Thiết kế và sử dụng phần mềm tra cứu kiến thức hóa học nhằm phát triển năng lực tự học cho học sinh trung học phổ thông

Phát triển năng lực tự học cho học sinh trung học phổ thông là một trong những mục tiêu quan trọng trong giáo dục… 266 trang · Trường Đại Học Vinh · 2020.

• Tác giả: Phan Hoài Thanh
• Người hướng dẫn: PGS. Cao Cự Giác
• Trường học: Trường Đại Học Vinh
• Chuyên ngành: Lí luận và Phương pháp dạy học bộ môn Hóa học
• Đề tài: Phát Triển Năng Lực Tự Học Hóa Học Cho Học Sinh Trung Học Phổ Thông Qua Phần Mềm Tra Cứu Kiến Thức
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Nghệ An

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• BẢNG GHI CHÚ VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• MỞ ĐẦU
• Lí do chọn đề tài
• Mục đích nghiên cứu
• Khách thể và đối tượng nghiên cứu
• Phạm vi nghiên cứu
• Giả thuyết khoa học
• Nhiệm vụ nghiên cứu
• Nghiên cứu, đề xuất cấu trúc năng lực tự học và bộ công cụ đánh giá năng lực tự học của học sinh ở các trường phổ thông thông qua phần mềm tra cứu kiến thức hóa học
• Phương pháp nghiên cứu
• Điểm mới của luận án
• Cấu trúc của luận án
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỂ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TỰ HỌC CHO HỌC SINH
• 1.1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu
• 1.1.1. Những kết quả nghiên cứu trên thế giới
• 1.1.1.1. Các nghiên cứu về ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học
• 1.1.1.2. Các nghiên cứu về phát triển năng lực tự học
• 1.1.2. Những kết quả nghiên cứu ở Việt Nam
• 1.1.2.1. Các nghiên cứu về ứng dụng công nghệ thông tin
• 1.1.2.2. Ứng dụng công nghệ thông tin trong việc phát triển năng lực tự học
• 1.2. Đổi mới nền giáo dục Việt Nam
• 1.2.1. Xu hướng phát triển giáo dục ở Việt Nam
• 1.2.2. Những định hướng đổi mới chương trình giáo dục phổ thông
• 1.2.3. Đổi mới phương pháp dạy học ở bậc THPT
• 1.3. Ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy và học hoá học
• 1.3.1. Giáo án điện tử, bài giảng điện tử và các phương tiện hỗ trợ
• 1.3.1.1. Giáo án và giáo án điện tử
• 1.3.1.2. Bài giảng và bài giảng điện tử
• 1.3.1.3. Phương tiện hỗ trợ
• 1.3.2. Phần mềm dạy và học
• 1.3.2.1. Vai trò của Microsoft Access
• 1.3.2.2. Các đặc điểm của Microsoft Access
• 1.3.3. Năng lực ICT của giáo viên và học sinh
• 1.3.3.1. Thực trạng về năng lực ICT của giáo viên theo UNESCO và của học sinh
• 1.3.3.2. Những lợi ích của công nghệ thông tin trong dạy và học
• 1.4. Năng lực và năng lực tự học của học sinh với môn hóa học
• 1.4.1. Khái niệm năng lực
• 1.4.2. Đánh giá năng lực người học
• 1.4.3. Khái niệm về tự học
• 1.4.4. Vai trò của tự học
• 1.4.5. Đặc điểm của tự học
• 1.4.6. Kỹ năng tự học
• 1.4.7. Năng lực tự học
• 1.4.8. Năng lực tự học hoá học
• 1.5. Dạy học định hướng phát triển năng lực
• 1.5.1. Một số lí thuyết học tập định hướng phát triển năng lực
• 1.5.1.1. Lí thuyết hoạt động
• 1.5.1.2. Lí thuyết nhận thức
• 1.5.1.3. Lí thuyết kiến tạo
• 1.5.2. Một số phương pháp và quan điểm dạy học phát triển năng lực người học
• 1.5.2.1. Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề
• 1.5.2.2. Dạy học phân hóa
• 1.5.2.3. Sử dụng thí nghiệm trong dạy học
• 1.5.2.4. Dạy học theo dự án
• 1.5.2.5. Phương pháp dạy học WebQuest
• 1.6. Thực trạng ứng dụng công nghệ thông tin phát triển năng lực tự học cho học sinh trong dạy học hoá học
• 1.6.1. Mục đích điều tra
• 1.6.2. Nội dung điều tra
• 1.6.3. Đối tượng điều tra
• 1.6.4. Địa bàn điều tra
• 1.6.5. Phương pháp điều tra
• 1.6.6. Phân tích và đánh giá kết quả điều tra
• 1.6.6.1. Thực trạng về ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học ở các trường phổ thông
• 1.6.6.2. Thực trạng về phát triển NLTH của HS ở các trường phổ thông
• 1.7. TIỂU KẾT CHƯƠNG 1
• 2. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM TRA CỨU KIẾN THỨC HÓA HỌC NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TỰ HỌC CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
• 2.1. Thiết kế phần mềm tra cứu kiến thức hoá học
• 2.1.1. Mục tiêu của phần mềm
• 2.1.1.1. Mục tiêu, lựa chọn nội dung, ngôn ngữ lập trình và dữ liệu phần mềm
• 2.1.1.2. Mục tiêu của phần mềm
• 2.1.2. Nguyên tắc và quy trình xây dựng phần mềm
• 2.1.2.1. Nguyên tắc thiết kế
• 2.1.2.2. Quy trình thiết kế phần mềm
• 2.1.2.3. Chu trình thử nghiệm, hoàn thiện và triển khai phần mềm
• 2.1.3. Thiết kế giao diện của phần mềm
• 2.1.3.1. Form phần mềm
• 2.1.4. Thiết kế cấu trúc lệnh Visual Basic for Application của phần mềm
• 2.1.4.1. Giới thiệu về Visual Basic
• 2.1.4.2. Visual Basic for Application
• 2.1.4.3. Lí do sử dụng Visual Basic for Application thay cho macro
• 2.1.4.4. Thiết kế cấu trúc lệnh Visual Basic for Application cho phần mềm
• 2.1.5. Xây dựng nội dung, dữ liệu phần mềm
• 2.2. Xây dựng khung năng lực tự học với sự hỗ trợ của phần mềm tra cứu kiến thức hóa học
• 2.2.1. Nguyên tắc xây dựng
• 2.2.2. Quy trình xây dựng
• 2.2.3. Cấu trúc khung năng lực tự học hóa học với sự hỗ trợ của phần mềm
• 2.3. Sử dụng phần mềm phát triển năng lực tự học cho học sinh
• 2.3.1. Sử dụng trước khi lên lớp
• 2.3.2. Sử dụng trong khi lên lớp
• 2.3.2.1. Trong các giờ thực hành
• 2.3.2.2. Trong các giờ ôn tập và luyện tập
• 2.3.2.3. Trong các giờ kiểm tra
• 2.3.3. Sử dụng sau khi lên lớp
• 2.3.4. Một số nội dung tự học khác có trong phần mềm
• 2.4. Thiết kế công cụ đánh giá năng lực tự học của học sinh với sự hỗ trợ của phần mềm tra cứu kiến thức hóa học
• 2.4.1. Sử dụng thang đánh giá năng lực
• 2.4.1.1. Đánh giá năng lực học sinh (dùng cho giáo viên đánh giá)
• 2.4.1.2. Phiếu tự đánh giá năng lực của học sinh
• 2.4.2. Đánh giá thông qua bài kiểm tra năng lực
• 2.4.2.1. Quy trình thiết kế bài kiểm tra năng lực
• 2.4.2.2. Đề kiểm tra minh họa
• 2.5. TIỂU KẾT CHƯƠNG 2
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
• 3.1. Mục đích thực nghiệm
• 3.2. Nhiệm vụ thực nghiệm
• 3.3. Cách tiến hành thực nghiệm sư phạm
• 3.3.1. Chọn đối tượng và địa bàn thực nghiệm sư phạm
• 3.3.1.1. Chọn địa bàn thực nghiệm sư phạm
• 3.3.1.2. Chọn giáo viên thực nghiệm sư phạm
• 3.3.1.3. Chọn đối tượng thực nghiệm sư phạm
• 3.3.2. Kế hoạch bài học minh họa
• 3.3.3. Quy trình thực nghiệm sư phạm
• 3.3.3.1. Chuẩn bị thực nghiệm
• 3.3.3.2. Tổ chức dạy thực nghiệm sư phạm
• 3.4. Phân tích, xử lí và đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm
• 3.4.1. Đánh giá định tính
• 3.4.2. Đánh giá định lượng
• 3.4.3. Kết quả thực nghiệm sư phạm
• 3.4.3.1. Đánh giá năng lực học tập của học sinh trước thực nghiệm
• 3.4.3.2. Đánh giá năng lực tự học khi sử dụng phần mềm
• 3.4.3.3. Kết quả khảo sát học sinh và biểu điểm chấm của giáo viên
• 3.4.3.4. Đánh giá kết quả khảo sát, thăm dò
• 3.4.3.5. Kết quả điểm thực nghiệm sư phạm lần 1
• 3.4.3.6. Kết quả điểm thực nghiệm sư phạm lần 2
• 3.4.4. Phân tích kết quả định lượng thực nghiệm sư phạm
• 3.4.5. Đánh giá năng lực sử dụng phần mềm của học sinh các lớp thực nghiệm
• 3.5. TIỂU KẾT CHƯƠNG 3
• KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Phát Triển Năng Lực Tự Học Hóa Học

