Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 04/11/2013 của Ban Chấp hành Trung ương Đảng (khóa XI) về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo đã xác định định hướng đổi mới phương pháp dạy học theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của người học, khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều. Định hướng này được cụ thể hóa trong Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 (ban hành kèm theo Thông tư số 32/2018/TT-BGDĐT và được điều chỉnh tại Thông tư số 13/2022/TT-BGDĐT của Bộ Giáo dục và Đào tạo), chuyển từ định hướng tiếp cận nội dung sang phát triển phẩm chất và năng lực của học sinh.
Trong môn Sinh học cấp Trung học phổ thông (THPT), chủ đề "Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở thực vật" thuộc chương trình Sinh học 11 chứa đựng nhiều kiến thức mang tính trừu tượng về các quá trình sinh lý như hấp thụ nước, dinh dưỡng khoáng, quang hợp và hô hấp. Tuy nhiên, thực trạng giảng dạy tại nhiều trường THPT cho thấy phần lớn giáo viên vẫn chú trọng truyền thụ kiến thức lý thuyết ghi nhớ, chưa thiết kế nhiều nhiệm vụ học tập gắn với thực tiễn. Nhằm giải quyết mâu thuẫn giữa yêu cầu đổi mới giáo dục và thực tiễn giảng dạy, khóa luận "Nghiên cứu vận dụng dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học chủ đề Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở thực vật, Sinh học 11, Trung học phổ thông" được thực hiện.
- Mục đích nghiên cứu: Vận dụng dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học phần Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở thực vật (Sinh học 11, Chương trình GDPT 2018), chú trọng phát triển năng lực giải quyết vấn đề, góp phần nâng cao chất lượng dạy học Sinh học ở trường THPT.
- Giả thuyết nghiên cứu: Nếu hệ thống được các vấn đề học tập, xác định được quy trình và xây dựng các bài tập thực tiễn cùng phương pháp dạy học giải quyết vấn đề một cách phù hợp thì sẽ phát triển được năng lực giải quyết vấn đề của học sinh.
- Nhiệm vụ nghiên cứu (gồm 6 nhiệm vụ):
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về dạy học giải quyết vấn đề và năng lực giải quyết vấn đề của học sinh.
- Điều tra thực trạng việc sử dụng các phương pháp dạy học và dạy học giải quyết vấn đề của giáo viên Sinh học tại các trường THPT.
- Phân tích mục tiêu, cấu trúc nội dung chủ đề Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở thực vật, Sinh học 11.
- Xác định hệ thống các vấn đề lý thuyết và vấn đề thực tiễn của chủ đề.
- Đề xuất quy trình xây dựng bài tập thực tiễn, các biện pháp tổ chức dạy học và bộ tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh.
- Tiến hành thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá hiệu quả và tính khả thi của các biện pháp đã đề xuất.
- Đối tượng và khách thể nghiên cứu:
- Đối tượng: Bài tập thực tiễn và quy trình dạy học giải quyết vấn đề trong chủ đề Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở thực vật, Sinh học 11.
- Khách thể: Học sinh khối 11 tại các trường THPT trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh.
- Phạm vi nghiên cứu:
- Thời gian thực hiện: Từ tháng 09/2023 đến tháng 04/2024.
- Không gian và địa bàn: Khảo sát trên 24 giáo viên tại nhiều trường THPT ở TP. Hồ Chí Minh và 132 học sinh tại THPT Giồng Ông Tố, THPT Tân Thông Hội; thực nghiệm sư phạm trên 2 lớp 11 tại trường THPT Tân Thông Hội.
- Giới hạn nội dung: Tập trung vào khâu nghiên cứu tài liệu mới thuộc nội dung Trao đổi nước và khoáng ở thực vật.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khóa luận thiết lập nền tảng lý luận dựa trên các lý thuyết giáo dục hiện đại và văn bản quy phạm của ngành giáo dục:
- Khung lý thuyết: Lý thuyết kiến tạo và Thuyết nhận thức (Bernd Meier, 2018); Thuyết đa trí tuệ (Howard Gardner, 1996; Thomas Armstrong, 2014); mô hình dạy học dựa trên vấn đề (Problem-Based Learning - PBL phát triển từ Đại học McMaster, Norman, 2008); khung đánh giá năng lực của OECD/PISA (PISA 2003); cấu trúc năng lực thực hiện 4 thành phần gồm năng lực chuyên môn, năng lực phương pháp, năng lực xã hội, năng lực cá thể (Meier & Cường, 2014; Nga et al., 2020); các nghiên cứu phương pháp dạy học Sinh học tại Việt Nam của Lê Đình Trung, Phan Thị Thanh Hội, Lê Thanh Oai, Thạch Minh Phú, Nguyễn Thị Thu Cúc.
- Cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề (NLGQVĐ): Khóa luận xác định 6 năng lực thành phần gồm:
- Nhận biết ý tưởng mới.
- Phát hiện và làm rõ vấn đề.
- Hình thành và triển khai ý tưởng mới.
- Đề xuất, lựa chọn giải pháp.
- Thiết kế và tổ chức hoạt động.
- Tư duy độc lập.
- Phương pháp nghiên cứu thực hiện:
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Phân tích văn kiện, chỉ thị của Bộ Giáo dục và Đào tạo (Thông tư 32/2018/TT-BGDĐT, Thông tư 13/2022/TT-BGDĐT), chương trình GDPT môn Sinh học và tài liệu chuyên ngành.
- Phương pháp khảo sát thực trạng: Sử dụng phiếu hỏi Google Form kết hợp phỏng vấn sâu với 24 giáo viên Sinh học và 132 học sinh THPT tại TP. Hồ Chí Minh.
- Phương pháp quan sát sư phạm: Dự giờ tiết dạy của giáo viên, quan sát mức độ hứng thú và thái độ học tập của học sinh.
- Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức dạy học thực nghiệm tại trường THPT Tân Thông Hội theo 3 giai đoạn (trước, trong và sau thực nghiệm), sử dụng bài kiểm tra và thang đo tiêu chí đánh giá.
- Phương pháp xử lý thống kê: Sử dụng phần mềm Microsoft Excel để xử lý định lượng số liệu điều tra và kết quả thực nghiệm sư phạm.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài
Chương 1 tổng hợp lịch sử nghiên cứu về dạy học giải quyết vấn đề trên thế giới và tại Việt Nam, đồng thời phân tích bản chất của bài tập thực tiễn và tiến hành khảo sát thực trạng giảng dạy tại các trường THPT.
- Tiến trình dạy học giải quyết vấn đề: Gồm 4 bước:
- Bước 1: Đặt vấn đề.
- Bước 2: Tạo tình huống có vấn đề (mâu thuẫn giữa kiến thức đã biết và hiện tượng mới).
- Bước 3: Giải quyết vấn đề (đề xuất và kiểm tra giả thuyết).
- Bước 4: Kết luận vấn đề (lựa chọn giải pháp đúng và đúc kết tri thức).
- Khái niệm và vai trò của bài tập thực tiễn: Bài tập thực tiễn là dạng bài tập có nội dung gắn liền với các hiện tượng thực tế đời sống, sản xuất, chứa đựng mâu thuẫn nhận thức đòi hỏi học sinh huy động kiến thức liên môn, sinh học để giải quyết.
- Kết quả khảo sát thực trạng giáo viên (n = 24):
| Nội dung khảo sát |
Rất cần thiết (%) |
Cần thiết (%) |
Không cần thiết (%) |
| Nhận thức về mục tiêu phát triển phẩm chất, năng lực của CT GDPT |
54.1% |
45.9% |
0.0% |
| Nắm vững lý luận phương pháp dạy học phát triển năng lực |
41.6% |
58.4% |
0.0% |
| Xác định mục tiêu phát triển NLGQVĐ trong môn Sinh học |
50.0% |
50.0% |
0.0% |
| Hiểu rõ quy trình xây dựng vấn đề thực tiễn và dạy học GQVĐ |
66.6% |
33.4% |
0.0% |
| Đánh giá mức độ cần thiết của bài tập thực tiễn để phát triển NLGQVĐ |
50.0% |
50.0% |
0.0% |
Mặc dù 100% giáo viên nhận thức được tầm quan trọng của việc xây dựng bài tập thực tiễn và tổ chức dạy học giải quyết vấn đề, kết quả điều tra mức độ thành thạo cho thấy có đến 58.4% giáo viên chưa nắm vững quy trình xây dựng và tổ chức thực hiện trong thực tế (chỉ 41.6% giáo viên tự nhận định nắm vững).
