Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khóa luận tốt nghiệp "Vận dụng dạy học theo chủ đề trong dạy học phần hydrocarbon không no lớp 11 nhằm phát triển năng lực nhận thức hóa học cho học sinh" của tác giả Phan Thị Tiên (ngành Sư phạm Hóa học, Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng, người hướng dẫn khoa học: ThS. Bùi Ngọc Phương Châu, hoàn thành tháng 4/2022) được triển khai trong bối cảnh ngành giáo dục Việt Nam thực hiện chuyển đổi căn bản từ tiếp cận nội dung truyền thống sang tiếp cận phát triển phẩm chất và năng lực người học theo Chương trình Giáo dục phổ thông 2018.

Định hướng đổi mới phương pháp dạy học được quy định tại Luật Giáo dục 2005 (Điều 2 và Điều 28.2), các Nghị quyết Trung ương 2 khóa VIII, Nghị quyết Trung ương 4 khóa VII và các văn kiện của Đảng, Nhà nước. Trong thực tiễn giảng dạy môn Hóa học lớp 11, mạch kiến thức Hóa học hữu cơ – đặc biệt là phần Hydrocarbon không no – thường được tổ chức riêng lẻ theo từng bài học (Alkene, Alkyne) gây cồng kềnh, phân tán, khiến học sinh phải ghi nhớ máy móc, gặp khó khăn trong việc khái quát hóa và so sánh bản chất liên kết. Việc xây dựng và tổ chức dạy học theo chủ đề tích hợp nội dung tương đồng là giải pháp sư phạm cần thiết để khắc phục tình trạng trên và rèn luyện năng lực nhận thức hóa học cho học sinh phổ thông.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu được xác định cụ thể trong văn bản:

  1. Mục tiêu nghiên cứu: Thiết kế và tổ chức được kế hoạch dạy học theo chủ đề phần Hydrocarbon không no nhằm phát triển năng lực nhận thức hóa học cho học sinh lớp 11 trường Trung học phổ thông (THPT).
  2. Nhiệm vụ nghiên cứu:
    • Nghiên cứu cơ sở lý luận của dạy học theo chủ đề và cấu trúc năng lực nhận thức hóa học.
    • Nghiên cứu nội dung Hóa học hữu cơ lớp 11 thuộc Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 làm cơ sở xây dựng chủ đề.
    • Xây dựng quy trình dạy học theo chủ đề phần Hydrocarbon không no và thiết kế kế hoạch dạy học (giáo án) cụ thể.
    • Tiến hành thực nghiệm sư phạm tại trường THPT nhằm kiểm chứng tính khả thi và hiệu quả của tiến trình dạy học đã đề xuất.

Đối tượng, khách thể và phạm vi nghiên cứu:

  • Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học môn Hóa học lớp 11 tại các trường THPT.
  • Đối tượng nghiên cứu: Phương pháp dạy học theo chủ đề trong chương trình Hóa học hữu cơ lớp 11.
  • Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế kế hoạch và tổ chức dạy học theo chủ đề phần Hydrocarbon không no (Alkene và Alkyne) thuộc chương trình môn Hóa học 2018 tại thành phố Đà Nẵng (tiến hành khảo sát giáo viên, học sinh và thực nghiệm sư phạm tại Trường THPT Phan Châu Trinh).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận vận dụng hệ thống lý luận giáo dục học hiện đại kết hợp khảo sát thực tiễn và thực nghiệm sư phạm định lượng:

Khung lý thuyết và mô hình tiếp cận:

  • Mô hình dạy học theo chủ đề (DHTCĐ): Được định nghĩa là phương pháp tích hợp các khái niệm, đơn vị kiến thức có sự giao thoa, tương đồng giữa các bài học đơn môn hoặc liên môn thành một chỉnh thể logic, chuyển từ vai trò truyền thụ một chiều sang tổ chức hoạt động học tập lấy học sinh làm trung tâm.
  • Lịch sử và xu thế giáo dục: Tác giả điểm lại tư tưởng vấn đề của Socrates, phương pháp ơritxtic của các nhà giáo dục Nga (như A. Rizôlôp), quan điểm của UNESCO về 4 trụ cột giáo dục ("Học để biết, học để làm, học để chung sống, học để tự khẳng định mình"), mô hình kinh tế dựa vào kỹ năng của Ngân hàng Thế giới (World Bank), và các công trình trong nước của Cao Thị Thặng, Nguyễn Phúc Chỉnh, Đỗ Hương Trà.
  • Cấu trúc năng lực và Năng lực nhận thức hóa học: Khung năng lực hành động gồm 4 thành phần (năng lực chuyên môn, năng lực phương pháp, năng lực xã hội, năng lực cá thể) tương ứng với 4 trụ cột UNESCO. Năng lực hóa học gồm 3 thành phần cốt lõi: Năng lực nhận thức hóa học, Năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học, và Năng lực vận dụng kiến thức, kỹ năng đã học. Trong đó, năng lực nhận thức hóa học tập trung vào khả năng hiểu biết cấu tạo chất, các quá trình và chuyển hóa hóa học, các dạng năng lượng và ứng dụng thực tiễn.

Phương pháp nghiên cứu:

  • Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Phân tích, tổng hợp các văn kiện giáo dục, chương trình Hóa học THPT 2018, sách giáo khoa và tài liệu chuyên ngành Hóa hữu cơ.
  • Phương pháp điều tra – quan sát: Sử dụng phiếu điều tra dạng bảng hỏi đối với giáo viên và học sinh THPT tại Đà Nẵng để đánh giá thực trạng tổ chức dạy học và khó khăn khi tiếp cận mạch kiến thức Hydrocarbon không no.
  • Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức dạy học thực nghiệm theo kế hoạch bài dạy thiết kế mới trên nhóm lớp thực nghiệm (TN) và dạy học truyền thống trên nhóm lớp đối chứng (ĐC) tại Trường THPT Phan Châu Trinh.
  • Phương pháp thống kê toán học: Xử lý dữ liệu điểm số, xây dựng bảng tần số, tần suất, tần suất lũy tích, đồ thị phân phối điểm và tính toán các tham số đặc trưng thống kê để so sánh kết quả học tập giữa hai nhóm.

Nguồn dữ liệu: Dữ liệu khảo sát sơ bộ từ 50 giáo viên môn Hóa học và 70 học sinh THPT tại thành phố Đà Nẵng; dữ liệu thực nghiệm sư phạm gồm kết quả bài kiểm tra, phiếu tự đánh giá của học sinh, bảng kiểm quan sát năng lực của giáo viên và phiếu khảo sát sau thực nghiệm.


Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của dạy học theo chủ đề

Chương 1 hệ thống hóa khung lý luận về dạy học theo chủ đề, cấu trúc năng lực và khảo sát thực trạng giảng dạy Hóa học hữu cơ lớp 11 tại các trường THPT trên địa bàn thành phố Đà Nẵng.

Tác giả xác định 6 đặc trưng cơ bản của dạy học theo chủ đề: tính tích hợp, tính cộng tác làm việc, nhấn mạnh đặc trưng học tập mới (lấy học sinh làm trung tâm), định hướng thực tiễn, định hướng hứng thú và định hướng hành động/tự học.

Kết quả điều tra thực trạng 50 giáo viên Hóa học THPT cho thấy:

Nội dung khảo sát giáo viên (n = 50) Kết quả ghi nhận
Mức độ tiếp cận DHTCĐ 4% chưa biết; 60% đã biết nhưng chưa thực hiện; 36% đã biết và đã thực hiện.
Nguyên nhân chưa thực hiện 32% chưa hiểu rõ cách thực hiện; 16% ngại đổi mới; 4% chưa nghe thấy bao giờ.
Nhu cầu hỗ trợ chuyên môn 90% cần tài liệu tham khảo về dạy học chủ đề; 68% cần phương tiện giảng dạy; 42% cần hỗ trợ sách giáo khoa.
Nội dung phù hợp để xây dựng chủ đề 56% chọn các nội dung có quan hệ mật thiết/tương đồng; 22% chọn ôn tập/luyện tập; 12% chọn kiến thức trong cùng chương.
Hình thức kiểm tra đánh giá dự kiến 68% dùng bài kiểm tra trắc nghiệm/tự luận; 62% quan sát hoạt động trên lớp; 50% đánh giá qua sản phẩm học tập; 30% qua hồ sơ; 26% HS đánh giá lẫn nhau; 24% dùng bảng kiểm quan sát; 22% HS tự đánh giá.

