## Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục phổ thông theo Thông tư số 32/2018/TT-BGDĐT, việc phát triển năng lực nhận thức khoa học tự nhiên (NLNT KHTN) cho học sinh trung học cơ sở (THCS) trở thành một yêu cầu cấp thiết. Môn Khoa học tự nhiên (KHTN) lớp 7, với nội dung cấu trúc của chất, đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành và phát triển NLNT KHTN cho học sinh. Tuy nhiên, thực trạng dạy học hiện nay còn nhiều hạn chế, đặc biệt trong việc vận dụng công nghệ thông tin và sách điện tử (SĐT) để nâng cao hiệu quả học tập. Nghiên cứu này nhằm phát triển NLNT KHTN thông qua việc thiết kế và vận dụng sách điện tử trong dạy học nội dung cấu trúc của chất theo mô hình dạy học 5E tại trường THCS Nguyễn Du, Hà Nội, trong năm học 2023-2024. Qua khảo sát 20 giáo viên và 117 học sinh, nghiên cứu đánh giá thực trạng sử dụng phương pháp dạy học và sách điện tử, mức độ hứng thú và khó khăn của học sinh, từ đó đề xuất giải pháp nâng cao năng lực nhận thức khoa học tự nhiên. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thiết thực trong việc đổi mới phương pháp dạy học, nâng cao chất lượng giáo dục môn KHTN, góp phần phát triển toàn diện năng lực học sinh theo định hướng chương trình giáo dục phổ thông mới.

## Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

### Khung lý thuyết áp dụng

- **Mô hình dạy học 5E**: Bao gồm 5 giai đoạn Gắn kết (Engage), Khảo sát (Explore), Giải thích (Explain), Áp dụng (Elaborate), và Đánh giá (Evaluate). Mô hình này giúp học sinh xây dựng kiến thức mới, phát triển kỹ năng tư duy và năng lực nhận thức khoa học thông qua trải nghiệm và tương tác.
- **Mô hình TPACK**: Tích hợp kiến thức nội dung, phương pháp sư phạm và công nghệ, làm cơ sở thiết kế sách điện tử phù hợp với mục tiêu phát triển năng lực nhận thức khoa học tự nhiên.
- **Thang bậc nhận thức Bloom**: Được sử dụng để đánh giá năng lực nhận thức khoa học tự nhiên qua các mức độ: Nhớ, Hiểu, Vận dụng, Phân tích, Đánh giá.
- **Khái niệm năng lực nhận thức khoa học tự nhiên**: Khả năng nhận biết, giải thích, phân tích và vận dụng kiến thức khoa học về cấu trúc và sự biến đổi của chất trong tự nhiên.

### Phương pháp nghiên cứu

- **Nguồn dữ liệu**: Thu thập từ khảo sát 20 giáo viên và 117 học sinh lớp 7 tại trường THCS Nguyễn Du, Hà Nội; tài liệu lý luận, các nghiên cứu quốc tế và trong nước về dạy học KHTN, mô hình 5E, TPACK và sách điện tử.
- **Phương pháp phân tích**: Sử dụng phương pháp thống kê mô tả để phân tích số liệu khảo sát, so sánh mức độ sử dụng phương pháp dạy học, mức độ hứng thú và khó khăn của học sinh, cũng như hiệu quả vận dụng sách điện tử.
- **Thời gian nghiên cứu**: Thực hiện trong năm học 2023-2024, bao gồm khảo sát thực trạng, thiết kế sách điện tử và kế hoạch dạy học, thực nghiệm sư phạm và đánh giá kết quả.
- **Phương pháp chọn mẫu**: Lựa chọn mẫu ngẫu nhiên có chủ đích tại trường THCS Nguyễn Du nhằm đảm bảo tính đại diện cho đối tượng nghiên cứu.

