Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh toàn cầu hóa và cách mạng công nghiệp, giáo dục Việt Nam thực hiện bước chuyển mình mạnh mẽ từ tiếp cận trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện phẩm chất và năng lực người học theo tinh thần Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 04/11/2013 và định hướng của Luật Giáo dục. Tuy nhiên, thực tế giảng dạy môn Hóa học cấp Trung học phổ thông vẫn bộc lộ nhiều điểm nghẽn; kết quả điều tra tại 7 trường Trung học phổ thông tỉnh Nam Định với 35 giáo viên cho thấy có đến 62,86% giáo viên ít khi và 8,57% chưa bao giờ áp dụng phương pháp dạy học dự án. Đồng thời, khảo sát trên 159 học sinh lớp 10 chỉ ra rằng 38,99% học sinh ít khi và 22,01% không bao giờ chủ động lập kế hoạch giải quyết các nhiệm vụ học tập phức hợp.

Mục tiêu trọng tâm của nghiên cứu là xây dựng quy trình sư phạm và hệ thống biện pháp dạy học tích cực thông qua chương Oxi – Lưu huỳnh môn Hóa học 10, nhằm hình thành và bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào 8 tiết học thuộc chương Oxi – Lưu huỳnh trong chương trình Hóa học 10 cơ bản và tiến hành thực nghiệm sư phạm tại 2 trường Trung học phổ thông Tô Hiến Thành và Trung học phổ thông Thịnh Long, huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định trong năm học 2016-2017.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của công trình thể hiện ở việc lượng hóa sự tiến bộ của học sinh qua các công cụ đo lường tiêu chuẩn, giúp nâng tỷ lệ học sinh đạt học lực khá và giỏi từ 18,5% lên hơn 24,3% so với nhóm đối chứng, đồng thời giảm tỷ lệ học sinh đạt mức trung bình và yếu xuống dưới 5,0%, tạo tiền đề vững chắc cho việc đổi mới phương pháp giảng dạy bộ môn Hóa học.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được thiết lập dựa trên mô hình cấu trúc năng lực hành động của Bernd Meier và Nguyễn Văn Cường, kết hợp 4 trụ cột giáo dục của UNESCO bao gồm: Năng lực chuyên môn (Học để biết), Năng lực phương pháp (Học để làm), Năng lực xã hội (Học để cùng chung sống), và Năng lực cá thể (Học để tự khẳng định). Đồng thời, tác giả vận dụng khung chương trình giáo dục phổ thông tổng thể ban hành tháng 7/2017 của Bộ Giáo dục và Đào tạo nhằm cụ thể hóa cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo thành 6 tiêu chí hành vi: Nhận ra ý tưởng mới; Phát hiện và làm rõ vấn đề; Hình thành và triển khai ý tưởng mới; Đề xuất, lựa chọn giải pháp; Thực hiện và đánh giá giải pháp; Tư duy độc lập.

Bên cạnh đó, nghiên cứu tích hợp lý thuyết dạy học kiến tạo và dạy học định hướng hành động (dạy học dự án), xem người học là trung tâm của mọi hoạt động khám phá tri thức. Bốn khái niệm then chốt được làm rõ bao gồm:

  1. Tình huống có vấn đề: Trạng thái tâm lý xuất hiện mâu thuẫn nhận thức giữa mục tiêu cần đạt và tri thức sẵn có.
  2. Dạy học giải quyết vấn đề: Phương thức tổ chức tiến trình học tập thông qua 3 bước nhận diện, tìm phương án và thực thi giải pháp.
  3. Dạy học dự án: Hình thức dạy học mà học sinh thực hiện nhiệm vụ phức hợp gắn với thực tiễn nhằm tạo ra sản phẩm công bố được.
  4. Tính sáng tạo của học sinh: Khả năng tạo ra các ý tưởng, giải pháp mới mẻ và hữu ích trong quá trình chiếm lĩnh kiến thức.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của đề tài được thu thập từ 35 giáo viên giảng dạy Hóa học tại 7 trường Trung học phổ thông (B Hải Hậu, C Hải Hậu, Tô Hiến Thành, Thịnh Long, An Phúc, Mĩ Tho, Vũ Văn Hiếu) và 159 học sinh khối 10 tại 2 trường Trung học phổ thông thuộc tỉnh Nam Định trong giai đoạn từ tháng 01/2017 đến tháng 02/2017.

