Tổng quan luận án

Đề tài "Phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh thông qua bài toán nhận thức phần Hóa học phi kim Trung học phổ thông" do nghiên cứu sinh Đặng Trần Xuân thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Đặng Thị Oanh và PGS.TS. Lê Thị Hồng Hải, bảo vệ tại Trường Đại học Sư phạm Hà Nội năm 2020, thuộc chuyên ngành Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Hóa học (Mã số: 9.11).

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Bối cảnh đổi mới giáo dục tại Việt Nam theo tinh thần Nghị quyết số 29-NQ/TW của Ban Chấp hành Trung ương Đảng khóa XI và Nghị quyết số 88/2014/QH13 của Quốc hội đặt ra yêu cầu chuyển từ nền giáo dục nặng về truyền thụ kiến thức sang phát triển toàn diện phẩm chất và năng lực người học. Trong Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể (ban hành tháng 12/2018), năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo được xác định là một trong những năng lực chung cốt lõi của người học trong thế kỷ 21.

Tuy nhiên, thực trạng dạy học Hóa học tại các trường trung học phổ thông thời điểm nghiên cứu chủ yếu sử dụng bài tập có sẵn trong sách giáo khoa, sách bài tập nhằm rèn luyện kỹ năng giải câu hỏi trắc nghiệm khách quan phục vụ các kỳ thi. Cách tiếp cận này biến học sinh thành người giải bài tập máy móc mà chưa chú trọng phát triển năng lực tư duy. Phần Hóa học phi kim trong chương trình lớp 10 và lớp 11 được bố trí sau các nội dung lý thuyết chủ đạo, chứa đựng nhiều nội dung liên hệ thực tiễn sản xuất và đời sống, tạo điều kiện thuận lợi để xây dựng các tình huống có vấn đề. Khoảng trống nghiên cứu mà tác giả xác định là việc thiếu vắng một hệ thống bài toán nhận thức được thiết kế chuẩn hóa kèm quy trình và biện pháp sư phạm cụ thể nhằm phát triển và đánh giá năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trong các dạng bài học Hóa học phi kim.

Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu xây dựng và sử dụng bài toán nhận thức phần Hóa học phi kim nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh, góp phần đổi mới phương pháp dạy và học Hóa học ở trường trung học phổ thông theo định hướng phát triển năng lực.

Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng được bài toán nhận thức phần Hóa học phi kim đa dạng, phong phú và sử dụng hợp lý, phù hợp với đối tượng học sinh trong các dạng bài nghiên cứu tài liệu mới, củng cố, luyện tập và kiểm tra đánh giá thì sẽ phát triển được năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh, góp phần nâng cao chất lượng dạy học Hóa học ở trường trung học phổ thông.

Nhiệm vụ nghiên cứu

Luận án xác định và thực hiện 6 nhiệm vụ nghiên cứu:

  1. Tổng quan cơ sở lý luận và thực tiễn về đổi mới giáo dục phổ thông theo định hướng năng lực, năng lực giải quyết vấn đề, bài toán nhận thức và mối quan hệ giữa bài toán nhận thức với việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề.
  2. Phân tích mục tiêu, nội dung, cấu trúc và đặc điểm về phương pháp dạy học phần Hóa học phi kim trong chương trình trung học phổ thông.
  3. Xác định nguyên tắc, quy trình lựa chọn, xây dựng hệ thống bài toán nhận thức phần Hóa học phi kim.
  4. Đề xuất các biện pháp sử dụng hệ thống bài toán nhận thức kết hợp với một số phương pháp dạy học tích cực trong các dạng bài học và thiết kế kế hoạch bài dạy tương ứng.
  5. Xây dựng cấu trúc, các mức độ đánh giá và bộ công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh thông qua các biện pháp đề xuất.
  6. Tiến hành thực nghiệm sư phạm nhằm khẳng định tính khả thi và hiệu quả của các biện pháp đã đề xuất.

Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học môn Hóa học trung học phổ thông tại Việt Nam.
  • Đối tượng nghiên cứu: Bài toán nhận thức phần Hóa học phi kim trung học phổ thông và vấn đề phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trung học phổ thông.
  • Phạm vi nội dung: Hệ thống bài toán nhận thức và kiến thức phần Hóa học phi kim thuộc chương trình cơ bản môn Hóa học lớp 10 và lớp 11.
  • Phạm vi không gian: Các trường trung học phổ thông tại một số tỉnh, thành phố thuộc ba miền Bắc, Trung, Nam.
  • Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 10/2014 đến tháng 10/2019.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu trên thế giới

  • Về giáo dục dựa trên năng lực và năng lực giải quyết vấn đề: Nghiên cứu về giáo dục định hướng năng lực phát triển từ thập niên 1970 tại Mỹ (Guskey, 2005; Chang, 2006; Chyung, Stepich & Cox, 2006; Jackson et al., 2007; Kaslow, 2004). Các tác giả Howard Gardner, F. E. Weinert và các tổ chức quốc tế (UNDP, OECD qua chương trình PISA 2012) xác định năng lực là khả năng huy động kiến thức, kỹ năng, thái độ để thực hiện nhiệm vụ trong bối cảnh cụ thể. Nghiên cứu của Cotton (2000) và Corbett Wilson (2000) chỉ ra các yếu tố tác động đến sự phát triển năng lực. Ian Robertson nghiên cứu về các chiến lược tư duy trong giải quyết vấn đề. Ester Care, Patrick Griffin và Mark Wilson (2017) đề xuất thang đo năng lực giải quyết vấn đề gồm 6 mức độ dựa trên hai thành tố nhận thức và xã hội; Doug Archbald nghiên cứu về đánh giá thực thực tiễn.
  • Về dạy học giải quyết vấn đề và bài toán nhận thức: Tư tưởng dạy học bằng đàm thoại, tranh luận xuất phát từ Socrat và được John Dewey (1909) phát triển thành quan điểm dạy học giải quyết vấn đề. Giữa thế kỷ 20, các nhà giáo dục Liên Xô như Vet-côp, Macôp, M.A. Đa-nhi-côp, M. Makximova nghiên cứu về câu hỏi nêu vấn đề. V. Okon phát triển lý thuyết dạy học nêu vấn đề qua bài toán; I.Ia. Lerner (Lecne, 1981) xây dựng quy trình dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề. Mô hình dạy học giải quyết vấn đề được áp dụng tại Bắc Mỹ, Châu Âu, Úc, Nhật Bản, Hàn Quốc, Singapore, Malaysia.

Các hướng nghiên cứu tại Việt Nam

  • Về năng lực và năng lực giải quyết vấn đề: Tiếp cận tâm lý học có Phạm Minh Hạc, Trần Trọng Thủy, Nguyễn Quang Uẩn. Nghiên cứu khung năng lực học sinh phổ thông có nhóm tác giả Viện Khoa học Giáo dục Việt Nam do Nguyễn Thị Minh Phương (2011) chủ trì. Về cấu trúc và công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề có công trình của Nguyễn Thị Lan Phương (2014) và cấu trúc năng lực trong Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể (2018).
  • Về phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong các môn học: Trong môn Toán (Lê Thống Nhất, 1996; Từ Đức Thảo, 2014; Phan Anh Tài, 2014; Nguyễn Lâm Đức, 2016; Hà Xuân Thành, 2017); Môn Sinh học (Mai Văn Hưng, Lê Thái Hưng, Đỗ Hoàng Mai, 2015; Phan Khắc Nghệ, 2016). Trong môn Hóa học có các luận án tiến sĩ của Lê Văn Năm (2001), Trần Thị Thu Huệ (2011), Nguyễn Thị Hồng Gấm (2012), Phạm Hồng Bắc (2013), Phạm Thị Bích Đào (2015), Nguyễn Thị Phương Thúy (2016), Nguyễn Thị Thanh (2016), Đỗ Thị Quỳnh Mai (2017), Phạm Thị Kim Ngân (2018), cùng các nghiên cứu về bài tập của Nguyễn Đức Dũng, Hoàng Đình Xuân, Hà Thị Thoan (2016), Lưu Thị Lương Yến.
  • Về bài toán nhận thức trong dạy học Hóa học: Nguyễn Ngọc Quang (1994) xác định dạy học bằng bài toán nhận thức là phương pháp sư phạm chuyển hóa cách nhận thức khoa học vào nhà trường. Nguyễn Cương (2007), Bernd Meier và Nguyễn Văn Cường nghiên cứu về các tình huống có vấn đề. Đỗ Thị Thúy Hằng (2006) nghiên cứu bài toán nhận thức phần phản ứng oxi hóa - khử. Trần Ngọc Huy và Đặng Thị Oanh (2011, 2013, 2015) nghiên cứu xây dựng bài toán nhận thức phần Hóa học hữu cơ lớp 11 nâng cao.