## Kết quả nghiên cứu và thảo luận

### Những phát hiện chính

- Khoảng 70% giáo viên thường xuyên sử dụng các phương pháp dạy học truyền thống như thuyết trình và hỏi đáp; tuy nhiên, chỉ khoảng 30% giáo viên đã tiếp cận và sử dụng mô hình dạy học 5E trong môn KHTN.
- 90% giáo viên cho rằng việc vận dụng sách điện tử trong dạy học có thể phát triển năng lực tự chủ, tự học và năng lực nhận thức khoa học tự nhiên cho học sinh.
- Học sinh thể hiện mức độ hứng thú cao với các hoạt động thực hành thí nghiệm (82,9%) và trải nghiệm (65,8%), nhưng cũng gặp khó khăn với nội dung thực hành thí nghiệm (41%) và giải thích hiện tượng thực tiễn (51,3%).
- Tần suất tổ chức các chủ đề dạy học nhằm phát triển năng lực nhận thức khoa học tự nhiên cho học sinh đạt mức thường xuyên (70%) và thỉnh thoảng (20%).
- Công cụ đánh giá năng lực nhận thức khoa học tự nhiên chủ yếu là bài kiểm tra truyền thống (100%) và sản phẩm học tập (100%), trong khi việc sử dụng bảng kiểm và hồ sơ học tập còn hạn chế.

### Thảo luận kết quả

Kết quả khảo sát cho thấy việc áp dụng mô hình dạy học 5E và sách điện tử trong dạy học môn KHTN còn hạn chế, mặc dù có tiềm năng lớn trong việc phát triển năng lực nhận thức khoa học tự nhiên cho học sinh. Mức độ hứng thú cao của học sinh với các hoạt động thực hành và trải nghiệm cho thấy nhu cầu được tiếp cận phương pháp dạy học tích cực và công nghệ hỗ trợ. Tuy nhiên, khó khăn trong thực hành thí nghiệm phản ánh hạn chế về điều kiện cơ sở vật chất và kỹ năng tổ chức của giáo viên. So sánh với các nghiên cứu quốc tế, mô hình 5E và sách điện tử đã được chứng minh giúp nâng cao hiệu quả học tập và phát triển năng lực khoa học. Việc sử dụng công cụ đánh giá đa dạng hơn như bảng kiểm và hồ sơ học tập sẽ giúp đánh giá toàn diện hơn năng lực nhận thức của học sinh. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ tần suất sử dụng phương pháp dạy học, mức độ hứng thú và khó khăn của học sinh, cũng như biểu đồ phân bố mức độ sử dụng công cụ đánh giá năng lực.

## Đề xuất và khuyến nghị

- **Tăng cường đào tạo giáo viên** về mô hình dạy học 5E và kỹ năng sử dụng sách điện tử, nhằm nâng cao năng lực tổ chức dạy học tích cực và ứng dụng công nghệ trong giảng dạy. Mục tiêu đạt 80% giáo viên sử dụng thành thạo mô hình 5E trong 2 năm tới.
- **Phát triển và hoàn thiện sách điện tử** phù hợp với nội dung cấu trúc của chất môn KHTN lớp 7, tích hợp các hình ảnh, video, mô phỏng 3D và câu hỏi tương tác theo mô hình 5E, nhằm tăng cường sự hứng thú và khả năng tự học của học sinh.
- **Đầu tư cơ sở vật chất và thiết bị thí nghiệm** tại các trường THCS để tạo điều kiện cho học sinh thực hành thí nghiệm an toàn và hiệu quả, giảm bớt khó khăn trong học tập thực hành.
- **Đa dạng hóa công cụ đánh giá năng lực nhận thức khoa học tự nhiên**, bao gồm sử dụng bảng kiểm, hồ sơ học tập và phiếu đánh giá đồng đẳng, nhằm đánh giá toàn diện và chính xác hơn năng lực học sinh.
- **Khuyến khích tổ chức các hoạt động học tập nhóm và tình huống**, giúp học sinh phát triển kỹ năng giao tiếp, hợp tác và giải quyết vấn đề, đồng thời tăng cường vận dụng kiến thức vào thực tiễn.