Nghiên cứu áp dụng phương pháp chọn mẫu phân tầng kết hợp chọn mẫu thuận tiện để phân chia học sinh thành nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng có trình độ xuất phát điểm tương đương (dựa trên kết quả bài kiểm tra khảo sát trước tác động). Quy mô mẫu thực nghiệm gồm các lớp 10 trực tiếp tham gia học tập theo giáo án thiết kế mới tại trường Trung học phổ thông Tô Hiến Thành và Trung học phổ thông Thịnh Long trong học kỳ II năm học 2016-2017.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích toán xác suất thống kê (tính điểm trung bình cộng, độ lệch chuẩn, sai số chuẩn, hệ số biến thiên, phân bố tần số, tần suất lũy tích và kiểm định giá trị khác biệt) kết hợp nghiên cứu khoa học sư phạm ứng dụng là nhằm đảm bảo tính khách quan, khoa học, kiểm chứng mức độ tin cậy và khẳng định sự khác biệt về kết quả học tập giữa nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng là có ý nghĩa thống kê thực sự chứ không do yếu tố ngẫu nhiên.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, khảo sát thực trạng cho thấy sự chênh lệch lớn giữa nhận thức và hành động của giáo viên: 71,43% giáo viên nhận định việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo là rất quan trọng, nhưng có tới 57,14% giáo viên chỉ thỉnh thoảng sử dụng dạy học giải quyết vấn đề và 62,86% ít khi áp dụng dạy học dự án. Về phía học sinh, 78,84% có thể xác định vấn đề nhưng có đến 38,99% ít khi và 22,01% không bao giờ biết lập kế hoạch giải quyết nhiệm vụ.

Thứ hai, kết quả bài kiểm tra sau tác động ghi nhận điểm trung bình của nhóm thực nghiệm cao hơn rõ rệt so với nhóm đối chứng. Cụ thể, tại trường Trung học phổ thông Tô Hiến Thành, điểm trung bình bài kiểm tra số 1 của lớp thực nghiệm đạt 7,54 điểm so với 6,71 điểm của lớp đối chứng (chênh lệch 0,83 điểm); bài kiểm tra số 2 đạt 7,81 điểm so với 6,85 điểm (chênh lệch 0,96 điểm). Tại trường Trung học phổ thông Thịnh Long, điểm trung bình bài kiểm tra số 1 lớp thực nghiệm đạt 7,62 điểm so với 6,78 điểm của lớp đối chứng; bài kiểm tra số 2 đạt 7,95 điểm so với 6,75 điểm (chênh lệch 1,20 điểm).

Thứ ba, cơ cấu xếp loại học lực của học sinh có sự dịch chuyển vượt bậc: Tỷ lệ học sinh đạt loại Giỏi ở nhóm thực nghiệm đạt khoảng 24,3% (cao hơn nhóm đối chứng từ 12,5% đến 15,8%), tỷ lệ loại Khá duy trì ở mức trên 45,0%, trong khi tỷ lệ học sinh xếp loại Trung bình và Yếu ở nhóm thực nghiệm giảm xuống dưới mức 5,0%.

Thứ tư, dữ liệu từ bảng kiểm quan sát và phiếu tự đánh giá khẳng định học sinh nhóm thực nghiệm có sự tiến bộ vượt bậc ở cả 6 tiêu chí năng lực, đặc biệt là khả năng kết nối ý tưởng thực tiễn và tinh thần tư duy độc lập khi giải quyết các bài tập mở.

Thảo luận kết quả

Sự vượt trội của nhóm thực nghiệm xuất phát từ việc áp dụng thành công các tình huống có vấn đề và dự án học tập thực tiễn như dự án "Ozon và sức khỏe con người" hay các bài tập gắn liền với quá trình sản xuất axit sunfuric và thu hồi khí thải lưu huỳnh đioxit để bảo vệ môi trường. Các kỹ thuật dạy học tích cực như công não, sơ đồ tư duy, bảng KWL và kỹ thuật 5W1H đã kích thích tối đa tư duy phân tích, tổng hợp của người học, chuyển hóa tri thức sách giáo khoa thành năng lực hành động thực tế.

So sánh với các công trình nghiên cứu trước đây của các tác giả cùng chuyên ngành, kết quả của luận văn này không chỉ củng cố luận điểm dạy học tích cực giúp nâng cao chất lượng học tập mà còn tiến xa hơn khi xây dựng thành công bộ công cụ đo lường năng lực định lượng bằng rubric và bảng kiểm quan sát chi tiết.

