Luận án: Phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh THPT trong dạy học Hóa học

Luận án tiến sĩ nghiên cứu phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh trung học phổ thông thông qua dạy học, phát triển phương pháp mới, đánh giá hiệu quả ứng

• Tác giả: Phạm Thị Kim Ngân
• Người hướng dẫn: TS. Cao Thị Thặng
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
• Chuyên ngành: LL&PPDH bộ môn Hoá học
• Đề tài: Phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh Trung học phổ thông thông qua dạy học Hóa học
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ khoa học giáo dục
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Lí do chọn đề tài
• 0.2. Mục đích nghiên cứu
• 0.3. Nhiệm vụ nghiên cứu
• 0.4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu
• 0.5. Phạm vi nghiên cứu
• 0.6. Giả thuyết khoa học
• 0.7. Phương pháp nghiên cứu
• 0.8. Những đóng góp mới của luận án
• 0.9. Cấu trúc của luận án
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÌM TÒI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
• 1.1. Lịch sử vấn đề nghiên cứu về việc phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học trên thế giới và ở Việt Nam
• 1.1.1. Trên thế giới
• 1.2. Năng lực và năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học. Quan điểm về năng lực, năng lực của học sinh Trung học phổ thông. Quan điểm về năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học. Một số phương pháp dạy học tích cực có thể sử dụng để phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh Trung học phổ thông
• 1.2.1. Cơ sở khoa học của các phương pháp dạy học tích cực
• 1.2.2. Phương pháp dạy học dự án. Phương pháp “Bàn tay nặn bột”. Hướng dẫn học sinh nghiên cứu khoa học
• 1.3. Đánh giá năng lực của học sinh Trung học phổ thông
• 1.3.1. Đổi mới phương pháp hình thức kiểm tra đánh giá hiện nay
• 1.3.2. Nguyên tắc đánh giá năng lực học sinh
• 1.3.3. Một số công cụ đánh giá năng lực của học sinh Trung học phổ thông trong dạy học hoá học
• 1.4. Thực trạng phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh Trung học phổ thông ở Việt Nam
• 1.5. Chương trình và sách giáo khoa hóa học Trung học phổ thông hiện hành với vấn đề phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học
• 1.6. Điều tra thực trạng của việc phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học trong dạy học hóa học
• 1.7. Tiểu kết chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: MỘT SỐ BIỆN PHÁP PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÌM TÒI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC HÓA HỌC Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
• 2.1. Năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học của học sinh Trung học phổ thông
• 2.1.1. Khái niệm năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học của học sinh Trung học phổ thông
• 2.1.2. Cấu trúc năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học
• 2.1.3. Biểu hiện của năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học của học sinh trong dạy học hóa học
• 2.1.4. Thiết kế bộ công cụ đánh giá năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học
• 2.1.4.1. Tiêu chí và mức độ đánh giá năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học
• 2.1.4.2. Cơ sở khoa học để thiết kế công cụ đánh giá năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học
• 2.1.4.3. Thiết kế công cụ đánh giá năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học
• 2.2. Một số biện pháp phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh Trung học phổ thông trong dạy học hóa học
• 2.2.1. Biện pháp 1: Vận dụng phương pháp dạy học dự án theo định hướng phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh Trung học phổ thông
• 2.2.2. Biện pháp 2: Vận dụng phương pháp “Bàn tay nặn bột” theo định hướng phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh Trung học phổ thông
• 2.2.3. Biện pháp 3: Phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học của học sinh thông qua tổ chức cho học sinh tìm tòi nghiên cứu khoa học
• 2.3. Tiểu kết chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
• 3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm
• 3.1.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm. Chuẩn bị trước thực nghiệm sư phạm
• 3.1.2. Địa bàn thực nghiệm
• 3.1.3. Đối tượng thực nghiệm. Giáo viên thực nghiệm. Tiến hành thực nghiệm sư phạm
• 3.1.4. Thiết kế thực nghiệm
• 3.1.4.1. Thực nghiệm thăm dò (năm học 2014-2015)
• 3.1.4.2. Thực nghiệm sư phạm vòng 1 (năm học 2015-2016)
• 3.1.4.3. Thực nghiệm sư phạm vòng 2 (năm học 2016-2017)
• 3.1.5. Kết quả thực nghiệm
• 3.1.5.1. Xử lí đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm. Kết quả thực nghiệm sư phạm
• 3.2. Tiểu kết chương 3
• KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Năng lực nghiên cứu khoa học và học sinh THPT

Năng lực nghiên cứu khoa học là một trong những năng lực cốt lõi cần phát triển cho học sinh THPT, đặc biệt trong bối cảnh đổi mới giáo dục hiện nay. Luận án nhấn mạnh tầm quan trọng của việc phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học thông qua dạy học hóa học, một môn học có tính thực nghiệm cao. Học sinh THPT cần được trang bị các kỹ năng nghiên cứu cơ bản để phát triển tư duy phản biện và khả năng giải quyết vấn đề. Đây là nền tảng để các em trở thành những công dân có trách nhiệm và sáng tạo trong tương lai.

