khoa học tự nhiên. Bên cạnh các nội dung cốt lõi, chương trình môn Sinh học bổ sung hệ thống chuyên đề học tập nhằm phân hóa sâu, rèn luyện kỹ năng thực hành và giải quyết các vấn đề thực tiễn.

Ở lớp 12, chương trình gồm ba chuyên đề học tập: Sinh học phân tử, Kiểm soát sinh học và Sinh thái nhân văn. Trong đó, chuyên đề Sinh học phân tử (Chuyên đề 12.1) cung cấp các tri thức chuyên sâu về công nghệ sinh học hiện đại, bao gồm khái niệm, nguyên lý, quy trình kỹ thuật và ứng dụng thực tiễn của công nghệ gene. Chuyên đề gồm 9 yêu cầu cần đạt (YCCĐ) phân bố vào hai thành phần năng lực sinh học: nhận thức sinh học và tìm hiểu thế giới sống (trong đó thành phần tìm hiểu thế giới sống chiếm tỷ trọng 34%).

Để thực hiện các YCCĐ này, việc áp dụng dạy học dựa trên dự án (DHDTDA) là giải pháp giúp học sinh chuyển từ tiếp nhận thụ động sang chủ động chiếm lĩnh tri thức, rèn luyện năng lực chuyên môn cùng các phẩm chất chủ yếu (chăm chỉ, trách nhiệm, trung thực) và năng lực chung (tự chủ và tự học, giao tiếp và hợp tác, giải quyết vấn đề và sáng tạo). Trên cơ sở đó, tác giả Tô Châu Nhựt Tiến thực hiện khóa luận tốt nghiệp ngành Sư phạm Sinh học với đề tài: "Vận dụng dạy học dựa trên dự án trong dạy học chuyên đề Sinh học phân tử, Sinh học 12".

Mục tiêu nghiên cứu

Vận dụng dạy học dựa trên dự án để tổ chức hoạt động cho học sinh khám phá chuyên đề Sinh học phân tử, Sinh học 12, CTGDPT 2018 nhằm phát triển thành phần năng lực nhận thức sinh học và tìm hiểu thế giới sống.

Giả thiết nghiên cứu

Nếu học sinh thực hiện được dự án tìm hiểu về các nguyên lý, quy trình, ứng dụng của công nghệ gene trong thực tiễn thì học sinh sẽ đạt được YCCĐ về công nghệ gene, từ đó rèn luyện và phát triển được thành phần năng lực nhận thức sinh học và tìm hiểu thế giới sống.

Đối tượng, khách thể và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Quy trình dạy học dự án và các yêu cầu cần đạt thuộc chuyên đề Sinh học phân tử, Sinh học 12.
  • Khách thể nghiên cứu: Giáo viên giảng dạy môn Sinh học và học sinh khối 12 tại hai trường THPT trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh.
  • Phạm vi nội dung: Xây dựng kế hoạch bài dạy chuyên đề Sinh học phân tử, tập trung vận dụng DHDTDA cho mạch nội dung "Công nghệ gene" và "Triển vọng công nghệ gene".
  • Phạm vi thời gian và địa bàn: Thực hiện từ tháng 10/2022 đến tháng 04/2023; triển khai thực nghiệm sư phạm tại Trường THPT Dương Văn Dương và Trường Phổ thông Liên cấp Vinschool Central Park.

Nhiệm vụ nghiên cứu

  1. Nghiên cứu tài liệu về cơ sở lí luận và thực tiễn của DHDTDA.
  2. Khảo sát giáo viên THPT về việc vận dụng DHDTDA trong dạy học môn Sinh học ở trường THPT; khảo sát mức độ tìm hiểu các nội dung dạy học thuộc chuyên đề Sinh học phân tử (Sinh học 12, CTGDPT 2018).
  3. Lựa chọn quy trình thiết kế DHDTDA và xây dựng kế hoạch bài dạy gồm các hoạt động học cho chuyên đề Sinh học phân tử (Sinh học 12, CTGDPT 2018).
  4. Thực nghiệm sư phạm hoạt động học có sử dụng DHDTDA để kiểm tra giả thiết của đề tài; kiểm chứng giả thiết bằng bài đánh giá đầu ra.
  5. Xử lí số liệu và đánh giá mức độ đạt được mục tiêu của đề tài.
  6. Viết báo cáo khoá luận tốt nghiệp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và mô hình tiếp cận