Phát triển năng lực tự học cho học sinh trung học phổ thông là một trong những mục tiêu quan trọng trong giáo dục hiện đại. Việc này không chỉ giúp học sinh nắm vững kiến thức mà còn khuyến khích sự chủ động trong việc học tập. Trong bối cảnh công nghệ thông tin phát triển mạnh mẽ, việc ứng dụng phần mềm tra cứu kiến thức hóa học trở thành một giải pháp hiệu quả. Phần mềm này không chỉ cung cấp thông tin mà còn tạo điều kiện cho học sinh tự học một cách hiệu quả.

1.1. Khái Niệm Năng Lực Tự Học Trong Hóa Học

Năng lực tự học trong hóa học được hiểu là khả năng của học sinh trong việc tự tìm kiếm, tiếp thu và vận dụng kiến thức hóa học một cách độc lập. Điều này bao gồm việc sử dụng các công cụ hỗ trợ như phần mềm tra cứu kiến thức để nâng cao hiệu quả học tập.

1.2. Vai Trò Của Phần Mềm Trong Học Tập Hóa Học

Phần mềm tra cứu kiến thức hóa học đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp thông tin, tài liệu học tập và bài tập thực hành. Nó giúp học sinh dễ dàng tiếp cận kiến thức và thực hành các bài tập một cách hiệu quả hơn.

II. Vấn Đề Trong Việc Phát Triển Năng Lực Tự Học Hóa Học

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc phát triển năng lực tự học cho học sinh vẫn gặp phải nhiều thách thức. Một trong những vấn đề chính là sự thiếu hụt tài liệu học tập phù hợp và sự hạn chế trong việc sử dụng công nghệ thông tin. Nhiều học sinh vẫn chưa quen với việc tự học và cần có sự hỗ trợ từ giáo viên.

2.1. Thiếu Tài Liệu Học Tập Phù Hợp

Nhiều học sinh gặp khó khăn trong việc tìm kiếm tài liệu học tập phù hợp với chương trình học. Việc thiếu các phần mềm hỗ trợ tra cứu kiến thức hóa học cũng làm giảm khả năng tự học của học sinh.

2.2. Hạn Chế Trong Việc Sử Dụng Công Nghệ

Sự thiếu hụt kỹ năng sử dụng công nghệ thông tin trong một số học sinh và giáo viên cũng là một rào cản lớn. Điều này dẫn đến việc không tận dụng được các công cụ hỗ trợ học tập hiện đại.

III. Phương Pháp Phát Triển Năng Lực Tự Học Hóa Học

Để phát triển năng lực tự học cho học sinh, cần áp dụng các phương pháp giảng dạy hiện đại và tích cực. Việc sử dụng phần mềm tra cứu kiến thức hóa học là một trong những phương pháp hiệu quả nhất. Nó không chỉ giúp học sinh tiếp cận kiến thức mà còn khuyến khích sự chủ động trong học tập.

3.1. Sử Dụng Phần Mềm Tra Cứu Kiến Thức

Phần mềm tra cứu kiến thức hóa học giúp học sinh dễ dàng tìm kiếm thông tin và tài liệu học tập. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc tự học và nâng cao hiệu quả học tập.

3.2. Tích Hợp Công Nghệ Thông Tin Trong Giảng Dạy

Việc tích hợp công nghệ thông tin vào giảng dạy không chỉ giúp học sinh tiếp cận kiến thức một cách nhanh chóng mà còn tạo ra môi trường học tập thú vị và hấp dẫn.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Phần Mềm Trong Học Tập Hóa Học

Phần mềm tra cứu kiến thức hóa học đã được áp dụng tại nhiều trường trung học phổ thông và mang lại kết quả tích cực. Học sinh có thể tự học, ôn tập và thực hành một cách hiệu quả hơn. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng phần mềm này giúp nâng cao năng lực tự học của học sinh.

4.1. Kết Quả Nghiên Cứu Về Ứng Dụng Phần Mềm

Nghiên cứu cho thấy rằng học sinh sử dụng phần mềm tra cứu kiến thức hóa học có kết quả học tập tốt hơn so với những học sinh không sử dụng. Điều này chứng tỏ hiệu quả của phần mềm trong việc phát triển năng lực tự học.

4.2. Phản Hồi Từ Học Sinh Về Phần Mềm

Học sinh đã có những phản hồi tích cực về phần mềm, cho rằng nó giúp họ dễ dàng hơn trong việc tiếp cận kiến thức và thực hành bài tập. Điều này cho thấy phần mềm đã đáp ứng được nhu cầu học tập của học sinh.

V. Kết Luận Về Phát Triển Năng Lực Tự Học Hóa Học

Phát triển năng lực tự học cho học sinh trung học phổ thông thông qua phần mềm tra cứu kiến thức hóa học là một giải pháp hiệu quả. Việc này không chỉ giúp học sinh nâng cao kiến thức mà còn khuyến khích sự chủ động trong học tập. Tương lai của giáo dục hóa học sẽ ngày càng phụ thuộc vào việc ứng dụng công nghệ thông tin trong giảng dạy.

5.1. Tương Lai Của Năng Lực Tự Học Trong Hóa Học

Tương lai của việc phát triển năng lực tự học trong hóa học sẽ ngày càng được chú trọng. Các phần mềm hỗ trợ học tập sẽ ngày càng được cải tiến và phát triển để đáp ứng nhu cầu học tập của học sinh.