1.1. Khái niệm và cấu trúc năng lực nghiên cứu khoa học

Luận án định nghĩa năng lực nghiên cứu khoa học là khả năng vận dụng kiến thức, kỹ năng và thái độ để thực hiện các hoạt động tìm tòi, khám phá và giải quyết vấn đề khoa học. Cấu trúc của năng lực nghiên cứu khoa học bao gồm ba thành phần chính: nhận thức khoa học, kỹ năng nghiên cứu và thái độ tích cực. Đối với học sinh THPT, năng lực nghiên cứu khoa học chủ yếu ở mức độ tìm tòi, khám phá, chưa đòi hỏi sự chuyên sâu như ở cấp độ đại học hoặc nghiên cứu chuyên nghiệp.

1.2. Thực trạng phát triển năng lực nghiên cứu khoa học

Thực trạng dạy học hóa học ở học sinh THPT cho thấy, việc phát triển năng lực nghiên cứu khoa học còn nhiều hạn chế. Hầu hết giáo viên gặp khó khăn trong việc áp dụng các phương pháp dạy học tích cực như dạy học dự án hoặc Bàn tay nặn bột. Học sinh thiếu cơ hội thực hành và trải nghiệm thực tế, dẫn đến năng lực nghiên cứu khoa học chưa được phát huy đầy đủ. Điều này đòi hỏi sự đổi mới mạnh mẽ trong phương pháp giảng dạy và đánh giá.

II. Phương pháp dạy học hóa học và phát triển năng lực

Luận án đề xuất các phương pháp dạy học tích cực như dạy học dự án, Bàn tay nặn bột và hướng dẫn học sinh nghiên cứu khoa học để phát triển năng lực nghiên cứu khoa học. Các phương pháp này không chỉ giúp học sinh tiếp thu kiến thức một cách chủ động mà còn rèn luyện các kỹ năng nghiên cứu như quan sát, đặt câu hỏi, thực nghiệm và phân tích dữ liệu. Giáo dục STEM cũng được nhấn mạnh như một hướng tiếp cận hiệu quả để tích hợp kiến thức liên môn và phát triển năng lực toàn diện.

2.1. Dạy học dự án trong hóa học

Dạy học dự án là phương pháp giúp học sinh thực hiện các dự án nghiên cứu nhỏ, từ đó phát triển năng lực nghiên cứu khoa học. Luận án minh họa cách thiết kế các dự án hóa học như nghiên cứu về mưa axit, xi măng, hoặc thủy tinh. Qua đó, học sinh không chỉ hiểu sâu về kiến thức hóa học mà còn rèn luyện kỹ năng làm việc nhóm, tư duy phản biện và giải quyết vấn đề.

2.2. Phương pháp Bàn tay nặn bột

Phương pháp Bàn tay nặn bột tập trung vào việc học thông qua thực nghiệm và khám phá. Học sinh được tự tay thực hiện các thí nghiệm hóa học, từ đó hình thành kiến thức một cách tự nhiên. Phương pháp này đặc biệt hiệu quả trong việc phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học và khơi dậy niềm đam mê khoa học ở học sinh.

III. Thực nghiệm sư phạm và đánh giá

Luận án tiến hành thực nghiệm sư phạm tại một số trường THPT để kiểm chứng hiệu quả của các biện pháp đề xuất. Kết quả cho thấy, việc áp dụng dạy học dự án và Bàn tay nặn bột đã cải thiện đáng kể năng lực nghiên cứu khoa học của học sinh. Các công cụ đánh giá như bảng kiểm, phiếu tự đánh giá và ma trận đề kiểm tra được thiết kế để đo lường mức độ phát triển năng lực. Kết quả thực nghiệm khẳng định tính khả thi và hiệu quả của các biện pháp này trong việc đổi mới dạy học hóa học.

3.1. Thiết kế và tiến hành thực nghiệm

Thực nghiệm sư phạm được tiến hành qua hai vòng, với sự tham gia của học sinh lớp 10 và 11. Các bài học minh họa được thiết kế dựa trên các biện pháp đề xuất, kết hợp với các chủ đề hóa học thực tiễn. Kết quả thực nghiệm được phân tích bằng phương pháp thống kê toán học, cho thấy sự tiến bộ rõ rệt trong năng lực nghiên cứu khoa học của học sinh.

3.2. Đánh giá và kết quả

Các công cụ đánh giá như bảng kiểm quan sát và phiếu tự đánh giá được sử dụng để đo lường mức độ phát triển năng lực nghiên cứu khoa học. Kết quả cho thấy, học sinh ở nhóm thực nghiệm có khả năng đặt câu hỏi, thực hiện thí nghiệm và phân tích dữ liệu tốt hơn so với nhóm đối chứng. Điều này khẳng định hiệu quả của các biện pháp đề xuất trong việc phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh THPT.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ khoa học giáo dục với đề tài "Phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh Trung học phổ thông thông qua dạy học Hóa học" do nghiên cứu sinh Phạm Thị Kim Ngân thực hiện tại Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, thuộc chuyên ngành Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Hóa học (mã số: 9140111), dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Cao Thị Thặng và PGS.TS Lê Thị Hồng Hải, hoàn thành vào tháng 7 năm 2018.

Tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ yêu cầu đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo theo Nghị quyết số 29-NQ/TW của Ban Chấp hành Trung ương Đảng khóa XI và định hướng chuyển từ trang bị kiến thức sang phát triển phẩm chất, năng lực người học trong Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể (tháng 7 năm 2017) của Bộ Giáo dục và Đào tạo. Năng lực nghiên cứu khoa học là nền tảng hình thành các năng lực chung (tự chủ và tự học, giao tiếp và hợp tác, giải quyết vấn đề và sáng tạo) cũng như các năng lực chuyên môn hóa học (nhận thức kiến thức khoa học hóa học; tìm tòi, khám phá thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học; vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn). Mặc dù Bộ Giáo dục và Đào tạo đã triển khai cuộc thi nghiên cứu khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học từ năm 2012 và thí điểm giáo dục STEM, thực trạng dạy học hóa học tại các trường Trung học phổ thông (THPT) cho thấy phần lớn giáo viên còn gặp khó khăn, năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học của đa số học sinh còn hạn chế, và chưa có công trình nào nghiên cứu hệ thống về việc phát triển năng lực này thông qua dạy học hóa học cấp THPT.

Mục đích nghiên cứu của luận án là làm rõ biểu hiện của năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học, thiết kế bộ công cụ đánh giá và đề xuất một số biện pháp nhằm phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh THPT trong dạy học hóa học, góp phần nâng cao chất lượng dạy học theo định hướng phát triển năng lực.

Nhiệm vụ nghiên cứu của luận án bao gồm:

1. Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của việc phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh THPT trong dạy học hóa học (lịch sử vấn đề, khái niệm, các phương pháp dạy học tích cực, kiểm tra đánh giá năng lực và thực trạng dạy học tại Việt Nam).
2. Nghiên cứu đề xuất một số biện pháp phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh THPT trong dạy học hóa học (khái niệm, cấu trúc, biểu hiện, bộ công cụ đánh giá, các biện pháp dạy học dự án, phương pháp "Bàn tay nặn bột", hướng dẫn học sinh nghiên cứu khoa học và kế hoạch bài học minh họa).
3. Tiến hành thực nghiệm sư phạm ở một số trường THPT để kiểm chứng tính đúng đắn của giả thuyết khoa học, xác định tính khả thi và hiệu quả của các biện pháp đã đề xuất.

Đối tượng nghiên cứu là năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học của học sinh THPT và các biện pháp phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh THPT. Khách thể nghiên cứu là quá trình dạy học hóa học ở trường THPT. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào học sinh lớp 10 và lớp 11 THPT.

Giả thuyết khoa học được xác định: Nếu làm rõ biểu hiện của năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học, thiết kế bộ công cụ đánh giá năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học, vận dụng phương pháp dạy học dự án, phương pháp "Bàn tay nặn bột" kết hợp với việc hướng dẫn học sinh nghiên cứu một số chủ đề Hóa học có nội dung thực tiễn trong dạy học một cách hợp lí và hiệu quả sẽ phát triển được năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh THPT, góp phần thực hiện đổi mới dạy học hóa học theo định hướng phát triển năng lực người học.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã tổng quan các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến năng lực nghiên cứu khoa học và phương pháp dạy học tích cực:

Trên thế giới, nghiên cứu về năng lực nghiên cứu khoa học ban đầu tập trung vào đối tượng sinh viên, giảng viên và cán bộ khoa học. Tác giả Prikhodko trong "Tổ chức và PP công tác NCKH" (1980) phân tích đặc trưng phương pháp nghiên cứu khoa học; Ruravin trong "Các PP NCKH" nghiên cứu các phương tiện và phương pháp nhận thức tri thức mới. Keith Howard và John A. Sharp với tài liệu "The management of a student research project" hướng dẫn quy trình lập kế hoạch, thu thập và xử lý dữ liệu nghiên cứu của sinh viên. Gary Anderson trong "Fundamentals of educational Research" tập trung vào các nguyên tắc, kỹ thuật mô tả và thử nghiệm trong nghiên cứu giáo dục. Brian Allison và John P. Keeves (chủ biên cuốn "Educational Research, Methodology and Measurement") hệ thống hóa các kỹ thuật đo lường, quy trình nghiên cứu giáo dục. Miller và Pine, McKay, Williamson, Downhower, Melvin & Sizemore, McCutcheon & Jung, Nihlen, Twine & Martinek, Wessinger nghiên cứu việc nâng cao năng lực nghiên cứu và năng lực hành động của giảng viên nhằm cải thiện chất lượng giảng dạy. Đối với học sinh phổ thông, hoạt động nghiên cứu khoa học gắn liền với Hội thi khoa học kỹ thuật quốc tế Intel ISEF tổ chức từ năm 1997, giáo dục STEM và xu hướng rèn luyện kỹ năng tiến trình khoa học (science process skills) qua dạy học tìm tòi khám phá (inquiry) từ những năm 70 của thế kỷ XX.