Khoảng trống luận án giải quyết

Các công trình trước đây chủ yếu dừng lại ở việc áp dụng bài toán nhận thức cho các nội dung đơn lẻ hoặc chưa xây dựng một khung đánh giá năng lực giải quyết vấn đề dựa trên rubric tường minh. Luận án này tập trung hệ thống hóa khái niệm bản chất của bài toán nhận thức, thiết lập cấu trúc tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề thông qua bài toán nhận thức, xây dựng hệ thống 59 bài toán nhận thức phần Hóa học phi kim lớp 10, 11 và đề xuất biện pháp sử dụng tương ứng cho từng dạng bài học cụ thể.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và khái niệm nền tảng

Luận án dựa trên ba lý thuyết học tập chính:

  1. Thuyết nhận thức (Cognitivism): Đại diện bởi Edward Tolman, Jean Piaget, Jerome Bruner, Ulrick Neisser, John Dewey. Thuyết này khẳng định cấu trúc nhận thức được hình thành qua trải nghiệm và học tập; việc dạy học cần tối ưu hóa quá trình xử lý thông tin và giải quyết vấn đề của người học.
  2. Thuyết kiến tạo (Constructivism): Đại diện bởi Jean Piaget, Paul Watzlawick, Hans Aebli, Maria Montessori. Bản chất học tập là người học tự kiến tạo tri thức của bản thân thông qua hoạt động và trải nghiệm, là cơ sở cho các mô hình dạy học tích cực và mô hình 5E.
  3. Thuyết "Vùng phát triển gần nhất" (ZPD): Của L. S. Vygotsky, phân định 3 vùng nhận thức: Vùng phát triển hiện tại (nhiệm vụ học sinh tự giải quyết độc lập), Vùng phát triển gần nhất (nhiệm vụ học sinh giải quyết được khi có sự hỗ trợ của giáo viên hoặc bạn học), và Vùng phát triển xa (nhiệm vụ vượt quá khả năng nhận thức). Dạy học hiệu quả phải hướng vào vùng phát triển gần nhất.

Khái niệm bài toán nhận thức (BTNT) trong luận án được kế thừa từ định nghĩa của Trần Ngọc Huy (2015): Là một hệ thông tin xác định chứa đựng mâu thuẫn, bao gồm cái đã biết và cái chưa biết có mối liên hệ chưa tường minh, đòi hỏi người học phải bằng hoạt động tìm tòi, nghiên cứu để tìm ra phép giải mới.

