Tổng quan nghiên cứu

Đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục là định hướng chiến lược được khẳng định tại 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 về đổi mới chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ thông. Trong bối cảnh Chương trình Giáo dục phổ thông tổng thể được công bố ngày 12/4/2017 đặt mục tiêu chuyển từ nền giáo dục nặng về truyền thụ kiến thức sang phát triển phẩm chất và năng lực, môn Hóa học đóng vai trò trọng tâm trong việc rèn luyện tư duy khoa học cho người học. Tuy nhiên, qua khảo sát sơ bộ tại 3 trường trung học cơ sở trên địa bàn huyện An Phú, tỉnh An Giang, có tới 55.0% học sinh nhận định sách giáo khoa hiện hành thiếu bài tập theo chủ đề, và 45.8% cho biết thời lượng dành cho việc rèn luyện kỹ năng giải quyết tình huống còn hạn chế, dẫn đến chỉ 18.9% học sinh tự tin về năng lực tự giải quyết bài toán hóa học.

Nghiên cứu tập trung giải quyết vấn đề khoảng trống phương pháp dạy học tại cấp trung học cơ sở, nơi việc rèn luyện nhóm năng lực chung này chưa được quan tâm tương xứng so với cấp trung học phổ thông. Mục tiêu cụ thể của đề tài là xây dựng hệ thống bài tập hóa học vô cơ lớp 9 đa dạng, thiết kế bộ công cụ 6 tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, đồng thời kiểm chứng tính khả thi qua thực nghiệm sư phạm. Phạm vi nghiên cứu được triển khai trực tiếp trên 42 tiết học phần hóa vô cơ (bao gồm 38 tiết lý thuyết và 4 tiết luyện tập) trong năm học 2017-2018 tại 3 trường trung học cơ sở: Phước Hưng, Quốc Thái và Khánh Bình. Luận văn cung cấp giải pháp sư phạm chuẩn hóa, tạo tiền đề nâng cao chất lượng dạy học và chuẩn bị cho việc thực thi chương trình giáo dục phổ thông mới.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn xây dựng trên nền tảng lý thuyết hoạt động và tâm lý học nhận thức hiện đại. Trọng tâm lý luận dựa trên định nghĩa giải quyết vấn đề của Mayer (1992) cùng mô hình 5 giai đoạn IDEAL của Branford (1984), kết hợp nghiên cứu của Jean-Paul Reeff, Anouk Zabal và Christine Blech (2006). Năng lực sáng tạo được cụ thể hóa qua 5 đặc trưng tâm lý: tính linh hoạt (Flexibility), tính nhuần nhuyễn (Fluency), tính độc đáo (Originality), tính hoàn thiện (Elaboration) và tính nhạy cảm vấn đề (Problemsensibility).

Khái niệm năng lực được xác định theo chuẩn của Bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành năm 2014 và văn bản hướng dẫn năm 2017, là thuộc tính cá nhân huy động tổng hợp kiến thức, kỹ năng và thái độ để thực hiện thành công hoạt động trong bối cảnh thực tiễn. Cấu trúc hệ giải bài tập hóa học được mô hình hóa theo hai thành tố tương tác: đối tượng bài tập (điều kiện và yêu cầu) và chủ thể giải (phương tiện trí tuệ và phương pháp giải).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của đề tài được thu thập từ cuộc khảo sát thực trạng diện rộng trên 177 học sinh lớp 9 và 16 giáo viên giảng dạy Hóa học tại các trường trung học cơ sở huyện An Phú, tỉnh An Giang. Quá trình thực nghiệm sư phạm tiến hành trên 6 lớp học, chia thành các cặp lớp thực nghiệm và đối chứng có trình độ tương đương tại 3 trường: THCS Phước Hưng (lớp thực nghiệm 1 và đối chứng 1), THCS Quốc Thái (lớp thực nghiệm 2 và đối chứng 2), THCS Khánh Bình (lớp thực nghiệm 3 và đối chứng 3).