  • Khái niệm và đặc điểm DHDTDA: Khóa luận tiếp cận quan điểm của Karl Frey (2005), Kevin Gary (2005), Nguyễn Văn Cường & Bernd Meier (2010), cùng Tài liệu bồi dưỡng giáo viên cốt cán Mô-đun 2 (2020). DHDTDA được xác định là phương pháp dạy học phức hợp, định hướng học sinh, định hướng thực tiễn và định hướng sản phẩm.
  • Quy trình dạy học dự án: Tích hợp tiến trình dạy học dự án 5 giai đoạn (Xác định chủ đề/mục đích; Xây dựng kế hoạch; Thực hiện dự án; Trình bày sản phẩm; Đánh giá dự án) với cấu trúc bài dạy 4 bước theo Công văn số 5512/BGDĐT-GDTrH (Giao nhiệm vụ; Thực hiện nhiệm vụ; Báo cáo, thảo luận; Kết luận, nhận định).
  • Văn bản pháp lý nền tảng: Chương trình GDPT tổng thể và Chương trình môn Sinh học ban hành kèm theo Thông tư số 32/2018/TT-BGDĐT; Công văn 5512/BGDĐT-GDTrH của Bộ Giáo dục và Đào tạo.

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp Nội dung và kỹ thuật thực hiện Nguồn dữ liệu / Công cụ
Nghiên cứu lí thuyết Phân tích, tổng hợp tài liệu lí luận dạy học, văn bản quy phạm pháp luật, CTGDPT 2018 và hệ thống YCCĐ của chuyên đề Sinh học phân tử. Văn bản của Bộ GD&ĐT, giáo trình PPDH, sách chuyên khảo, bài báo khoa học.
Điều tra khảo sát Sử dụng bảng hỏi trực tuyến để khảo sát thực trạng nhận thức, mức độ sử dụng DHDTDA, thuận lợi và khó khăn của giáo viên THPT. Phiếu khảo sát thiết kế trên Google Forms gửi đến giáo viên Sinh học THPT.
Thực nghiệm sư phạm Tổ chức dạy học dự án "Tọa đàm – Công nghệ gene tương lai" (thời lượng 270 phút trên lớp và 14 ngày tự học ở nhà) tại 2 trường THPT. 56 học sinh lớp 12 (40 HS trường THPT Dương Văn Dương, 16 HS trường Vinschool Central Park).
Xử lý số liệu thống kê Phân loại dữ liệu kiểm tra đầu vào và sản phẩm dự án đầu ra; kiểm định sự sai khác có ý nghĩa thống kê ($p < 0{,}05$). Phần mềm Microsoft Excel 2016, SPSS 16 (Mean, Std. Deviation, One-Sample T-test, Independent Samples T-test).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Cơ sở lí luận và cơ sở thực tiễn

Chương 1 hệ thống hóa lịch sử phát triển của DHDTDA trên thế giới và tại Việt Nam, làm rõ các khái niệm, cách phân loại (theo chuyên môn, sự tham gia của người học, quỹ thời gian, nhiệm vụ học tập) và cấu trúc tiến trình dự án. Về mặt thực tiễn, tác giả khảo sát giáo viên Sinh học THPT từ tháng 10/2022 để thu thập các minh chứng định lượng về thực trạng giảng dạy:

  • Mức độ sử dụng PPDH: Nhóm PPDH truyền thống (thuyết trình, hỏi đáp) được sử dụng thường xuyên chiếm tỷ lệ 78,6%. Ngược lại, DHDTDA chỉ được sử dụng ở mức độ thỉnh thoảng (32,1%) hoặc thường xuyên (3,6%), phần lớn giáo viên hiếm khi sử dụng.
  • Nội dung và hoạt động phù hợp với DHDTDA: Giáo viên đánh giá DHDTDA phù hợp nhất với loại nội dung "Kiến thức và ứng dụng" (92,9%) và "Quá trình sinh học" (67,9%); thích hợp nhất trong hoạt động "Vận dụng" (85,7%) và "Hình thành kiến thức mới" (46,4%).
  • Thuận lợi khi triển khai: Học sinh có nhiều phương tiện tìm kiếm, xử lý thông tin (78,6%) và có thể chủ động thời gian thực hiện (78,6%).
  • Khó khăn chủ yếu: Tốn thời gian thiết kế nhiệm vụ phức hợp (82,1%), học sinh bị trùng lặp nhiều dự án từ các môn học khác nhau, thiếu tài liệu tham khảo chuyên sâu bằng tiếng Việt.
  • Nhận thức về CTGDPT 2018 và chuyên đề Sinh học phân tử: 50% giáo viên hiểu biết chương trình ở mức 75–100%. Tuy nhiên, đối với chuyên đề Sinh học phân tử lớp 12, có 32,2% giáo viên chưa tìm hiểu chi tiết hoặc chưa đầy đủ (3,6% chưa tìm hiểu, 28,6% tìm hiểu chưa đầy đủ, 60,7% tìm hiểu đầy đủ nhưng chưa chuyên sâu, 7,1% tìm hiểu chuyên sâu).