Tại Việt Nam, các tác giả Nguyễn Trọng Hoàng, Nguyễn Cảnh Toàn, Nguyễn Hữu Long, Hà Thế Ngữ, Nguyễn Tấn Phát đã nghiên cứu về công tác nghiên cứu khoa học trong trường sư phạm và việc đưa kết quả nghiên cứu vào thực tiễn trường học. Về phương pháp luận nghiên cứu khoa học giáo dục có công trình của Phạm Minh Hạc, Đặng Vũ Hoạt, Hà Thị Đức, Đức Minh, Phạm Hoàng Gia, Vũ Cao Đàm, Nguyễn Văn Lê, Lê Tử Thành, Phạm Viết Vượng. Các luận án, công trình của Lê Thị Thanh Chung, Nguyễn Viết Sự, Đỗ Tiến Sỹ nghiên cứu giải pháp nâng cao năng lực nghiên cứu khoa học cho sinh viên và giảng viên. GS.TSKH Nguyễn Cương cùng nhóm nghiên cứu chuyên ngành phương pháp dạy học đã đặt nền móng về hoạt động hóa người học trong môn Hóa học. Về phát triển năng lực học sinh, các tác giả Nguyễn Công Khanh, Phan Thị Luyến, Nguyễn Thị Minh Phương, Nguyễn Thị Lan Phương đã đề xuất khung năng lực của học sinh THPT. Nhóm nghiên cứu của TS. Cao Thị Thặng, GS.TSKH Nguyễn Cương cùng các nghiên cứu sinh Trần Thị Thu Huệ, Nguyễn Thị Hồng Gấm, Đinh Thị Hồng Minh, Phạm Thị Bích Đào đã nghiên cứu các biện pháp phát triển năng lực sáng tạo, giải quyết vấn đề, tự học và hợp tác thông qua dạy học dự án, dạy học theo góc, hợp đồng và phương pháp "Bàn tay nặn bột". TS. Cao Thị Thặng và ThS. Lê Ngọc Vịnh bước đầu nghiên cứu phát triển kỹ năng nghiên cứu khoa học cho học sinh THCS qua phương pháp "Bàn tay nặn bột". TS. Vũ Lệ Hoa đề cập đến tổ chức hoạt động học tập phát triển năng lực nghiên cứu khoa học nhưng dừng ở mức độ lí luận.

Khoảng trống nghiên cứu được luận án xác định: Chưa có công trình nào nghiên cứu đầy đủ cả về lí luận và thực tiễn việc phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh THPT trong môn Hóa học, đặc biệt là việc xây dựng tiêu chí, biểu hiện, bộ công cụ đánh giá chuẩn hóa và phối hợp các phương pháp dạy học tích cực (dạy học dự án, phương pháp "Bàn tay nặn bột", tổ chức đề tài nghiên cứu khoa học có nội dung thực tiễn).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết của luận án dựa trên các lý thuyết học tập hiện đại:

• Thuyết hành vi (Watson, Thorndike, Skinner dựa trên phản xạ có điều kiện của Pavlov): giải thích cơ chế học tập thông qua kích thích - phản ứng và củng cố hành vi, vận dụng vào việc rèn luyện các thao tác, kỹ năng thực hành thí nghiệm và tự học.
• Thuyết nhận thức (Jean Piaget): nhấn mạnh cấu trúc nhận thức được hình thành qua trải nghiệm, giải thích hành vi học tập qua quá trình xử lý thông tin, rèn luyện tư duy trừu tượng và giải quyết vấn đề.
• Thuyết kiến tạo (Jean Piaget, Watzlawick, Hans Aebli, Maria Montessori, Lev Vygotsky): coi người học là chủ thể chủ động kiến tạo tri thức từ vốn kinh nghiệm sẵn có qua tương tác với môi trường, là nền tảng cho dạy học tìm tòi khám phá và nghiên cứu khoa học.

Luận án sử dụng các khung khái niệm:

• Năng lực: Thuộc tính cá nhân cho phép huy động tổng hợp kiến thức, kỹ năng, thái độ để thực hiện thành công hoạt động trong bối cảnh cụ thể (theo DeSeCo, OECD và Chương trình GDPT tổng thể 2017).
• Năng lực khoa học: Khả năng sử dụng kiến thức khoa học, nhận dạng vấn đề và rút ra kết luận dựa trên chứng cứ khoa học (theo PISA/OECD).
• Tìm tòi nghiên cứu khoa học (TT NCKH): Quá trình thực nghiệm có định hướng, có kế hoạch nhằm tìm kiếm câu trả lời cho câu hỏi nghiên cứu, nhấn mạnh vào con đường và phương pháp tiếp cận tri thức hơn là yêu cầu về tính phát minh hoàn toàn mới.

Phương pháp nghiên cứu thực tế kết hợp định tính và định lượng:

1. Nhóm phương pháp nghiên cứu lí thuyết: Phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa và khái quát hóa các văn bản pháp quy, tài liệu lí luận về năng lực, phương pháp dạy học tích cực và đánh giá năng lực.
2. Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn:
   • Phương pháp điều tra: Khảo sát 212 giáo viên dạy Hóa học tại 40 trường THPT thuộc 20 tỉnh thành miền Bắc và miền Trung vào tháng 7, 8, 9 năm 2014 bằng phiếu hỏi.
   • Phương pháp chuyên gia: Tham vấn các chuyên gia giáo dục và phương pháp dạy học Hóa học về hệ thống tiêu chí, biểu hiện và các biện pháp sư phạm đề xuất.
   • Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức thực nghiệm đối chứng tại các trường THPT (như THPT chuyên Chu Văn An - Lạng Sơn và một số trường THPT khác) qua 3 giai đoạn: thăm dò (năm học 2014-2015), thực nghiệm vòng 1 (năm học 2015-2016) và thực nghiệm vòng 2 (năm học 2016-2017).
3. Phương pháp thống kê toán học: Xử lý dữ liệu định lượng bằng các tham số thống kê đặc trưng (điểm trung bình $\bar{X}$, độ lệch chuẩn $S$, phương sai $S^2$, hệ số biến thiên $V$), phân bố tần suất, phân bố tần suất lũy tích, kiểm định thống kê và tính giá trị mức độ ảnh hưởng (ES - Effect Size).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh Trung học phổ thông