- Kết quả khảo sát thực trạng học sinh (n = 132):
| Khó khăn học sinh gặp phải khi tự lực giải quyết nhiệm vụ |
Tỷ lệ (%) |
| Thiếu thông tin và kiến thức liên quan |
67.9% |
| Không đưa ra được các giải pháp giải quyết nhiệm vụ |
64.2% |
| Không vận dụng được hiểu biết vào bối cảnh mới |
13.3% |
| Không phân tích, tổng hợp, đánh giá được tính hiệu quả của giải pháp |
7.1% |
Đánh giá mức độ tự nhận thức năng lực giải quyết vấn đề của học sinh khi đối diện nhiệm vụ mới: 58.0% học sinh không có năng lực/không giải quyết được nhiệm vụ, 20.0% đạt yêu cầu cơ bản, 15.0% đạt mức khá, 5.0% đạt mức tốt và 2.0% đạt mức rất tốt.
Chương 2: Xây dựng và sử dụng bài tập thực tiễn trong dạy học giải quyết vấn đề chủ đề Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở thực vật, Sinh học 11, THPT
Chương 2 xác định cấu trúc chương trình, đề xuất quy trình xây dựng bài tập thực tiễn và thiết kế các kế hoạch bài dạy minh họa theo định hướng phát triển năng lực.
- Đặc điểm cấu trúc nội dung: Chủ đề "Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật" có thời lượng 39 tiết, trong đó phần trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở thực vật chiếm tỷ lệ 41% (tương đương 29 tiết dạy).
- Quy trình 4 bước xây dựng vấn đề thực tiễn:
- Bước 1: Xác định mục tiêu của chủ đề bài học dựa trên yêu cầu cần đạt.
- Bước 2: Phân tích nội dung kiến thức cốt lõi, tìm kiếm hiện tượng thực tiễn chứa mâu thuẫn nhận thức từ các nguồn tư liệu khoa học, đời sống.
- Bước 3: Biên soạn vấn đề thực tiễn gồm 6 thành phần: (1) Mục tiêu, (2) Tiêu đề, (3) Mô tả nội dung tình huống, (4) Nguồn tài liệu, (5) Nhiệm vụ của người học, (6) Tài liệu học tập định hướng.
- Bước 4: Thử nghiệm trên nhóm nhỏ, hoàn thiện kế hoạch bài dạy theo Công văn 5512/BGDĐT-GDTrH và xây dựng công cụ đánh giá.
- Hệ thống bài tập thực tiễn và tình huống được biên soạn trong khóa luận:
- Tình huống hạn mặn tại Đồng bằng sông Cửu Long: Dựa trên dự báo hạn mặn ảnh hưởng tới 332.000 ha lúa Đông - Xuân và 136.000 ha cây ăn quả tại 21/137 đơn vị cấp huyện thuộc ĐBSCL; học sinh phân tích cơ chế hút nước của rễ cây và tranh luận biện pháp "giải độc" rửa mặn thông qua hệ thống thủy lợi.
- Tình huống cây xà cừ đường Láng (Hà Nội) bị bóc vỏ: Tình trạng người dân khoét vỏ thân cây từ số nhà 452 đến 954 dọc đường Láng (vết khoét lộ lớp gỗ 30 x 40 cm) để chữa bệnh ngứa hoặc treo biển quảng cáo; đặt ra vấn đề mâu thuẫn vì sao cây bị lột vỏ vẫn sống, từ đó làm rõ chức năng của dòng mạch rây và dòng mạch gỗ.
- Tình huống sấm sét và dinh dưỡng nitrogen: Giải thích câu ca dao "Lúa chiêm lấp ló đầu bờ, hễ nghe tiếng sấm phất cờ mà lên"; phân tích hiện tượng sấm sét cung cấp trên 50 kg Nitrat ($NO_3^-$) và 20 kg Amoniac ($NH_4^+$) trên mỗi hecta đất hàng năm.
- Tình huống lạm dụng phân bón hóa học: Phân tích số liệu hiệu suất sử dụng phân đạm ở Việt Nam chỉ đạt 30-45%, phân lân đạt 40-45%, phân kali đạt 40-50%, phần còn lại gây ô nhiễm nguồn nước ngầm và tiêu diệt hệ vi sinh vật đất, dẫn tới hiện tượng đất bạc màu chai cứng.
- Tình huống tưới dầu nhớt thải cho rau muống tại Đà Lạt: Thực trạng sử dụng dầu nhớt phế thải giá 15.000 đồng/lít với tỷ lệ 300 ml/1000 $m^2$ để diệt rầy nâu trên ruộng rau muống; học sinh đánh giá tác hại của kim loại nặng, chất phụ gia độc hại gây nguy cơ ung thư và đề xuất giải pháp xử lý.
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm
Chương 3 trình bày việc triển khai thực nghiệm sư phạm tại trường THPT Tân Thông Hội nhằm kiểm chứng tính hiệu quả của các biện pháp đã đề xuất.
