Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh đổi mới căn bản và toàn diện nền giáo dục theo tinh thần Nghị quyết số 29-NQ/TW của Ban Chấp hành Trung ương Đảng và các định hướng chiến lược phát triển giáo dục giai đoạn 2011–2020, việc chuyển đổi từ phương thức truyền thụ kiến thức một chiều sang phát triển phẩm chất và năng lực người học là yêu cầu cấp thiết. Môn Hóa học ở bậc trung học phổ thông giữ vai trò then chốt trong việc trang bị tri thức khoa học thực nghiệm, tuy nhiên thực tế giảng dạy cho thấy hơn 76% bài tập hiện nay vẫn nặng tính hàn lâm, chủ yếu tập trung vào tái hiện lý thuyết và tính toán công thức đơn thuần, thiếu tính liên hệ thực tiễn và chưa kích thích tư duy giải quyết vấn đề của học sinh.

Nghiên cứu được triển khai nhằm mục tiêu tuyển chọn, xây dựng và đề xuất các biện pháp sử dụng hệ thống bài tập hóa học chương Đại cương về kim loại trong chương trình Hóa học 12 theo định hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh. Nghiên cứu thực hiện khảo sát và thực nghiệm sư phạm tại 2 trường trung học phổ thông thuộc huyện Lương Tài, tỉnh Bắc Ninh gồm Trường Trung học phổ thông Lương Tài và Trường Trung học phổ thông Lương Tài 2 trong 2 năm học liên tiếp 2014–2015 và 2015–2016 trên quy mô 222 học sinh và 10 giáo viên bộ môn. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn sâu sắc khi cung cấp một khung công cụ sư phạm hoàn chỉnh, giúp nâng tỷ lệ học sinh đạt năng lực giải quyết vấn đề ở mức khá và giỏi tăng thêm từ 15% đến 22%, đồng thời tạo bước đột phá trong phương pháp kiểm tra đánh giá chất lượng dạy học theo chuẩn đầu ra.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Đề tài vận dụng lý thuyết dạy học kiến tạo kết hợp với mô hình cấu trúc năng lực hành động của các nhà nghiên cứu giáo dục hiện đại, xác định năng lực hành động là sự tổng hòa của 4 thành phần cốt lõi: năng lực chuyên môn, năng lực phương pháp, năng lực xã hội và năng lực cá thể. Dựa trên khung chuẩn đánh giá của Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế kết hợp định hướng của Bộ Giáo dục và Đào tạo, năng lực giải quyết vấn đề trong môn Hóa học được cấu trúc thành 4 tiêu chí hành vi rõ ràng: khả năng phân tích và phát hiện tình huống có vấn đề; khả năng thu thập và xử lý thông tin liên quan; khả năng đề xuất giả thuyết và lập kế hoạch giải quyết; khả năng thực thi, đánh giá và điều chỉnh giải pháp.

Bên cạnh đó, đề tài làm sáng tỏ 3 khái niệm nền tảng: bài tập hóa học định hướng năng lực, tình huống có vấn đề trong dạy học hóa học và bài tập mở gắn bối cảnh thực tiễn. Hệ thống bài tập được phân loại theo 3 mức độ nhận thức chính: bài tập tái hiện thông tin, bài tập xử lý thông tin vận dụng và bài tập tạo thông tin giải quyết vấn đề phức hợp.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu sơ cấp thu thập từ đợt điều tra thực trạng bằng phiếu hỏi đối với 10 giáo viên có thâm niên công tác từ 5 đến 17 năm và 222 học sinh thuộc 5 lớp 12 tại 2 trường trung học phổ thông. Cỡ mẫu thực nghiệm sư phạm gồm 222 học sinh được phân chia đồng đều thành các cặp lớp đối chứng và lớp thực nghiệm có năng lực học tập ban đầu tương đương. Phương pháp chọn mẫu phân tầng thuận tiện được áp dụng để đảm bảo tính đại diện và khách quan cho khu vực nông thôn đang chuyển đổi công nghiệp hóa.

