Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh toàn cầu hóa và hội nhập quốc tế, việc đổi mới phương pháp dạy học theo định hướng phát triển năng lực người học trở thành yêu cầu cấp thiết. Theo báo cáo của ngành giáo dục, việc phát triển năng lực thực nghiệm (NLTN) cho học sinh phổ thông là một trong những mục tiêu quan trọng nhằm giúp học sinh năng động, sáng tạo và có khả năng thích ứng với sự thay đổi của xã hội. Chương trình giáo dục phổ thông môn Sinh học 10, đặc biệt là chương Chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào, chứa nhiều nội dung kiến thức trừu tượng, đòi hỏi phương pháp dạy học phù hợp để phát triển NLTN cho học sinh.

Mục tiêu nghiên cứu là đề xuất quy trình sử dụng bài tập thực nghiệm (BTTN) để phát triển NLTN cho học sinh trong dạy học chương Chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào - Sinh học 10, đồng thời xây dựng bộ tiêu chí đánh giá NLTN của học sinh. Nghiên cứu được thực hiện tại các trường Trung học phổ thông trên địa bàn tỉnh Nghệ An trong giai đoạn 2018-2022. Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc nâng cao chất lượng dạy học Sinh học, phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh, góp phần đổi mới phương pháp dạy học theo hướng hiện đại và phát triển toàn diện năng lực người học.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

  • Khái niệm năng lực và năng lực thực nghiệm: Năng lực được hiểu là khả năng vận dụng kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính tâm lý để thực hiện hiệu quả một hoạt động phù hợp với hoàn cảnh. Năng lực thực nghiệm là sự làm chủ hệ thống kiến thức, kỹ năng và thái độ nhằm hình thành giả thuyết, thiết kế phương án, tiến hành thực nghiệm và phân tích dữ liệu thực nghiệm.

  • Mô hình cấu trúc năng lực thực nghiệm: Bao gồm các thành phần chính như hình thành giả thuyết thực nghiệm, thiết kế phương án thực nghiệm, tiến hành thực nghiệm và thu thập kết quả, phân tích dữ liệu thực nghiệm và rút ra kết luận. Mỗi thành phần được đánh giá ở các mức độ khác nhau từ cơ bản đến nâng cao.

  • Bài tập thực nghiệm (BTTN): Là dạng bài tập chứa đựng thông tin từ các hiện tượng thực nghiệm, đòi hỏi học sinh vận dụng kiến thức lý thuyết và kỹ năng thực hành để giải quyết yêu cầu. BTTN được phân loại theo hình thức, logic quá trình thực nghiệm và mức độ nhận thức, gồm các dạng như bài tập hình thành giả thuyết, bài tập đưa ra phương án thực nghiệm, bài tập tiến hành thực nghiệm và thu thập kết quả, bài tập phân tích kết quả và rút ra kết luận.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Nghiên cứu sử dụng dữ liệu thu thập từ khảo sát giáo viên và học sinh tại các trường THPT trên địa bàn tỉnh Nghệ An, tài liệu lý thuyết, sách giáo khoa Sinh học 10, các văn bản pháp luật về đổi mới giáo dục và các nghiên cứu liên quan.

  • Phương pháp phân tích: Sử dụng phương pháp điều tra cơ bản qua phiếu khảo sát, tham vấn chuyên gia, thực nghiệm sư phạm với 85 học sinh thuộc 2 lớp thực nghiệm và đối chứng. Dữ liệu được xử lý bằng phần mềm SPSS 20.0 với các phân tích thống kê mô tả (mean, độ lệch chuẩn, tần số, phần trăm) và thống kê suy luận (kiểm định Chi-square, phân tích phương sai ANOVA).