Kết quả khảo sát 70 học sinh lớp 11 về thực trạng học tập chương Hydrocarbon không no ghi nhận:

  • Có 62,86% học sinh được học theo phương pháp truyền thống tách rời từng bài (Alkene, Alkyne) và 37,14% được học tích hợp thành chủ đề.
  • Khi học tách rời từng bài, học sinh gặp nhiều trở ngại: 50% phản ánh phải ghi nhớ quá nhiều kiến thức dễ nhầm lẫn; 38,57% thấy kiến thức cồng kềnh; 35,71% học vẹt, máy móc không hiểu bản chất; 31,43% không tìm được điểm tương đồng giữa các chất.
  • Đối với nhóm học theo chủ đề: 37,14% nhận xét kiến thức có tính tương đồng nên dễ học, dễ nhớ; 28,57% đánh giá không khí học tập hào hứng hơn nhờ các hoạt động đa dạng; 25,71% đánh giá cao việc không phải chép bài thụ động; 15,71% thấy chủ động hơn trong lĩnh hội kiến thức và 10% phát huy năng lực hợp tác.

Chương 2: Thiết kế và vận dụng dạy học theo chủ đề trong dạy học phần Hydrocarbon không no nhằm phát triển năng lực nhận thức hoá học của học sinh

Chương 2 trình bày vị trí chương trình, quy trình thiết kế chủ đề, kế hoạch bài dạy chi tiết với thời lượng 4 tiết và bộ công cụ đánh giá năng lực nhận thức hóa học.

Tác giả đề xuất quy trình thiết kế chủ đề dạy học gồm 5 bước:

  1. Bước 1: Lý do lựa chọn chủ đề (phân tích nội dung chương trình để xác định các mạch kiến thức tương đồng).
  2. Bước 2: Xác định nội dung chính của chủ đề (nghiên cứu SGK, phân định nhóm kiến thức cơ sở khoa học và nhóm kiến thức ứng dụng thực tiễn).
  3. Bước 3: Mục tiêu của chủ đề (xác định chuẩn kiến thức, kỹ năng, các năng lực chung và năng lực đặc thù môn học).
  4. Bước 4: Xây dựng tiến trình dạy học (thiết kế tiến trình tổng thể và chi tiết từng hoạt động học tập).
  5. Bước 5: Kiểm tra đánh giá (xác định mục tiêu, công cụ đánh giá tri thức và năng lực trong suốt quá trình dạy học).

Kế hoạch dạy học theo chủ đề "Hydrocarbon không no" (Hóa học 11 – 4 tiết) được xây dựng với hệ thống 18 mục tiêu cụ thể:

  • Kiến thức (Mục tiêu 1 đến 6): Nêu định nghĩa, công thức chung ($C_nH_{2n}$ với $n \ge 2$; $C_nH_{2n-2}$ với $n \ge 2$), đặc điểm cấu tạo liên kết đôi ($1\sigma + 1\pi$) và liên kết ba ($1\sigma + 2\pi$); xác định đồng đẳng, đồng phân cấu tạo và đồng phân hình học (cis - trans); gọi tên theo danh pháp IUPAC và tên thông thường; trình bày tính chất vật lý, tính chất hóa học (phản ứng cộng $H_2$, $X_2$, $HX$ theo quy tắc Markovnikov; phản ứng trùng hợp; phản ứng oxy hóa bằng dung dịch $KMnO_4$; phản ứng thế ion kim loại của alk-1-yne với $AgNO_3/NH_3$); trình bày phương pháp điều chế và ứng dụng.
  • Năng lực chung (Mục tiêu 7 đến 10): Tự chủ và tự học; giải quyết vấn đề và sáng tạo; giao tiếp và hợp tác; sử dụng ngôn ngữ.
  • Năng lực hóa học (Mục tiêu 11 đến 15): Sử dụng ngôn ngữ hóa học; nhận thức kiến thức khoa học tự nhiên; tìm hiểu tự nhiên dưới góc độ hóa học; vận dụng kiến thức vào cuộc sống; thực hành hóa học (quan sát, mô tả, giải thích thí nghiệm điều chế và thử tính chất của ethylene, acetylene).
  • Phẩm chất (Mục tiêu 16 đến 18): Chăm chỉ, trung thực, trách nhiệm.