5.2. Khuyến Khích Học Tập Suốt Đời

Việc phát triển năng lực tự học không chỉ giúp học sinh trong quá trình học tập mà còn khuyến khích họ học tập suốt đời. Điều này rất quan trọng trong bối cảnh xã hội ngày càng phát triển.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ khoa học giáo dục của tác giả Phan Hoài Thanh, với đề tài "Thiết kế và sử dụng phần mềm tra cứu kiến thức hóa học nhằm phát triển năng lực tự học cho học sinh trung học phổ thông", được thực hiện tại Trường Đại học Vinh năm 2020 dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Cao Cự Giác, thuộc chuyên ngành Lí luận và Phương pháp dạy học bộ môn Hóa học (mã số: 9140111).

Về tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu, tác giả chỉ ra rằng trước yêu cầu đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục theo tinh thần Nghị quyết số 29-NQ/TW và quy định tại Điều 30 Luật Giáo dục năm 2019, quá trình dạy học phải chuyển dịch từ truyền thụ kiến thức một chiều sang phát triển phẩm chất và năng lực của người học, trong đó năng lực tự học và năng lực ứng dụng công nghệ thông tin - truyền thông (ICT) là các năng lực cốt lõi. Môn Hóa học ở bậc trung học phổ thông có dung lượng tri thức lý thuyết và dữ liệu thực nghiệm phong phú, tạo ra áp lực ghi nhớ đối với học sinh. Tuy nhiên, việc khai thác công nghệ thông tin trong dạy và học hóa học thực tế còn bộc lộ nhiều hạn chế: phần lớn phần mềm tiện ích hiện nay là sản phẩm của nước ngoài, đòi hỏi chi phí bản quyền và tạo ra rào cản ngôn ngữ; các công cụ hỗ trợ thường dừng lại ở mức mô phỏng đơn lẻ (như Flash, ChemBioOffice, bài trình chiếu PowerPoint) mà thiếu đi một hệ thống tra cứu tích hợp toàn diện. Khoảng trống nghiên cứu mà luận án xác định là chưa có một phần mềm thuần Việt nào tích hợp đồng bộ giữa lý thuyết cơ bản, dữ liệu thực nghiệm, video thí nghiệm, bài tập vận dụng và hệ thống trắc nghiệm tự kiểm tra đánh giá, đồng thời có cấu trúc mã nguồn mở cho phép giáo viên và học sinh tự cập nhật dữ liệu học liệu theo mục đích học tập cá nhân hóa.

Mục đích nghiên cứu của luận án là nghiên cứu, đề xuất các bước vận dụng phần mềm tra cứu kiến thức hóa học góp phần phát triển năng lực tự học môn Hóa học cho học sinh ở các trường phổ thông.

Các giả thuyết khoa học của luận án được xác định gồm:

1. Nếu nắm bắt được chương trình Microsoft Access và ngôn ngữ Visual Basic for Application (VBA) thì sẽ tạo được các chương trình có ứng dụng trong dạy và học;
2. Nếu thiết kế được phần mềm "tra cứu kiến thức hóa học" và sử dụng phần mềm tra cứu kiến thức hóa học đã thiết kế hợp lý, hiệu quả thì sẽ phát triển được năng lực tự học hóa học cho học sinh ở các trường phổ thông.

Nhiệm vụ nghiên cứu được đánh số và thực hiện theo văn bản:

1. Nghiên cứu về cơ sở lí luận và ứng dụng của Microsoft Access và Visual Basic for Application (tìm hiểu khái niệm, tạo form, table, query, report và cấu trúc lệnh code);
2. Nghiên cứu về cơ sở lí luận và thực tiễn của việc ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học hóa học;
3. Xây dựng "Phần mềm tra cứu kiến thức hoá học" (thiết kế giao diện, lập trình và nhập dữ liệu);
4. Nghiên cứu về cơ sở lí luận về các phương pháp dạy học tích cực và năng lực tự học môn Hóa học của học sinh ở các trường phổ thông;
5. Nghiên cứu, đề xuất cấu trúc năng lực tự học và bộ công cụ đánh giá năng lực tự học của học sinh ở các trường phổ thông thông qua phần mềm tra cứu kiến thức hóa học;
6. Đề xuất các bước sử dụng phần mềm trong việc phát triển năng lực tự học hóa học cho học sinh (trước khi lên lớp, trong khi lên lớp, sau khi lên lớp);
7. Thực nghiệm sư phạm (tổ chức thực nghiệm, khảo sát ý kiến người dùng và xử lý thống kê toán học).

Khách thể và đối tượng nghiên cứu:

• Khách thể nghiên cứu: Ứng dụng công nghệ thông tin trong việc dạy và học hóa học.
• Đối tượng nghiên cứu: Chương trình Microsoft Access và VBA; phần mềm tra cứu kiến thức hóa học; năng lực tự học môn Hóa học của học sinh.

Phạm vi nghiên cứu: Luận án tập trung nghiên cứu vai trò và ứng dụng của phần mềm tra cứu kiến thức hóa học đối với việc nâng cao năng lực tự học, tự nghiên cứu môn Hóa học của học sinh trung học phổ thông. Địa bàn nghiên cứu và triển khai thực nghiệm sư phạm được tiến hành tại 4 trường trung học phổ thông thuộc 3 tỉnh: Trường THPT Nguyễn Đức Mậu (Nghệ An), Trường THPT Quỳnh Lưu 1 (Nghệ An), Trường THPT Lê Lợi (Thanh Hóa) và Trường THPT Nguyễn Du (Đắk Lắk).

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tổng quan tài liệu của luận án được tác giả phân chia rõ ràng theo hai bình diện không gian học thuật: quốc tế và Việt Nam, tập trung vào hai nhánh vấn đề chính là ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học và phát triển năng lực tự học.

Về các nghiên cứu trên thế giới:

• Hướng nghiên cứu ứng dụng công nghệ thông tin trong giáo dục và dạy học hóa học: Bransford, Brown và Coking (2000) cùng Grimus (2000) khẳng định công nghệ thông tin là thành tố quan trọng trong quá trình dạy học, giúp nâng cao thành tích học tập; Russell và cộng sự (2003) nghiên cứu tác động gia tăng sự hiểu biết; Hazzan (2003) chỉ ra khả năng rèn luyện kỹ năng và hứng thú; Hennessy và cộng sự (2005) nhấn mạnh vai trò của công nghệ thông tin đối với phương pháp dạy học trong lớp học truyền thống. Trong lĩnh vực hóa học, các nghiên cứu tập trung vào thư viện mô phỏng đa phương tiện (Bari, 2002), mô hình hóa phân tử trên máy tính (Ferk và cộng sự, 2003; Teodoro, 2006), môi trường thế giới ảo (Trindade và cộng sự, 2002), bảng tương tác (Clemens và cộng sự, 2005), thiết kế sách giáo khoa điện tử (Chambers, 1999) và website học tập (Hill và Hannafin, 2001). Về rào cản ứng dụng công nghệ thông tin, Andrew Jones (2004) tổng kết khảo sát từ 26 quốc gia, chia rào cản thành hai nhóm: cấp độ cá nhân giáo viên (thiếu thời gian, thiếu tự tin, thiếu năng lực công nghệ) và cấp độ quản lý (thiếu đào tạo, thiếu phương tiện), tương đồng với nhận định của Ertmer (1999) và Balanskat cùng cộng sự (2006); Khalid Abdullah Bingimlas (2009) phân tích tính tương đối và mối quan hệ phức tạp giữa các rào cản; Paul Newhouse (2002) chỉ ra việc giáo viên thiếu kỹ năng; Margaret J. Cox, Kate Cox và Christina Preston (2000) nhấn mạnh hạn chế của giáo viên khi chỉ dùng công cụ kỹ thuật đơn thuần mà thiếu phương pháp sư phạm tích hợp; chuẩn năng lực công nghệ thông tin cho giáo viên được đề xuất bởi UNESCO (2008, 2011) và ISTE (2000).
• Hướng nghiên cứu về phát triển năng lực và năng lực tự học: Giáo dục dựa trên năng lực (Competency-Based Education - CBE) hình thành từ thập niên 1960-1970 tại Hoa Kỳ và phương Tây (Tuxworth, 1989; Richards, 2002; Wesselink và cộng sự, 2005; Mulcahy, 2000; Morcke và cộng sự, 2013), dịch chuyển từ việc đo lường kiến thức truyền thống sang phát triển năng lực xử lý thông tin, giải quyết vấn đề và học tập suốt đời; Malcolm Shepherd Knowles (1975) định nghĩa năng lực tự học là quá trình cá nhân tự thực hiện các hoạt động học tập, xác định nhu cầu, mục tiêu, nguồn tài liệu và chiến lược đánh giá; Jacques Delors (1996) báo cáo UNESCO về 4 trụ cột giáo dục thế kỷ XXI (học để biết, học để làm, học để chung sống, học để làm người); N. Rubakin phân tích cơ chế biến tri thức loài người thành kinh nghiệm cá nhân qua tự học; Denyse Tremblay (2002) định nghĩa năng lực qua khả năng huy động nguồn lực xử lý tình huống.

Về các nghiên cứu tại Việt Nam:

• Các nghiên cứu ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học hóa học: Khai thác kho học liệu của Bộ Giáo dục và Đào tạo, hệ thống quản trị học tập LMS tại các trường đại học (Đại học Vinh, Đại học Cần Thơ, Đại học Sư phạm TP.HCM). Luận án của Thái Hoài Minh (2013) nghiên cứu năng lực ứng dụng công nghệ thông tin cho sinh viên sư phạm hóa học; Nguyễn Thị Kim Ánh (2014) thiết kế giáo trình điện tử trên nền web; Bùi Thị Hạnh (2013) và Phạm Ngọc Sơn (2014) ứng dụng công nghệ thông tin thiết kế tư liệu điện tử, mô phỏng và phim thí nghiệm; Võ Văn Duyên Em (2012) xây dựng Ebook hóa học phi kim tiếp cận dạy học kiến tạo; các tài liệu hướng dẫn ứng dụng ICT trong dạy học hóa học của Cao Cự Giác (2002, 2012, 2014), Trần Trung Ninh và Phạm Ngọc Bằng (2002).
• Các nghiên cứu về tự học và năng lực tự học: Bùi Hiền (2001), Đặng Vũ Hoạt và Hà Thị Đức (2004), Thái Duy Tuyên (2008), Vũ Quốc Chung và Lê Hải Yến (2004), Nguyễn Thị Lan Phương (2014), Nguyễn Xuân Thức và Nguyễn Quang Uẩn (2007).

Khoảng trống nghiên cứu luận án lựa chọn giải quyết: Phần lớn công trình trong nước chỉ dừng lại ở việc giáo viên khai thác các phần mềm mô phỏng có sẵn để xây dựng bài giảng trên lớp (PowerPoint, Flash) hoặc thiết kế giáo trình trực tuyến cho bậc đại học. Chưa có công trình nào nghiên cứu việc ứng dụng hệ quản trị cơ sở dữ liệu Microsoft Access kết hợp lập trình cấu trúc lệnh VBA để xây dựng một phần mềm tra cứu hóa học mang tính tích hợp cao, có mã nguồn mở cho phép cập nhật dữ liệu, phục vụ riêng cho việc phát triển năng lực tự học độc lập của học sinh THPT, đồng thời thiết lập một khung năng lực tự học và bộ công cụ đo lường chuyên biệt cho môn Hóa học gắn với sự hỗ trợ của phần mềm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên các lý thuyết và khung phân tích sau:

• Lý thuyết hoạt động: Phát triển từ quan điểm triết học Mác - Lênin và tâm lý học hoạt động (L.S. Vygotsky, A.N. Leontiev, S.L. Rubinshtein). Lý thuyết này xác định hoạt động học tập là phương thức làm biến đổi chính chủ thể người học, biến tri thức và kinh nghiệm xã hội thành vốn liếng tinh thần của bản thân thông qua quá trình tự lực chiếm lĩnh tri thức dưới sự định hướng của giáo viên.
• Lý thuyết nhận thức (Cognitivism): Tiêu biểu là Jean Piaget, coi quá trình nhận thức bên trong là quá trình xử lý thông tin có cấu trúc. Người học tiếp nhận, phân tích, hệ thống hóa và tự điều chỉnh quá trình nhận thức thông qua việc tự đặt mục đích, lập kế hoạch, thực hiện và đánh giá.
• Lý thuyết kiến tạo (Constructivism): Đại diện bởi Brandt, Brooks và Brooks (1993), khẳng định người học tự xây dựng tri thức cho riêng mình bằng cách tích hợp kinh nghiệm mới vào hệ thống nhận thức đã có khi giải quyết các mâu thuẫn nhận thức phát sinh.
• Quan điểm dạy học định hướng phát triển năng lực: Bao gồm dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề, dạy học phân hóa, sử dụng thí nghiệm trực quan, dạy học theo dự án và phương pháp WebQuest.
• Định nghĩa làm việc về năng lực tự học của học sinh phổ thông: Tác giả xác định "năng lực tự học của học sinh phổ thông là khả năng học sinh lập được kế hoạch tự học một cách khoa học, thực hiện có hiệu quả kế hoạch tự học đã lập, tự đánh giá kết quả đạt được và điều chỉnh quá trình tự học có sự hỗ trợ của giáo viên". Năng lực tự học hóa học được cụ thể hóa dựa trên 3 năng lực cốt lõi của môn học (nhận thức hóa học; tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học; vận dụng kiến thức, kỹ năng đã học).

Phương pháp nghiên cứu thực tế được triển khai phối hợp:

1. Nhóm phương pháp nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu các chỉ thị, nghị quyết của Đảng, Nhà nước và Bộ Giáo dục và Đào tạo; nghiên cứu tài liệu về tâm lý học, giáo dục học, năng lực tự học; nghiên cứu tài liệu lập trình cơ sở dữ liệu Microsoft Access và cấu trúc mã lệnh Visual Basic for Application.
2. Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn:
   • Phương pháp điều tra bằng bảng hỏi: Khảo sát giáo viên và học sinh tại các trường phổ thông nhằm đánh giá thực trạng ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học và thực trạng năng lực tự học môn Hóa học.
   • Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia: Trao đổi, tham vấn ý kiến các chuyên gia phương pháp dạy học hóa học, cán bộ quản lý và giáo viên phổ thông về cấu trúc khung năng lực tự học và thiết kế phần mềm.
   • Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức dạy học thực nghiệm theo quy trình 3 giai đoạn (trước, trong và sau khi lên lớp), tiến hành dạy thăm dò và 2 vòng thực nghiệm chính thức, có sự đối sánh giữa lớp thực nghiệm và lớp đối chứng.
3. Nhóm phương pháp xử lý thông tin: Sử dụng thống kê toán học trong nghiên cứu khoa học giáo dục để xử lý kết quả thực nghiệm sư phạm: tính toán điểm trung bình ($\bar{X}$), độ lệch chuẩn ($S$), bảng phân phối tần số, tần suất, tần suất tích lũy, vẽ đồ thị lũy tích và so sánh các tiêu chí đánh giá năng lực tự học trước và sau tác động.

