Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khóa luận tốt nghiệp cử nhân sư phạm Hóa học của tác giả Nguyễn Thái Sơn (Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng, năm 2016) được thực hiện trong bối cảnh nền giáo dục Việt Nam đang thực hiện quá trình đổi mới căn bản và toàn diện nhằm đáp ứng yêu cầu của nền kinh tế tri thức và xu thế hội nhập quốc tế.

Về mặt chủ trương và pháp lý, đề tài bám sát các định hướng cốt lõi:

  • Nghị quyết Trung ương 2 khóa VIII về việc đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo dục đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thói quen và tư duy sáng tạo của người học.
  • Điều 28.2 Luật Giáo dục số 38/2005/QH11 quy định phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; bồi dưỡng phương pháp tự học và rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn.
  • Quyết định số 711/QĐ-TTg ngày 13/6/2012 của Thủ tướng Chính phủ ban hành Chiến lược phát triển giáo dục giai đoạn 2011 – 2020 nhấn mạnh việc đổi mới phương pháp dạy học và đánh giá kết quả học tập theo hướng phát huy năng lực tự học của người học.

Về bối cảnh thực tiễn dạy học, tác giả chỉ ra rằng phương pháp giảng dạy truyền thống của giáo viên vẫn nặng tính truyền thụ tri thức một chiều, chưa chú trọng đúng mức đến việc hướng dẫn học sinh phương pháp tự học, tự tiếp cận, khai thác và xử lý thông tin. Đặc biệt, khâu thiết kế bài dạy (nhất là các tiết luyện tập, ôn tập) chưa được đầu tư thích đáng để rèn luyện tư duy và vận dụng kiến thức cho học sinh. Xuất phát từ thực tế đó, đề tài "Nghiên cứu phương pháp dạy học theo định hướng phát triển năng lực cho học sinh trong chương Nitơ - Photpho sách giáo khoa Hóa 11 Nâng cao" được triển khai.

Mục tiêu nghiên cứu

Dạy học và đánh giá kết quả học tập của học sinh nhằm thu thập thông tin liên quan đến việc đạt các mục tiêu về kiến thức, kĩ năng, thái độ qua từng bài học trong chương Nitơ - Photpho, từ đó đánh giá tình hình học tập và sự phát triển năng lực của học sinh.

Nhiệm vụ nghiên cứu

Văn bản xác định 5 nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:

  1. Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài về đổi mới phương pháp dạy học theo định hướng phát triển năng lực.
  2. Xác định nội dung cơ bản của chương Nitơ - Photpho trong chương trình Hóa học 11 Nâng cao.
  3. Xây dựng hệ thống câu hỏi và bài tập theo định hướng phát triển năng lực cho học sinh.
  4. Xây dựng giáo án và các tiết dạy theo định hướng phát triển năng lực cho học sinh.
  5. Xây dựng hệ thống đề kiểm tra theo định hướng phát triển năng lực cho học sinh.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Chương 2 – Nitơ - Photpho trong sách giáo khoa Hóa học 11 Nâng cao.
  • Phạm vi nghiên cứu: Phương pháp dạy học chương 2 – Nitơ - Photpho trong sách giáo khoa Hóa học 11 Nâng cao.
  • Thời gian thực hiện: Đề tài được giao tháng 08/2015 và hoàn thành tháng 04/2016.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết và các khung khái niệm

Khóa luận xây dựng trên hệ thống lý luận giáo dục học hiện đại và lý luận dạy học bộ môn Hóa học:

  • Chuyển đổi mô hình dạy học: Phân tích sự chuyển dịch từ chương trình định hướng nội dung (chú trọng truyền thụ hệ thống tri thức, kiểm tra khả năng tái hiện tri thức, dẫn đến người học thụ động) sang chương trình định hướng năng lực (tập trung mô tả chuẩn đầu ra, quản lý chất lượng qua việc kiểm soát kết quả đầu ra và khả năng vận dụng tri thức vào thực tiễn).
  • Mô hình năng lực theo UNESCO: Đối chiếu 4 thành phần năng lực với 4 trụ cột giáo dục của UNESCO: Năng lực chuyên môn (Học để biết), Năng lực phương pháp (Học để làm), Năng lực xã hội (Học để cùng chung sống), Năng lực cá thể (Học để tự khẳng định).
  • Chuẩn phẩm chất và năng lực chung cấp THPT: Gồm các phẩm chất (yêu quê hương đất nước, nhân ái, trung thực, tự lập, có trách nhiệm, tôn trọng pháp luật) và các năng lực chung (tự học, giải quyết vấn đề, sáng tạo, tự quản lý, hợp tác, giao tiếp, sử dụng ngôn ngữ, ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông, tính toán).
  • Hệ thống 5 năng lực chuyên biệt môn Hóa học cấp THPT:
    1. Năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học: Biểu tượng, thuật ngữ, danh pháp hóa học.
    2. Năng lực thực hành hóa học: Tiến hành thí nghiệm an toàn; quan sát, mô tả, giải thích hiện tượng; xử lý thông tin thực nghiệm.
    3. Năng lực tính toán: Tính toán theo khối lượng, mol; thiết lập mối liên hệ giữa toán học và hóa học; vận dụng các thuật toán giải bài tập.
    4. Năng lực giải quyết vấn đề thông qua môn Hóa học: Phát hiện tình huống có vấn đề, thu thập thông tin, đề xuất và thực hiện giải pháp, rút ra kết luận.
    5. Năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào cuộc sống: Hệ thống hóa tri thức, phân tích tổng hợp ứng dụng thực tiễn, giải thích các hiện tượng đời sống.
  • Thang đo mức độ nhận thức trong xây dựng bài tập: Phân chia thành 4 bậc: Nhận biết (Hồi tưởng thông tin), Thông hiểu (Xử lý thông tin), Vận dụng thấp (Vận dụng cấu trúc vào tình huống tương tự/mới) và Vận dụng cao (Xử lý, giải quyết vấn đề, đánh giá và tổng hợp).

Phương pháp nghiên cứu

Tác giả sử dụng phối hợp các phương pháp nghiên cứu lí luận và thực tiễn:

  • Phương pháp lí luận: Phân tích, tổng hợp các tài liệu lí luận về phương pháp dạy học; nghiên cứu sách giáo khoa, sách giáo viên, chương trình chuyên Hóa học và tuyển tập đề thi tuyển sinh đại học để làm cơ sở xây dựng hệ thống câu hỏi, bài tập và giáo án.
  • Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Tìm hiểu thực trạng giảng dạy tại các trường THPT; trao đổi, tham khảo kinh nghiệm từ các giáo viên phổ thông có kinh nghiệm giảng dạy.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài

Chương 1 làm rõ nền tảng lý luận của việc dạy học định hướng phát triển năng lực và các biện pháp đổi mới phương pháp dạy học bộ môn Hóa học:

  • Đổi mới phương pháp dạy học trung học: Nhấn mạnh nguyên tắc học sinh tự hoàn thành nhiệm vụ nhận thức dưới sự tổ chức, hướng dẫn của giáo viên; kết hợp dạy học cá nhân và dạy học nhóm; tăng cường phương tiện dạy học, công nghệ thông tin (E-Learning, Webquest) và đồ dùng tự làm.
  • Các biện pháp đổi mới phương pháp: Cải tiến phương pháp truyền thống (thuyết trình, đàm thoại theo hướng nêu vấn đề); kết hợp đa dạng các hình thức tổ chức; vận dụng dạy học giải quyết vấn đề, dạy học theo tình huống và dạy học định hướng hành động; áp dụng phương pháp đặc thù bộ môn (như phương pháp "Bàn tay nặn bột", thí nghiệm thực hành).
  • Phương pháp sử dụng thí nghiệm hóa học: Phân tích 3 hình thức sử dụng thí nghiệm gồm: thí nghiệm theo phương pháp nghiên cứu, thí nghiệm theo phương pháp phát hiện và giải quyết vấn đề, thí nghiệm theo phương pháp kiểm chứng; cách sử dụng thí nghiệm trong giờ luyện tập và thiết kế kế hoạch bài thực hành.
  • Định hướng xây dựng câu hỏi, bài tập: Phân loại bài tập theo chức năng (bài tập học và bài tập đánh giá) và theo dạng câu trả lời (bài tập mở và bài tập đóng); xác lập yêu cầu tăng cường bài tập thực nghiệm, bài tập sử dụng sơ đồ/hình vẽ và bài tập gắn với bối cảnh thực tiễn.
                  CƠ SỞ LÝ LUẬN DẠY HỌC ĐỊNH HƯỚNG NĂNG LỰC

