Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 và sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế tri thức, việc đổi mới giáo dục nhằm phát triển năng lực cho học sinh trở thành yêu cầu cấp thiết. Tại Việt Nam, chương trình giáo dục phổ thông môn Khoa học tự nhiên (KHTN) được triển khai từ năm học 2021-2022, nhằm giúp học sinh trung học cơ sở (THCS) phát triển năng lực tìm hiểu tự nhiên (NL THTN) – một năng lực đặc thù quan trọng. Tuy nhiên, việc vận dụng các mô hình dạy học tích cực để phát triển NL THTN trong môn KHTN, đặc biệt là mô hình 5E, vẫn còn hạn chế và chưa được nghiên cứu sâu rộng.

Luận văn tập trung nghiên cứu việc phát triển NL THTN cho học sinh lớp 9 thông qua dạy học chủ đề “Etylic alcohol, acetic acid; lipid – carbohydrate – protein – polymer” theo mô hình 5E tại các trường THCS trên địa bàn Hà Nội. Mục tiêu cụ thể là thiết kế kế hoạch dạy học vận dụng mô hình 5E, xây dựng bộ công cụ đánh giá NL THTN và kiểm nghiệm hiệu quả thực nghiệm sư phạm. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào chương trình KHTN lớp 9, thực nghiệm tại trường THCS Đào Duy Từ và THCS Yên Sở, Hà Nội trong năm học 2022-2023.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao chất lượng dạy học KHTN, góp phần đổi mới phương pháp dạy học theo hướng phát triển năng lực cho học sinh THCS, đồng thời cung cấp cơ sở khoa học cho việc áp dụng mô hình 5E trong giảng dạy các chủ đề hóa học phức tạp, giúp học sinh phát triển kỹ năng tìm hiểu, khám phá và vận dụng kiến thức vào thực tiễn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính: năng lực tìm hiểu tự nhiên và mô hình dạy học 5E.

  • Năng lực tìm hiểu tự nhiên (NL THTN) được định nghĩa là khả năng thực hiện các kỹ năng cơ bản để tìm hiểu, giải thích các hiện tượng tự nhiên và đời sống, chứng minh các vấn đề thực tiễn bằng dẫn chứng khoa học. Biểu hiện của NL THTN bao gồm đề xuất vấn đề, đặt câu hỏi, xây dựng giả thuyết, lập kế hoạch, thu thập và phân tích dữ liệu, trình bày kết quả và ra quyết định.

  • Mô hình dạy học 5E gồm 5 giai đoạn: Engage (Kích thích động cơ học tập), Explore (Khám phá), Explain (Giải thích), Elaborate (Mở rộng), Evaluate (Đánh giá). Mô hình này giúp học sinh chủ động, tích cực trong quá trình học tập, phát triển tư duy khoa học và năng lực tìm hiểu tự nhiên.

Các khái niệm chính được sử dụng gồm: năng lực, năng lực tìm hiểu tự nhiên, mô hình 5E, chủ đề hóa học “Etylic alcohol, acetic acid; lipid – carbohydrate – protein – polymer”, phương pháp dạy học tích cực, đánh giá năng lực.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng kết hợp phương pháp lý luận và thực tiễn:

  • Nguồn dữ liệu: Tài liệu chuyên ngành, chương trình KHTN lớp 9, kết quả khảo sát thực trạng tại các trường THCS Hà Nội, dữ liệu thực nghiệm sư phạm với cỡ mẫu 130 học sinh lớp 9 và 20 giáo viên dạy KHTN.

  • Phương pháp phân tích: Phân tích, tổng hợp tài liệu; điều tra bằng phiếu hỏi; quan sát; thực nghiệm sư phạm; sử dụng thống kê toán học để xử lý số liệu (phân phối tần số, phân tích phần trăm, biểu đồ lũy tích).

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu lý luận và khảo sát thực trạng trong học kỳ I năm học 2022-2023; thiết kế kế hoạch dạy học và công cụ đánh giá trong học kỳ II; thực nghiệm sư phạm và xử lý số liệu trong quý cuối năm học.

Phương pháp chọn mẫu là chọn mẫu thuận tiện tại hai trường THCS đại diện cho khu vực Hà Nội, đảm bảo tính đại diện cho học sinh lớp 9 đang học môn Hóa học theo chương trình phổ thông 2006.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Thực trạng hiểu biết về mô hình 5E và NL THTN: Qua khảo sát 130 học sinh, chỉ khoảng 10% biết về mô hình 5E, trong khi 90% chưa từng nghe hoặc chưa áp dụng. Về NL THTN, chỉ khoảng 15% học sinh có nhận thức cơ bản, phần lớn chưa trải nghiệm nhiều hoạt động thí nghiệm. 90% giáo viên cho rằng mô hình 5E giúp phát triển NL THTN, tuy nhiên chỉ 15% giáo viên đã vận dụng thành thạo mô hình này.