Tiến trình tổ chức dạy học được cấu trúc thành các hoạt động sư phạm tích cực:

  • Hoạt động 1: Khởi động (10 phút): Quan sát hình ảnh, xem video về lịch sử và công dụng của vật liệu cao su để tạo vấn đề kết nối sang hydrocarbon không no.
  • Hoạt động 2: Hình thành kiến thức mới:
    • Khám phá đồng đẳng: Khai thác mô hình phân tử ethylene, acetylene, dẫn xuất công thức tổng quát dãy đồng đẳng.
    • Khám phá đồng phân: Phân tích đồng phân vị trí liên kết bội, đồng phân mạch carbon, và điều kiện xuất hiện đồng phân hình học (cis - trans).
    • Nghiên cứu danh pháp: Rút ra quy tắc gọi tên thông thường (gốc hydrocarbon + ylene/acetylene) và danh pháp thay thế IUPAC (Vị trí nhánh - tên nhánh + tên mạch chính + vị trí liên kết bội + ene/ine); củng cố thông qua trò chơi "Gọi tên nhanh như chớp".
    • Khám phá tính chất hóa học (45 phút): Tổ chức so sánh bản chất liên kết $\pi$ kém bền; cho học sinh quan sát video thí nghiệm ethylene làm mất màu nước bromine, mất màu thuốc tím $KMnO_4$; hướng dẫn viết phương trình phản ứng cộng $HX$ theo quy tắc Markovnikov, phản ứng trùng hợp tạo polymer; tiến hành thí nghiệm acetylene phản ứng với dung dịch $AgNO_3/NH_3$ thông qua Phiếu học tập số 6 để rút ra tính chất đặc trưng của alk-1-yne.
    • Tìm hiểu tính chất vật lý: Khai thác bảng số liệu SGK về trạng thái, nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy và khả năng hòa tan.

Chương này cũng hoàn thiện bộ công cụ đo lường năng lực gồm: Bảng mô tả tiêu chí mức độ năng lực nhận thức hóa học, Bảng kiểm quan sát dành cho giáo viên, Phiếu tự đánh giá của học sinh, Đề kiểm tra đánh giá và Phiếu khảo sát ý kiến học sinh sau thực nghiệm.

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Chương 3 trình bày việc triển khai thực nghiệm kế hoạch dạy học đã thiết kế tại Trường THPT Phan Châu Trinh (Đà Nẵng), nhằm kiểm tra tính hiệu quả và tính khả thi của tiến trình sư phạm.

Nội dung thực nghiệm bao gồm:

  • Triển khai dạy học chủ đề Hydrocarbon không no với kế hoạch bài dạy 4 tiết trên nhóm thực nghiệm (TN) kết hợp các phương pháp dạy học theo nhóm, đàm thoại tìm tòi, phiếu học tập, ứng dụng phần mềm Kahoot và video thí nghiệm trực quan; đồng thời dạy học nhóm đối chứng (ĐC) theo phương pháp truyền thống.
  • Đánh giá định lượng kết quả học tập qua bài kiểm tra: Phân tích bảng tần số, tần suất, tần suất lũy tích, bảng phân loại trình độ học sinh và các tham số thống kê đặc trưng (điểm trung bình $\bar{X}$, độ lệch chuẩn $S$, phương sai $S^2$, hệ số biến thiên $V$, giá trị kiểm định $t$-Student).
  • Đánh giá sự phát triển năng lực nhận thức hóa học thông qua Bảng kiểm quan sát của giáo viên và Phiếu tự đánh giá năng lực của học sinh.
  • Thăm dò phản hồi của học sinh sau bài học về mức độ hứng thú, khả năng tiếp thu và tính tương tác của phương pháp học tập theo chủ đề.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đạt được các kết quả cụ thể dựa trên dữ liệu văn bản:

Kết quả chính:

  • Phân tích được thực trạng áp dụng dạy học theo chủ đề tại các trường THPT trên địa bàn Đà Nẵng, chỉ ra rằng 60% giáo viên biết nhưng chưa thực hiện do thiếu tài liệu tham khảo (90%) và chưa rõ phương pháp (32%).
  • Xây dựng hoàn chỉnh quy trình thiết kế chủ đề 5 bước và kế hoạch bài dạy chủ đề Hydrocarbon không no thời lượng 4 tiết bám sát chuẩn đầu ra Chương trình GDPT 2018.
  • Xây dựng bộ công cụ đánh giá năng lực nhận thức hóa học gồm các tiêu chí quan sát, phiếu tự đánh giá, đề kiểm tra định lượng và phiếu khảo sát phản hồi sau bài học.
  • Dữ liệu thực nghiệm sư phạm tại Trường THPT Phan Châu Trinh chứng minh tính khả thi của giáo án, học sinh tích cực tham gia thảo luận nhóm, giảm tải việc ghi nhớ máy móc và nâng cao năng lực nhận thức hóa học.

Giải pháp và kiến nghị của tác giả:

  • Cần tổ chức các buổi sinh hoạt chuyên môn, hội thảo tập huấn cho giáo viên phổ thông về quy trình thiết kế và kỹ thuật tổ chức dạy học theo chủ đề.
  • Nhà trường và ngành giáo dục cần cung cấp thêm tài liệu tham khảo, hệ thống học liệu số, video thí nghiệm và trang thiết bị phục vụ việc đổi mới phương pháp dạy học tích cực.
  • Giáo viên cần chủ động lựa chọn các nội dung có tính tương đồng để tích hợp, linh hoạt phối hợp hoạt động nhóm và kiểm tra đánh giá quá trình nhằm phát huy năng lực người học.

Đóng góp của đề tài:

  • Vận dụng sáng tạo cơ sở lý luận dạy học theo chủ đề vào nội dung kiến thức Hóa học hữu cơ lớp 11 theo Chương trình GDPT mới.
  • Đóng góp một bộ kế hoạch bài dạy mẫu chi tiết kèm công cụ đánh giá năng lực có thể làm tài liệu tham khảo trực tiếp cho sinh viên ngành sư phạm và giáo viên Hóa học tại các trường phổ thông.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Tác giả chỉ ra rằng dạy học theo chủ đề đòi hỏi giáo viên có chuyên môn vững vàng và tốn nhiều thời gian khi tổ chức hoạt động nhóm so với khung phân phối chương trình hiện hành; đồng thời không phải mọi nội dung kiến thức đều phù hợp để xây dựng thành chủ đề tích hợp. Phạm vi thực nghiệm của đề tài chỉ mới dừng lại ở một chủ đề đơn môn lớp 11 và kiểm chứng tại phạm vi hẹp ở trường THPT trên địa bàn Đà Nẵng.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng quy trình thiết kế chủ đề cho các phần kiến thức khác trong toàn bộ chương trình Hóa học hữu cơ THPT (dẫn xuất halogen, alcohol, aldehyde, carboxylic acid) và tiến hành thực nghiệm trên quy mô mẫu rộng hơn ở nhiều trường THPT với các điều kiện cơ sở vật chất khác nhau.

