Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh giáo dục Việt Nam thực hiện chuyển đổi căn bản từ tiếp cận truyền thụ nội dung sang phát triển phẩm chất và năng lực người học theo định hướng của Chương trình Giáo dục phổ thông mới, việc đổi mới phương pháp dạy học trở thành yêu cầu cấp thiết. Môn Hóa học ở bậc trung học phổ thông vừa mang tính lý thuyết hàn lâm vừa gắn liền với thực nghiệm đời sống, song các khảo sát sư phạm cho thấy khoảng 60% học sinh vẫn gặp khó khăn trong việc kết nối kiến thức trên lớp với các vấn đề thực tiễn xung quanh.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm của luận văn là giải quyết tình trạng dạy học thụ động, nặng về giải bài tập lý thuyết, thiếu tính ứng dụng thực tế trong chương Cacbon – Silic môn Hóa học lớp 11. Mục tiêu cụ thể của đề tài là xây dựng hệ thống 5 chủ đề dạy học tích hợp và vận dụng các phương pháp dạy học tích cực (dạy học nêu và giải quyết vấn đề, dạy học theo nhóm, dạy học dự án, giáo dục STEM) nhằm hình thành và bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh.

Nghiên cứu được triển khai tại 2 trường trung học phổ thông trên địa bàn thành phố Hải Phòng gồm trường THPT Thủy Sơn và trường THPT Lý Thường Kiệt trong năm học 2018 – 2019, với cỡ mẫu khảo sát là 154 học sinh khối 11 và 36 giáo viên bộ môn khoa học tự nhiên. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài được khẳng định qua các chỉ số định lượng: tỷ lệ học sinh đạt mức độ cao về năng lực giải quyết vấn đề tăng từ 50.6% lên 88.3%, đồng thời tỷ lệ điểm kiểm tra định kỳ đạt loại khá và giỏi của học sinh lớp thực nghiệm cao hơn lớp đối chứng từ 15% đến 25%.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn vận dụng lý thuyết hành động của Bernd Meier và Nguyễn Văn Cường, trong đó cấu trúc chung của năng lực được cấu thành từ 4 năng lực thành phần: năng lực chuyên môn, năng lực phương pháp, năng lực xã hội và năng lực cá thể. Mô hình này hoàn toàn tương thích với 4 trụ cột giáo dục của UNESCO bao gồm: Học để biết, Học để làm, Học để cùng chung sống và Học để tự khẳng định. Bên cạnh đó, nghiên cứu kế thừa quan điểm của Howard Gardner (1996) và I. Lecne về dạy học nêu vấn đề, nhấn mạnh rằng năng lực của học sinh phải được bộc lộ thông qua hoạt động thực tiễn có kết quả rõ ràng và có thể đo lường định lượng.

Nghiên cứu làm sáng tỏ 4 khái niệm cốt lõi:

  • Năng lực: Khả năng huy động tổng hợp kiến thức, kỹ năng, thái độ, niềm tin và ý chí để giải quyết thành công các nhiệm vụ trong bối cảnh thay đổi.
  • Năng lực giải quyết vấn đề: Khả năng cá nhân sử dụng hiệu quả các quá trình nhận thức và hành động để xử lý các tình huống phức tạp chưa có quy trình sẵn, gồm 4 thành phần: Tìm hiểu vấn đề, Thiết lập không gian vấn đề, Lập kế hoạch và thực hiện giải pháp, Đánh giá và phản ánh giải pháp.
  • Dạy học theo chủ đề: Mô hình tổ chức bài học thành chuỗi nội dung liên thông, tích hợp kiến thức liên môn gắn với bối cảnh xã hội.
  • Giáo dục STEM: Phương thức giáo dục tích hợp Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học nhằm hướng dẫn học sinh giải quyết các bài toán kỹ thuật và đời sống thực tế.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được thu thập thông qua phiếu điều tra thực trạng dành cho 36 giáo viên và 154 học sinh; các biên bản quan sát giờ dạy; hệ thống rubric đánh giá năng lực 4 mức độ; cùng kết quả 2 bài kiểm tra đánh giá kiến thức (bài 15 phút và bài 45 phút) với cấu trúc ma trận chuẩn hóa gồm 60% trắc nghiệm khách quan (15 câu) kết hợp 40% tự luận (3 câu).