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lí luận về năng lực, năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học, các phương pháp dạy học tích cực (dạy học dự án, phương pháp "Bàn tay nặn bột", hướng dẫn học sinh nghiên cứu khoa học) và các nguyên tắc, công cụ kiểm tra đánh giá năng lực trong dạy học Hóa học (bảng kiểm quan sát, phiếu hỏi, phiếu đánh giá sản phẩm, đề kiểm tra đánh giá năng lực). Đồng thời, chương 1 phân tích chương trình, sách giáo khoa Hóa học THPT hiện hành (lớp 10, lớp 11, lớp 12) và trình bày kết quả điều tra thực trạng dạy học.

Khảo sát 212 giáo viên Hóa học tại 40 trường THPT thuộc 20 tỉnh/thành phố miền Bắc và miền Trung (thực hiện từ tháng 7 đến tháng 9 năm 2014) ghi nhận các dữ liệu sau:

Nội dung điều tra nhận thức về NL TT NCKH	Số lượng giáo viên	Tỷ lệ phần trăm
Chưa biết về NL TT NCKH của học sinh	21/212	9,91%
Đã nghe nói về NL TT NCKH của học sinh	176/212	83,01%
Đã đọc tài liệu về NL TT NCKH của học sinh	15/212	7,08%
Đã được tập huấn về NL TT NCKH của học sinh	0/212	0,00%

Về mức độ sử dụng các phương pháp dạy học tích cực hiện nay:

STT	Phương pháp dạy học	Số lượng GV đã áp dụng	Tỷ lệ phần trăm
1	Dạy học dự án	55/212	25,94%
2	Phương pháp "Bàn tay nặn bột"	14/212	6,60%
3	Hướng dẫn học sinh nghiên cứu khoa học	25/212	11,79%
4	Sử dụng thí nghiệm hóa học do học sinh tự tiến hành	8/212	3,77%
5	Phát hiện và giải quyết vấn đề	26/212	12,26%
6	Dạy học hợp tác	60/212	28,30%
7	Dạy học theo hợp đồng	10/212	4,72%
8	Dạy học theo góc	9/212	4,25%

Về nhận định vai trò của các phương pháp dạy học trong việc phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học, có trên 82,55% giáo viên đánh giá ở mức Tốt và Rất tốt (PP "Bàn tay nặn bột": 82,55%; PP Dạy học dự án: 87,74%; Hướng dẫn NCKH: 97,65%). Tuy nhiên, tỷ lệ giáo viên đã vận dụng các phương pháp này theo định hướng phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học đều là 0/212 (0%). Trong số 55 giáo viên đã áp dụng dạy học dự án, chỉ có 1/55 GV (1,82%) để học sinh dùng kỹ thuật KWL, 5W1H nêu câu hỏi nghiên cứu, giả thuyết và phương án thực nghiệm; chỉ có 2/55 GV (3,64%) để học sinh tự tiến hành thí nghiệm, kiểm chứng giả thuyết; 0% GV thực hiện đánh giá năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học sau dự án. Đối với 14 GV áp dụng phương pháp "Bàn tay nặn bột", việc thực hiện còn hình thức, đa số giáo viên làm thay hoặc chiếu video thí nghiệm, học sinh ít được tự đề xuất phương án và tiến hành thực nghiệm.

Chương 2: Một số biện pháp phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh trong dạy học Hóa học ở trường Trung học phổ thông

Chương 2 trình bày các đóng góp trọng tâm về mặt lý luận và giải pháp sư phạm của tác giả:

• Xây dựng khái niệm, cấu trúc năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học của học sinh THPT trong môn Hóa học gồm các thành tố: Xác định chủ đề/vấn đề nghiên cứu; Đề xuất câu hỏi nghiên cứu; Đề xuất giả thuyết nghiên cứu; Thiết kế phương án thực nghiệm tìm tòi nghiên cứu; Tiến hành phương án thực nghiệm tìm tòi nghiên cứu; Xử lý dữ liệu và rút ra kết luận; Viết báo cáo và trình bày kết quả nghiên cứu.
• Thiết kế bộ công cụ đánh giá năng lực gồm: Bảng tiêu chí và mức độ đánh giá; Bảng kiểm quan sát năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học; Phiếu giáo viên đánh giá học sinh; Phiếu học sinh tự đánh giá; Phiếu đánh giá sản phẩm dự án; Hệ thống ma trận đề kiểm tra đánh giá năng lực lớp 10 và lớp 11.
• Đề xuất 3 biện pháp sư phạm cụ thể:
  • Biện pháp 1: Vận dụng phương pháp dạy học dự án theo định hướng phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh THPT. Luận án xác định tiến trình dạy học dự án gồm các bước: Lập kế hoạch (lựa chọn chủ đề, sử dụng sơ đồ tư duy, kỹ thuật 5W1H, KWL để phát triển tiểu chủ đề, xác định câu hỏi nghiên cứu, giả thuyết và phương án thực nghiệm); Thực hiện dự án (thu thập, xử lý thông tin, tiến hành thực nghiệm kiểm chứng); Báo cáo và đánh giá kết quả. Luận án thiết kế các chủ đề dự án minh họa: tiểu chủ đề "Mưa axit", nghiên cứu tìm hiểu ngành công nghiệp silicat (xi măng, thủy tinh, đồ gốm).
  • Biện pháp 2: Vận dụng phương pháp "Bàn tay nặn bột" theo định hướng phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh THPT. Quy trình 5 pha được cụ thể hóa: Pha 1 (Tình huống xuất phát và câu hỏi nêu vấn đề); Pha 2 (Hình thành biểu tượng ban đầu và câu hỏi nghiên cứu của học sinh); Pha 3 (Đề xuất giả thuyết và thiết kế phương án thực nghiệm tìm tòi); Pha 4 (Tiến hành thực nghiệm tìm tòi - nghiên cứu); Pha 5 (Kết luận và hợp thức hóa kiến thức). Thiết kế minh họa bài dạy nghiên cứu tính chất hóa học của axit nitric ($HNO_3$).
  • Biện pháp 3: Phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học của học sinh thông qua tổ chức cho học sinh tìm tòi nghiên cứu khoa học. Xây dựng quy trình hướng dẫn học sinh thực hiện các đề tài nghiên cứu khoa học gắn với thực tiễn đời sống và sản xuất địa phương, rèn luyện kỹ năng nghiên cứu độc lập hoặc theo nhóm nhỏ ngoài giờ học chính khóa.

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Chương 3 trình bày việc tổ chức, tiến hành và xử lý kết quả thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm chứng giả thuyết khoa học:

• Quy trình thực nghiệm: Tiến hành qua 3 giai đoạn:
  • Thực nghiệm thăm dò (năm học 2014-2015): Thử nghiệm các giáo án, bảng kiểm và phiếu đánh giá để điều chỉnh quy trình.
  • Thực nghiệm sư phạm vòng 1 (năm học 2015-2016): Triển khai các biện pháp sư phạm tại các lớp thực nghiệm và đối chứng lớp 10, lớp 11.
  • Thực nghiệm sư phạm vòng 2 (năm học 2016-2017): Mở rộng địa bàn thực nghiệm, hoàn thiện các kế hoạch bài học và công cụ đo lường.
• Thu thập và xử lý dữ liệu:
  • Phân tích định tính: Dựa trên kết quả bảng kiểm quan sát hành vi của học sinh trong các giờ học dự án, "Bàn tay nặn bột" và hoạt động nghiên cứu khoa học; mức độ tự giác, kỹ năng đề xuất giả thuyết và kỹ năng thao tác thí nghiệm.
  • Phân tích định lượng: Tổng hợp điểm số từ các bài kiểm tra đánh giá năng lực, phiếu giáo viên đánh giá, phiếu học sinh tự đánh giá và phiếu đánh giá sản phẩm dự án/sản phẩm nghiên cứu khoa học ở lớp 10 và lớp 11 qua 2 vòng thực nghiệm.
  • Các bảng số liệu phân bố tần suất, phân bố tần suất lũy tích và bảng tham số đặc trưng cho thấy điểm số trung bình của các lớp thực nghiệm cao hơn lớp đối chứng có ý nghĩa thống kê; đường lũy tích của nhóm thực nghiệm luôn nằm lệch về phía bên phải so với nhóm đối chứng; giá trị mức độ ảnh hưởng (ES) đạt mức trung bình đến cao, khẳng định tính hiệu quả và khả thi của 3 biện pháp đề xuất.

Kết quả và những đóng góp mới

Các đóng góp mới về mặt lí luận:

• Hệ thống hóa và làm rõ cơ sở lí luận về năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học của học sinh THPT trong dạy học Hóa học; phân tích mối quan hệ giữa năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học với các năng lực chung và năng lực chuyên môn hóa học.
• Đề xuất định nghĩa, cấu trúc và hệ thống tiêu chí, chỉ báo biểu hiện của năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học phù hợp với đặc điểm nhận thức của học sinh THPT và đặc thù bộ môn Hóa học.
• Thiết kế bộ công cụ đánh giá năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học chuẩn hóa, bao gồm bảng kiểm quan sát, phiếu giáo viên đánh giá, phiếu học sinh tự đánh giá, phiếu đánh giá sản phẩm học tập và ma trận đề kiểm tra đánh giá năng lực.

Các đóng góp mới về mặt thực tiễn:

• Đánh giá thực trạng nhận thức của giáo viên và thực trạng vận dụng các phương pháp dạy học tích cực nhằm phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học tại 40 trường THPT thuộc 20 tỉnh/thành phố.
• Xây dựng và thực nghiệm thành công 3 biện pháp sư phạm: (1) Vận dụng dạy học dự án; (2) Vận dụng phương pháp "Bàn tay nặn bột"; (3) Tổ chức cho học sinh tìm tòi nghiên cứu khoa học gắn với thực tiễn.
• Xây dựng hệ thống kế hoạch bài dạy minh họa, chủ đề dự án (như "Mưa axit", ngành công nghiệp silicat) và đề tài nghiên cứu khoa học cụ thể cho chương trình Hóa học lớp 10 và 11.

