Tổng quan nghiên cứu

Việc phát triển năng lực thực nghiệm hóa học (NLTNHH) cho học sinh trung học phổ thông (THPT) là một trong những mục tiêu chiến lược của giáo dục phổ thông hiện đại, nhằm đáp ứng xu thế đổi mới giáo dục theo hướng phát triển phẩm chất và năng lực người học. Theo báo cáo điều tra tại một số trường THPT ở các tỉnh Đắk Lắk, Bình Dương, Bà Rịa - Vũng Tàu, có tới 57,14% giáo viên (GV) đánh giá việc phát triển NLTNHH cho học sinh là rất cần thiết, 32,14% đánh giá là cần thiết. Tuy nhiên, thực trạng sử dụng thí nghiệm trong dạy học hóa học còn nhiều hạn chế, với 53,57% GV chủ yếu sử dụng thí nghiệm theo phương pháp minh họa, hình thức thí nghiệm do GV biểu diễn chiếm tới 65,22%, trong khi thí nghiệm do học sinh tự làm chỉ chiếm 16,30%. Điều này dẫn đến năng lực thực nghiệm của học sinh chưa được phát triển toàn diện, đặc biệt là các kỹ năng thực hành thí nghiệm còn yếu.

Luận văn tập trung nghiên cứu việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học chương 6, 7 Hóa học lớp 10 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm hóa học cho học sinh. Mục tiêu cụ thể là xây dựng và áp dụng các biện pháp sử dụng thí nghiệm phù hợp để nâng cao năng lực thực nghiệm, đồng thời thiết kế bộ công cụ đánh giá năng lực này. Nghiên cứu được thực hiện trong năm học 2017-2018 tại các trường THPT Dân tộc Nội trú Nơ Trang Lơng (Đắk Lắk), THPT Vũng Tàu (Bà Rịa - Vũng Tàu) và một số trường khác, với sự tham gia của 28 giáo viên và 184 học sinh.

Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc góp phần nâng cao chất lượng dạy học hóa học, phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh, từ đó giúp các em vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tăng cường hứng thú học tập và đáp ứng yêu cầu đổi mới chương trình giáo dục phổ thông theo hướng phát triển năng lực người học.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình về năng lực và năng lực thực nghiệm hóa học. Theo định nghĩa của Bộ Giáo dục và Đào tạo (2018), năng lực là khả năng vận dụng tổng hợp kiến thức, kỹ năng, thái độ và các thuộc tính cá nhân để thực hiện thành công một loại hoạt động trong điều kiện cụ thể. Năng lực thực nghiệm hóa học được hiểu là khả năng vận dụng kiến thức, kỹ năng thực nghiệm cùng thái độ tích cực để giải quyết các nhiệm vụ thí nghiệm hóa học một cách hiệu quả.

Cấu trúc năng lực thực nghiệm hóa học được tổng hợp từ nhiều nghiên cứu, bao gồm 4 năng lực thành phần chính: (1) Xác định vấn đề và đưa ra dự đoán, giả thuyết; (2) Thiết kế phương án thí nghiệm; (3) Tiến hành thí nghiệm; (4) Xử lý, phân tích và trình bày kết quả. Mỗi năng lực thành phần được biểu hiện qua các hành vi cụ thể như xác định mục đích thí nghiệm, lựa chọn dụng cụ, thực hiện thao tác, quan sát hiện tượng, giải thích và rút ra kết luận.

Ngoài ra, luận văn áp dụng các lý thuyết về dạy học định hướng năng lực, nhấn mạnh vai trò của thí nghiệm trong việc phát triển năng lực thực nghiệm, đồng thời khai thác đặc thù môn Hóa học với tính chất vừa lý thuyết vừa thực nghiệm. Các phương pháp sử dụng thí nghiệm được phân loại gồm: phương pháp kiểm chứng, phương pháp nêu và giải quyết vấn đề, phương pháp nghiên cứu, và phương pháp bài tập thực nghiệm.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp hỗn hợp kết hợp nghiên cứu lý thuyết và thực tiễn. Cụ thể:

  • Nguồn dữ liệu: Dữ liệu thu thập từ khảo sát 28 giáo viên và 184 học sinh tại các trường THPT trên địa bàn tỉnh Đắk Lắk, Bình Dương, Bà Rịa - Vũng Tàu trong năm học 2017-2018. Ngoài ra, sử dụng tài liệu tham khảo từ sách giáo khoa, sách giáo viên, các bài báo khoa học, luận văn, luận án liên quan.