Quy trình thu thập và phân tích dữ liệu trải qua 2 bài kiểm tra định lượng độc lập kết hợp bảng kiểm quan sát hành vi trong suốt 12 tiết phân phối chương trình của chương Đại cương về kim loại. Lý do lựa chọn phương pháp thống kê toán học trong nghiên cứu khoa học giáo dục là nhằm lượng hóa chính xác độ tin cậy của giả thuyết, thông qua các tham số thống kê mô tả gồm giá trị trung bình, độ lệch chuẩn, bảng phân phối tần số, tần suất lũy tích và kiểm định t-test so sánh phương sai. Tiến độ nghiên cứu được thực hiện xuyên suốt từ tháng 9 năm 2014 đến tháng 5 năm 2016.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Khảo sát thực trạng cho thấy sự mất cân đối nghiêm trọng trong việc sử dụng phương pháp giảng dạy: 100% giáo viên thường xuyên sử dụng thuyết trình, 80% sử dụng đàm thoại, trong khi chỉ có 30% giáo viên thường xuyên áp dụng phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề. Về nguồn tư liệu bài tập, 76% các dạng bài tập được sử dụng trên lớp chỉ thuần túy là tái hiện lý thuyết (chiếm 35%) và vận dụng giải toán cơ bản (chiếm 41%), trong khi các bài tập gắn với tình huống thực tiễn chỉ chiếm 13% và bài tập gắn với thí nghiệm, sơ đồ hình ảnh chỉ đạt 11%.

Khảo sát trên 222 học sinh ghi nhận 69,8% học sinh có hứng thú với môn học và 72,1% chú ý nghe giảng, nhưng chỉ có 42,8% học sinh chủ động phát biểu xây dựng bài và 59,1% hiểu bài ngay tại lớp. Đáng chú ý, 80,2% học sinh quan niệm bài tập hóa học chỉ có chức năng rèn kỹ năng tính toán, 73,0% dùng để củng cố kiến thức và chỉ có 18,9% nhận thức được bài tập là công cụ cung cấp kiến thức mới.

Dạng bài tập hóa học khảo sát Tỷ lệ giáo viên sử dụng Mục đích sử dụng chính của học sinh Tỷ lệ nhận thức
Bài tập vận dụng giải toán 41% Rèn luyện kỹ năng tính toán 80,2%
Bài tập tái hiện lý thuyết 35% Củng cố kiến thức đã học 73,0%
Bài tập gắn với thực tiễn 13% Tiếp nhận kiến thức mới 18,9%
Bài tập gắn với thực hành, thí nghiệm 11% Khác / Không có vai trò 2,7%

Kết quả thực nghiệm sư phạm khẳng định tính ưu việt rõ rệt của hệ thống bài tập mới: Điểm trung bình bài kiểm tra số 1 và số 2 của nhóm thực nghiệm luôn cao hơn nhóm đối chứng từ 0,65 đến 0,82 điểm. Tỷ lệ học sinh đạt loại khá và giỏi ở các lớp thực nghiệm đạt từ 65% đến 72%, cao hơn đáng kể so với mức 48% đến 53% ở các lớp đối chứng, trong khi tỷ lệ điểm yếu kém ở nhóm thực nghiệm giảm xuống dưới mức 3,5%.

PHÂN PHỐI XẾP LOẠI HỌC SINH TỔNG HỢP SAU THỰC NGHIỆM (%)
Lớp Thực nghiệm  [██████ 32% Giỏi ] [████████ 40% Khá ] [██ 25% TB] [ 3% Y]
Lớp Đối chứng    [███ 15% Giỏi    ] [███████ 35% Khá  ] [████ 41% TB] [█ 9% Y]
0%             20%              40%             60%            80%        100%

Thảo luận kết quả

Sự vượt trội về kết quả học tập của nhóm thực nghiệm bắt nguồn từ việc tác giả đã xây dựng quy trình 6 bước khoa học để thiết kế bài tập hóa học tạo mâu thuẫn nhận thức. Khi tiếp cận các bài toán thực nghiệm như hiện tượng ăn mòn điện hóa của thanh kẽm trong môi trường axit khi có mặt ion đồng, học sinh không giải theo lối mòn thuật toán mà phải vận dụng mô hình tư duy phản biện, tự thiết lập giả thuyết và kiểm chứng qua dữ liệu thực tế.

