Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh đổi mới toàn diện giáo dục và đào tạo theo Nghị quyết Hội nghị lần thứ 8, Ban chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam lần thứ XI (2013), việc phát triển năng lực thực nghiệm hoá học (NLTNHH) cho học sinh trung học phổ thông (THPT) trở thành một yêu cầu cấp thiết. Hoá học là ngành khoa học tự nhiên kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết và thực nghiệm, đóng vai trò quan trọng trong đời sống và sản xuất. Tuy nhiên, thực tế dạy học hoá học ở các trường THPT hiện nay còn nhiều hạn chế, đặc biệt trong việc thiết kế và sử dụng bài tập thực nghiệm hoá học (BTTNHH) để phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là xây dựng và tổ chức dạy học hệ thống BTTNHH phần nguyên tố nitrogen và các hợp chất của nó nhằm phát triển NLTNHH cho học sinh THPT, góp phần nâng cao chất lượng dạy và học hoá học. Nghiên cứu tập trung vào phạm vi thời gian năm học 2018-2019 tại các trường THPT huyện Hương Sơn, tỉnh Hà Tĩnh, với đối tượng là học sinh lớp 11, 12 và giáo viên dạy môn hoá học.

Ý nghĩa nghiên cứu được thể hiện qua việc cung cấp một hệ thống bài tập thực nghiệm có tính hệ thống, logic, phù hợp với chương trình giáo dục phổ thông mới, đồng thời đề xuất các biện pháp sử dụng bài tập nhằm phát triển năng lực thực nghiệm hoá học cho học sinh. Qua đó, nghiên cứu góp phần đổi mới phương pháp dạy học hoá học theo hướng phát triển năng lực người học, đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục hiện nay.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

  • Khái niệm năng lực thực nghiệm hoá học (NLTNHH): NLTNHH được hiểu là khả năng người học huy động, tổng hợp kiến thức hoá học, kỹ năng và thái độ để hiểu và vận dụng kiến thức hoá học trong học tập, nghiên cứu và thực tiễn. Cấu trúc NLTNHH bao gồm 7 năng lực thành phần như đề xuất vấn đề, lập kế hoạch thực nghiệm, tiến hành thực nghiệm, phân tích kết quả, phản biện, định hướng nghề nghiệp và ứng xử phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững.

  • Mô hình nghiên cứu bài học: Được sử dụng làm khung phương pháp thiết kế hệ thống BTTNHH nhằm đảm bảo tính hệ thống, logic và phát triển đồng đều các năng lực thành phần.

  • Khái niệm bài tập thực nghiệm hoá học (BTTNHH): Là các bài tập chứa đựng thông tin từ hiện tượng thực nghiệm, sản xuất, đời sống được đơn giản hóa nhưng vẫn giữ các yếu tố quan trọng, giúp học sinh phát triển kiến thức, kỹ năng và thái độ trong học tập.

  • Nguyên tắc thiết kế BTTNHH: Bao gồm bám sát mục tiêu chương trình, gắn liền thực tiễn, phát triển kỹ năng thực hành, tư duy, tạo cơ hội vận dụng kiến thức, phù hợp điều kiện thực tế và đảm bảo tính hệ thống, logic, bổ sung lẫn nhau.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu:

    • Điều tra thực trạng sử dụng BTTNHH tại 5 trường THPT huyện Hương Sơn, tỉnh Hà Tĩnh.
    • Thực nghiệm sư phạm tại Trường THPT Hương Sơn và THPT Lê Hữu Trác trong năm học 2018-2019.
    • Thu thập ý kiến chuyên gia, giáo viên và học sinh qua phiếu khảo sát.

  • Phương pháp phân tích:

    • Phân tích định tính và định lượng kết quả khảo sát, sử dụng phương pháp thống kê toán học để xử lý dữ liệu thực nghiệm sư phạm.
    • So sánh mức độ phát triển năng lực trước và sau khi áp dụng hệ thống BTTNHH.
    • Phân tích nội dung chương trình phần nguyên tố nitrogen và các hợp chất của nó để xây dựng bài tập phù hợp.

  • Timeline nghiên cứu:

    • Tháng 11/2018 đến 02/2019: Thu thập dữ liệu khảo sát thực trạng.
    • Năm học 2018-2019: Thực nghiệm sư phạm và phân tích kết quả.
    • Hoàn thiện luận văn năm 2019.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Thực trạng nhận thức và sử dụng BTTNHH của giáo viên:

    • 82% giáo viên đánh giá việc phát triển NLTNHH cho học sinh là rất quan trọng.
    • 100% giáo viên thừa nhận chưa có kỹ thuật thiết kế BTTNHH rõ ràng, hệ thống.
    • Tần suất sử dụng BTTNHH dạng thí nghiệm do giáo viên thực hiện trên lớp và nhóm học sinh thực hành trong phòng thí nghiệm là thấp, chủ yếu sử dụng mô phỏng bằng lời nói và hình vẽ.