  • Phương pháp chọn mẫu: Mẫu được chọn theo phương pháp chọn mẫu thuận tiện, tập trung vào các trường có điều kiện thực nghiệm sư phạm phù hợp.

  • Phương pháp phân tích: Sử dụng phương pháp thống kê mô tả để phân tích kết quả khảo sát, bao gồm tần suất, tỷ lệ phần trăm, trung bình và phân phối tần suất. Phương pháp thực nghiệm sư phạm được áp dụng để kiểm nghiệm tính khả thi và hiệu quả của các biện pháp sử dụng thí nghiệm trong dạy học.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được tiến hành trong năm học 2017-2018, bao gồm các giai đoạn: tổng quan lý thuyết, khảo sát thực trạng, thiết kế biện pháp và công cụ đánh giá, thực nghiệm sư phạm, phân tích kết quả và đề xuất giải pháp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Nhận thức của giáo viên về phát triển năng lực thực nghiệm hóa học: 57,14% GV đánh giá việc phát triển NLTNHH cho học sinh là rất cần thiết, 32,14% đánh giá là cần thiết, chỉ 10,71% cho rằng bình thường. Điều này cho thấy sự đồng thuận cao về tầm quan trọng của năng lực thực nghiệm trong dạy học hóa học.

  2. Tần suất và phương pháp sử dụng thí nghiệm: 64,29% GV thường xuyên sử dụng thí nghiệm trong các tiết dạy, 10,71% rất thường xuyên, 25% thỉnh thoảng. Tuy nhiên, 53,57% GV sử dụng thí nghiệm chủ yếu theo phương pháp minh họa, 21,43% theo phương pháp kiểm chứng, 14,29% theo phương pháp nghiên cứu, và 10,71% theo phương pháp nêu và giải quyết vấn đề.

  3. Hình thức sử dụng thí nghiệm: 65,22% GV sử dụng thí nghiệm biểu diễn, 16,30% thí nghiệm do học sinh tự làm, 10,87% thí nghiệm mô phỏng, 7,61% video thí nghiệm. Hình thức thí nghiệm do học sinh tự làm còn hạn chế, ảnh hưởng đến sự phát triển kỹ năng thực hành.

  4. Đánh giá năng lực thực nghiệm của học sinh: GV đánh giá đa số học sinh ở mức ít thành thạo các kỹ năng thực hành thí nghiệm như xác định câu hỏi, đề xuất phương án, thực hiện thao tác thí nghiệm. Tuy nhiên, các kỹ năng liên quan đến quan sát, mô tả, giải thích hiện tượng được đánh giá ở mức thành thạo hơn.

  5. Thái độ và mong muốn của học sinh: 54,35% học sinh cho biết hứng thú với giờ học có sử dụng thí nghiệm, 41,85% mong muốn được sử dụng thí nghiệm thường xuyên, 48,91% mong muốn rất thường xuyên. Tuy nhiên, kỹ năng thực hành thí nghiệm của học sinh còn yếu, với trên 70% học sinh biết nhưng chưa thành thạo các thao tác cơ bản như lắp dụng cụ, cân đong hóa chất, xử lý hóa chất thừa.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy giáo viên đã nhận thức rõ vai trò quan trọng của thí nghiệm trong phát triển năng lực thực nghiệm hóa học cho học sinh, phù hợp với các nghiên cứu trước đây về vai trò của thí nghiệm trong dạy học hóa học. Tuy nhiên, việc sử dụng thí nghiệm chủ yếu theo phương pháp minh họa và hình thức biểu diễn của giáo viên hạn chế sự tham gia tích cực của học sinh, dẫn đến năng lực thực nghiệm của học sinh chưa được phát triển toàn diện.