Cỡ mẫu nghiên cứu gồm 154 học sinh thuộc 4 lớp 11 (78 học sinh lớp 11B1, 11B2 trường THPT Thủy Sơn và 76 học sinh lớp 11B3, 11B4 trường THPT Lý Thường Kiệt). Tác giả sử dụng phương pháp chọn mẫu thuận tiện có đối chứng tương đương, chia thành nhóm thực nghiệm (dạy học theo chủ đề tích cực) và nhóm đối chứng (dạy học theo phương pháp truyền thống), đảm bảo tính tương đồng về điểm số trung bình đầu vào môn Hóa học ở mức sai số dưới 5%.

Phương pháp phân tích số liệu kết hợp thống kê mô tả và thống kê suy luận toán học (tính điểm trung bình, độ lệch chuẩn, hệ số biến thiên, kiểm định tham số t-Student với độ tin cậy 95%). Lý do lựa chọn phương pháp này nhằm loại trừ tính chủ quan, chứng minh sự khác biệt về kết quả học tập giữa hai nhóm là có ý nghĩa thống kê thực sự. Quá trình nghiên cứu và thực nghiệm diễn ra liên tục từ tháng 9 năm 2018 đến tháng 1 năm 2020.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, điều tra thực trạng cho thấy 94.4% giáo viên (34/36 thầy cô) thường xuyên tổ chức dạy học nhóm và 100% giáo viên sử dụng câu hỏi gợi mở phát hiện vấn đề. Tuy nhiên, chỉ có 27.8% giáo viên áp dụng dạy học giải quyết vấn đề chuyên sâu và 22.2% triển khai dạy học dự án do áp lực phân phối thời gian và thiếu tài liệu chủ đề chuẩn hóa.

Thứ hai, mức độ hứng thú và khả năng tự lực của học sinh trước thực nghiệm còn thấp: 36.4% học sinh khi gặp vấn đề mới lạ chỉ dừng ở mức nhận biết mà không chủ động tìm hiểu, 23.4% học sinh không có hứng thú với giờ học Hóa học truyền thống, và chỉ có 14.9% học sinh thể hiện thái độ quyết tâm tìm hiểu vấn đề đến cùng.

Thứ ba, sự tăng trưởng vượt bậc về các năng lực thành phần sau khi học theo chủ đề: Số lượng học sinh tự tin khẳng định mình phát triển năng lực giải quyết vấn đề tăng từ 78 học sinh lên 136 học sinh (tăng 74.4%). Năng lực hợp tác nhóm tăng từ 63 lên 152 lượt bình chọn (tăng 141.3%), và năng lực ứng dụng công nghệ thông tin tăng từ 45 lên 80 học sinh (tăng 77.8%).

Thứ tư, chất lượng học tập bộ môn được cải thiện rõ rệt: 100% học sinh nhóm thực nghiệm tham gia đầy đủ chuỗi hoạt động của dự án Than tổ ong và dự án STEM chế tạo chậu hoa từ xi măng, hoàn thành các sản phẩm giải pháp môi trường. Điểm trung bình bài kiểm tra 45 phút của lớp thực nghiệm đạt 7.62 điểm, cao hơn có ý nghĩa so với lớp đối chứng chỉ đạt 6.78 điểm.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến sự bứt phá của nhóm thực nghiệm là quy trình dạy học 7 bước đã chuyển hóa học sinh từ vị thế người tiếp nhận kiến thức thụ động sang người chủ động tìm tòi giải pháp. Điển hình trong chủ đề Than tổ ong, khi đối diện với số liệu thực tế tại xã Thủy Sơn có khoảng 85% đến 90% hộ dân sử dụng than tổ ong gây ô nhiễm và nguy cơ ngộ độc khí CO, học sinh đã tự giác kết nối kiến thức hóa học về phản ứng khử và sự tạo khí độc để thiết kế mô hình ống khói dẫn khí an toàn.