Chương 2: Xây dựng hệ thống câu hỏi, bài tập theo định hướng phát triển năng lực cho học sinh trong chương Nitơ - Photpho sách giáo khoa Hóa học 11 Nâng cao

Chương 2 tập trung hiện thực hóa các cơ sở lý luận thành hệ thống công cụ dạy học cụ thể cho toàn bộ chương 2 Hóa học 11 Nâng cao:

  • Mô tả 4 mức độ nhận thức và hệ thống động từ đo lường: Xác định rõ biểu hiện hành vi và động từ chỉ lệnh cho từng mức độ: Nhận biết (liệt kê, gọi tên, xác định...), Thông hiểu (giải thích, phân biệt, tóm tắt, so sánh...), Vận dụng thấp (giải quyết, tính toán, áp dụng, minh họa...), Vận dụng cao (phân tích, suy luận, thiết kế, lập kế hoạch, đánh giá...).
  • Xây dựng bảng mô tả chuẩn kiến thức, kĩ năng và ma trận yêu cầu cần đạt: Thiết kế chi tiết cho từng bài học trong chương:
    • Bài 9: Khái quát về nhóm Nitơ
    • Bài 10: Nitơ
    • Bài 11: Amoniac và muối amoni
    • Bài 12: Axit nitric và muối nitrat
    • Bài 13: Luyện tập: Tính chất của nitơ và hợp chất của nitơ
    • Bài 15: Axit photphoric và muối photphat
    • Bài 16: Phân bón hóa học
    • Bài 17: Luyện tập
  • Hệ thống câu hỏi, bài tập minh họa phân hóa theo 4 bậc trình độ:
    • Nhận biết & Thông hiểu: Các câu hỏi trắc nghiệm khách quan về cấu hình electron, cấu tạo phân tử, liên kết hóa học, tính chất vật lý, phương pháp điều chế và phản ứng đặc trưng (như phản ứng của $NH_3$ với axit/muối, tính oxi hóa mạnh của $HNO_3$, hiện tượng tạo khói trắng $NH_4Cl$, v.v.).
    • Vận dụng thấp & Vận dụng cao: Các bài toán định lượng và bài toán gắn với thực nghiệm, như bài toán tính hiệu suất phản ứng tổng hợp $NH_3$ theo độ giảm áp suất, bài toán kim loại/oxit kim loại tác dụng với $HNO_3$, phản ứng tạo phức của $Cu(OH)_2$ trong $NH_3$ dư, nhiệt phân muối amoni và muối nitrat.
  • Xây dựng giáo án bài dạy: Thiết kế chi tiết chuỗi hoạt động học tập cho các bài học trọng tâm nhằm tích cực hóa hoạt động của học sinh, tổ chức cho học sinh tự lực tìm tòi, thảo luận nhóm và giải quyết tình huống thực tế.

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính của đề tài

  1. Hệ thống hóa khung lý luận dạy học năng lực: Làm rõ cấu trúc 5 năng lực chuyên biệt của môn Hóa học cấp THPT và cơ chế tích hợp các phương pháp dạy học tích cực (dạy học giải quyết vấn đề, dạy học tình huống, dạy học thực nghiệm).
  2. Bảng ma trận chuẩn yêu cầu cần đạt: Xây dựng đầy đủ bảng mô tả mức độ nhận thức theo 4 bậc cho toàn bộ các bài học trong chương Nitơ - Photpho SGK Hóa học 11 Nâng cao.
  3. Ngân hàng câu hỏi và bài tập phân hóa: Thiết lập hệ thống bài tập trắc nghiệm và tự luận phân loại rõ ràng theo 4 mức độ nhận thức, có hướng dẫn giải chi tiết cho các bài tập vận dụng bậc cao.
  4. Hệ thống giáo án mẫu: Thiết kế kế hoạch bài dạy chi tiết cho các bài học lý thuyết, bài luyện tập và bài thực hành thuộc chương Nitơ - Photpho theo hướng phát huy tính chủ động của học sinh.