  2. Mức độ năng lực thực nghiệm của học sinh:

    • 5 trong 7 năng lực thành phần được đánh giá ở mức thấp đến vừa.
    • Năng lực lập kế hoạch thực nghiệm và phát hiện, giải thích hiện tượng tự nhiên được đánh giá cao hơn nhưng vẫn ở mức trung bình (khoảng 3.3/5).

  3. Sở thích và khó khăn của học sinh:

    • 48% học sinh thích học qua BTTNHH, 30% bình thường, chỉ 7% không thích.
    • Học sinh thích nhất các dạng thí nghiệm do giáo viên thực hiện và thí nghiệm cá nhân trong phòng thí nghiệm, cũng như bài tập qua video thực nghiệm.
    • Khó khăn lớn nhất là thiếu thiết bị thí nghiệm và điều kiện thực hành.

  4. Khó khăn trong thiết kế và sử dụng BTTNHH:

    • Lớp đông, thiếu thiết bị, thiết bị cũ, thời gian chuẩn bị thí nghiệm hạn chế, cơ sở vật chất không đủ, ý thức thực hành của học sinh thấp.
    • Giáo viên thiếu kinh nghiệm thiết kế đa dạng bài tập thực nghiệm.

Thảo luận kết quả

Kết quả khảo sát và thực nghiệm cho thấy việc phát triển năng lực thực nghiệm hoá học cho học sinh THPT còn nhiều hạn chế do điều kiện cơ sở vật chất và năng lực thiết kế bài tập của giáo viên chưa đáp ứng yêu cầu. Việc sử dụng chủ yếu các bài tập mô phỏng bằng lời nói và hình vẽ làm giảm hứng thú học tập của học sinh, trong khi các dạng thí nghiệm thực tế được học sinh đánh giá cao nhưng ít được áp dụng do khó khăn về điều kiện.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, luận văn đã mở rộng khái niệm NLTNHH và xây dựng hệ thống bài tập có tính hệ thống, logic, phù hợp với chương trình giáo dục phổ thông mới. Việc áp dụng mô hình nghiên cứu bài học giúp đảm bảo sự phát triển đồng đều các năng lực thành phần, góp phần nâng cao hiệu quả dạy học.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ thể hiện mức độ sử dụng các dạng bài tập thực nghiệm của giáo viên, biểu đồ mức độ năng lực của học sinh trước và sau thực nghiệm, cũng như bảng tổng hợp các khó khăn và đề xuất giải pháp.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng khung hướng dẫn thiết kế BTTNHH có tính hệ thống:

    • Động từ hành động: Xây dựng, chuẩn hóa.
    • Target metric: Tăng tỷ lệ giáo viên có kỹ thuật thiết kế bài tập rõ ràng từ 0% lên 80% trong 2 năm.
    • Chủ thể thực hiện: Bộ Giáo dục và Đào tạo phối hợp với các trường đại học sư phạm.

  2. Đầu tư nâng cấp cơ sở vật chất phòng thí nghiệm:

    • Động từ hành động: Trang bị, cải tạo.
    • Target metric: Đảm bảo 100% trường THPT có đủ thiết bị thực hành cơ bản trong 3 năm.
    • Chủ thể thực hiện: Sở Giáo dục và Đào tạo, các nhà tài trợ.

  3. Tăng cường đào tạo, bồi dưỡng kỹ năng thực hành và thiết kế bài tập cho giáo viên:

    • Động từ hành động: Tổ chức, đào tạo.
    • Target metric: 90% giáo viên hoá học được tập huấn kỹ năng thiết kế và sử dụng BTTNHH trong 1 năm.
    • Chủ thể thực hiện: Các trung tâm bồi dưỡng giáo viên, trường đại học sư phạm.

  4. Ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học thực nghiệm:

    • Động từ hành động: Phát triển, ứng dụng.
    • Target metric: 80% lớp học có kết nối internet và sử dụng video, phần mềm mô phỏng trong 2 năm.
    • Chủ thể thực hiện: Bộ GD&ĐT, các trường THPT.