Giá trị tham khảo

Tài liệu này có giá trị tham khảo thiết thực cho các đối tượng:

  • Giáo viên Hóa học THPT: Tham khảo cấu trúc kế hoạch bài dạy 4 tiết phần Hydrocarbon không no theo định hướng phát triển năng lực, các phiếu học tập (như Phiếu học tập số 6 về phản ứng thế ion kim loại của alkyne), và kỹ thuật lồng ghép trò chơi học tập ("Gọi tên nhanh như chớp", Kahoot).
  • Sinh viên ngành Sư phạm Hóa học: Tiếp cận quy trình 5 bước thiết kế bài dạy theo chủ đề, phương pháp xây dựng tiêu chí đánh giá năng lực nhận thức hóa học và kỹ năng xử lý số liệu thực nghiệm sư phạm bằng toán thống kê.
  • Cán bộ quản lý chuyên môn tổ/nhóm Hóa học: Sử dụng khung lý thuyết và kết quả khảo sát thực trạng làm cơ sở xây dựng kế hoạch bồi dưỡng chuyên môn về đổi mới phương pháp dạy học tích cực trong nhà trường phổ thông.

Câu hỏi thường gặp

1. Tác giả lựa chọn nội dung nào để tích hợp thành chủ đề trong khóa luận?
Tác giả lựa chọn tích hợp toàn bộ mạch kiến thức phần Alkene và Alkyne (cấu tạo phân tử, đồng đẳng, đồng phân, danh pháp, tính chất vật lý, tính chất hóa học, điều chế và ứng dụng) thành một chủ đề chung mang tên "Hydrocarbon không no" trong chương trình Hóa học 11 (thời lượng 4 tiết).

2. Lý do chính khiến nhiều giáo viên THPT chưa áp dụng dạy học theo chủ đề qua khảo sát là gì?
Dữ liệu khảo sát 50 giáo viên cho thấy nguyên nhân chủ yếu là: 32% giáo viên đã biết đến nhưng chưa hiểu rõ cách thức tổ chức thực hiện; 16% biết nhưng còn tâm lý ngại đổi mới; bên cạnh đó có tới 90% giáo viên cho biết đang rất cần nguồn tài liệu tham khảo cụ thể về dạy học chủ đề.

3. Khó khăn lớn nhất của học sinh khi học Hydrocarbon không no theo cách truyền thống là gì?
Qua khảo sát 70 học sinh, trở ngại lớn nhất là: 50% học sinh thấy phải ghi nhớ lượng kiến thức quá lớn dẫn đến dễ quên và nhầm lẫn; 38,57% thấy kiến thức cồng kềnh; 35,71% học vẹt, ghi nhớ máy móc do không nhìn thấy mối liên hệ bản chất giữa các hợp chất.

4. Quy trình thiết kế một chủ đề dạy học trong khóa luận gồm những bước nào?
Quy trình gồm 5 bước: (1) Xác định lý do lựa chọn chủ đề; (2) Xác định nội dung chính của chủ đề; (3) Xác định mục tiêu của chủ đề (kiến thức, kỹ năng, năng lực chung, năng lực chuyên biệt); (4) Xây dựng tiến trình dạy học tổng thể và chi tiết; (5) Thiết kế công cụ kiểm tra đánh giá.

5. Hoạt động khởi động của chủ đề Hydrocarbon không no được tác giả thiết kế như thế nào?
Hoạt động khởi động diễn ra trong 10 phút: Giáo viên trình chiếu hình ảnh các đồ dùng làm từ cao su và cho học sinh xem một đoạn video về lịch sử, công dụng của vật liệu cao su; từ đó dẫn dắt vấn đề về nguồn gốc cao su tổng hợp được tạo ra từ hydrocarbon không no để kích thích hứng thú vào bài học mới.


Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Phan Thị Tiên đã giải quyết trọn vẹn mục tiêu nghiên cứu thông qua việc hệ thống hóa cơ sở lý luận về dạy học theo chủ đề và năng lực nhận thức hóa học. Đề tài đã khảo sát thực trạng sư phạm tại Đà Nẵng, xây dựng quy trình thiết kế 5 bước và hoàn thiện kế hoạch dạy học 4 tiết chủ đề Hydrocarbon không no (Hóa học 11) kèm bộ công cụ đánh giá chi tiết. Kết quả nghiên cứu và dữ liệu thực nghiệm tại Trường THPT Phan Châu Trinh khẳng định tính đúng đắn của giả thuyết khoa học, cung cấp tư liệu tham khảo hữu ích cho công tác đổi mới phương pháp dạy học môn Hóa học ở trường phổ thông.