Bảng tổng hợp các mức độ nhận thức và định hướng rèn luyện năng lực

Bậc nhận thức Đặc điểm cốt lõi Động từ hành vi tiêu biểu Năng lực chuyên biệt Hóa học hướng tới
Nhận biết Nhớ và nhắc lại kiến thức một cách máy móc, nhận diện ký hiệu, định nghĩa Xác định, gọi tên, liệt kê, chỉ ra, đối chiếu Năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học
Thông hiểu Diễn giải, chứng tỏ, phân biệt, giải thích ý nghĩa kiến thức Tóm tắt, giải thích, so sánh, phân biệt, trình bày lại Năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học, Năng lực thực hành
Vận dụng thấp Sử dụng kiến thức đã học vào tình huống cụ thể hoặc tình huống tương tự Giải quyết, tính toán, áp dụng, minh họa, chứng minh Năng lực tính toán, Năng lực giải quyết vấn đề
Vận dụng cao Phân tích, tổng hợp, đánh giá, giải quyết bài toán phức tạp và vấn đề thực tiễn Phân tích, suy luận, thiết kế, lập kế hoạch, biện minh Năng lực giải quyết vấn đề, Vận dụng kiến thức vào thực tiễn

Đóng góp của đề tài

  • Về mặt lí luận: Góp phần cụ thể hóa lý luận đổi mới phương pháp dạy học và kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển năng lực học sinh vào một chủ đề kiến thức cụ thể (chương Nitơ - Photpho).
  • Về mặt thực tiễn: Cung cấp hệ thống tư liệu giảng dạy thực tế, bao gồm ma trận mục tiêu, hệ thống bài tập phân mức độ và giáo án thiết kế mẫu, giúp giáo viên Hóa học THPT có tài liệu tham khảo trực tiếp khi triển khai đổi mới bài dạy.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Căn cứ vào phạm vi nghiên cứu của khóa luận, nội dung đề tài tập trung vào việc nghiên cứu lí luận, xây dựng ma trận yêu cầu, thiết kế hệ thống bài tập và soạn thảo giáo án cho chương Nitơ - Photpho Hóa học 11 Nâng cao. Đề tài chưa trình bày số liệu khảo sát định lượng hoặc tiến hành thực nghiệm sư phạm đối chứng trên diện rộng tại các trường THPT để đo lường mức độ tăng trưởng năng lực của học sinh.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Triển khai thực nghiệm sư phạm trên các lớp học thực tế để kiểm chứng tính khả thi và hiệu quả của các giáo án đã thiết kế.
    • Xây dựng bộ công cụ tiêu chí đánh giá (rubric) chi tiết hơn cho từng năng lực chuyên biệt của học sinh trong các giờ thực hành và bài tập giải quyết vấn đề.
    • Mở rộng phạm vi nghiên cứu và thiết kế hệ thống bài tập phát triển năng lực sang các chương khác của chương trình Hóa học THPT.

Giá trị tham khảo

Tài liệu là nguồn tư liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Giáo viên Hóa học tại các trường THPT: Tham khảo phương pháp xây dựng ma trận nhận thức, cách biên soạn câu hỏi/bài tập trắc nghiệm và tự luận phân cấp theo 4 mức độ nhận thức; áp dụng các thiết kế giáo án cho chương Nitơ - Photpho.
  • Sinh viên ngành Sư phạm Hóa học: Nắm vững cấu trúc thiết kế bài học định hướng phát triển năng lực, cách phân loại năng lực chuyên biệt môn Hóa học và phương pháp tích hợp bài tập thực tiễn vào kế hoạch dạy học.
  • Người nghiên cứu về phương pháp dạy học bộ môn Hóa học: Tham khảo cơ sở lí luận về chuyển đổi từ chương trình tiếp cận nội dung sang tiếp cận năng lực đầu ra, cũng như phương pháp sử dụng thí nghiệm theo hướng nghiên cứu, giải quyết vấn đề và kiểm chứng.

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận xác định những năng lực chuyên biệt nào của môn Hóa học cấp THPT?