  5. Khuyến khích tổ chức thí nghiệm ngoại khoá và tham quan thực tế:

    • Động từ hành động: Tổ chức, khuyến khích.
    • Target metric: Ít nhất 50% học sinh tham gia các hoạt động ngoại khoá thực nghiệm mỗi năm học.
    • Chủ thể thực hiện: Giáo viên, nhà trường, phụ huynh.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Giáo viên dạy môn Hoá học THPT:

    • Lợi ích: Nắm vững phương pháp thiết kế và sử dụng bài tập thực nghiệm hiệu quả, nâng cao năng lực thực nghiệm cho học sinh.
    • Use case: Áp dụng hệ thống bài tập và biện pháp sử dụng trong giảng dạy hàng ngày.

  2. Nhà quản lý giáo dục và cán bộ chuyên môn:

    • Lợi ích: Hiểu rõ thực trạng và các giải pháp nâng cao chất lượng dạy học hoá học thực nghiệm.
    • Use case: Xây dựng chính sách, kế hoạch đầu tư cơ sở vật chất và đào tạo giáo viên.

  3. Sinh viên, nghiên cứu sinh ngành Sư phạm Hoá học:

    • Lợi ích: Tham khảo khung lý thuyết, phương pháp nghiên cứu và kết quả thực nghiệm sư phạm.
    • Use case: Phát triển đề tài nghiên cứu, luận văn tốt nghiệp.

  4. Các nhà nghiên cứu giáo dục và phát triển chương trình:

    • Lợi ích: Cơ sở dữ liệu thực nghiệm và mô hình thiết kế bài tập thực nghiệm có tính hệ thống.
    • Use case: Nghiên cứu, cải tiến chương trình giáo dục phổ thông.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao năng lực thực nghiệm hoá học lại quan trọng đối với học sinh THPT?
    Năng lực thực nghiệm giúp học sinh hiểu sâu kiến thức hoá học, phát triển kỹ năng thực hành, tư duy phản biện và giải quyết vấn đề, từ đó nâng cao chất lượng học tập và chuẩn bị cho nghiên cứu khoa học.

  2. Hệ thống bài tập thực nghiệm hoá học được xây dựng dựa trên cơ sở nào?
    Hệ thống bài tập dựa trên nội dung chương trình giáo dục phổ thông mới, các nguyên tắc thiết kế bài tập thực nghiệm, và được thiết kế theo mô hình nghiên cứu bài học nhằm đảm bảo tính hệ thống và phát triển đồng đều các năng lực thành phần.

  3. Khó khăn lớn nhất trong việc sử dụng bài tập thực nghiệm hoá học hiện nay là gì?
    Thiếu thiết bị phòng thí nghiệm, thời gian chuẩn bị hạn chế, lớp đông học sinh, và giáo viên thiếu kỹ năng thiết kế bài tập đa dạng là những khó khăn chính.

  4. Làm thế nào để khắc phục hạn chế về cơ sở vật chất trong dạy học thực nghiệm?
    Có thể ứng dụng công nghệ thông tin như video, phần mềm mô phỏng thí nghiệm, tổ chức thí nghiệm ngoại khoá, và tăng cường đầu tư trang thiết bị phòng thí nghiệm.

  5. Phương pháp nghiên cứu bài học giúp gì trong thiết kế bài tập thực nghiệm?
    Phương pháp này giúp xây dựng bài tập có tính hệ thống, logic, liên thông và bổ sung nhau, đồng thời phát triển đồng đều các năng lực thực nghiệm cần thiết cho học sinh.

Kết luận

  • Luận văn đã xây dựng được hệ thống bài tập thực nghiệm hoá học phần nguyên tố nitrogen và các hợp chất của nó, phù hợp với chương trình giáo dục phổ thông mới.
  • Năng lực thực nghiệm hoá học của học sinh THPT hiện còn nhiều hạn chế, đặc biệt trong các năng lực đề xuất vấn đề, phản biện và ứng xử phù hợp.
  • Việc sử dụng bài tập thực nghiệm hiện nay còn hạn chế do thiếu thiết bị, kỹ năng thiết kế bài tập của giáo viên và điều kiện thực tế.
  • Đề xuất các giải pháp thiết thực như xây dựng khung thiết kế bài tập, nâng cấp cơ sở vật chất, đào tạo giáo viên và ứng dụng công nghệ thông tin.
  • Nghiên cứu mở ra hướng phát triển phương pháp dạy học hoá học theo định hướng phát triển năng lực người học, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục phổ thông.

Next steps: Triển khai áp dụng hệ thống bài tập và biện pháp sử dụng trong thực tế giảng dạy rộng rãi, đồng thời tiếp tục nghiên cứu mở rộng sang các phần kiến thức khác trong chương trình hoá học.

Call to action: Các nhà giáo dục, quản lý và nghiên cứu hãy cùng phối hợp để nâng cao năng lực thực nghiệm hoá học cho học sinh, góp phần đổi mới giáo dục theo hướng hiện đại và hiệu quả.