Phương pháp chọn mẫu phân tầng ngẫu nhiên được áp dụng dựa trên kết quả bài kiểm tra 15 phút khảo sát đầu năm để bảo đảm tính đồng đều về năng lực ban đầu giữa các nhóm nghiên cứu. Dữ liệu định lượng thu được từ các bài kiểm tra 15 phút, bài kiểm tra 45 phút và bảng kiểm quan sát năng lực được xử lý thông qua các phương pháp thống kê toán học giáo dục gồm: phân phối tần số, tần suất, tần suất lũy tích, giá trị trung bình cộng, độ lệch chuẩn và hệ số biến thiên. Phương pháp phân tích thống kê này được lựa chọn nhằm kiểm định giả thuyết khoa học với độ tin cậy cao, chứng minh sự khác biệt về năng lực giữa nhóm thực nghiệm và đối chứng là có ý nghĩa thống kê chứ không do ngẫu nhiên. Toàn bộ lộ trình thực nghiệm và thu thập dữ liệu được hoàn tất trong năm học 2017-2018.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Khảo sát thực trạng ban đầu cho thấy 75.0% giáo viên thừa nhận bài tập hóa học có vai trò quan trọng trong việc hình thành kỹ năng, nhưng có tới 81.2% học sinh không thể tự giải được trên 50.0% lượng bài tập được giao về nhà. Có 87.5% giáo viên khẳng định việc xây dựng một hệ thống bài tập chuyên biệt để phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo là yêu cầu vô cùng cấp thiết.

Hệ thống bài tập hóa học vô cơ lớp 9 được thiết kế theo mô hình tích hợp 3 trong 1 bao gồm: phân loại theo 6 chủ đề kiến thức chuẩn, lồng ghép bối cảnh thực tiễn và phát triển các dạng bài có nhiều phương pháp giải khác nhau.

Kết quả định lượng qua bài kiểm tra 45 phút cho thấy điểm trung bình của học sinh các lớp thực nghiệm tại trường THCS Phước Hưng, THCS Quốc Thái và THCS Khánh Bình đạt từ 7.2 đến 7.8 điểm, vượt trội rõ rệt so với nhóm đối chứng chỉ đạt từ 6.1 đến 6.5 điểm trên thang điểm 10. Tỷ lệ học sinh đạt loại khá và giỏi ở nhóm thực nghiệm đạt 64.2%, cao hơn 28.5% so với nhóm đối chứng (chỉ đạt 35.7%).

Đánh giá định tính thông qua bảng kiểm quan sát 6 tiêu chí năng lực (thang điểm 100) ghi nhận 68.4% học sinh nhóm thực nghiệm đạt mức độ 3 và mức độ 4 (từ 70 điểm trở lên), trong khi tỷ lệ này ở nhóm đối chứng chỉ chiếm 31.6%. Tỷ lệ học sinh ở mức yếu kém (dưới 50 điểm) tại các lớp thực nghiệm giảm mạnh xuống còn 4.2%, so với mức 17.8% ở các lớp đối chứng.

Thảo luận kết quả

Sự tiến bộ vượt bậc của học sinh nhóm thực nghiệm bắt nguồn từ việc các em được tiếp cận quy trình giải toán mở, rèn luyện tư duy độc lập thay vì ghi nhớ máy móc theo công thức mẫu. Các bài tập thực tiễn như giải thích hiện tượng ăn mòn kim loại, xử lý khí thải công nghiệp trong sản xuất gang thép hay nhận biết dung dịch mất nhãn không dùng thêm thuốc thử đã kích thích tối đa tính nhạy cảm vấn đề và sự linh hoạt trong tư duy của học sinh.

So sánh với các nghiên cứu trước đây ở cấp trung học phổ thông của Huỳnh Văn Lâu (2016) trên hợp chất hữu cơ lớp 12 hay Nguyễn Cương và Trần Thị Ngân (2016) về hóa học vô cơ, công trình này khẳng định việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo hoàn toàn có thể triển khai thành công ở cấp trung học cơ sở nếu hệ thống bài tập được phân hóa vừa sức và có công cụ định lượng chuẩn xác.

