CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM HOÁ HỌC CHO HỌC SINH Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 1. Lịch sử nghiên cứu về vấn đề Hoá học là ngành khoa học thuộc lĩnh vực khoa học tự nhiên, nghiên cứu về thành phần cấu trúc, tính chất và sự biến đổi của các đơn chất và hợp chất; là sự kết hợp chặt chẽ giữa lí thuyết và thực nghiệm; là cầu nối các ngành khoa học tự nhiên khác như vật lí, sinh học, y dược và địa chất học. HH đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống, sản xuất, và góp phần vào sự phát triển kinh tế - xã hội.
Do vậy, việc dạy và học môn HH cần hướng đến mục tiêu phát triển cho HS cả về phẩm chất cá nhân (gồm yêu nước, nhân ái, chăm chỉ, trung thực, trách nhiệm), NL cốt lõi (gồm NL tự chủ và tự học, NL giao tiếp và hợp tác, NL giải quyết vấn đề và sáng tạo), và NL đặc thù HH (gồm nhận thức HH, tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ HH, và vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học). Để đạt được các mục tiêu trên, việc dạy và học HH có sự kết hợp chặt chẽ, hiệu quả giữa học lí thuyết và thực hành thí nghiệm là vô cùng quan trọng. Thực tế, việc dạy học HH ở trường phổ thông hiện nay tuy đã có nhiều quan tâm hơn đến hoạt động thực hành thí nghiệm cho HS, tuy nhiên vẫn còn nhiều hạn chế. Có nhiều lí do cho điều này như thiếu thốn cơ sở vật chất phục vụ thực hành thí nghiệm, NL triển khai thực hành thí nghiệm của GV và HS yếu, khó bố trí đủ thời gian để chuẩn bị các thí nghiệm do khối lượng giảng dạy lí thuyết nhiều, và tâm lí ngại thực hiện thí nghiệm của bản thân GV.
Để giải quyết vấn đề thực tiễn này, gần đây đã có một số nghiên cứu được tiến hành tập trung lên vấn đề thiết kế và sử dụng hiệu quả các BTTNHH trong dạy học nhằm giúp HS phát triển các phẩm chất và NL khác nhau được yêu cầu. Nhằm phát triển NL thực hành hoá học cho HS, luận văn của Nguyễn Thị Lan Phương (2013) [12], luận văn của Lê Thị Tươi (2016) [18] và luận văn của Đào Hồng Hạnh (2017) [8] đã tập trung xây dựng các bài tập HH có liên quan đến yếu tố thực hành thí nghiệm trong phần phi kim lớp 11 gồm Chương Nitrogen – Phosphorus, Chương Carbon – Silicon. Trong khi đó, nhằm phát triển NLTNHH 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com cho HS, luận văn của Nguyễn Thị Hồng Quyên (2011) [16] đã nghiên cứu xây dựng và nêu lên được các biện pháp sử dụng hệ thống BTTN trong dạy học phần HH phi kim ở trường THPT; tập trung vào các chương Halogen, Oxygen – Sulfur, Nitrogen – Phosphorus, và Carbon – Silicon. Bên cạnh đó, luận văn của Đỗ Thị Diệu Linh (2017) [10] đã trình bày nghiên cứu phát triển NLTNHH thông qua dạy học chương kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ, nhôm cho HS lớp 12 THPT.
Luận văn của Trần Thị Kim Phượng (2017) [14] đã trình bày nghiên cứu vận dụng phương pháp bàn tay nặn bột trong dạy học chương nhóm oxygen HH 10 nâng cao nhằm phát triển NLTNHH cho HS. Cũng đã có một số luận án tiến sĩ quan tâm đến phát triển NLTN cho HS; ví dụ luận án tiến sĩ của Trương Xuân Cảnh (2015) [6] đã trình bày nghiên cứu về việc xây dựng và sử dụng BTTN trong dạy học Sinh học cơ thể thực vật - Sinh học 11 THPT nhằm phát triển NLTN cho HS. Bên cạnh đó, cũng đã có một số công trình nghiên cứu đã được xuất bản trong các tạp chí khoa học tập trung đến vấn đề phát triển NLTN cho HS; ví dụ như bài báo của Nguyễn Thị Kim Ánh, Nguyễn Ngọc Thúy (2018) [1], Phạm Thị Bình, Đỗ Thị Quỳnh Mai, Hà Thị Thoan (2016) [3] và Trịnh Lê Hồng Phương, Lưu Thị Hồng Duyên (2015) [13]. Nhìn chung, các công trình nghiên cứu trên đã có những đóng góp ý nghĩa cả về phát triển lí luận và thực tiễn cho vấn đề sử dụng BTTNHH trong dạy học HH để phát triển các phẩm chất và năng lực khác nhau cho HS.