Nguồn tư liệu và dữ liệu nghiên cứu:

• Dữ liệu khảo sát thực trạng thu thập từ phiếu điều tra giáo viên và học sinh tại các trường THPT.
• Dữ liệu khoa học hóa học đưa vào phần mềm: Hệ thống lý thuyết hóa học vô cơ và hữu cơ trung học phổ thông, bảng dữ liệu đồng vị, cấu hình electron nguyên tử, phổ khối lượng, hằng số và thông số của các nguyên tố hóa học, ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm, các bài tập vận dụng và các video thí nghiệm thực tế (chẳng hạn như video thí nghiệm kim loại Cu tác dụng với dung dịch $H_2SO_4$ loãng và $H_2SO_4$ đặc, nóng).
• Dữ liệu thực nghiệm sư phạm: Điểm các bài kiểm tra khảo sát trước thực nghiệm, điểm bài kiểm tra sau thực nghiệm, phiếu tự đánh giá năng lực tự học của học sinh và biểu điểm đánh giá của giáo viên.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc ứng dụng công nghệ thông tin để phát triển năng lực tự học cho học sinh

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý luận về đổi mới giáo dục và ứng dụng công nghệ thông tin nhằm phát triển năng lực tự học. Tác giả phân tích các văn kiện định hướng của Việt Nam (Nghị quyết 29-NQ/TW, Quyết định 711/QĐ-TTg, Luật Giáo dục 2019) và thế giới (4 trụ cột giáo dục của UNESCO), khẳng định sự chuyển dịch tất yếu từ giáo dục truyền thụ nội dung sang giáo dục phát triển năng lực (CBE/OBE).

Chương này làm rõ ranh giới học thuật giữa các khái niệm: giáo án và giáo án điện tử (giáo án được đa phương tiện hóa, lưu trữ dạng tệp tin); bài giảng và bài giảng điện tử (hình thức tổ chức bài lên lớp thực thi giáo án điện tử qua môi trường đa phương tiện); phương tiện dạy học (thiết bị truyền tải, công cụ nhận thức). Luận án phân tích cơ sở kỹ thuật của hệ quản trị cơ sở dữ liệu Microsoft Access với các đặc điểm: công cụ thiết kế Wizard, truy vấn theo mẫu QBE, nhúng đối tượng OLE, cấu trúc lưu trữ trọn gói trong một tập tin (.mdb/.accdb), và khả năng mở rộng lập trình qua ngôn ngữ VBA để xử lý các thuật toán phức tạp thay thế macro.

Về năng lực tự học, tác giả phân tích các đặc điểm, vai trò, 3 nhóm kỹ năng tự học (định hướng, thực hiện, tự kiểm tra đánh giá), đồng thời chi tiết hóa 3 thành phần năng lực tự học hóa học (nhận thức hóa học, tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học, vận dụng kiến thức kỹ năng). Tác giả cũng tổng hợp 11 phương pháp đánh giá năng lực người học theo Nguyễn Thị Lan Phương.

Phần thực tiễn trình bày kết quả khảo sát điều tra thực trạng tại các trường phổ thông qua 18 biểu đồ hình vẽ (Hình 1.1 đến Hình 1.18). Kết quả chỉ ra rằng:

• Hầu hết giáo viên nhận thức được tầm quan trọng của công nghệ thông tin nhưng mức độ tự thiết kế phần mềm dạy học còn rất thấp; việc sử dụng công nghệ thông tin chủ yếu dừng lại ở việc soạn bài giảng trình chiếu PowerPoint đơn giản.
• Cơ sở vật chất (máy tính, máy chiếu) giữa các trường còn chênh lệch.
• Về phía học sinh, nguồn tài liệu tự học chủ yếu vẫn là sách giáo khoa in; các em thiếu công cụ tra cứu tích hợp và chưa có kỹ năng tự lập kế hoạch cũng như tự đánh giá mức độ nhận thức của bản thân.

Chương 2. Thiết kế và sử dụng phần mềm tra cứu kiến thức hoá học nhằm phát triển năng lực tự học cho học sinh trung học phổ thông

Chương 2 trình bày toàn bộ quy trình thiết kế công nghệ, cấu trúc nội dung của phần mềm và phương pháp sư phạm vận dụng phần mềm vào dạy học:

1. Thiết kế phần mềm tra cứu kiến thức hóa học:

• Quy trình thiết kế gồm các bước: xác định mục tiêu; lựa chọn nội dung kiến thức; chọn ngôn ngữ lập trình (Microsoft Access và VBA); thiết kế cấu trúc bảng dữ liệu (Table), biểu mẫu giao diện (Form), truy vấn (Query) và báo cáo (Report); lập trình cấu trúc lệnh VBA cho các nút bấm điều khiển; nhập dữ liệu; thử nghiệm, hoàn thiện và đóng gói.
• Cấu trúc giao diện và chức năng phần mềm gồm các Form chính:
  • Form Giao diện chính (Main): Điểm điều hướng trung tâm kết nối toàn bộ hệ thống.
  • Giao diện Kiến thức cơ bản: Cung cấp lý thuyết hệ thống hóa (ví dụ bài "Nguyên tố hóa học").
  • Giao diện Bài tập vận dụng: Chứa các dạng bài tập theo chủ đề kèm hướng dẫn giải (ví dụ bài học "Đồng vị").
  • Giao diện Trắc nghiệm và Bài làm trắc nghiệm: Hệ thống câu hỏi trắc nghiệm tự động chấm điểm, hiển thị phản hồi giúp học sinh tự kiểm tra năng lực.
  • Giao diện Tra cứu chuyên sâu: Dữ liệu nguyên tố hóa học, cấu hình electron nguyên tử, bảng dữ liệu đồng vị, biểu đồ phổ khối lượng.
  • Giao diện Video thí nghiệm: Lưu trữ và phát các video thí nghiệm hóa học trực quan (như thí nghiệm phản ứng của Cu với axit sunfuric loãng và đặc nóng).
  • Giao diện Thông tin phần mềm và cửa sổ Table Design lưu trữ dữ liệu nguồn.