Nguyên nhân chính được xác định là do khó khăn trong việc chuẩn bị bài giảng thí nghiệm (78,57% GV cho biết mất nhiều thời gian), thiếu dụng cụ, hóa chất (21,43%), sĩ số lớp đông (53,57%), học sinh chưa thành thạo thao tác thí nghiệm (35,7%), và chưa có bộ công cụ đánh giá năng lực thực nghiệm (71,43%). Điều này phù hợp với các báo cáo của ngành giáo dục về những thách thức trong tổ chức dạy học thực nghiệm.

Việc học sinh có thái độ tích cực và mong muốn được thực hành thí nghiệm thường xuyên là cơ sở quan trọng để đổi mới phương pháp dạy học, tăng cường hình thức thí nghiệm do học sinh tự làm nhằm phát triển kỹ năng thực hành và năng lực thực nghiệm. Kết quả này cũng đồng thuận với các nghiên cứu quốc tế về hiệu quả của phương pháp dạy học tích cực, trải nghiệm thực hành trong phát triển năng lực.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân phối tần suất sử dụng thí nghiệm theo phương pháp và hình thức, biểu đồ đánh giá năng lực thực nghiệm của học sinh trước và sau khi áp dụng biện pháp, giúp minh họa rõ sự tiến bộ và hiệu quả của việc đổi mới phương pháp dạy học.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường đào tạo và bồi dưỡng giáo viên về phương pháp sử dụng thí nghiệm: Tổ chức các khóa tập huấn chuyên sâu về thiết kế và tổ chức thí nghiệm theo các phương pháp tích cực như phương pháp nghiên cứu, nêu và giải quyết vấn đề, nhằm nâng cao năng lực chuyên môn và kỹ năng tổ chức dạy học thực nghiệm cho giáo viên. Thời gian thực hiện: trong năm học tiếp theo. Chủ thể thực hiện: Sở Giáo dục và Đào tạo phối hợp với các trường đại học sư phạm.

  2. Phát triển và cung cấp bộ dụng cụ, hóa chất thí nghiệm phù hợp: Đầu tư trang thiết bị thí nghiệm đơn giản, an toàn, dễ sử dụng, phù hợp với nội dung chương trình hóa học lớp 10, đặc biệt cho chương 6, 7. Thời gian thực hiện: trong vòng 6 tháng. Chủ thể thực hiện: Ban giám hiệu các trường THPT phối hợp với phòng thiết bị giáo dục.

  3. Xây dựng và áp dụng bộ công cụ đánh giá năng lực thực nghiệm hóa học: Sử dụng bảng kiểm quan sát và bài kiểm tra thiết kế đặc biệt để đánh giá chính xác năng lực thực nghiệm của học sinh, từ đó điều chỉnh phương pháp dạy học phù hợp. Thời gian thực hiện: áp dụng ngay trong năm học hiện tại. Chủ thể thực hiện: Giáo viên bộ môn hóa học.

  4. Tăng cường hình thức thí nghiệm do học sinh tự thực hiện: Thiết kế các bài học có sử dụng thí nghiệm dưới dạng bài tập thực nghiệm, thí nghiệm cải tiến đơn giản gắn với thực tiễn, khuyến khích học sinh tự tay làm thí nghiệm để phát triển kỹ năng và năng lực thực nghiệm. Thời gian thực hiện: triển khai trong các tiết học của chương 6, 7. Chủ thể thực hiện: Giáo viên bộ môn.

  5. Tổ chức các hoạt động ngoại khóa, câu lạc bộ khoa học: Tạo môi trường học tập trải nghiệm, khuyến khích học sinh tham gia các hoạt động thực hành, nghiên cứu khoa học nhằm phát triển năng lực thực nghiệm và tư duy sáng tạo. Thời gian thực hiện: hàng quý. Chủ thể thực hiện: Nhà trường phối hợp với giáo viên chủ nhiệm và bộ môn.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Giáo viên bộ môn Hóa học THPT: Luận văn cung cấp cơ sở lý luận, phương pháp và công cụ đánh giá năng lực thực nghiệm, giúp giáo viên nâng cao hiệu quả dạy học thực nghiệm, đổi mới phương pháp giảng dạy phù hợp với chương trình giáo dục định hướng năng lực.

  2. Nhà quản lý giáo dục và cán bộ chuyên môn: Các sở giáo dục, phòng giáo dục có thể sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, kế hoạch đào tạo, trang bị thiết bị và hỗ trợ các trường THPT trong việc phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh.