So sánh với các nghiên cứu trước đây về đổi mới phương pháp dạy học hóa học vốn chỉ dừng lại ở việc bổ sung bài tập định tính, nghiên cứu này đã tiến xa hơn khi chuẩn hóa bộ công cụ đánh giá đa chiều kết hợp bảng kiểm quan sát định tính và bài kiểm tra định lượng. Khi phân tích đồ thị đường lũy tích kết quả các bài kiểm tra, đường biểu diễn 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 một cách tường minh rằng độ phân hóa nhận thức và năng lực giải quyết vấn đề của học sinh thực nghiệm đã đạt bước tiến bộ vượt bậc và có ý nghĩa thống kê bền vững.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, đối với giáo viên trực tiếp giảng dạy, cần áp dụng nghiêm ngặt quy trình 6 bước biên soạn bài tập định hướng năng lực vào các kế hoạch bài dạy hàng tuần. Mục tiêu cần đạt là nâng tỷ lệ bài tập gắn với bối cảnh thực tiễn và bài tập thực hành thí nghiệm lên tối thiểu 35% tổng thời lượng luyện tập trong học kỳ, hoàn thành cấu trúc lại ngân hàng bài tập trong thời gian 6 tháng.

Thứ hai, đối với tổ chuyên môn nhà trường, cần tái cấu trúc phân phối chương trình các bài ôn tập và luyện tập chương Đại cương về kim loại theo hướng chuyển giao nhiệm vụ học tập phức hợp. Cần tăng thời lượng hoạt động nhóm và thảo luận giải quyết vấn đề lên ít nhất 40% thời gian mỗi tiết học lý thuyết, triển khai đồng bộ từ đầu năm học mới.

Thứ ba, đối với ban giám hiệu các trường trung học phổ thông, cần chỉ đạo đổi mới phương thức kiểm tra đánh giá, chấm dứt việc ra đề thi chỉ kiểm tra ghi nhớ và tính toán thuần túy. Cần đưa bảng kiểm quan sát năng lực và hồ sơ học tập vào quy chế đánh giá thường xuyên, hướng tới độ chính xác trong phân loại năng lực học sinh đạt trên 90% sau 1 năm thử nghiệm.

Thứ tư, đối với Sở Giáo dục và Đào tạo cùng các cơ sở đào tạo sư phạm, cần tổ chức định kỳ các khóa bồi dưỡng chuyên sâu về kỹ thuật tạo mâu thuẫn nhận thức và phương pháp nghiên cứu khoa học sư phạm ứng dụng cho 100% giáo viên Hóa học cốt cán trong vòng 12 tháng tới.

LỘ TRÌNH ĐỀ XUẤT VÀ TRIỂN KHAI KHUYẾN NGHỊ

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm giáo viên Hóa học cấp trung học phổ thông là đối tượng thụ hưởng trực tiếp, có thể khai thác ngay hệ thống 3 dạng bài tập mẫu và các giáo án thực nghiệm chương Đại cương về kim loại để đổi mới phương pháp giảng dạy trên lớp hàng ngày.

Nhóm tổ trưởng chuyên môn và cán bộ quản lý giáo dục có thể sử dụng luận văn như một tài liệu tham chiếu chuẩn mực để xây dựng kế hoạch bồi dưỡng giáo viên, tổ chức sinh hoạt chuyên môn theo chuyên đề nghiên cứu bài học và cải tiến quy trình ra đề thi đánh giá năng lực.

Nhóm sinh viên, học viên cao học chuyên ngành Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Hóa học sẽ tìm thấy trong tài liệu này hệ thống cơ sở lý luận vững chắc, quy trình 6 bước xây dựng bài tập chuẩn hóa và các công cụ thống kê toán học mẫu mực trong nghiên cứu thực nghiệm sư phạm.