Dữ liệu thực nghiệm được trực quan hóa thông qua đồ thị đường lũy tích bài kiểm tra và biểu đồ phân phối mức độ phát triển năng lực. Đồ thị đường lũy tích của nhóm thực nghiệm tại cả 3 trường đều nằm lệch hẳn về phía bên phải so với nhóm đối chứng, phản ánh phổ điểm tập trung ở ngưỡng điểm cao. Đồng thời, bảng tổng hợp tham số đặc trưng chỉ ra độ lệch chuẩn ở nhóm thực nghiệm nhỏ hơn, chứng minh mức độ đồng đều và tiến bộ vững chắc của học sinh.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tích hợp đồng bộ hệ thống bài tập vô cơ định hướng phát triển năng lực vào kế hoạch dạy học 42 tiết môn Hóa học lớp 9, đảm bảo 100% các tiết luyện tập và ôn tập chương đều áp dụng các dạng bài tập thực tiễn và bài tập đa cách giải; triển khai xuyên suốt năm học do giáo viên bộ môn Hóa học trực tiếp thực hiện.
  2. Áp dụng bảng kiểm quan sát 6 tiêu chí với thang điểm 100 vào quy trình kiểm tra, đánh giá thường xuyên nhằm mục tiêu đưa trên 70.0% học sinh đạt mức độ phát triển năng lực khá và tốt; thực hiện định kỳ 2 lần mỗi học kỳ dưới sự giám sát của tổ chuyên môn Khoa học tự nhiên.
  3. Tổ chức tập huấn chuyên đề cấp trường và cấp cụm trường về phương pháp biên soạn bài tập theo quy trình 6 bước, hướng tới 100% giáo viên Hóa học THCS nắm vững kỹ thuật thiết kế tình huống có vấn đề; hoàn thành trong học kỳ I do Ban giám hiệu nhà trường và Phòng Giáo dục và Đào tạo chủ trì.
  4. Đẩy mạnh việc số hóa ngân hàng câu hỏi và bài tập hóa học gắn với thực tiễn sản xuất, môi trường địa phương để tăng thời lượng tự học hiệu quả của học sinh lên 30.0%; triển khai trong lộ trình 12 tháng với sự phối hợp giữa tổ chuyên môn và ban đại diện cha mẹ học sinh.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  • Giáo viên giảng dạy môn Hóa học và Khoa học tự nhiên cấp THCS: Tiếp cận hệ thống bài tập vô cơ lớp 9 được phân loại khoa học cùng đáp án chi tiết, sử dụng trực tiếp làm học liệu thiết kế bài giảng phát triển năng lực và đề kiểm tra định kỳ.
  • Cán bộ quản lý chuyên môn, chuyên viên Phòng và Sở Giáo dục và Đào tạo: Tham khảo khung 6 tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo với thang điểm 100 để xây dựng chuẩn đánh giá học sinh trong quá trình thực hiện chương trình giáo dục mới.
  • Học viên cao học, sinh viên ngành Sư phạm Hóa học: Khai thác phương pháp luận nghiên cứu thực nghiệm sư phạm, kỹ thuật thiết kế bảng kiểm quan sát và phương pháp xử lý dữ liệu thống kê toán học để phục vụ việc thực hiện các đề tài nghiên cứu giáo dục học.
  • Tác giả biên soạn sách giáo khoa và tài liệu bổ trợ: Vận dụng mô hình cấu trúc bài tập 3 trong 1 để biên soạn các tuyển tập bài tập hóa học gắn với đời sống thực tế và tích hợp liên môn cho học sinh trung học cơ sở.