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được tiến hành từ năm 2018 đến 2022, bao gồm các giai đoạn khảo sát thực trạng, xây dựng quy trình và bộ tiêu chí đánh giá, triển khai thực nghiệm sư phạm và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  • Quan niệm và vai trò của BTTN: 91,13% giáo viên đồng ý BTTN là dạng bài tập hình thành giả thuyết thực nghiệm; 97,54% đồng ý BTTN là bài tập phân tích kết quả và rút ra kết luận. 95,12% học sinh hiểu BTTN là bài tập xác định dụng cụ, vật mẫu, hóa chất của một thực nghiệm.

  • Mức độ sử dụng BTTN: 94,6% giáo viên thường xuyên cho học sinh làm BTTN trong tiết thực hành; các dạng bài tập phân tích kết quả và hình thành giả thuyết được sử dụng nhiều hơn so với bài tập đưa ra phương án và tiến hành thực nghiệm.

  • Khó khăn và hạn chế: 64,77% học sinh cho rằng BTTN không quan trọng trong kiểm tra, thi cử nên ít chú ý; 21% thiếu thời gian tiến hành thí nghiệm; giáo viên còn hạn chế trong việc thiết kế và sử dụng BTTN phù hợp với điều kiện thực tế.

  • Hiệu quả thực nghiệm: Sau khi áp dụng quy trình sử dụng BTTN, điểm trung bình năng lực thực nghiệm của lớp thực nghiệm tăng từ 10,0952 lên 12,9048, cao hơn lớp đối chứng (9,7674). Tỉ lệ học sinh đạt mức độ năng lực cao tăng rõ rệt, kết quả học tập môn Sinh học cũng được cải thiện với 4,76% học sinh đạt loại giỏi ở lớp thực nghiệm so với 0% ở lớp đối chứng.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc sử dụng bài tập thực nghiệm có hệ thống và theo quy trình rõ ràng giúp phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh một cách hiệu quả. Việc tăng cường BTTN không chỉ nâng cao kiến thức mà còn phát triển kỹ năng thực hành, tư duy phản biện và khả năng giải quyết vấn đề. So sánh với các nghiên cứu trước đây, kết quả phù hợp với quan điểm rằng BTTN là công cụ quan trọng trong đổi mới phương pháp dạy học theo hướng phát triển năng lực. Biểu đồ so sánh điểm trung bình và tỉ lệ học sinh đạt các mức độ năng lực trước và sau thực nghiệm minh họa rõ sự tiến bộ của học sinh lớp thực nghiệm.

Đề xuất và khuyến nghị

  • Tăng cường sử dụng BTTN trong tiết thực hành: Giáo viên cần chủ động thiết kế và lựa chọn BTTN phù hợp với nội dung bài học và năng lực thực tế của học sinh nhằm phát triển toàn diện năng lực thực nghiệm.

  • Đào tạo nâng cao năng lực giáo viên: Tổ chức các khóa tập huấn, bồi dưỡng kỹ năng thiết kế và sử dụng BTTN, đồng thời hướng dẫn sử dụng bộ tiêu chí đánh giá năng lực thực nghiệm để đánh giá khách quan, chính xác.

  • Cải thiện cơ sở vật chất: Các trường phổ thông cần đầu tư phòng thí nghiệm, trang thiết bị, dụng cụ thực nghiệm và tạo điều kiện thuận lợi cho việc tổ chức các hoạt động thực nghiệm.

  • Đổi mới kiểm tra, đánh giá: Chuyển từ đánh giá chủ yếu kiến thức sang đánh giá năng lực thực nghiệm, kết hợp đánh giá quá trình và kết quả học tập để thúc đẩy học sinh tích cực tham gia các hoạt động thực nghiệm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  • Giáo viên Sinh học phổ thông: Áp dụng quy trình và bộ tiêu chí đánh giá để nâng cao hiệu quả dạy học và phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh.

  • Nhà quản lý giáo dục: Tham khảo để xây dựng chính sách, kế hoạch đầu tư cơ sở vật chất và tổ chức bồi dưỡng giáo viên phù hợp với đổi mới chương trình giáo dục.