## Đối tượng nên tham khảo luận văn

- **Giáo viên môn Khoa học tự nhiên THCS**: Nắm bắt phương pháp dạy học 5E và cách vận dụng sách điện tử để nâng cao hiệu quả giảng dạy và phát triển năng lực nhận thức khoa học cho học sinh.
- **Nhà quản lý giáo dục**: Đánh giá thực trạng và xây dựng chính sách hỗ trợ phát triển công nghệ giáo dục, đầu tư cơ sở vật chất và đào tạo giáo viên phù hợp.
- **Nghiên cứu sinh và học viên cao học ngành Giáo dục và Sư phạm**: Tham khảo mô hình nghiên cứu, phương pháp thiết kế sách điện tử và kế hoạch dạy học tích hợp công nghệ trong giáo dục phổ thông.
- **Nhà phát triển phần mềm giáo dục và sách điện tử**: Hiểu rõ yêu cầu thiết kế sách điện tử theo mô hình 5E, tích hợp công nghệ và nội dung phù hợp với chương trình giáo dục phổ thông mới.

## Câu hỏi thường gặp

1. **Mô hình dạy học 5E là gì và tại sao nó quan trọng trong dạy học KHTN?**  
Mô hình 5E gồm 5 giai đoạn: Gắn kết, Khảo sát, Giải thích, Áp dụng và Đánh giá, giúp học sinh xây dựng kiến thức qua trải nghiệm và tương tác. Nó quan trọng vì thúc đẩy phát triển năng lực nhận thức khoa học tự nhiên và kỹ năng tư duy phản biện.

2. **Sách điện tử có những ưu điểm gì so với sách in trong dạy học?**  
Sách điện tử có tính tương tác cao, tích hợp hình ảnh, video, mô phỏng 3D, dễ dàng cập nhật và truy cập mọi lúc mọi nơi, giúp học sinh hứng thú và chủ động hơn trong học tập.

3. **Làm thế nào để đánh giá năng lực nhận thức khoa học tự nhiên của học sinh hiệu quả?**  
Sử dụng thang bậc nhận thức Bloom kết hợp các công cụ như bài kiểm tra, bảng kiểm, phiếu đánh giá cá nhân và nhóm, sản phẩm học tập để đánh giá toàn diện các mức độ nhận thức từ nhớ đến đánh giá.

4. **Khó khăn lớn nhất khi vận dụng sách điện tử trong dạy học là gì?**  
Khó khăn bao gồm hạn chế về thiết bị công nghệ, kỹ năng sử dụng của giáo viên, và việc thiết kế nội dung sách điện tử phù hợp với năng lực học sinh và chương trình học.

5. **Làm thế nào để giáo viên có thể nâng cao hiệu quả sử dụng sách điện tử trong lớp học?**  
Giáo viên cần được đào tạo bài bản về công nghệ và phương pháp dạy học tích cực, thiết kế kế hoạch bài học phù hợp, kết hợp sách điện tử với các hoạt động thực hành, thảo luận và đánh giá liên tục.

## Kết luận

- Nghiên cứu đã làm rõ vai trò quan trọng của sách điện tử kết hợp mô hình dạy học 5E trong phát triển năng lực nhận thức khoa học tự nhiên cho học sinh THCS.  
- Thực trạng dạy học hiện nay còn nhiều hạn chế, đặc biệt trong việc áp dụng công nghệ và phương pháp dạy học tích cực.  
- Thiết kế sách điện tử và kế hoạch dạy học theo mô hình 5E đã được kiểm nghiệm và chứng minh tính khả thi, góp phần nâng cao hiệu quả học tập.  
- Đề xuất các giải pháp cụ thể nhằm nâng cao năng lực giáo viên, đầu tư cơ sở vật chất và đa dạng hóa công cụ đánh giá năng lực học sinh.  
- Khuyến khích các nhà quản lý, giáo viên và nhà phát triển công nghệ giáo dục tiếp tục nghiên cứu và ứng dụng để nâng cao chất lượng giáo dục môn KHTN.

**Hành động tiếp theo:** Triển khai đào tạo giáo viên về mô hình 5E và sử dụng sách điện tử, đồng thời phát triển thêm các tài liệu và công cụ hỗ trợ dạy học nhằm nâng cao năng lực nhận thức khoa học tự nhiên cho học sinh THCS.