Dữ liệu nghiên cứu được biểu diễn trực quan thông qua đồ thị đường lũy tích phân bố điểm số; theo đó, đường lũy tích của nhóm thực nghiệm luôn nằm về phía bên phải và phía dưới đường lũy tích của nhóm đối chứng. Điều này chứng minh một cách tường minh rằng phương pháp tác động sư phạm đã tạo ra sự cải thiện đồng đều và vững chắc về năng lực cho mọi đối tượng học sinh.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Chuẩn hóa và số hóa ngân hàng bài tập tình huống thực tiễn: Tổ chuyên môn Hóa học tại các trường Trung học phổ thông cần xây dựng tối thiểu 50 bài tập gắn với bối cảnh thực tiễn sản xuất và đời sống cho chương trình Hóa học 10 trước tháng 8 hàng năm. Đảm bảo 100% giáo viên bộ môn tích hợp các bài tập nhận thức và bài tập mở vào 100% các tiết luyện tập và ôn tập chương.

  2. Đẩy mạnh bồi dưỡng kỹ năng tổ chức dạy học dự án cho giáo viên: Ban Giám hiệu và Sở Giáo dục và Đào tạo tỉnh Nam Định cần tổ chức 02 khóa tập huấn chuyên sâu mỗi năm (thời lượng 24 tiết/khóa) về thiết kế dự án học tập và kỹ thuật dạy học tích cực (như khăn trải bàn, KWL, 5W1H). Mục tiêu đặt ra là nâng tỷ lệ giáo viên ứng dụng thường xuyên dạy học dự án từ mức 0% hiện tại lên tối thiểu 40% trong vòng 12 tháng.

  3. Cải tiến quy trình kiểm tra và đánh giá năng lực học sinh: Giáo viên bộ môn cần áp dụng triệt để bộ công cụ đánh giá đa chiều gồm bảng kiểm quan sát hành vi và thang đánh giá rubric cho sản phẩm nhóm. Dành ít nhất 30% tỷ trọng điểm đánh giá thường xuyên cho các sản phẩm dự án và phần thuyết trình sáng tạo của học sinh từ học kỳ I năm học tiếp theo.

  4. Đầu tư nâng cấp cơ sở vật chất phòng thí nghiệm và công nghệ thông tin: Nhà trường cần phân bổ kinh phí định kỳ để bổ sung 100% hóa chất, dụng cụ thí nghiệm đạt chuẩn cho các bài thực hành tính chất oxi, lưu huỳnh; đồng thời trang bị hệ thống máy chiếu, mạng internet tốc độ cao tại các phòng học chức năng nhằm phục vụ học sinh tìm kiếm dữ liệu và báo cáo dự án trước tháng 9 năm 2018.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Giáo viên môn Hóa học tại các trường Trung học phổ thông: Tiếp cận trực tiếp các giáo án mẫu chi tiết (như bài dạy dự án Ozon, bài Axit sunfuric và muối sunfat) để triển khai đổi mới phương pháp giảng dạy ngay trên lớp, biến các tiết học lý thuyết khô khan thành các hoạt động trải nghiệm thực tiễn lôi cuốn.

  2. Cán bộ quản lý giáo dục và chuyên viên phụ trách môn Hóa học: Sử dụng quy trình 6 bước phát triển năng lực và bộ tiêu chí đánh giá gồm 6 chỉ số hành vi làm tài liệu tham khảo chuẩn mực để xây dựng các chuyên đề bồi dưỡng chuyên môn, thanh tra hoạt động đổi mới phương pháp dạy học cấp cơ sở.

  3. Học viên cao học và nhà nghiên cứu giáo dục: Kế thừa phương pháp luận nghiên cứu khoa học sư phạm ứng dụng, cách thức thiết kế công cụ đo lường (bảng kiểm, phiếu tự đánh giá, đề kiểm tra chuẩn hóa) và kỹ thuật xử lý dữ liệu thống kê để triển khai cho các đề tài nghiên cứu liên quan ở các môn học khác.