Tiêu chí Bài tập Bài toán Bài toán nhận thức
Mục đích Củng cố lý thuyết, rèn luyện kỹ năng, vận dụng thành thạo công thức, quy luật đã học. Nhà khoa học nghiên cứu, tìm ra tri thức, kỹ thuật, phương pháp, quy luật hoàn toàn mới đối với nhân loại. Học sinh nghiên cứu, tìm ra kiến thức, kỹ năng, phương pháp giải, quy luật mới đối với bản thân.
Tính chất Không chứa đựng mâu thuẫn nhận thức; phép giải đã có sẵn và kết quả chắc chắn tìm ra. Chứa đựng mâu thuẫn nhận thức giữa cái đã biết và cái khoa học chưa tìm ra; phép giải và kết quả chưa có sẵn. Chứa đựng mâu thuẫn nhận thức giữa cái học sinh đã biết và chưa biết; phép giải học sinh chưa biết nhưng khoa học đã biết.
Kết quả Học sinh ghi nhớ kiến thức, vận dụng thành thạo công thức, phương pháp giải toán quen thuộc. Tạo ra phát minh mới, quy trình công nghệ mới, quy luật khoa học mới cho xã hội. Học sinh khám phá tri thức mới, phương pháp giải mới, hình thành niềm tin và năng lực nhận thức.
Phát triển năng lực Chưa đặt nặng phát triển năng lực chung, chủ yếu phát triển năng lực tính toán. Phát triển toàn diện năng lực sáng tạo và giải quyết vấn đề của con người. Phát triển năng lực giải quyết vấn đề và năng lực sáng tạo của học sinh.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nhóm phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Phân tích, tổng hợp, khái quát hóa các văn bản quy phạm pháp luật, tài liệu chuyên ngành về giáo dục học, tâm lý học, phương pháp dạy học Hóa học và lý thuyết kiểm tra đánh giá.
  • Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn:
    • Điều tra khảo sát: Sử dụng phiếu hỏi điều tra thực trạng trên 225 giáo viên Hóa học thuộc 85 trường trung học phổ thông trên cả ba miền Bắc, Trung, Nam và khảo sát 876 học sinh tại một số trường trung học phổ thông ở Hà Nội và Bắc Ninh.
    • Phương pháp chuyên gia: Lấy ý kiến các giảng viên, nhà khoa học giáo dục, chuyên viên và giáo viên cốt cán để thẩm định hệ thống bài toán nhận thức đã thiết kế.
    • Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Thực hiện qua 3 vòng (Vòng thăm dò năm học 2015-2016, Vòng 1 và Vòng 2 chính thức từ năm 2016 đến 2019) với các lớp thực nghiệm và lớp đối chứng tương đương.
  • Phương pháp xử lý số liệu: Sử dụng thống kê toán học và phần mềm SPSS để tính toán các tham số: Điểm trung bình ($\bar{X}$), độ lệch chuẩn ($S$), sai số tiêu chuẩn ($SE$), kiểm định Student ($t$-test), hệ số quy mô ảnh hưởng Cohen ($ES$), và vẽ đồ thị lũy tích phân bố điểm số.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề và bài toán nhận thức trong dạy học hóa học trung học phổ thông

  • Hệ thống hóa lý luận về bài toán nhận thức: Luận án làm rõ cấu trúc 3 thành phần của bài toán nhận thức gồm: Giả thiết (cái đã biết), Kết luận (cái chưa biết) và Phép giải mới. Đồng thời xác lập 5 nguyên tắc xây dựng bài toán nhận thức: (1) Chứa đựng mâu thuẫn nhận thức và tri thức mới; (2) Đảm bảo tính chính xác khoa học; (3) Đảm bảo tính vừa sức và linh hoạt; (4) Đảm bảo phát triển năng lực học sinh, đặc biệt là năng lực giải quyết vấn đề; (5) Đảm bảo chuẩn kiến thức kỹ năng của chương trình.
  • Quy trình xây dựng bài toán nhận thức: Gồm 4 bước: (1) Xác định tri thức đã biết và tri thức cần hình thành; (2) Xây dựng mâu thuẫn nhận thức cơ bản; (3) Thiết kế bài toán nhận thức dựa trên dữ kiện xuất phát; (4) Kiểm tra lại theo các tiêu chí sư phạm.
  • Quy trình sử dụng bài toán nhận thức: Đề xuất quy trình 3 bước: Bước 1: Phát hiện vấn đề và chuyển hóa sư phạm; Bước 2: Hướng dẫn học sinh giải quyết vấn đề; Bước 3: Kết luận và rút ra tri thức mới.
  • Kết quả điều tra thực trạng: Khảo sát 225 giáo viên và 876 học sinh cho thấy phần lớn giáo viên nhận thức được tầm quan trọng của việc phát triển năng lực nhưng tần suất sử dụng bài toán nhận thức trong dạy học còn thấp. Đa số giáo viên vẫn sử dụng bài tập có sẵn trong sách giáo khoa/sách bài tập để rèn kỹ năng giải trắc nghiệm tính toán; học sinh còn thụ động trong việc tự phát hiện vấn đề và đề xuất giả thuyết nghiên cứu.