  3. Nghiên cứu sinh, học viên cao học ngành Giáo dục học, đặc biệt chuyên ngành Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Hóa học: Luận văn là tài liệu tham khảo quý giá về phương pháp nghiên cứu, thiết kế thực nghiệm sư phạm và phát triển năng lực học sinh trong dạy học hóa học.

  4. Nhà phát triển chương trình và biên soạn sách giáo khoa: Các đơn vị biên soạn chương trình, sách giáo khoa có thể tham khảo để tích hợp các hoạt động thí nghiệm phù hợp nhằm phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao năng lực thực nghiệm hóa học lại quan trọng trong dạy học hóa học?
    Năng lực thực nghiệm giúp học sinh vận dụng kiến thức lý thuyết vào thực tiễn, phát triển kỹ năng thực hành, tư duy phản biện và giải quyết vấn đề. Thí nghiệm là cầu nối giữa lý thuyết và thực tế, giúp học sinh hiểu sâu và nhớ lâu hơn.

  2. Phương pháp sử dụng thí nghiệm nào hiệu quả nhất để phát triển năng lực thực nghiệm?
    Phương pháp thí nghiệm theo hướng nghiên cứu và nêu và giải quyết vấn đề được đánh giá cao vì khuyến khích học sinh tự khám phá, thiết kế và thực hiện thí nghiệm, từ đó phát triển toàn diện năng lực thực nghiệm.

  3. Làm thế nào để đánh giá chính xác năng lực thực nghiệm của học sinh?
    Sử dụng kết hợp các công cụ như bảng kiểm quan sát, bài kiểm tra thiết kế đặc biệt, phiếu tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng giúp thu thập minh chứng đa dạng về năng lực thực nghiệm của học sinh trong quá trình học tập.

  4. Những khó khăn phổ biến khi sử dụng thí nghiệm trong dạy học là gì?
    Khó khăn gồm mất nhiều thời gian chuẩn bị, thiếu dụng cụ và hóa chất, sĩ số lớp đông, học sinh chưa thành thạo thao tác thí nghiệm, và thiếu bộ công cụ đánh giá năng lực thực nghiệm.

  5. Làm sao để tăng cường sự tham gia của học sinh trong các tiết học thí nghiệm?
    Tăng cường hình thức thí nghiệm do học sinh tự thực hiện, thiết kế bài học gắn với thực tiễn, sử dụng các phương pháp dạy học tích cực, đồng thời tạo môi trường học tập trải nghiệm và khuyến khích sự hợp tác trong nhóm.

Kết luận

  • Năng lực thực nghiệm hóa học là năng lực cốt lõi cần được phát triển cho học sinh THPT thông qua dạy học hóa học, đặc biệt trong chương 6, 7 lớp 10.
  • Giáo viên nhận thức rõ tầm quan trọng của thí nghiệm nhưng chủ yếu sử dụng thí nghiệm theo phương pháp minh họa và hình thức biểu diễn, hạn chế sự phát triển kỹ năng thực hành của học sinh.
  • Học sinh có thái độ tích cực và mong muốn được thực hành thí nghiệm thường xuyên, tuy nhiên kỹ năng thực hành còn yếu do thiếu cơ hội thực hành và hướng dẫn.
  • Luận văn đã thiết kế bộ công cụ đánh giá năng lực thực nghiệm hóa học và đề xuất các biện pháp sử dụng thí nghiệm phù hợp nhằm phát triển năng lực này cho học sinh.
  • Các bước tiếp theo cần triển khai đào tạo giáo viên, trang bị thiết bị, áp dụng bộ công cụ đánh giá và đổi mới phương pháp dạy học để nâng cao hiệu quả phát triển năng lực thực nghiệm hóa học.

Call-to-action: Các nhà quản lý giáo dục, giáo viên và nhà nghiên cứu được khuyến khích áp dụng và phát triển các biện pháp sử dụng thí nghiệm trong dạy học hóa học để nâng cao năng lực thực nghiệm cho học sinh, góp phần đổi mới giáo dục phổ thông theo hướng phát triển năng lực toàn diện.