- Tổ chức thực nghiệm: Thực hiện trên 2 lớp 11 tại THPT Tân Thông Hội thông qua 3 giai đoạn: trước thực nghiệm, trong thực nghiệm và sau thực nghiệm.
- Bộ công cụ đánh giá: Xây dựng bảng tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề gồm 3 mức độ (Mức A: Đạt mức độ cao, Mức B: Đạt mức độ trung bình, Mức C: Mức độ cơ bản/chưa đạt) tương ứng với từng biểu hiện hành vi.
- Đánh giá kết quả:
- Về mặt định lượng: Tỷ lệ học sinh đạt Mức A và Mức B ở các tiêu chí phát hiện vấn đề, đề xuất giải pháp và thiết kế hoạt động tăng dần qua các bài kiểm tra thực nghiệm; tỷ lệ học sinh ở Mức C giảm rõ rệt.
- Về mặt định tính: Học sinh chuyển biến từ trạng thái thụ động, lúng túng khi xử lý các tình huống thực tiễn sang chủ động làm việc nhóm, biết tra cứu thông tin, lập luận dựa trên bằng chứng khoa học và tự tin trình bày giải pháp.
Kết quả và đóng góp
- Kết quả khảo sát và thực nghiệm: Số liệu thực nghiệm đã xác nhận tính đúng đắn của giả thuyết khoa học. Học sinh được học tập theo tiến trình giải quyết vấn đề với các bài tập thực tiễn có sự tiến bộ rõ rệt về khả năng thu thập thông tin, đề xuất giả thuyết và vận dụng kiến thức sinh học vào giải thích các vấn đề kinh tế, môi trường và nông nghiệp.
- Đóng góp về mặt lý luận: Hệ thống hóa cơ sở lý luận về dạy học giải quyết vấn đề và năng lực giải quyết vấn đề theo chuẩn Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 môn Sinh học cấp THPT.
- Đóng góp về mặt thực tiễn:
- Đề xuất quy trình 4 bước xây dựng vấn đề thực tiễn trong dạy học Sinh học 11.
- Xây dựng hệ thống bài tập thực tiễn có tính thời sự cao (ô nhiễm môi trường, hạn mặn, nông nghiệp công nghệ cao, an toàn vệ sinh thực phẩm).
- Cung cấp bộ giáo án thực nghiệm mẫu chuẩn hóa theo khung kế hoạch bài dạy của Công văn 5512/BGDĐT-GDTrH kèm bảng tiêu chí và thang đo năng lực chi tiết.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế:
- Thời gian nghiên cứu và thực nghiệm giới hạn trong năm học 2023 - 2024 (từ tháng 09/2023 đến tháng 04/2024).
- Địa bàn thực nghiệm sư phạm chỉ tập trung tại trường THPT Tân Thông Hội (TP. Hồ Chí Minh) với cỡ mẫu 2 lớp, chưa mở rộng ra các trường có điều kiện cơ sở vật chất và năng lực đầu vào khác nhau.
- Về mặt nội dung, khóa luận chỉ mới tập trung đi sâu vào khâu hình thành kiến thức mới của phần Trao đổi nước và khoáng ở thực vật.
- Hướng nghiên cứu tiếp:
- Mở rộng việc xây dựng hệ thống bài tập thực tiễn và kế hoạch bài dạy giải quyết vấn đề cho toàn bộ các phần còn lại của Sinh học 11 (Quang hợp, Hô hấp, Cảm ứng, Sinh trưởng và phát triển, Sinh sản) cũng như chương trình Sinh học 10 và 12.
- Triển khai thực nghiệm sư phạm trên phạm vi rộng hơn ở nhiều địa bàn tỉnh, thành phố khác nhau để hoàn thiện bộ công cụ đánh giá năng lực.
Giá trị tham khảo
Tài liệu là nguồn tham khảo hữu ích cho các nhóm đối tượng cụ thể:
- Sinh viên ngành Sư phạm Sinh học: Tham khảo phương pháp xây dựng bài tập thực tiễn, quy trình thiết kế giáo án đổi mới theo hướng phát triển năng lực và kỹ thuật xử lý số liệu khảo sát, thực nghiệm sư phạm.
- Giáo viên môn Sinh học cấp THPT: Trực tiếp sử dụng hệ thống câu hỏi, phiếu bài tập tình huống thực tiễn và khung giáo án bài dạy (theo mẫu Công văn 5512/BGDĐT-GDTrH) cho chủ đề Trao đổi nước và khoáng ở thực vật trong Chương trình GDPT 2018.