Nhóm chuyên gia biên soạn sách giáo khoa và tài liệu tham khảo có thể tham khảo các ý tưởng thiết kế tình huống thực tiễn, thí nghiệm tạo vấn đề để tích hợp vào các bộ sách giáo khoa và học liệu số mới.

Câu hỏi thường gặp

Hệ thống bài tập trong luận văn khác biệt như thế nào so với bài tập truyền thống?

Bài tập truyền thống chủ yếu là bài tập đóng, tập trung vào tái hiện kiến thức chiếm 35% hoặc giải toán máy móc chiếm 41%. Hệ thống bài tập mới chú trọng tạo mâu thuẫn nhận thức từ các bối cảnh đời sống và thí nghiệm, buộc học sinh phải độc lập tìm tòi, xây dựng giả thuyết và kiểm chứng giải pháp.

Quy trình 6 bước xây dựng bài tập phát triển năng lực gồm những bước nào?

Quy trình chuẩn hóa gồm 6 bước liên hoàn: Lựa chọn chủ đề nội dung thực tiễn; Xác định tri thức đã có và tri thức cần hình thành; Xây dựng mâu thuẫn nhận thức; Thiết kế bài tập và văn phong diễn đạt; Xây dựng đáp án cùng tiêu chí đánh giá; Thử nghiệm thực tế, xin ý kiến chuyên gia và hoàn thiện.

Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh bằng những công cụ nào?

Nghiên cứu kết hợp đồng bộ giữa đánh giá định lượng thông qua các bài kiểm tra chuyên biệt và đánh giá định tính dựa trên bảng kiểm quan sát hành vi, hồ sơ học tập của học sinh. Cách tiếp cận này giúp lượng hóa chính xác 4 mức độ tiến bộ của người học trong suốt quá trình học tập.

Những khó khăn lớn nhất của giáo viên khi triển khai phương pháp này là gì?

Khảo sát chỉ ra 60% giáo viên gặp trở ngại do học sinh chưa quen với việc chủ động tư duy, 50% thiếu hệ thống tài liệu bài tập định hướng năng lực chuyên sâu, 40% gặp áp lực về phân bổ thời gian tiết học và 30% giáo viên chưa được đào tạo bài bản về kỹ thuật dạy học giải quyết vấn đề.

Việc áp dụng bài tập thực tiễn có làm giảm kết quả thi cử môn Hóa học không?

Kết quả thực nghiệm trên 222 học sinh chứng minh phổ điểm kiểm tra của lớp thực nghiệm cao hơn hẳn lớp đối chứng, tỷ lệ học sinh khá giỏi tăng thêm 15% đến 22%. Việc hiểu sâu bản chất hóa học giúp học sinh xử lý các câu hỏi phân hóa trong các kỳ thi nhanh chóng và chính xác hơn.

Kết luận

  • Hệ thống hóa một cách toàn diện cơ sở lý luận về cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề và nguyên tắc xây dựng bài tập hóa học định hướng năng lực cho học sinh lớp 12.
  • Khảo sát chi tiết thực trạng dạy học trên 10 giáo viên và 222 học sinh tại tỉnh Bắc Ninh, làm rõ sự mất cân đối khi có tới 76% bài tập mang tính hàn lâm truyền thống.
  • Đề xuất thành công quy trình 6 bước khoa học và hệ thống bài tập chuyên sâu chương Đại cương về kim loại gắn liền với các tình huống thực tiễn và thí nghiệm hóa học.
  • Thực nghiệm sư phạm minh chứng tính khả thi và hiệu quả vượt trội, nâng tỷ lệ học sinh đạt điểm khá và giỏi tăng thêm từ 15% đến 22% so với phương pháp truyền thống.
  • Xác lập lộ trình chuyển giao tài liệu trong vòng 6 đến 12 tháng tới, khuyến khích các trường trung học phổ thông áp dụng đồng bộ để đổi mới căn bản phương pháp dạy học và kiểm tra đánh giá môn Hóa học.