2. Xây dựng khung năng lực tự học hóa học: Tác giả đề xuất cấu trúc khung năng lực tự học hóa học của học sinh với sự hỗ trợ của phần mềm, gồm 5 năng lực thành phần và 10 tiêu chí (TC), mỗi tiêu chí được mô tả chi tiết qua 4 mức độ phát triển (từ Mức 1 đến Mức 4):

Năng lực thành phần	Tiêu chí đánh giá (TC)
NL1. Năng lực lập kế hoạch tự học	TC1: Xác định mục tiêu và nhiệm vụ tự học hóa học qua phần mềm. TC2: Xây dựng kế hoạch thời gian và lựa chọn nội dung tra cứu phù hợp.
NL2. Năng lực thu thập và xử lý thông tin hóa học	TC3: Kỹ năng tìm kiếm, tra cứu lý thuyết và dữ liệu thực nghiệm trên phần mềm. TC4: Kỹ năng quan sát, phân tích hiện tượng từ video thí nghiệm và phổ khối lượng.
NL3. Năng lực giải quyết nhiệm vụ học tập	TC5: Vận dụng dữ liệu tra cứu để hoàn thành các bài tập định tính và định lượng. TC6: Phân tích, so sánh và giải quyết các mâu thuẫn nhận thức phát sinh.
NL4. Năng lực tự kiểm tra và đánh giá kết quả	TC7: Tự thực hiện bài kiểm tra trắc nghiệm trên phần mềm để đánh giá mức độ nắm vững kiến thức. TC8: Nhận diện sai sót qua kết quả tự động của phần mềm và điều chỉnh kế hoạch học tập.
NL5. Năng lực ứng dụng công nghệ thông tin vào tự học	TC9: Khai thác thành thạo các thanh công cụ, lệnh điều khiển của phần mềm. TC10: Chủ động cập nhật, bổ sung học liệu mới vào cơ sở dữ liệu mở của phần mềm.

3. Đề xuất quy trình sử dụng phần mềm nhằm phát triển năng lực tự học theo 3 thời điểm:

• Trước khi lên lớp: Học sinh nhận phiếu hướng dẫn tự học từ giáo viên, mở phần mềm tra cứu lý thuyết cơ bản, xem trước video thí nghiệm và làm các bài tập định hướng để hình thành nhận thức ban đầu.
• Trong khi lên lớp:
  • Giờ học lý thuyết: Học sinh sử dụng phần mềm để giải quyết các vấn đề giáo viên đặt ra, thảo luận nhóm.
  • Giờ thực hành: Quan sát video thí nghiệm mẫu trên phần mềm, đối chiếu với thao tác thực tế và làm bài trắc nghiệm kiểm tra kỹ năng thực hành.
  • Giờ ôn tập và luyện tập: Thảo luận nhóm, tra cứu các thông số khó (phổ khối lượng, hằng số) để hoàn thành bài tập tổng hợp (ví dụ chương Oxi - Lưu huỳnh).
  • Giờ kiểm tra: Thực hiện kiểm tra kiến thức và năng lực trên máy tính.
• Sau khi lên lớp: Học sinh tự giải quyết hệ thống bài tập tự luyện, tự làm bài trắc nghiệm củng cố, xem lại các hiện tượng phản ứng chưa rõ và bổ sung dữ liệu học tập cá nhân.

4. Xây dựng bộ công cụ đánh giá: Thang đánh giá năng lực dành cho giáo viên quan sát, Phiếu tự đánh giá năng lực dành cho học sinh và ma trận đề kiểm tra định lượng năng lực.

Chương 3. Thực nghiệm sư phạm

Chương 3 trình bày việc kiểm chứng tính khả thi và hiệu quả của phần mềm cùng quy trình sư phạm đã đề xuất.

Địa bàn và đối tượng thực nghiệm sư phạm:

• 4 trường THPT: THPT Quỳnh Lưu 1 (Nghệ An), THPT Nguyễn Đức Mậu (Nghệ An), THPT Lê Lợi (Thanh Hóa) và THPT Nguyễn Du (Đắk Lắk).
• Mẫu thực nghiệm được phân chia tương đương thành các cặp lớp Thực nghiệm (TN - sử dụng phần mềm) và lớp Đối chứng (ĐC - học theo phương pháp truyền thống, không có phần mềm tra cứu).

Quy trình thực nghiệm: Tiến hành thực nghiệm thăm dò để hoàn thiện quy trình, sau đó thực hiện 2 đợt thực nghiệm chính thức (Lần 1 và Lần 2). Trước khi tiến hành thực nghiệm, tác giả kiểm tra khảo sát đầu vào (Pre-test) để khẳng định trình độ và năng lực học tập của học sinh giữa hai nhóm TN và ĐC tại các trường là tương đương nhau.

Phân tích kết quả thực nghiệm:

1. Đánh giá định tính: Kết quả điều tra ý kiến của học sinh và giáo viên cho thấy phần mềm có giao diện tiếng Việt thân thiện, dễ sử dụng, giúp học sinh chủ động nắm bắt kiến thức, nâng cao hứng thú học tập và giảm bớt căng thẳng khi ghi nhớ các dữ liệu thực nghiệm hóa học phức tạp.
2. Đánh giá định lượng:

• Điểm bài kiểm tra kiến thức và năng lực (TNSP Lần 1 và Lần 2): Luận án tổng hợp bảng phân phối tần số, tần suất, tần suất tích lũy và bảng thống kê mô tả tại từng trường (Bảng 3.4 đến Bảng 3.25). Kết quả điểm số của lớp TN ở cả 4 trường trong cả 2 lần kiểm tra đều có giá trị điểm trung bình ($\bar{X}$) cao hơn lớp ĐC, độ lệch chuẩn ($S$) thể hiện độ phân tán đồng đều. Đồ thị đường lũy tích điểm số của lớp TN tại cả 4 trường luôn nằm về phía bên phải đồ thị của lớp ĐC, minh chứng chất lượng học tập của nhóm thực nghiệm cao hơn rõ rệt.
• Đánh giá sự phát triển năng lực tự học: Bảng tổng hợp điểm trung bình các tiêu chí đánh giá năng lực tự học (cả phiếu học sinh tự đánh giá và phiếu do giáo viên đánh giá) sau tác động cho thấy điểm số của nhóm TN ở tất cả 10 tiêu chí đều tăng vọt so với trước tác động, tỷ lệ học sinh đạt Mức 3 và Mức 4 tăng mạnh.
• Kiểm tra năng lực sử dụng phần mềm: Bảng 3.26 ghi nhận đa số học sinh lớp TN đạt điểm tốt và xuất sắc về kỹ năng vận hành, tra cứu và khai thác dữ liệu từ phần mềm.

Kết quả và những đóng góp mới

Các đóng góp mới về mặt lí luận:

• Góp phần làm sáng tỏ cơ sở lý luận về ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học hóa học ở trường trung học phổ thông theo định hướng phát triển năng lực.
• Xây dựng được hệ thống cơ sở lập trình ứng dụng và quản trị cơ sở dữ liệu trong việc thiết kế các chương trình dạy học bằng Microsoft Access kết hợp ngôn ngữ lập trình Visual Basic for Application (VBA).
• Xây dựng và khai thác được hệ thống phương pháp, phương tiện dạy học nhằm hỗ trợ, phát triển và hoàn thiện năng lực tự học môn Hóa học cho học sinh phổ thông.