Chương 2: Một số biện pháp phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh thông qua hệ thống bài toán nhận thức phần hóa học phi kim trung học phổ thông

  • Phân tích chương trình Hóa học phi kim trung học phổ thông: Luận án phân tích cấu trúc, mục tiêu kiến thức, kỹ năng của các chương: Nhóm Halogen (Lớp 10), Oxi - Lưu huỳnh (Lớp 10), Nitơ - Photpho (Lớp 11), Cacbon - Silic (Lớp 11).
  • Thiết kế cấu trúc và bộ công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề: Luận án cụ thể hóa cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề thông qua bài toán nhận thức gồm 4 tiêu chí thành phần:
    1. Tiêu chí 1 (TC1): Phát hiện và làm rõ vấn đề nhận thức trong bài toán.
    2. Tiêu chí 2 (TC2): Đề xuất các giả thuyết và lựa chọn giải pháp giải quyết vấn đề.
    3. Tiêu chí 3 (TC3): Lập kế hoạch và thực hiện giải pháp giải quyết bài toán nhận thức (thực hiện thí nghiệm, tính toán, lập luận).
    4. Tiêu chí 4 (TC4): Đánh giá, phản ánh giải pháp và rút ra tri thức mới. Bộ công cụ đánh giá bao gồm: Bảng mô tả tiêu chí - chỉ báo theo các mức độ (Rubric), Bảng kiểm quan sát dành cho giáo viên, Phiếu tự đánh giá dành cho học sinh và hệ thống đề kiểm tra sau tác động.
  • Xây dựng hệ thống 59 bài toán nhận thức phần Hóa học phi kim: Hệ thống bài toán nhận thức được xây dựng theo 4 mức độ nhận thức (Nhận biết, Thông hiểu, Vận dụng, Vận dụng sáng tạo) bao gồm các dạng bài định tính, định lượng, thực hành thí nghiệm và gắn với bối cảnh thực tiễn đời sống, sản xuất.
  • Đề xuất 3 biện pháp sư phạm sử dụng bài toán nhận thức:
    • Biện pháp 1: Sử dụng hệ thống bài toán nhận thức phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong dạng bài hình thành kiến thức mới (kết hợp dạy học giải quyết vấn đề, dạy học khám phá qua thí nghiệm).
    • Biện pháp 2: Sử dụng hệ thống bài toán nhận thức phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong dạng bài hoàn thiện kiến thức, kỹ năng (ôn tập, luyện tập thông qua dạy học theo góc, dạy học hợp tác nhóm).
    • Biện pháp 3: Sử dụng bài toán nhận thức trong kiểm tra, đánh giá định kỳ và đánh giá quá trình nhằm đo lường mức độ phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh.
  • Thiết kế kế hoạch bài học minh họa: Xây dựng kế hoạch dạy học chi tiết cho các bài học cụ thể (như bài Clo, Hiđro clorua - Axit clohiđric, Oxi - Ozon, Lưu huỳnh đioxit, Axit sunfuric, Amoniac, Axit nitric, Cacbon đioxit...) vận dụng các biện pháp đề xuất.