Tuy nhiên, trong hầu hết các nghiên cứu trước đó, việc thiết kế các BTTNHH đã không được dựa trên một phương pháp hay một công cụ thiết kế bài tập có tính định hướng hệ thống rõ ràng; điều này dẫn đến việc các BTTNHH được thiết kế khá rời rạc, không đảm bảo tính hệ thống, và rất có thể sẽ không giúp phát triển các phẩm chất và NL mục tiêu đã được đặt ra trước đó cho HS. Để việc dạy và học các BTTNHH được hiệu quả cao thì hai yêu cầu quan trọng nhất cần đảm bảo là: (1) Nội dung của các BTTNHH cần có tính hệ thống, logic, bổ trợ nhau, và phải phù hợp với nội dung và mức độ yêu cầu cần đạt được theo quy định trong Chương trình giáo dục phổ thông môn HH ban hành tháng 12 năm 2018 của Bộ GD&ĐT; (2) Hình thức và phương thức triển khai các BTTNHH 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com phải đảm bảo phù hợp về thời lượng và cấu trúc được quy định trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018 của Bộ GD&ĐT; đồng thời phải phù hợp với điều kiện thực tế về NL GV, NL HS, cơ sở vật chất của mỗi trường học, và điều kiện kinh tế - xã hội của địa phương. Từ những lí do trên, trong luận văn này, tôi đã chọn Mô hình nghiên cứu bài học như một khung phương pháp để thiết kế hệ thống BTTNHH phần nguyên tố nitrogen và các hợp chất của nguyên tố nitrogen nhằm phát triển đầy đủ NLTNHH cho HS phổ thông. Năng lực thực nghiệm hoá học và vấn đề phát triển năng lực thực nghiệm hoá học cho học sinh 1.
Khái niệm và cấu trúc của năng lực thực nghiệm hoá học Trước khi đi vào khái niệm và cấu trúc NLTNHH chúng ta cần thiết phải làm rõ khái niệm NL, khái niệm TN, và khái niệm NLTN trong khoa học nói chung. Theo Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể 2018 của Bộ GD&ĐT [4]: “Năng lực là thuộc tính cá nhân được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con người huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí.thực hiện thành công một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể.” Theo đó, NL gồm 3 thành tố cơ bản, đó là: kiến thức, kĩ năng và thái độ. TN được hiểu là quá trình thu thập, xử lí, phân tích thông tin, dữ liệu để kiểm chứng cho một giả thuyết khoa học hay một sự kiện nào đó [6]. Như vậy, TN có nghĩa rộng hơn thí nghiệm, cụ thể: TN có thể được thực hiện bằng việc nghiên cứu, tổng hợp, xử lí, phân tích các tài liệu, các bằng chứng thu được…(ví dụ trong nhiều nghiên cứu về lịch sử, khảo cổ…); TN cũng có thể được thực hiện bằng việc theo dõi, quan sát các sự vật, hiện tượng vốn có trong tự nhiên (ví dụ trong nhiều nghiên cứu về thiên văn); và TN cũng có thể được thực hiện bằng việc tiến hành các thí nghiệm để tạo ra những biến đổi ở đối tượng nghiên cứu để quan sát, thu thập dữ liệu (ví dụ trong nghiên cứu về y học, sinh học, HH, vật lí…) [6].
NLTN là khả năng vận dụng những kiến thức, kinh nghiệm, kĩ năng, thái độ và hứng thú để hành động một cách phù hợp và có hiệu quả trong các tình huống đa 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com dạng của cuộc sống [19]. Theo đó, cấu trúc của NLTN bao gồm 4 NL thành phần: NL hình thành giả thuyết TN; NL thiết kế phương án TN; NL tiến hành TN và thu thập kết quả TN; NL phân tích kết quả TN và rút ra kết luận. NL hình thành giả thuyết TN là khả năng người học đưa ra những nhận định sơ bộ hay kết luận giả định có giá trị về bản chất sự vật. NL thiết kế phương án TN là khả năng người học đề xuất được các yếu tố cần thiết cho việc triển khai TN; bố trí TN và xác định được quy trình tiến hành TN để thu được kết quả mong muốn.
NL tiến hành TN và thu thập kết quả TN là khả năng người học sử dụng hợp lí, có hiệu quả các thiết bị, dụng cụ và quy trình thao tác kĩ thuật để tiến hành TN và quan sát, ghi chép, thu thập kết quả trong quá trình TN. NL phân tích kết quả TN và rút ra kết luận là khả năng người học xử lí được các dữ liệu TN thu được, trình bày được mối quan hệ giữa các dữ liệu TN (vẽ bảng, biểu, sơ đồ, biểu đồ, đồ thị), phân tích mối quan hệ nhân quả để rút ra tính quy luật và đưa ra những kết luận có giá trị từ kết quả TN thu được [19]. Hiện nay có một số khái niệm NLTNH khác nhau. Một trong các khái niệm NLTNHH được trích dẫn nhiều nhất là: “NLTNHH là khả năng người học huy động, tổng hợp tất cả những kiến thức HH đã có, kĩ năng cần thiết để xử lí thông tin, các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú khám phá tri thức mới, sự say mê học hỏi, niềm tin vào khoa học, ý chí kiên nhẫn.để thực hiện thành công các thao tác, kĩ thuật tiến hành thí nghiệm HH.
Hơn nữa, khung chương trình giáo dục phổ thông môn HH 2018 của Bộ GD&ĐT [5] đã quy đinh dạy học HH cần phát triển cho HS các NL cốt lõi và NL HH đặc thù với 03 NL thành phần chính gồm (1) NL nhận thức HH, (2) NL tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới gốc độ HH, và (3) NL vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học. Bởi vậy, trong luận văn này, chúng tôi xem NLTNHH dưới góc độ khái niệm mở rộng như sau: “Năng lực thực nghiệm hoá học là khả năng người học huy động, tổng hợp tất cả những kiến thức hoá học đã có, các kĩ năng và thái độ cần thiết đểcó thể hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hoá học và vận dụng được kiến thức, kĩ năng đã học để giải quyết thành công một số vấn đề trong học tập, nghiên cứu khoa học và một số tình huống cụ thể trong thực tiễn.” 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Như vậy, theo khái niệm mở rộng này NLTNHH nên được xem xét dưới 02 NL thành phần chính cấp 1 và 7 NL thành phần cấp 2 như sau: [5] Bảng 1.