- Cán bộ quản lý chuyên môn và người nghiên cứu giáo dục: Tham khảo bộ tiêu chí đánh giá các biểu hiện hành vi của năng lực giải quyết vấn đề trong giảng dạy khoa học tự nhiên.
Câu hỏi thường gặp
1. Khóa luận tiến hành khảo sát thực trạng nhận thức của giáo viên và học sinh tại những đơn vị nào?
Khóa luận đã khảo sát 24 giáo viên Sinh học đang giảng dạy tại các trường THPT ở TP. Hồ Chí Minh (như THPT Ngô Gia Tự, THPT Tạ Quang Bửu, THPT Nguyễn Văn Linh, THPT Võ Văn Kiệt, THPT Nguyễn Khuyến, THPT Nguyễn Thị Bình, THPT Nam Kỳ Khởi Nghĩa, THPT Năng khiếu TDTT Nguyễn Thị Định, THPT Hùng Vương, THPT Trần Khai Nguyên, THPT Diên Hồng) và 132 học sinh tại các lớp 11A5, 11A6 (THPT Giồng Ông Tố) và 11A8, 11A10 (THPT Tân Thông Hội).
2. Quy trình xây dựng vấn đề thực tiễn trong khóa luận gồm những bước nào?
Quy trình gồm 4 bước: (1) Xác định mục tiêu của chủ đề/bài học dựa trên yêu cầu cần đạt; (2) Phân tích nội dung kiến thức cốt lõi và lựa chọn vấn đề thực tiễn phù hợp; (3) Biên soạn văn bản vấn đề thực tiễn theo 6 thành phần; (4) Thử nghiệm nhóm nhỏ, hoàn thiện kế hoạch bài dạy theo Công văn 5512/BGDĐT-GDTrH và xây dựng công cụ đánh giá.
3. Khóa luận đã đưa những tình huống thực tiễn điển hình nào vào kế hoạch bài dạy?
Các tình huống bao gồm: Hiện tượng hạn mặn ở Đồng bằng sông Cửu Long ảnh hưởng cây trồng; vụ việc cây xà cừ đường Láng (Hà Nội) bị đẽo vỏ 30 x 40 cm nhưng vẫn sinh trưởng; cơ sở khoa học của câu ca dao sấm sét cung cấp đạm tự nhiên; hậu quả của việc lạm dụng phân bón hóa học làm suy thoái đất; và vụ việc tưới dầu nhớt thải trên ruộng rau muống tại Đà Lạt.
4. Khảo sát thực trạng chỉ ra học sinh gặp những trở ngại lớn nhất nào khi giải quyết nhiệm vụ học tập?
Khó khăn lớn nhất của học sinh là tình trạng thiếu thông tin, kiến thức nền tảng (chiếm 67.9%) và không thể đưa ra được các giải pháp khả thi để giải quyết nhiệm vụ (chiếm 64.2%), dẫn tới 58.0% học sinh không giải quyết được nhiệm vụ học tập khi được giao.
5. Hoạt động thực nghiệm sư phạm được triển khai tại đâu và theo tiến trình như thế nào?
Thực nghiệm được thực hiện trên 2 lớp 11 tại trường THPT Tân Thông Hội (TP. Hồ Chí Minh) qua 3 giai đoạn: Giai đoạn trước thực nghiệm (chưa tổ chức dạy học phát triển NLGQVĐ), giai đoạn trong thực nghiệm (bắt đầu áp dụng dạy học giải quyết vấn đề với bài tập thực tiễn) và giai đoạn sau thực nghiệm (đánh giá mức độ tiến bộ qua bộ tiêu chí phân hạng A, B, C).
Kết luận
Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Lâm Mỹ Quế Nhi đã làm rõ cơ sở lý luận và khảo sát toàn diện thực trạng dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề môn Sinh học tại các trường THPT trên địa bàn TP. Hồ Chí Minh. Tác giả đã xây dựng thành công quy trình 4 bước biên soạn bài tập thực tiễn và thiết kế hệ thống tình huống thực tế gắn liền với chủ đề Trao đổi nước và khoáng ở thực vật (Sinh học 11, Chương trình GDPT 2018). Kết quả thực nghiệm sư phạm tại trường THPT Tân Thông Hội khẳng định tính hiệu quả và khả thi của phương pháp dạy học giải quyết vấn đề, góp phần phát triển năng lực tư duy khoa học và kỹ năng vận dụng tri thức vào đời sống cho học sinh.