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

  • Kế hoạch triển khai: Thực nghiệm sư phạm được tiến hành theo 3 giai đoạn:
    • Giai đoạn thăm dò (năm học 2015-2016): Triển khai tại các trường THPT ở Hà Nội và một số địa phương trên các khối lớp 10 và 11.
    • Giai đoạn thực nghiệm chính thức Vòng 1 và Vòng 2 (năm học 2016-2017 và 2017-2018): Mở rộng quy mô tại nhiều trường THPT thuộc các vùng miền, kết hợp bố trí các lớp thực nghiệm lặp lại để đối chứng chéo.
  • Thu thập và phân tích dữ liệu thực nghiệm:
    • Dữ liệu định tính và quan sát: Kết quả đánh giá qua Bảng kiểm quan sát của giáo viên và Phiếu tự đánh giá của học sinh cho thấy điểm trung bình ở cả 4 tiêu chí của nhóm thực nghiệm tăng đều qua các giai đoạn, trong đó tiêu chí đề xuất giải pháp (TC2) và thực hiện giải pháp (TC3) có sự chuyển biến rõ nét.
    • Dữ liệu định lượng qua bài kiểm tra: Điểm kiểm tra sau tác động của các lớp thực nghiệm (TN) luôn có giá trị trung bình ($\bar{X}{TN}$) cao hơn rõ rệt so với lớp đối chứng ($\bar{X}{ĐC}$) ở tất cả các vòng.
    • Độ lệch chuẩn và kiểm định thống kê: Độ lệch chuẩn của nhóm thực nghiệm ở mức ổn định ($S_{TN} < S_{ĐC}$), kiểm định Student cho thấy sự khác biệt có ý nghĩa thống kê với $p < 0,05$.
    • Kích thước ảnh hưởng (Effect Size - ES theo Cohen): Giá trị $ES$ qua 3 vòng thực nghiệm dao động từ mức trung bình đến mức lớn ($0,5 < ES < 1,0$), khẳng định tác động sư phạm đạt hiệu quả rõ rệt.
    • Đường lũy tích phân bố điểm số: Đồ thị đường lũy tích của các lớp thực nghiệm luôn nằm về phía bên phải và phía dưới so với đường lũy tích của các lớp đối chứng, chứng minh tỷ lệ học sinh đạt điểm khá, giỏi ở nhóm thực nghiệm cao hơn nhóm đối chứng.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp về mặt lý luận

  1. Hệ thống hóa và làm rõ cơ sở lý luận về năng lực, năng lực giải quyết vấn đề, phân định bản chất cấu trúc giữa bài tập thông thường, bài toán khoa học và bài toán nhận thức trong dạy học Hóa học.
  2. Làm sáng tỏ mối quan hệ biện chứng giữa việc xử lý mâu thuẫn trong bài toán nhận thức với cơ chế hình thành, phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trung học phổ thông.
  3. Xác lập cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề thông qua bài toán nhận thức gồm 4 tiêu chí và xây dựng bảng mô tả tiêu chí - chỉ báo (Rubric) chi tiết làm công cụ đánh giá năng lực trong môn Hóa học.

Đóng góp về mặt thực tiễn

  1. Cung cấp dữ liệu điều tra thực trạng toàn diện về nhận thức, việc sử dụng bài toán nhận thức và mức độ phát triển năng lực giải quyết vấn đề của 225 giáo viên và 876 học sinh tại các trường trung học phổ thông ở Việt Nam.
  2. Xây dựng hệ thống 59 bài toán nhận thức thuộc phần Hóa học phi kim lớp 10 và 11 chuẩn hóa theo 4 mức độ nhận thức (nhận biết, thông hiểu, vận dụng, vận dụng sáng tạo), đa dạng về thể loại (định tính, định lượng, thí nghiệm, thực tiễn).
  3. Đề xuất quy trình và 3 biện pháp sư phạm sử dụng bài toán nhận thức kết hợp với các phương pháp dạy học tích cực (dạy học giải quyết vấn đề, dạy học theo góc, dạy học hợp tác) trong 3 dạng bài học: hình thành kiến thức mới, hoàn thiện kiến thức kỹ năng và kiểm tra đánh giá.
  4. Xây dựng và kiểm chứng bộ công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề (bảng kiểm quan sát, phiếu hỏi học sinh, đề kiểm tra) qua 3 vòng thực nghiệm sư phạm với các tham số thống kê khẳng định tính khả thi và hiệu quả.