  4. Sinh viên chuyên ngành Sư phạm Hóa học: Tham khảo cấu trúc giáo án định hướng năng lực, phương pháp xây dựng hệ thống tình huống có vấn đề và kỹ thuật dạy học hiện đại nhằm trang bị kỹ năng thực hành sư phạm vững chắc trước khi bước vào kỳ thực tập tốt nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

1. Làm thế nào để áp dụng dạy học dự án hiệu quả trong điều kiện thời lượng tiết học có hạn? Giáo viên có thể chuyển giao nhiệm vụ chuẩn bị, thu thập dữ liệu và xử lý thông tin ra ngoài giờ lên lớp thông qua làm việc nhóm. Thời gian trên lớp (từ 1 đến 2 tiết) chỉ dành cho việc báo cáo sản phẩm, thảo luận và đánh giá. Trong luận văn, dự án "Ozon và sức khỏe con người" được thực hiện thành công nhờ phân bổ thời gian linh hoạt theo mô hình này.

2. Bộ công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo gồm những thành phần nào? Bộ công cụ bao gồm 4 thành phần chính: Bảng kiểm quan sát hành vi của học sinh dành cho giáo viên, Phiếu tự đánh giá năng lực của học sinh, Thang điểm rubric đánh giá sản phẩm và báo cáo dự án nhóm, cùng Hệ thống 2 bài kiểm tra kiến thức tích hợp câu hỏi tình huống thực tiễn.

3. Khó khăn lớn nhất của học sinh khi giải quyết vấn đề trong môn Hóa học là gì? Khảo sát trên 159 học sinh chỉ ra rằng kỹ năng lập kế hoạch hành động và vận dụng kiến thức vào thực tế là khâu yếu nhất, với hơn 60% học sinh hiếm khi hoặc không bao giờ thực hiện được. Việc áp dụng các câu hỏi gợi mở theo cấu trúc 5W1H và sơ đồ tư duy đã giúp học sinh khắc phục triệt để hạn chế này.

4. Dạy học giải quyết vấn đề có làm giảm sút kết quả thi cử chuẩn hóa của học sinh không? Hoàn toàn không. Kết quả thực nghiệm tại 2 trường Trung học phổ thông cho thấy điểm trung bình kiểm tra của nhóm thực nghiệm cao hơn nhóm đối chứng từ 0,83 đến 1,20 điểm. Việc hiểu sâu bản chất hóa học và tư duy sáng tạo giúp học sinh giải quyết tốt cả câu hỏi lý thuyết phức tạp lẫn bài tập tính toán.

5. Các biện pháp trong luận văn có thể áp dụng cho các chương học khác trong môn Hóa học không? Hoàn toàn có thể mở rộng. Quy trình 6 bước và các kỹ thuật dạy học tích cực (công não, KWL, khăn trải bàn) cùng nguyên tắc xây dựng bài tập thực tiễn có tính khái quát cao, dễ dàng chuyển giao cho các chủ đề khác như Halogen, Nitơ – Photpho, hay Hóa học hữu cơ lớp 11 và 12.

Kết luận

  • Luận văn đã hệ thống hóa hoàn chỉnh cơ sở lý luận về năng lực hành động và xác lập 6 tiêu chí hành vi đo lường năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong môn Hóa học.
  • Khảo sát thực trạng tại 7 trường Trung học phổ thông với 35 giáo viên và 159 học sinh đã phản ánh trung thực thực trạng và nhu cầu cấp thiết phải đổi mới phương pháp giảng dạy.
  • Đề tài xây dựng thành công quy trình sư phạm 6 bước, trọn bộ giáo án thực nghiệm chương Oxi – Lưu huỳnh và dự án "Ozon và sức khỏe con người" có tính ứng dụng cao.
  • Bộ công cụ đo lường đa chiều gồm bảng kiểm, phiếu hỏi, thang điểm rubric và bài kiểm tra đã lượng hóa chính xác sự phát triển năng lực của người học.
  • Thực nghiệm sư phạm khẳng định tính khả thi và hiệu quả vượt trội khi điểm trung bình nhóm thực nghiệm cao hơn nhóm đối chứng tới 1,20 điểm và tỷ lệ học sinh khá giỏi tăng hơn 20%.

Kế hoạch tiếp theo đề xuất mở rộng phạm vi ứng dụng quy trình dạy học tích cực này sang toàn bộ chương trình Hóa học phổ thông trong vòng 12 đến 24 tháng tới. Quý thầy cô giáo, các nhà nghiên cứu và nhà quản lý giáo dục hãy tham khảo và ứng dụng ngay các giải pháp thực nghiệm này để nâng cao chất lượng giảng dạy bộ môn Hóa học trong thời kỳ đổi mới.