Khuyến nghị đề xuất:

• Đối với Bộ Giáo dục và Đào tạo, các Sở Giáo dục và Đào tạo: Cần tổ chức các lớp tập huấn chuyên sâu về phương pháp phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học và kỹ thuật kiểm tra đánh giá năng lực cho giáo viên; trang bị bổ sung thiết bị, hóa chất phục vụ thí nghiệm tìm tòi.
• Đối với các trường THPT và tổ chuyên môn: Tạo điều kiện về thời gian, cơ sở vật chất, khuyến khích giáo viên áp dụng dạy học dự án và phương pháp "Bàn tay nặn bột", duy trì câu lạc bộ nghiên cứu khoa học cho học sinh.
• Đối với giáo viên Hóa học: Chuyển đổi vai trò từ truyền thụ sang tổ chức, hướng dẫn học sinh tự lực phát hiện vấn đề, thiết kế và tiến hành phương án thực nghiệm.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Về mặt hạn chế, phạm vi nghiên cứu của luận án mới tập trung thử nghiệm và xây dựng kế hoạch bài học cho chương trình Hóa học lớp 10 và lớp 11 THPT, chưa mở rộng toàn diện sang chương trình Hóa học lớp 12. Địa bàn thực nghiệm sư phạm tập trung chủ yếu tại một số trường THPT khu vực miền Bắc (như tỉnh Lạng Sơn và lân cận).

Hướng nghiên cứu tiếp được xác định:

• Mở rộng nghiên cứu và ứng dụng quy trình phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho toàn bộ chương trình Hóa học cấp THPT (bao gồm lớp 12) theo Chương trình giáo dục phổ thông 2018.
• Nghiên cứu tích hợp liên môn giữa Hóa học với Vật lí, Sinh học, Công nghệ trong khuôn khổ giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh ở quy mô rộng hơn.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo chuyên môn cho:

• Nghiên cứu sinh, học viên cao học, sinh viên chuyên ngành Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Hóa học, Khoa học giáo dục khi nghiên cứu về thiết kế công cụ đo lường năng lực và phương pháp dạy học tích cực.
• Giáo viên Hóa học tại các trường THPT: Tham khảo trực tiếp quy trình 5 pha của phương pháp "Bàn tay nặn bột", tiến trình dạy học dự án, hệ thống kế hoạch bài học mẫu và bộ công cụ đánh giá (bảng kiểm quan sát, tiêu chí chấm sản phẩm dự án).
• Cán bộ quản lý giáo dục, chuyên viên phụ trách bộ môn Hóa học tại các Sở Giáo dục và Đào tạo: Tham khảo cơ sở thực tiễn để xây dựng kế hoạch tập huấn đổi mới phương pháp dạy học và kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển năng lực.

Câu hỏi thường gặp

1. Khái niệm năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học của học sinh THPT khác gì so với năng lực nghiên cứu khoa học của các nhà khoa học?
Năng lực nghiên cứu khoa học của nhà khoa học hướng tới việc khám phá tri thức mới, học thuyết mới mang tính phát minh hoàn toàn mới cho nhân loại và có giá trị cải tạo thực tiễn xã hội. Trong khi đó, năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học của học sinh THPT chủ yếu nhấn mạnh đến con đường, phương pháp và cách thức tìm kiếm tri thức; tri thức đó mới đối với bản thân học sinh nhằm thay đổi nhận thức cá nhân, được thực hiện ở mức độ vừa sức thông qua quy trình: đặt câu hỏi nghiên cứu, đề xuất giả thuyết, thiết kế và tiến hành thực nghiệm kiểm chứng, rút ra kết luận.

2. Luận án đã đề xuất những biện pháp sư phạm cụ thể nào để phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học?
Luận án đề xuất 3 biện pháp sư phạm:

• Biện pháp 1: Vận dụng phương pháp dạy học dự án theo định hướng phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học.
• Biện pháp 2: Vận dụng phương pháp "Bàn tay nặn bột" theo định hướng phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học.
• Biện pháp 3: Phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học thông qua tổ chức cho học sinh tìm tòi nghiên cứu khoa học các đề tài có nội dung thực tiễn.

3. Khảo sát thực trạng năm 2014 của luận án cho thấy mức độ hiểu biết và áp dụng của giáo viên về năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học như thế nào?
Khảo sát 212 giáo viên tại 40 trường THPT cho thấy: 83,01% giáo viên mới chỉ nghe nói, 7,08% đã đọc tài liệu, 9,91% chưa biết và 0% giáo viên được tập huấn chuyên sâu về năng lực này. Về thực hành, tỷ lệ giáo viên đã áp dụng các phương pháp theo đúng định hướng phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học đều là 0%.

4. Bộ công cụ đánh giá năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học của luận án gồm những thành phần nào?
Bộ công cụ gồm: Bảng tiêu chí và mức độ đánh giá năng lực; Bảng kiểm quan sát hành vi của học sinh; Phiếu giáo viên đánh giá; Phiếu học sinh tự đánh giá; Phiếu đánh giá sản phẩm dự án/đề tài nghiên cứu; Hệ thống ma trận và đề kiểm tra đánh giá năng lực lớp 10 và 11.