Các đóng góp mới về mặt thực tiễn:

• Đề xuất cấu trúc và nội dung năng lực tự học hóa học của học sinh trung học phổ thông với sự hỗ trợ của phần mềm tra cứu, bao gồm 5 năng lực thành phần, 10 tiêu chí và bảng mô tả chi tiết các tiêu chí theo 4 mức độ phát triển.
• Thiết kế thành công "Phần mềm tra cứu kiến thức hóa học" có giao diện tiếng Việt, tích hợp đa chức năng (tra cứu lý thuyết, dữ liệu thực nghiệm, phổ khối lượng, video thí nghiệm thực tế, bài tập vận dụng và hệ thống câu hỏi trắc nghiệm tự kiểm tra).
• Phần mềm được xây dựng với cấu trúc mã nguồn mở, cho phép giáo viên và học sinh có thể tự biên tập, cập nhật, bổ sung tài nguyên học liệu theo nhu cầu giảng dạy và học tập cụ thể.
• Đề xuất quy trình các bước vận dụng phần mềm tra cứu kiến thức hóa học vào quá trình phát triển năng lực tự học cho học sinh qua 3 thời điểm: trước khi lên lớp, trong khi lên lớp và sau khi lên lớp.
• Thiết kế bộ công cụ đánh giá năng lực tự học (thang đánh giá của giáo viên, phiếu tự đánh giá của học sinh và hệ thống bài kiểm tra năng lực).
• Triển khai thực nghiệm sư phạm tại 4 trường THPT thuộc các địa bàn khác nhau (Nghệ An, Thanh Hóa, Đắk Lắk), khẳng định tính khả thi và hiệu quả của các giải pháp đã đề xuất.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất từ luận án:

• Đối với các cấp quản lý giáo dục: Cần tăng cường đầu tư đồng bộ về cơ sở vật chất, hệ thống máy vi tính, mạng internet và máy chiếu tại các trường phổ thông để tạo điều kiện thuận lợi cho việc ứng dụng công nghệ thông tin.
• Đối với công tác đào tạo, bồi dưỡng giáo viên: Cần tổ chức các chuyên đề tập huấn không chỉ về kỹ thuật tin học đơn thuần mà chú trọng bồi dưỡng phương pháp sư phạm tích hợp công nghệ, hướng dẫn giáo viên khai thác các công cụ lập trình cơ sở dữ liệu như Microsoft Access và VBA để tự tạo học liệu số.
• Khuyến khích giáo viên nhân rộng mô hình sử dụng phần mềm hỗ trợ tự học vào các môn học khác và mở rộng việc chia sẻ nguồn dữ liệu mở trong cộng đồng giáo viên hóa học.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Về hạn chế của luận án:

• Phần mềm tra cứu kiến thức hóa học được thiết kế chạy trên nền tảng hệ quản trị cơ sở dữ liệu Microsoft Access trên môi trường hệ điều hành Windows dành cho máy tính để bàn và máy tính xách tay, chưa phát triển phiên bản chạy trên các thiết bị di động thông minh (smartphone, máy tính bảng) hoặc nền tảng web trực tuyến.
• Phạm vi thực nghiệm sư phạm mới chỉ triển khai trên đối tượng học sinh trung học phổ thông tại 4 trường thuộc 3 tỉnh (Nghệ An, Thanh Hóa, Đắk Lắk), chưa bao quát được toàn diện các đối tượng học sinh ở tất cả các vùng miền kinh tế - xã hội khác nhau trên phạm vi cả nước.

Về hướng nghiên cứu tiếp:

• Chuyển đổi và nâng cấp cơ sở dữ liệu phần mềm sang nền tảng web (Web-based) hoặc phát triển ứng dụng di động (Mobile App) nhằm tăng tính linh hoạt, giúp học sinh có thể tra cứu kiến thức mọi lúc, mọi nơi.
• Mở rộng kho dữ liệu lý thuyết, video thí nghiệm và ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm cho toàn bộ chương trình hóa học phổ thông các khối lớp 10, 11 và 12 theo chương trình giáo dục mới.
• Nghiên cứu tích hợp thêm các công cụ tương tác trực tuyến giữa giáo viên và học sinh nhằm quản lý và theo dõi tiến trình tự học của học sinh một cách tự động.

Giá trị tham khảo

Luận án mang lại giá trị tham khảo thiết thực cho nhiều nhóm đối tượng trong ngành giáo dục:

• Đối với nghiên cứu sinh, học viên cao học và nhà nghiên cứu chuyên ngành Lí luận và Phương pháp dạy học bộ môn Hóa học: Luận án là tài liệu tham khảo giá trị về cách tiếp cận kết hợp giữa công nghệ phần mềm cơ sở dữ liệu (Microsoft Access/VBA) với lý luận dạy học phát triển năng lực; cung cấp khung cấu trúc 5 thành phần năng lực tự học hóa học và quy trình xây dựng công cụ đánh giá năng lực chi tiết.
• Đối với giáo viên dạy hóa học tại các trường trung học phổ thông: Cung cấp trực tiếp một công cụ phần mềm dạy học thuần Việt có thể sử dụng ngay trong các tiết học lý thuyết, thực hành, luyện tập, kiểm tra hoặc giao việc tự học ở nhà cho học sinh; đồng thời cung cấp phương pháp tổ chức dạy học theo 3 pha (trước, trong và sau giờ lên lớp).
• Đối với sinh viên ngành Sư phạm Hóa học: Luận án là tài liệu học tập hữu ích về phương pháp nghiên cứu khoa học giáo dục, kỹ năng ứng dụng công nghệ thông tin và thiết kế học liệu số phục vụ nghề nghiệp trong tương lai.
• Đối với cán bộ quản lý giáo dục: Luận án cung cấp các dữ liệu khảo sát thực trạng năng lực ICT của giáo viên và học sinh, làm cơ sở xây dựng kế hoạch bồi dưỡng chuyên môn và định hướng trang bị cơ sở vật chất phục vụ đổi mới chương trình phổ thông.

Câu hỏi thường gặp

1. Phần mềm tra cứu kiến thức hóa học trong luận án được xây dựng bằng công cụ và ngôn ngữ nào, vì sao tác giả lựa chọn công cụ đó?
Phần mềm được xây dựng bằng hệ quản trị cơ sở dữ liệu Microsoft Access kết hợp ngôn ngữ lập trình Visual Basic for Application (VBA). Tác giả lựa chọn công cụ này vì Access cho phép quản lý cơ sở dữ liệu quan hệ chặt chẽ, truy vấn dữ liệu nhanh thông qua QBE, hỗ trợ nhúng đa phương tiện OLE (hình ảnh, video, âm thanh), lưu trữ toàn bộ ứng dụng trong một tệp tin duy nhất (.accdb/.accde). Việc sử dụng cấu trúc mã lệnh VBA thay thế cho macro cho phép xây dựng các thuật toán xử lý dữ liệu phức tạp, tăng tốc độ tương tác và bảo mật chương trình.

2. Khung năng lực tự học hóa học của học sinh với sự hỗ trợ của phần mềm gồm những thành phần nào?
Khung năng lực tự học hóa học do luận án đề xuất bao gồm 5 năng lực thành phần với 10 tiêu chí:

• NL1: Năng lực lập kế hoạch tự học (TC1: Xác định mục tiêu tự học; TC2: Xây dựng kế hoạch thời gian và lựa chọn nội dung).
• NL2: Năng lực thu thập và xử lý thông tin hóa học qua phần mềm (TC3: Kỹ năng tra cứu lý thuyết và số liệu; TC4: Kỹ năng phân tích video thí nghiệm và phổ khối lượng).
• NL3: Năng lực giải quyết nhiệm vụ học tập (TC5: Vận dụng kiến thức hoàn thành bài tập; TC6: Phân tích, suy luận giải quyết mâu thuẫn nhận thức).
• NL4: Năng lực tự kiểm tra và đánh giá kết quả (TC7: Thực hiện bài trắc nghiệm tự kiểm tra; TC8: Nhận diện sai sót và điều chỉnh nhận thức).
• NL5: Năng lực ứng dụng công nghệ thông tin vào tự học (TC9: Khai thác thành thạo các chức năng phần mềm; TC10: Bổ sung, cập nhật dữ liệu học tập vào phần mềm).