Kiến nghị và đề xuất

  • Đối với các cấp quản lý giáo dục: Cần tổ chức các lớp tập huấn, bồi dưỡng chuyên môn cho giáo viên trung học phổ thông về kỹ thuật thiết kế bài toán nhận thức và phương pháp đánh giá năng lực học sinh theo tiêu chí rubric.
  • Đối với giáo viên bộ môn Hóa học: Cần chủ động chuyển hóa các bài tập truyền thống thành bài toán nhận thức chứa đựng tình huống có vấn đề gắn với thực tiễn, thay đổi phương thức kiểm tra đánh giá theo hướng chú trọng đánh giá quá trình.
  • Đối với các cơ sở đào tạo giáo viên: Cần đưa nội dung lý luận về bài toán nhận thức và phương pháp dạy học phát triển năng lực vào chương trình giảng dạy học phần Phương pháp dạy học Hóa học cho sinh viên sư phạm.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế

  • Nội dung nghiên cứu của luận án mới giới hạn ở phần Hóa học phi kim thuộc chương trình chuẩn (cơ bản) lớp 10 và lớp 11, chưa bao quát toàn bộ các phần kiến thức khác của chương trình Hóa học phổ thông như Hóa học hữu cơ, Hóa học đại cương và Kim loại.
  • Địa bàn thực nghiệm sư phạm tuy đã mở rộng ra ba miền nhưng số lượng trường và lớp thực nghiệm còn tập trung nhiều ở khu vực phía Bắc.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Tiếp tục nghiên cứu, mở rộng việc thiết kế và sử dụng hệ thống bài toán nhận thức cho các phân môn Hóa học hữu cơ, Hóa học đại cương và Kim loại trong chương trình trung học phổ thông.
  • Nghiên cứu tích hợp bài toán nhận thức vào các chủ đề giáo dục STEM và xây dựng hệ thống học liệu số, bài toán nhận thức tương tác phục vụ dạy học kết hợp (blended learning) theo Chương trình giáo dục phổ thông mới.

Giá trị tham khảo

  • Đối với nghiên cứu sinh, học viên cao học chuyên ngành Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Hóa học: Cung cấp khung lý thuyết hoàn chỉnh về bài toán nhận thức, cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề và quy trình thiết kế công cụ đo lường tiêu chí (Rubric) có giá trị ứng dụng cao cho các nghiên cứu tiếp theo.
  • Đối với giáo viên Hóa học trường trung học phổ thông: Luận án là tài liệu tham khảo trực tiếp với hệ thống 59 bài toán nhận thức phần phi kim đã được thẩm định và các giáo án mẫu có thể áp dụng vào giảng dạy thực tế để đổi mới phương pháp.
  • Đối với các nhà biên soạn sách giáo khoa và tài liệu giáo khoa: Cung cấp định hướng về phương pháp chuyển hóa bài tập hóa học hàn lâm sang dạng bài toán nhận thức gắn với bối cảnh thực tiễn, phục vụ biên soạn học liệu theo chương trình mới.

Câu hỏi thường gặp

1. Điểm khác biệt cơ bản giữa bài tập hóa học thông thường và bài toán nhận thức trong luận án là gì?