5. Thực nghiệm sư phạm của luận án được tiến hành trong những mốc thời gian nào và áp dụng trên đối tượng nào?
Thực nghiệm sư phạm được tiến hành qua 3 giai đoạn: Thăm dò (năm học 2014-2015), Vòng 1 (năm học 2015-2016), và Vòng 2 (năm học 2016-2017), áp dụng trên đối tượng học sinh lớp 10 và lớp 11 tại một số trường THPT (trong đó có trường THPT chuyên Chu Văn An, tỉnh Lạng Sơn).

Kết luận

Luận án của tác giả Phạm Thị Kim Ngân đã giải quyết trọn vẹn mục tiêu nghiên cứu về phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh THPT thông qua dạy học Hóa học. Tác giả đã làm sáng tỏ cơ sở lý luận, xác định cấu trúc năng lực, xây dựng bộ công cụ đánh giá và đề xuất 3 biện pháp sư phạm có tính khả thi cao kết hợp dạy học dự án, phương pháp "Bàn tay nặn bột" và hướng dẫn nghiên cứu khoa học. Kết quả thực nghiệm sư phạm qua 2 vòng khẳng định các biện pháp đề xuất đã nâng cao rõ rệt năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học và kết quả học tập Hóa học của học sinh, đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục phổ thông.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÌM TÒI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 1. Lịch sử vấn đề nghiên cứu về việc phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học trên thế giới và ở Việt Nam 1. Trên thế giới Trên thế giới nghiên cứu về NL NCKH mới được chú trọng cho đối tượng là sinh viên (SV), học viên và cán bộ nghiên cứu. Các nhà khoa học đã đưa ra nhiều nhận định toàn diện trên nhiều khía cạnh của hoạt động NCKH: từ PP, cách thức, phương tiện, quy trình thực hiện, cách xử lí số liệu TN đến sản phẩm nghiên cứu cũng như cách trình bày một đề tài nghiên cứu.Prikhodko trong tác phẩm “Tổ chức và PP công tác NCKH” [58] đã giới thiệu những nét đặc trưng cơ bản về PP nghiên cứu của các công trình khoa học giúp cho các cán bộ NCKH mới vào nghề và các chuyên gia nâng cao NL nghiên cứu.Ruravin trong “Các PP NCKH” [59], ở một khía cạnh khác, tác giả chú ý phân tích những biện pháp, phương tiện và PP nhận thức nhằm thu được tri thức mới trong khoa học.

Keith Howard và John A.Sharp với tài liệu: “The management of a student research project” [97], các tác giả đã trình bày trong tài liệu những vấn đề về nghiên cứu, chọn lựa và đánh giá, xây dựng kế hoạch cho một đề tài nghiên cứu, tập hợp và phân tích dữ liệu, xử lí kết quả nghiên cứu. Gary Anderson, trong “Fundamentals of educational Research” [95], đã giúp SV và những người nghiên cứu ở mọi lĩnh vực có thể xây dựng được một kế hoạch nghiên cứu với những PP cần thiết. Trong tài liệu tác giả đặt trọng tâm vào việc giới thiệu các các nguyên tắc, PP cũng như những công cụ, kỹ thuật cần thiết khi nghiên cứu giáo dục. PP nghiên cứu được tác giả quan tâm là PP mô tả, thử nghiệm.

Mặt khác Brian Allison đã cung cấp cho SV những lí thuyết cũng như kỹ năng tiến hành NCKH trong tài liệu [90]. Sổ tay quốc tế Educational Research, Methodology and Measurement [96] do John P. Keeves, Australia, tổng chủ biên là một cuốn tài liệu có giá trị trên 1000 trang. Trong tài liệu này, tập thể tác giả đã giới thiệu các quá trình và PP nghiên cứu giáo dục, đặc biệt là các thủ tục và kỹ thuật nghiên cứu, đo lường, sử dụng máy tính và các thiết bị kỹ thuật trong NCKH giáo dục.

7 Miller và Pine nhấn mạnh tầm quan trọng của việc nâng cao NL NCKH của giảng viên bằng việc khuyến cáo rằng khi giảng viên trở thành nhà nghiên cứu thì kiến thức và kỹ năng dạy học chuyển từ môi trường ngoài tới môi trường lớp học. Việc nâng cao NL NCKH của giảng viên còn giúp nâng cao NL chuyên môn, khẳng định vị thế của giảng viên trong sự nghiệp và SV sẽ học tập hiệu quả hơn nhờ “sự học” của giảng viên [100]. McKay trong [99] và Williamson trong [108] đã đề cập tới NL hành động của giảng viên trong đó có chú trọng đến NL NCKH. Các tác giả đề cập đến vai trò giảng viên là người kiến tạo tích cực tri thức hơn là người biết sử dụng tri thức một cách thụ động, NL hành động của giảng viên phản ánh sự gắn kết thực tế của quá trình, tính thời sự và cụ thể về các kết quả NCKH.

Bồi dưỡng năng lực NCKH, NL hành động của giảng viên còn được nghiên cứu bởi Downhower, S., Melvin, MP, & Sizemore, P trong [92]; McCutcheon, G., & Jung, B trong [98]; Nihlen, AS trong [102]; Twine, J., và Martinek, TJ trong [105]; Wessinger, NP trong [107].