Chương 2. Thiết kế kế hoạch bài dạy có vận dụng dạy học dựa trên dự án đối với chuyên đề Sinh học phân tử, Sinh học 12

Tác giả cấu trúc lại toàn bộ chuyên đề Sinh học phân tử (thời lượng phân bổ 10 tiết) thành 3 chủ đề học tập nhỏ để đảm bảo tính khả thi trong điều kiện giảng dạy phân phối theo tuần:

  1. Chủ đề 1: Sinh học phân tử và nguyên tắc ứng dụng (2 tiết) – Thực hiện YCCĐ về khái niệm sinh học phân tử và phân tích các nguyên tắc ứng dụng trong thực tiễn (YCCĐ 1, YCCĐ 3).
  2. Chủ đề 2: Thành tựu sinh học phân tử và nguyên lí tách chiết DNA (2 tiết) – Thực hiện YCCĐ về thành tựu hiện đại và nguyên lý phương pháp tách chiết DNA từ tế bào (YCCĐ 2, YCCĐ 4).
  3. Chủ đề 3: Triển vọng công nghệ gene (6 tiết) – Vận dụng DHDTDA thông qua dự án "Tọa đàm – Công nghệ gene tương lai", bao trùm 5 YCCĐ cốt lõi về quy trình công nghệ gene, cơ sở chuyển gene, vector chuyển gene, làm tập san/báo cáo và đánh giá triển vọng công nghệ gene (YCCĐ 5, 6, 7, 8, 9).

Tác giả đề xuất quy trình thiết kế 2 pha:

  • Pha 1 (Chuẩn bị dự án): Giáo viên thiết kế tình huống học tập có vấn đề gắn liền với thực tiễn, xác định mục tiêu năng lực, xây dựng bộ công cụ đánh giá (bảng kiểm, rubric) và hệ thống học liệu số. Tác giả đã xây dựng trang web học liệu bổ trợ tại địa chỉ: https://sites.google.com/view/toadamcongnghezenetuonglai?usp=sharing.
  • Pha 2 (Tổ chức thực hiện dự án): Triển khai theo 4 bước của Công văn 5512. Học sinh chia thành 4 nhóm đóng vai chuyên môn (Nhà khoa học nghiên cứu quy trình chuyển gene ở thực vật/động vật; Kỹ sư nông nghiệp/chăn nuôi thiết kế tập san ứng dụng thực tế). Hoạt động thực hiện trong 14 ngày làm việc tại nhà có sự cố vấn qua nhóm Zalo, sau đó dành 180 phút báo cáo trên lớp và 90 phút tổng kết, nhận định.

Chương 3. Thực nghiệm sư phạm

Thực nghiệm được tiến hành trong tháng 3 và tháng 4 năm 2023 trên 56 học sinh lớp 12 tại hai cơ sở giáo dục có điều kiện cơ sở vật chất và đối tượng người học khác nhau:

  • Lớp 12A9 – Trường THPT Dương Văn Dương (40 học sinh, hình thức trực tuyến).
  • Lớp 12A3 – Trường Phổ thông Liên cấp Vinschool Central Park (16 học sinh, hình thức trực tiếp).

Tiến trình thực nghiệm trải qua 7 bước: Liên hệ giáo viên và thống nhất kế hoạch bài dạy $\rightarrow$ Kiểm tra đầu vào (đánh giá kiến thức nền tảng về nhân đôi DNA, phiên mã, dịch mã) $\rightarrow$ Chuyển giao nhiệm vụ và công bố tiêu chí bảng kiểm $\rightarrow$ Theo dõi, hỗ trợ quá trình làm việc nhóm 14 ngày $\rightarrow$ Tổ chức báo cáo sản phẩm dự án $\rightarrow$ Giáo viên nhận xét, chuẩn hóa kiến thức $\rightarrow$ Đánh giá đầu ra qua sản phẩm và xử lý thống kê bằng SPSS 16.

