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.