  2. Mức độ yêu thích môn KHTN và thí nghiệm: 45,38% học sinh rất thích hoặc thích môn KHTN, 50,77% thích làm thí nghiệm. Tuy nhiên, vẫn còn 13,08% học sinh không thích môn và 6,92% không thích làm thí nghiệm, cho thấy cần cải thiện phương pháp dạy học để tăng hứng thú.

  3. Hiệu quả vận dụng mô hình 5E trong dạy học chủ đề: Thực nghiệm sư phạm tại hai trường cho thấy học sinh có sự tiến bộ rõ rệt về NL THTN sau khi học theo mô hình 5E. Tỷ lệ học sinh đạt điểm trên trung bình trong bài kiểm tra 45 phút tăng từ khoảng 60% lên trên 85%. Các biểu hiện NL THTN như thu thập dữ liệu, phân tích, xây dựng giả thuyết được cải thiện đáng kể (tăng khoảng 25-30% so với trước thực nghiệm).

  4. Đánh giá của giáo viên và học sinh: Giáo viên nhận xét mô hình 5E giúp học sinh chủ động, sáng tạo hơn trong học tập, tăng khả năng hợp tác và tự đánh giá. Học sinh phản hồi tích cực về các hoạt động khám phá, thí nghiệm và thảo luận nhóm, cảm thấy kiến thức dễ hiểu và gần gũi với thực tế hơn.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu phù hợp với các nghiên cứu trước đây về hiệu quả của mô hình 5E trong phát triển năng lực học sinh. Nguyên nhân chính là mô hình 5E tạo điều kiện cho học sinh tham gia tích cực, phát triển kỹ năng tư duy phản biện và giải quyết vấn đề. So với phương pháp truyền thống, mô hình này giúp học sinh vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tăng cường trải nghiệm thực hành.

Biểu đồ lũy tích kết quả bài kiểm tra 45 phút thể hiện sự dịch chuyển phân phối điểm sang phía cao hơn sau thực nghiệm, minh chứng cho hiệu quả của mô hình. Bảng tổng hợp đánh giá NL THTN cũng cho thấy sự tăng trưởng đồng đều ở các tiêu chí như đề xuất vấn đề, xây dựng giả thuyết, thu thập và phân tích dữ liệu.

Tuy nhiên, việc áp dụng mô hình 5E còn gặp khó khăn do hạn chế về thời gian, thiết bị thí nghiệm và sự quen thuộc của giáo viên với phương pháp mới. Do đó, cần có sự hỗ trợ đào tạo và đầu tư cơ sở vật chất để phát huy tối đa hiệu quả.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường đào tạo giáo viên về mô hình 5E: Tổ chức các khóa bồi dưỡng chuyên sâu về lý thuyết và thực hành mô hình 5E, nâng cao năng lực thiết kế kế hoạch dạy học và đánh giá NL THTN. Thời gian thực hiện trong 6 tháng, chủ thể là Sở GD&ĐT và các trường THCS.

  2. Phát triển và phổ biến bộ công cụ đánh giá NL THTN: Cung cấp phiếu đánh giá theo tiêu chí, phiếu tự đánh giá cho học sinh và bảng kiểm quan sát cho giáo viên nhằm đánh giá chính xác năng lực tìm hiểu tự nhiên. Triển khai đồng bộ trong năm học tiếp theo.

  3. Đầu tư cơ sở vật chất phòng thí nghiệm KHTN: Trang bị đầy đủ dụng cụ, hóa chất phục vụ thí nghiệm theo chủ đề “Etylic alcohol, acetic acid; lipid – carbohydrate – protein – polymer” để học sinh có điều kiện thực hành thường xuyên. Chủ thể thực hiện là nhà trường phối hợp với các cấp quản lý giáo dục.

  4. Xây dựng kế hoạch dạy học linh hoạt, tích hợp mô hình 5E: Giáo viên cần thiết kế các hoạt động học tập phù hợp với đặc điểm học sinh, kết hợp thí nghiệm, thảo luận nhóm và ứng dụng công nghệ thông tin để tăng tính hấp dẫn và hiệu quả. Thời gian áp dụng từ đầu năm học.

  5. Tăng cường tuyên truyền, nâng cao nhận thức về NL THTN: Tổ chức các buổi sinh hoạt chuyên môn, hội thảo để chia sẻ kinh nghiệm, nâng cao nhận thức của giáo viên và học sinh về tầm quan trọng của NL THTN trong giáo dục hiện đại.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Giáo viên môn Khoa học tự nhiên THCS: Nghiên cứu cung cấp phương pháp dạy học tích cực, cụ thể là mô hình 5E, giúp giáo viên thiết kế bài giảng phát triển NL THTN cho học sinh, nâng cao hiệu quả giảng dạy.