  • Nghiên cứu sinh, học viên cao học ngành giáo dục: Sử dụng làm tài liệu tham khảo về phương pháp nghiên cứu, phát triển năng lực thực nghiệm trong dạy học môn Sinh học.

  • Các tổ chức đào tạo giáo viên: Áp dụng nội dung nghiên cứu để thiết kế chương trình đào tạo, bồi dưỡng nâng cao năng lực chuyên môn và phương pháp dạy học hiện đại.

Câu hỏi thường gặp

  1. Bài tập thực nghiệm là gì và có vai trò như thế nào trong dạy học Sinh học?
    Bài tập thực nghiệm là dạng bài tập yêu cầu học sinh vận dụng kiến thức và kỹ năng thực hành để giải quyết các yêu cầu dựa trên hiện tượng thực nghiệm. Vai trò của BTTN là giúp học sinh phát triển năng lực thực nghiệm, tư duy khoa học và kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn.

  2. Làm thế nào để xây dựng bộ tiêu chí đánh giá năng lực thực nghiệm cho học sinh?
    Bộ tiêu chí được xây dựng dựa trên cấu trúc năng lực thực nghiệm gồm các thành phần: hình thành giả thuyết, thiết kế phương án, tiến hành thực nghiệm và phân tích dữ liệu. Mỗi thành phần được đánh giá ở các mức độ từ cơ bản đến nâng cao với thang điểm cụ thể.

  3. Quy trình sử dụng bài tập thực nghiệm trong dạy học gồm những bước nào?
    Quy trình gồm 6 bước: xác định mục đích và điều kiện sử dụng BTTN; học sinh làm quen BTTN; học sinh thực hiện BTTN; tổ chức thảo luận, trao đổi; kết luận và chính xác hóa kiến thức; đề xuất công cụ đánh giá năng lực thực nghiệm.

  4. Những khó khăn thường gặp khi sử dụng bài tập thực nghiệm trong dạy học là gì?
    Khó khăn bao gồm hạn chế về cơ sở vật chất, thời gian tổ chức thực nghiệm, năng lực thiết kế BTTN của giáo viên, sự thụ động của học sinh và việc BTTN chưa được chú trọng trong kiểm tra, đánh giá.

  5. Làm thế nào để nâng cao hiệu quả sử dụng bài tập thực nghiệm trong dạy học?
    Cần tăng cường sử dụng thí nghiệm trong dạy học, thường xuyên cho học sinh làm BTTN để rèn luyện tư duy, phân tích kỹ các điểm chú ý trong thí nghiệm, tăng cường kiểm tra đánh giá nội dung thực nghiệm và cải thiện điều kiện cơ sở vật chất.

Kết luận

  • Đề tài đã hệ thống hóa cơ sở lý luận về năng lực thực nghiệm và bài tập thực nghiệm trong dạy học Sinh học phổ thông.
  • Đã đề xuất quy trình sử dụng bài tập thực nghiệm gồm 6 bước và bộ tiêu chí đánh giá năng lực thực nghiệm cho học sinh.
  • Thực nghiệm sư phạm cho thấy việc sử dụng bài tập thực nghiệm giúp nâng cao năng lực thực nghiệm và kết quả học tập của học sinh.
  • Nghiên cứu góp phần đổi mới phương pháp dạy học theo hướng phát triển năng lực, phù hợp với yêu cầu đổi mới giáo dục hiện nay.
  • Khuyến nghị các trường phổ thông đầu tư cơ sở vật chất, bồi dưỡng giáo viên và đổi mới kiểm tra đánh giá để phát huy hiệu quả nghiên cứu.

Hành động tiếp theo: Giáo viên và nhà trường nên áp dụng quy trình và bộ tiêu chí đánh giá đã đề xuất để nâng cao chất lượng dạy học Sinh học, đồng thời tiếp tục nghiên cứu mở rộng áp dụng cho các môn học khác.