Kết quả và đóng góp

Kết quả định lượng từ thực nghiệm sư phạm

Kết quả đối chiếu điểm số bài kiểm tra đầu vào (hoặc chủ đề trước) với điểm đánh giá sản phẩm dự án đầu ra thông qua kiểm định $T$-test cho thấy sự cải thiện rõ rệt:

Đơn vị thực nghiệm Sĩ số ($n$) Điểm trung bình đầu vào (Mean $\pm$ SD) Điểm trung bình dự án (Mean $\pm$ SD) Kết quả kiểm định thống kê
THPT Dương Văn Dương (Lớp 12A9) 40 $8{,}138 \pm 0{,}523$ $8{,}455 \pm 0{,}478$ One-Sample T-test cho thấy sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ($p < 0{,}05$).
Vinschool Central Park (Lớp 12A3) 16 $8{,}131 \pm 0{,}4868$ $9{,}450 \pm 0{,}4163$ One-Sample T-test khẳng định điểm dự án cao hơn có ý nghĩa thống kê ($p < 0{,}05$).

Số liệu thực nghiệm khẳng định việc vận dụng DHDTDA giúp học sinh nắm vững các khái niệm, quy trình kỹ thuật chuyển gene và phân tích được triển vọng của công nghệ gene, qua đó xác nhận tính đúng đắn của giả thiết nghiên cứu ban đầu.

Đóng góp của đề tài

  1. Về mặt lí luận: Cụ thể hóa quy trình kết hợp giữa DHDTDA 5 giai đoạn và cấu trúc kế hoạch bài dạy 4 bước theo Công văn 5512/BGDĐT-GDTrH cho một chuyên đề chuyên sâu thuộc CTGDPT 2018 môn Sinh học.
  2. Về mặt thực tiễn:
    • Cung cấp kế hoạch bài dạy hoàn chỉnh 10 tiết cho chuyên đề Sinh học phân tử (lớp 12), trong đó thiết kế chi tiết 6 tiết dạy học dự án "Tọa đàm – Công nghệ gene tương lai".
    • Xây dựng hệ thống học liệu mở bằng tiếng Việt hỗ trợ học sinh tự học và tra cứu về công nghệ gene trên nền tảng Google Sites.
    • Thiết kế bộ công cụ đánh giá sản phẩm dự án (bảng kiểm, tiêu chí đánh giá báo cáo đa phương tiện, tập san số) giúp giáo viên tháo gỡ khó khăn về thời gian và kỹ thuật thiết kế đánh giá.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế

  • Quy mô mẫu thực nghiệm: Phạm vi thực nghiệm chỉ mới triển khai trên 56 học sinh thuộc 2 lớp của 2 trường THPT tại khu vực Thành phố Hồ Chí Minh, chưa mở rộng ra các trường ở khu vực nông thôn hoặc các tỉnh thành khác.
  • Phạm vi nội dung: Đề tài mới chỉ tập trung vận dụng DHDTDA cho một phần mạch nội dung của Chuyên đề 12.1 (Triển vọng công nghệ gene), chưa thực hiện dự án hóa toàn bộ các chuyên đề khác của khối 12.
  • Thời gian thực nghiệm: Quá trình dạy thực nghiệm diễn ra trong thời gian ngắn (tháng 3 và 4/2023), việc theo dõi sự duy trì và phát triển bền vững của các năng lực chung ở học sinh cần nhiều thời gian hơn.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Mở rộng thiết kế bài dạy dự án cho hai chuyên đề học tập còn lại của lớp 12 (Kiểm soát sinh học và Sinh thái nhân văn), cũng như các chuyên đề thuộc lớp 10 và 11.
  • Triển khai thực nghiệm diện rộng trên nhiều địa bàn trường học với điều kiện cơ sở vật chất khác nhau để kiểm định tính thích ứng của quy trình.
  • Tiếp tục phát triển, cập nhật nguồn học liệu số và tích hợp thêm các công cụ tương tác số trong quá trình theo dõi, đánh giá tiến độ làm việc nhóm của học sinh.

Giá trị tham khảo

  • Đối với giáo viên THPT: Tài liệu cung cấp mẫu kế hoạch bài dạy đúng quy chuẩn Công văn 5512/BGDĐT-GDTrH kèm bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm (rubric, bảng kiểm), giải quyết trực tiếp khó khăn lớn nhất của giáo viên là thiết kế nhiệm vụ phức hợp và công cụ đánh giá.
  • Đối với sinh viên ngành Sư phạm Sinh học: Khóa luận là tài liệu tham khảo phương pháp luận kết hợp lý thuyết dạy học hiện đại với thực tiễn đổi mới chương trình GDPT 2018, quy trình xử lý số liệu thực nghiệm bằng SPSS và kỹ thuật đóng vai trong dạy học dự án.
  • Phần đáng tham khảo nhất: Chương 2 với bảng phân tích chi tiết 9 YCCĐ gắn với mã hóa năng lực, bảng tiến trình 6 hoạt động học tập và website học liệu chuyên đề phục vụ dự án công nghệ gene.