  2. Nhà quản lý giáo dục và chuyên viên đào tạo: Tài liệu giúp xây dựng chương trình bồi dưỡng giáo viên, hoạch định chính sách đầu tư cơ sở vật chất và đổi mới phương pháp dạy học theo hướng phát triển năng lực.

  3. Sinh viên, nghiên cứu sinh ngành Sư phạm Hóa học và Giáo dục Khoa học: Luận văn là nguồn tham khảo quý giá về ứng dụng mô hình 5E trong dạy học hóa học cấp THCS, đồng thời cung cấp công cụ đánh giá năng lực học sinh.

  4. Các nhà nghiên cứu giáo dục và phát triển năng lực học sinh: Cung cấp dữ liệu thực nghiệm, phân tích sâu về phát triển NL THTN qua mô hình 5E, làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về đổi mới phương pháp dạy học.

Câu hỏi thường gặp

  1. Mô hình 5E là gì và tại sao nên áp dụng trong dạy học KHTN?
    Mô hình 5E gồm 5 giai đoạn: Kích thích, Khám phá, Giải thích, Mở rộng, Đánh giá, giúp học sinh chủ động, tích cực trong học tập. Áp dụng mô hình này giúp phát triển năng lực tìm hiểu tự nhiên, tăng cường kỹ năng thực hành và tư duy phản biện.

  2. Làm thế nào để đánh giá năng lực tìm hiểu tự nhiên của học sinh?
    Có thể sử dụng bộ công cụ gồm phiếu đánh giá theo tiêu chí, phiếu tự đánh giá của học sinh và bảng kiểm quan sát của giáo viên. Các tiêu chí đánh giá bao gồm đề xuất vấn đề, xây dựng giả thuyết, thu thập và phân tích dữ liệu, trình bày kết quả.

  3. Chủ đề “Etylic alcohol, acetic acid; lipid – carbohydrate – protein – polymer” có vai trò gì trong chương trình KHTN lớp 9?
    Chủ đề này giúp học sinh hiểu về các hợp chất quan trọng trong hóa học và đời sống, từ đó phát triển kiến thức cơ bản và kỹ năng thực hành thí nghiệm, góp phần nâng cao năng lực tìm hiểu tự nhiên.

  4. Những khó khăn khi áp dụng mô hình 5E trong thực tế giảng dạy là gì?
    Khó khăn gồm hạn chế về thời gian dạy học, thiếu thiết bị thí nghiệm, giáo viên chưa quen với phương pháp mới và học sinh chưa quen với cách học chủ động. Cần có sự hỗ trợ đào tạo và đầu tư cơ sở vật chất.

  5. Làm sao để tăng hứng thú học tập môn KHTN cho học sinh?
    Sử dụng các hoạt động kích thích động cơ học tập như trò chơi, video, thí nghiệm thực hành, bài tập tình huống thực tế; áp dụng mô hình 5E giúp học sinh tham gia tích cực, phát triển kỹ năng và cảm nhận được ý nghĩa của kiến thức.

Kết luận

  • Luận văn đã làm rõ cơ sở lý luận về mô hình 5E và năng lực tìm hiểu tự nhiên, đồng thời khảo sát thực trạng vận dụng mô hình 5E trong dạy học KHTN tại các trường THCS Hà Nội.
  • Thiết kế thành công kế hoạch dạy học và bộ công cụ đánh giá NL THTN cho chủ đề “Etylic alcohol, acetic acid; lipid – carbohydrate – protein – polymer”.
  • Thực nghiệm sư phạm cho thấy mô hình 5E giúp học sinh phát triển NL THTN rõ rệt, nâng cao kết quả học tập và hứng thú môn học.
  • Đề xuất các giải pháp cụ thể nhằm nâng cao hiệu quả dạy học theo mô hình 5E, bao gồm đào tạo giáo viên, đầu tư cơ sở vật chất và phát triển công cụ đánh giá.
  • Khuyến nghị tiếp tục nghiên cứu mở rộng áp dụng mô hình 5E cho các chủ đề khác trong chương trình KHTN và các môn học liên quan, đồng thời tăng cường hỗ trợ về mặt chính sách và nguồn lực.

Hành động tiếp theo là triển khai các giải pháp đề xuất trong năm học tới, đồng thời tổ chức các hội thảo chia sẻ kinh nghiệm để nhân rộng mô hình 5E trong giáo dục THCS.