Kết quả này củng cố các kết luận của Nguyễn Cương và Đặng Thị Oanh về việc phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh thông qua tình huống thực tiễn. Dữ liệu thực nghiệm được trình bày rõ nét qua biểu đồ hình cột so sánh phân phối tần suất điểm số giữa hai nhóm, biểu đồ đường biểu diễn sự chuyển dịch tích cực qua 4 mức độ của năng lực giải quyết vấn đề, và bảng kiểm quan sát hành vi với các chỉ số kiểm định t-Student đạt mức ý nghĩa p < 0.05. Điều này chứng minh rằng việc dạy học theo chủ đề không chỉ nâng cao điểm số bài thi mà còn rèn luyện tư duy thực nghiệm khoa học bền vững.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, tổ chức biên soạn và chuẩn hóa bộ kế hoạch bài dạy theo 5 chủ đề thực tiễn (Than tổ ong, Cacbon với đời sống, Hợp chất của cacbon, Silic và khai thác cát, Xi măng và nghệ thuật chậu hoa). Giáo viên bộ môn Hóa học cần chủ động lồng ghép ít nhất 2 hoạt động thực hành giải quyết vấn đề trong mỗi chủ đề, áp dụng ngay từ học kỳ 1 của năm học.

Thứ hai, áp dụng bộ công cụ đánh giá đa chiều gồm bảng tiêu chí rubric 4 mức độ và phiếu tự đánh giá nhóm. Tổ chuyên môn tại các trường THPT cần tổ chức tập huấn kỹ thuật đánh giá năng lực cho 100% giáo viên trong tổ, phấn đấu đạt mục tiêu 90% giáo viên sử dụng thành thạo rubric quan sát trong vòng 6 tháng đầu năm học.

Thứ ba, tăng cường đầu tư không gian trải nghiệm và thời lượng cho các dự án giáo dục STEM liên môn. Ban Giám hiệu nhà trường cần bố trí từ 2 đến 4 tiết học trải nghiệm ngoài không gian lớp học mỗi học kỳ, hỗ trợ kinh phí vật tư thí nghiệm đơn giản để học sinh hoàn thành các mô hình kỹ thuật trong khung thời gian 12 tháng.

Thứ tư, đẩy mạnh sinh hoạt chuyên môn theo cụm trường và nghiên cứu bài học. Sở Giáo dục và Đào tạo phối hợp cùng các trường đại học sư phạm tổ chức các khóa bồi dưỡng chuyên sâu cho khoảng 200 đến 300 giáo viên cốt cán mỗi năm, hướng tới mục tiêu chuyển đổi đồng bộ 80% trường THPT sang mô hình dạy học phát triển năng lực vào năm 2025.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Thứ nhất, Giáo viên Hóa học tại các trường THPT: Tiếp cận trực tiếp giáo án chi tiết của 5 chủ đề dạy học sáng tạo, hệ thống câu hỏi liên môn thực tế và quy trình tổ chức dạy học nhóm, giúp tiết kiệm thời gian soạn bài và nâng cao chất lượng giờ dạy trên lớp.

Thứ hai, Học viên cao học và sinh viên ngành Sư phạm Hóa học: Sử dụng luận văn như một công trình mẫu mực về phương pháp nghiên cứu sư phạm thực nghiệm, từ cách xây dựng khung lý thuyết, thiết kế phiếu điều tra xã hội học đến kỹ thuật xử lý số liệu bằng toán học thống kê.

Thứ ba, Cán bộ quản lý giáo dục và Tổ trưởng chuyên môn: Tham khảo bộ tiêu chí và ma trận kiểm tra đánh giá năng lực 4 thành phần để xây dựng ngân hàng đề thi chuẩn hóa và định hướng sinh hoạt chuyên môn theo định hướng tiếp cận năng lực tại cơ sở.

Thứ tư, Chuyên gia phát triển chương trình và giáo dục STEM: Khai thác quy trình 7 bước xây dựng chủ đề tích hợp liên ngành Hóa học - Công nghệ - Môi trường để phát triển các tài liệu dạy học trải nghiệm và hoạt động giáo dục địa phương.