Câu hỏi thường gặp

1. Đề tài lựa chọn mạch nội dung nào trong chuyên đề Sinh học phân tử lớp 12 để áp dụng dạy học dự án?

Tác giả lựa chọn mạch nội dung "Triển vọng công nghệ gene" với thời lượng 6 tiết (270 phút trên lớp kết hợp 14 ngày làm việc tại nhà) để thiết kế dự án học tập mang tên "Tọa đàm – Công nghệ gene tương lai", bao quát 5 trên tổng số 9 yêu cầu cần đạt của toàn bộ chuyên đề.

2. Kế hoạch dạy học dự án phân chia nhiệm vụ cho học sinh theo những nhóm đóng vai nào?

Học sinh được chia thành 4 nhóm đóng vai chuyên môn:

  • Nhóm 1: Đóng vai nhà khoa học tìm hiểu về thực vật chuyển gene, quy trình tạo và các vector chuyển gene ở thực vật.
  • Nhóm 2: Đóng vai kỹ sư nông nghiệp thiết kế tập san/tạp chí về các ứng dụng cụ thể của chuyển gene ở thực vật.
  • Nhóm 3: Đóng vai nhà khoa học tìm hiểu về động vật chuyển gene, quy trình tạo và các vector chuyển gene ở động vật.
  • Nhóm 4: Đóng vai kỹ sư chăn nuôi thiết kế tập san/tạp chí về các ứng dụng cụ thể của chuyển gene ở động vật.

3. Tác giả giải quyết khó khăn về việc thiếu tài liệu tham khảo chuyên sâu cho học sinh bằng giải pháp gì?

Tác giả đã tổng hợp, chọn lọc và biên tập các nội dung kiến thức chuyên sâu (khái niệm, thành tựu, nguyên tắc, nguyên lý tách chiết DNA, quy trình chuyển gene thực vật/động vật) thành nguồn học liệu số công khai trên trang Google Sites tại địa chỉ: https://sites.google.com/view/toadamcongnghezenetuonglai?usp=sharing.

4. Kết quả kiểm định thống kê tại hai trường thực nghiệm cho thấy điều gì?

Tại lớp 12A9 (THPT Dương Văn Dương, $n=40$), điểm trung bình tăng từ $8{,}138$ (chủ đề trước) lên $8{,}455$ (dự án). Tại lớp 12A3 (Vinschool Central Park, $n=16$), điểm trung bình tăng từ $8{,}131$ (đầu vào) lên $9{,}450$ (dự án). Phép kiểm định One-Sample T-test ở cả hai trường đều cho giá trị $p < 0{,}05$, chứng minh điểm số sau dự án cao hơn có ý nghĩa thống kê.

5. Khảo sát thực trạng chỉ ra rào cản lớn nhất của giáo viên khi triển khai dạy học dự án môn Sinh học là gì?

Khó khăn lớn nhất được 82,1% giáo viên tham gia khảo sát đồng thuận là việc tốn nhiều thời gian để xây dựng và thiết kế được các nhiệm vụ học tập mang tính phức hợp, tiếp theo là khó khăn trong quản lý khi học sinh bị trùng lặp nhiều dự án ở các môn học khác cùng thời điểm.

Kết luận

Khóa luận của tác giả Tô Châu Nhựt Tiến đã xây dựng thành công quy trình dạy học dựa trên dự án cho chuyên đề Sinh học phân tử (Sinh học 12, CTGDPT 2018) thông qua dự án "Tọa đàm – Công nghệ gene tương lai". Đề tài giải quyết được các vướng mắc thực tiễn của giáo viên thông qua kế hoạch bài dạy chuẩn hóa theo Công văn 5512, bộ công cụ đánh giá chi tiết và trang học liệu số bổ trợ. Kết quả thực nghiệm sư phạm trên 56 học sinh tại Trường THPT Dương Văn Dương và Vinschool Central Park đã chứng minh tính hiệu quả và ý nghĩa thống kê của phương pháp trong việc phát triển năng lực nhận thức sinh học và tìm hiểu thế giới sống.