Khóa luận xác định 5 năng lực chuyên biệt của môn Hóa học ở trường THPT gồm:

  • Năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học.
  • Năng lực thực hành hóa học.
  • Năng lực tính toán.
  • Năng lực giải quyết vấn đề thông qua môn Hóa học.
  • Năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào cuộc sống.

2. Tác giả đã phân chia thang trình độ nhận thức trong xây dựng bài tập như thế nào?

Thang nhận thức được chia thành 4 bậc rõ rệt:

  • Nhận biết: Nhớ và tái hiện thông tin đã học theo cách thức không đổi.
  • Thông hiểu: Nắm bắt ý nghĩa, giải thích, diễn dịch và so sánh kiến thức.
  • Vận dụng thấp: Vận dụng các cấu trúc đã học vào tình huống tương tự hoặc giải bài tập cơ bản.
  • Vận dụng cao: Phân tích, tổng hợp, đánh giá, vận dụng kiến thức giải quyết vấn đề mới và tình huống thực tiễn.

3. Có những phương pháp sử dụng thí nghiệm nào được đề cập trong khóa luận?

Văn bản trình bày 3 phương pháp sử dụng thí nghiệm chính:

  • Sử dụng thí nghiệm theo phương pháp nghiên cứu: Nêu vấn đề $\rightarrow$ nêu giả thuyết $\rightarrow$ tiến hành thí nghiệm $\rightarrow$ phân tích hiện tượng để xác nhận giả thuyết $\rightarrow$ kết luận.
  • Sử dụng thí nghiệm theo phương pháp phát hiện và giải quyết vấn đề: Nêu vấn đề $\rightarrow$ tạo mâu thuẫn nhận thức $\rightarrow$ đề xuất và thực hiện hướng giải quyết bằng thí nghiệm $\rightarrow$ phân tích rút ra kết luận.
  • Sử dụng thí nghiệm theo phương pháp kiểm chứng: Nêu vấn đề $\rightarrow$ dự đoán kiến thức/hiện tượng $\rightarrow$ làm thí nghiệm đối chiếu $\rightarrow$ kết luận.

4. Hệ thống bài tập trong khóa luận bao quát những bài học nào của chương 2 Hóa 11 Nâng cao?

Hệ thống câu hỏi, ma trận và bài tập được xây dựng cho các bài:

  • Bài 9: Khái quát về nhóm Nitơ
  • Bài 10: Nitơ
  • Bài 11: Amoniac và muối amoni
  • Bài 12: Axit nitric và muối nitrat
  • Bài 13: Luyện tập: Tính chất của nitơ và hợp chất của nitơ
  • Bài 15: Axit photphoric và muối photphat
  • Bài 16: Phân bón hóa học
  • Bài 17: Luyện tập

5. Dạng bài tập vận dụng bậc cao trong khóa luận yêu cầu học sinh giải quyết những nội dung gì?

Các bài tập vận dụng bậc cao đòi hỏi học sinh kết hợp kiến thức lí thuyết và kỹ năng tính toán phức tạp như: tính toán hiệu suất phản ứng tổng hợp $NH_3$ dựa trên biến thiên số mol/áp suất; giải bài toán hỗn hợp kim loại, oxit kim loại tác dụng với axit $HNO_3$ và $HCl$; biện luận phản ứng tạo phức và tính lượng kết tủa khi cho dung dịch muối tác dụng với $NH_3$ dư; và giải thích các hiện tượng thực tiễn hóa học.


Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Thái Sơn đã hệ thống hóa toàn diện cơ sở lí luận về đổi mới phương pháp dạy học theo định hướng phát triển năng lực người học trong môn Hóa học THPT. Thông qua việc phân tích chương trình Hóa học 11 Nâng cao, đề tài đã xây dựng thành công ma trận chuẩn yêu cầu cần đạt, ngân hàng câu hỏi/bài tập phân cấp theo 4 mức độ nhận thức và hệ thống kế hoạch bài dạy chi tiết cho chương Nitơ - Photpho. Công trình là tài liệu tham khảo thiết thực về mặt chuyên môn và phương pháp cho giáo viên cũng như sinh viên ngành Sư phạm Hóa học.