3. Quy trình sử dụng phần mềm nhằm phát triển năng lực tự học được tổ chức qua những thời điểm nào?
Tác giả đề xuất quy trình sư phạm chia thành 3 thời điểm:

• Trước khi lên lớp: Học sinh tự học lý thuyết cơ bản, xem trước video thí nghiệm và làm các bài tập định hướng theo phiếu giao việc.
• Trong khi lên lớp: Sử dụng linh hoạt trong các giờ học lý thuyết (giải quyết mâu thuẫn nhận thức), giờ thực hành (quan sát thí nghiệm mẫu, kiểm tra kỹ năng thực hành), giờ ôn tập và luyện tập (thảo luận nhóm tra cứu thông số) và giờ kiểm tra.
• Sau khi lên lớp: Học sinh tự hoàn thành bài tập vận dụng mở rộng, làm bài trắc nghiệm tự chấm điểm để đo lường kiến thức và cập nhật thêm tài liệu cá nhân.

4. Dữ liệu thực nghiệm sư phạm được triển khai tại đâu và kết quả định lượng khẳng định điều gì?
Thực nghiệm sư phạm được tiến hành tại 4 trường THPT: Quỳnh Lưu 1 (Nghệ An), Nguyễn Đức Mậu (Nghệ An), Lê Lợi (Thanh Hóa) và Nguyễn Du (Đắk Lắk). Kết quả định lượng cho thấy ở cả 2 vòng thực nghiệm chính thức, điểm kiểm tra trung bình của các lớp thực nghiệm đều cao hơn lớp đối chứng; đồ thị đường lũy tích của lớp thực nghiệm luôn lệch sang bên phải so với lớp đối chứng; điểm đánh giá 10 tiêu chí năng lực tự học (cả giáo viên đánh giá và học sinh tự đánh giá) đều có sự tiến bộ vượt bậc, khẳng định tính hiệu quả của các biện pháp đã đề xuất.

5. Điểm khác biệt cơ bản giữa phần mềm trong luận án so với các phần mềm dạy học hóa học thông thường là gì?
Điểm khác biệt cơ bản là phần mềm mang tính tích hợp toàn diện: không chỉ có lý thuyết hay mô phỏng riêng lẻ mà tích hợp đồng thời lý thuyết cơ bản, dữ liệu thực nghiệm, video thí nghiệm thực tế, bài tập vận dụng và hệ thống trắc nghiệm tự động chấm điểm. Đặc biệt, phần mềm được thiết kế theo cấu trúc mở, cho phép giáo viên và học sinh tự bổ sung, chỉnh sửa và cập nhật cơ sở dữ liệu học liệu theo mục đích học tập của mình, khắc phục hạn chế đóng kín của các phần mềm thương mại.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Phan Hoài Thanh đã giải quyết trọn vẹn mục tiêu nghiên cứu thông qua việc kết hợp giữa công nghệ thông tin (Microsoft Access và VBA) với lý luận dạy học bộ môn Hóa học nhằm phát triển năng lực tự học cho học sinh trung học phổ thông. Tác giả đã thiết kế thành công một phần mềm tra cứu kiến thức hóa học tích hợp có mã nguồn mở, đồng thời xây dựng khung cấu trúc gồm 5 thành phần năng lực tự học với 10 tiêu chí đo lường cụ thể. Kết quả thực nghiệm sư phạm tại 4 trường trung học phổ thông đã chứng minh giả thuyết khoa học đặt ra là hoàn toàn đúng đắn, khẳng định tính khả thi và hiệu quả của việc vận dụng phần mềm vào dạy học môn Hóa học theo định hướng đổi mới giáo dục phổ thông.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỂ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TỰ HỌC CHO HỌC SINH 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1. Những kết quả nghiên cứu trên thế giới 1. Các nghiên cứu về ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học.

Trong thời đại phát triển như vũ bão kĩ thuật số, CNTT là một thành tố vô cùng quan trọng trong mọi lĩnh vực. Trong giáo dục, nhiều nghiên cứu về hiệu quả của việc ứng dụng CNTT trong dạy học đã được thực hiện. Bransford, Brown và Coking [83], Grimus [89] đã nhận định rằng CNTT là một trong những thành tố quan trọng nhất của quá trình dạy học hiện nay. CNTT có thể đóng nhiều vai trò khác nhau trong quá trình dạy học.

Trong tác phẩm How people learn: Brain, mind, experience, and school [83], khi tổng kết nhiều công trình nghiên cứu về lĩnh vực này, Bransford và các cộng sự đã đưa ra kết luận CNTT đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao thành tích học tập của HS cũng như hiệu quả của quá trình dạy học. Ứng dụng công nghệ trong dạy học không những làm tăng sự hiểu biết [73] mà còn góp phần rèn luyện kĩ năng và tạo hứng thú học tập cho người học [92]. Đối với GV, CNTT góp phần nâng cao hiệu quả các phương pháp dạy học trong lớp học truyền thống đồng thời tạo điều kiện cho GV quan tâm sâu sắc hơn đến những nhu cầu riêng biệt của mỗi HS [82]. Trong khoa học giáo dục, GV có nhiều cách để sử dụng ICT hiệu quả, trong đó: sử dụng hợp lí ICT làm tăng giá trị các hoạt động học tập, liên kết ICT vào các hoạt động dạy và học, khuyến khích người học chia sẽ những ý tưởng và tìm kiếm thông tin,.

Các nghiên cứu về sử dụng ICT trong giáo dục hóa học đã mang lại nhiều lợi ích cho cả người dạy lẫn người học có thể kể đến: tạo thư viện mô phỏng hỗ trợ học tập với môi trường đa phương tiện cho môn hóa học [79]; mô hình hóa phân tử trên máy tính [94], [105]; thế giới ảo [106]; bảng tương tác [85]. Một trong những ứng dụng ICT trong dạy học hiện nay là thiết kế sách giáo khoa điện tử. Trên thế giới đã có nhiều tác giả xây dựng sách giáo khoa điện tử [71], tạo ra những website để hỗ trợ người học trong học tập và nghiên cứu của bản thân [87]. Trước bối cảnh đó, việc xác định các khó khăn cũng như thách thức đối với quá trình ứng dụng CNTT trong dạy học là điều rất cần thiết, để từ đó đề ra các giải pháp nhằm tăng cường và cải thiện việc ứng dụng CNTT trong dạy học.

Nhiều công 8 trình nghiên cứu đã phân loại những rào cản này thành các nhóm điển hình. Trong báo cáo tổng kết về các rào cản trong việc ứng dụng CNTT của GV đúc kết từ nhiều công trình nghiên cứu từ 26 nước và quá trình khảo sát thực tế, Andrew Jones [72] phân loại thành hai nhóm rào cản chính gồm: - Nhóm ở mức độ cá nhân GV như thiếu thời gian, thiếu sự tự tin, thiếu NL về công nghệ. - Nhóm thuộc cấp độ quản lí như thiếu những khóa đào tạo huấn luyện hiệu quả, thiếu các phương tiện kĩ thuật,… Sự phân loại này cũng tương đồng trong những nghiên cứu khác của Ertmer [97] hay Balanskat và cộng sự [74]. Tuy nhiên, theo Khalid Abdullah Bingimlas [86] thì việc phân loại những rào cản chỉ mang tính tương đối vì giữa chúng có mối quan hệ phức tạp với nhau.

Trong các rào cản, kết quả nghiên cứu cho thấy GV có vai trò quan trọng đối với quá trình ứng dụng CNTT vào dạy học.