Câu hỏi thường gặp

Hệ thống bài tập trong luận văn được xây dựng theo những tiêu chuẩn nào?
Hệ thống bài tập gồm 6 chủ đề chính được biên soạn theo nguyên tắc 3 trong 1: bám sát chuẩn kiến thức kỹ năng 42 tiết hóa vô cơ lớp 9, lồng ghép bối cảnh thực tiễn đời sống và cung cấp các câu hỏi có nhiều cách giải. Phương pháp này giúp học sinh phát triển tư duy linh hoạt và năng lực giải quyết vấn đề thực tế.

Khung đánh giá năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo gồm những tiêu chí nào?
Khung đánh giá gồm 6 tiêu chí theo thang điểm 100: Nhận ra ý tưởng mới (10 điểm), Phát hiện và làm rõ vấn đề (10 điểm), Hình thành và triển khai ý tưởng mới (20 điểm), Đề xuất giải pháp (20 điểm), Thực hiện và đánh giá giải pháp (20 điểm), Tư duy độc lập (20 điểm), chia thành 4 mức xếp loại.

Kết quả khảo sát thực trạng cho thấy những bất cập gì trong dạy học Hóa học lớp 9?
Khảo sát 177 học sinh và 16 giáo viên cho thấy 55.0% học sinh phản ánh sách giáo khoa thiếu bài tập theo chủ đề, 45.8% thiếu thời gian luyện tập, dẫn đến 81.2% học sinh không giải được trên 50.0% bài tập về nhà. Điều này khẳng định nhu cầu cấp thiết phải đổi mới phương pháp dạy học.

Điểm kiểm tra của học sinh nhóm thực nghiệm cải thiện như thế nào so với nhóm đối chứng?
Điểm trung bình bài kiểm tra 45 phút của nhóm thực nghiệm đạt từ 7.2 đến 7.8 điểm, vượt trội so với mức 6.1 đến 6.5 điểm của nhóm đối chứng. Tỷ lệ học sinh đạt loại khá, giỏi ở nhóm thực nghiệm đạt 64.2%, cao hơn 28.5% so với nhóm đối chứng, với sự khác biệt có ý nghĩa thống kê cao.

Giáo viên có thể ứng dụng ngay bộ công cụ trong luận văn vào giảng dạy không?
Hoàn toàn có thể ứng dụng ngay. Luận văn cung cấp trọn bộ ma trận bài tập, bảng kiểm quan sát 6 tiêu chí, hệ thống phiếu hỏi và các đề kiểm tra 15 phút, 45 phút kèm đáp án chi tiết, giúp giáo viên dễ dàng triển khai trong các tiết học chính khóa và ôn tập.

Kết luận

  • Luận văn đã chuẩn hóa cơ sở lý luận và thực tiễn về phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh trung học cơ sở qua môn Hóa học.
  • Xây dựng thành công hệ thống bài tập hóa học vô cơ lớp 9 gồm 6 chủ đề đa dạng, tích hợp các tình huống thực tiễn và bài tập có nhiều hướng giải quyết.
  • Thiết lập bộ công cụ đánh giá năng lực toàn diện gồm 6 tiêu chí định lượng với thang điểm 100 và hệ thống đề kiểm tra chuẩn hóa.
  • Thực nghiệm sư phạm trên 177 học sinh tại 3 trường THCS ở An Giang chứng minh tính hiệu quả vượt trội, nâng tỷ lệ học sinh khá giỏi lên 64.2%.
  • Công trình đóng góp tài liệu sư phạm giá trị, đáp ứng trực tiếp yêu cầu chuyển đổi căn bản sang nền giáo dục định hướng phát triển năng lực theo Nghị quyết số 88/2014/QH13.

Về kế hoạch phát triển tiếp theo, mô hình bài tập này cần được tiếp tục mở rộng nghiên cứu trên phần Hóa học hữu cơ lớp 9 trong lộ trình năm học tới. Quý thầy cô giáo và các nhà nghiên cứu hãy tham khảo, áp dụng ngay hệ thống bài tập và bộ công cụ đánh giá này vào thực tế giảng dạy để nâng cao chất lượng đào tạo môn Hóa học.