Bài tập hóa học thông thường chủ yếu giao cho học sinh sau khi đã học xong lý thuyết nhằm củng cố kiến thức, rèn luyện kỹ năng giải toán theo công thức hoặc quy trình có sẵn. Ngược lại, bài toán nhận thức chứa đựng mâu thuẫn nhận thức giữa cái đã biết và cái chưa biết, phép giải chưa có sẵn đối với học sinh; khi giải quyết bài toán nhận thức, học sinh phải tự lực tìm tòi để khám phá ra tri thức mới hoặc phương pháp giải mới.

2. Luận án đề xuất những biện pháp sư phạm cụ thể nào để sử dụng bài toán nhận thức?

Luận án đề xuất 3 biện pháp sư phạm gắn với từng dạng bài học:

  1. Biện pháp 1: Sử dụng bài toán nhận thức phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong dạng bài hình thành kiến thức mới (kết hợp dạy học giải quyết vấn đề, thí nghiệm khám phá).
  2. Biện pháp 2: Sử dụng bài toán nhận thức trong dạng bài hoàn thiện kiến thức, kỹ năng như luyện tập, ôn tập (kết hợp dạy học theo góc, dạy học hợp tác nhóm).
  3. Biện pháp 3: Sử dụng bài toán nhận thức trong kiểm tra, đánh giá định kỳ và đánh giá quá trình để đo lường năng lực của học sinh.

3. Quy mô điều tra thực trạng và thực nghiệm sư phạm của luận án được thực hiện như thế nào?

  • Khảo sát thực trạng được thực hiện trên 225 giáo viên Hóa học tại 85 trường THPT thuộc cả ba miền Bắc - Trung - Nam và 876 học sinh THPT tại Hà Nội và Bắc Ninh.
  • Thực nghiệm sư phạm được tiến hành qua 3 vòng: Vòng thăm dò (năm học 2015-2016), Vòng 1 và Vòng 2 chính thức (năm học 2016-2018) với các cặp lớp thực nghiệm và đối chứng tương đương thuộc khối 10 và 11.

4. Năng lực giải quyết vấn đề được phân tích thành những tiêu chí nào trong bộ công cụ đánh giá của luận án?

Năng lực giải quyết vấn đề được cấu trúc thành 4 tiêu chí (TC):

  • TC1: Phát hiện và làm rõ vấn đề nhận thức trong bài toán.
  • TC2: Đề xuất các giả thuyết và lựa chọn giải pháp giải quyết vấn đề.
  • TC3: Lập kế hoạch và thực hiện giải pháp giải quyết bài toán nhận thức.
  • TC4: Đánh giá, phản ánh giải pháp và rút ra tri thức mới.

5. Kết quả thực nghiệm sư phạm được kiểm chứng bằng những kỹ thuật thống kê nào?

Dữ liệu thực nghiệm được xử lý bằng phần mềm SPSS thông qua các đại lượng: Điểm trung bình ($\bar{X}$), độ lệch chuẩn ($S$), kiểm định Student ($t$-test với độ tin cậy $p < 0,05$), kích thước ảnh hưởng Cohen ($ES$) đạt mức trung bình đến lớn ($0,5 < ES < 1,0$), cùng biểu đồ lũy tích phân bố điểm số khẳng định sự tiến bộ của nhóm thực nghiệm so với nhóm đối chứng.

Kết luận

Luận án của tác giả Đặng Trần Xuân đã giải quyết một cách có hệ thống vấn đề phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trung học phổ thông thông qua bài toán nhận thức phần Hóa học phi kim. Công trình đã làm rõ cơ sở lý luận về bài toán nhận thức, xây dựng 59 bài toán nhận thức chuẩn hóa cùng bộ công cụ đánh giá theo rubric 4 tiêu chí. Các biện pháp sư phạm đề xuất kết hợp bài toán nhận thức với các phương pháp dạy học tích cực đã được kiểm chứng thực nghiệm qua 3 vòng, chứng minh tính khả thi và hiệu quả trong việc nâng cao chất lượng dạy học môn Hóa học ở trường phổ thông.