Câu hỏi thường gặp

Năng lực giải quyết vấn đề trong môn Hóa học gồm những thành phần cốt lõi nào?

Căn cứ theo luận văn, năng lực giải quyết vấn đề gồm 4 thành phần chính: Tìm hiểu vấn đề (nhận biết và giải thích dữ kiện); Thiết lập không gian vấn đề (kết nối kiến thức hóa học); Lập kế hoạch và thực hiện giải pháp (tiến hành thí nghiệm, đề xuất phương án); Đánh giá và phản ánh giải pháp (suy ngẫm, điều chỉnh và khái quát hóa).

Quy trình xây dựng một chủ đề dạy học tích hợp gồm mấy bước?

Quy trình gồm 7 bước khoa học: Nghiên cứu lý luận; Phân tích chương trình và sách giáo khoa; Xác định tên chủ đề và thời lượng; Xác định mục tiêu kiến thức, kỹ năng, năng lực; Xây dựng chuỗi hoạt động dạy học chi tiết; Thiết kế câu hỏi định hướng và tài liệu hỗ trợ; Xây dựng bộ tiêu chí và công cụ đánh giá.

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

Bộ công cụ đánh giá bao gồm 3 phương tiện chính: Bảng kiểm quan sát hành vi của giáo viên dựa trên thang đo 4 mức độ; Phiếu tự đánh giá và đánh giá chéo giữa các học sinh trong nhóm; Hệ thống bài kiểm tra đánh giá năng lực kết hợp 60% trắc nghiệm và 40% tự luận.

Giáo dục STEM được tích hợp như thế nào trong chương Cacbon – Silic?

Giáo dục STEM được lồng ghép sinh động qua các nhiệm vụ kỹ thuật như chế tạo hệ thống ống khói lọc khí độc CO, SO2 trong chủ đề Than tổ ong, hoặc kết hợp kiến thức hóa học về sự đông cứng silicat với mỹ thuật để đúc chậu hoa từ xi măng và khăn vải cũ.

Việc dạy học theo chủ đề có làm quá tải thời lượng chương trình 11 không?

Không gây quá tải. Các chủ đề được thiết kế tinh giản, tích hợp các bài lý thuyết đơn lẻ trong 4 tiết phân phối chương trình của Bộ Giáo dục và Đào tạo, kết hợp 1 tiết báo cáo trên lớp với thời gian nghiên cứu tự lực 2 tuần tại nhà của học sinh.

Kết luận

  • Hệ thống hóa hoàn chỉnh cơ sở lý luận về năng lực giải quyết vấn đề và đề xuất quy trình 7 bước thiết kế chủ đề dạy học thực tiễn đạt chuẩn khoa học sư phạm.
  • Thiết kế thành công 5 chủ đề dạy học tích hợp chuyên sâu cho chương Cacbon – Silic Hóa học 11 gắn liền với các vấn đề nóng của đời sống xã hội.
  • Xây dựng bộ công cụ đánh giá năng lực đa chiều gồm bảng tiêu chí 4 mức độ, phiếu quan sát hành vi và hệ thống đề kiểm tra chuẩn hóa.
  • Thực nghiệm sư phạm trên 154 học sinh và 36 giáo viên khẳng định tính khả thi vượt trội, nâng cao tỷ lệ học sinh khá giỏi thêm 15% đến 25% và gia tăng rõ rệt năng lực hợp tác thực tế.
  • Đề xuất lộ trình 1 đến 2 năm tiếp theo mở rộng áp dụng mô hình chủ đề tích hợp sang toàn bộ chương trình Hóa học hữu cơ lớp 11 và Hóa học lớp 12.

Quý thầy cô, nhà nghiên cứu và học viên hãy tham khảo, áp dụng ngay mô hình dạy học tích hợp và bộ công cụ đánh giá từ luận văn để tạo bước đột phá trong công tác giảng dạy Hóa học định hướng phát triển năng lực!