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

Tài liệu nghiên cứu Thiết kế và sử dụng phần mềm tra cứu kiến thức hóa học nhằm phát triển năng lực tự học cho học sinh, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên

• 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 về luận án

Công trình nghiên cứu 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" (Chuyên ngành Lí luận và Phương pháp dạy học bộ môn Hóa học, Mã số: 9140111; Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Cao Cự Giác; Đại học Vinh, 2020) được triển khai trong bối cảnh nền giáo dục Việt Nam thực hiện chuyển giao từ mô hình tiếp cận nội dung sang mô hình phát triển phẩm chất, năng lực theo Nghị quyết 29-NQ/TW. Cụ thể, định hướng chiến lược đặt trọng tâm: "Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kĩ năng, phát triển năng lực... Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông (ICT) trong dạy và học".

                            KHUNG MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU TỔNG THỂ
  

Khoảng trống nghiên cứu (research gap) cốt lõi được xác định rõ: Mặc dù ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học Hóa học đã có nhiều chuyển biến, phần lớn các công cụ hiện hành tại Việt Nam chỉ dừng lại ở việc trình chiếu thụ động (PowerPoint) hoặc sử dụng các phần mềm chuyên dụng đơn lẻ của nước ngoài (ChemBioOffice, mô phỏng Flash), đòi hỏi bản quyền cao và thiếu tính tương thích ngôn ngữ bản địa. Chưa có một hệ thống phần mềm mở mang tính tích hợp cao (bao gồm đồng thời lý thuyết cơ bản, dữ liệu thực nghiệm, video thí nghiệm thực chứng, dữ liệu phổ khối lượng, bảng tính toán đồng vị và hệ thống tự đánh giá) được thiết kế có chủ đích sư phạm nhằm bồi dưỡng phương pháp tự học độc lập cho học sinh.

Câu hỏi nghiên cứu và giả thuyết khoa học:

1. Câu hỏi nghiên cứu 1 (RQ1): Khung năng lực tự học môn Hóa học được cấu trúc như thế nào khi có sự tương tác của phần mềm tra cứu chuyên dụng?
2. Câu hỏi nghiên cứu 2 (RQ2): Quy trình tích hợp phần mềm tra cứu vào các pha học tập (trước, trong và sau giờ lên lớp) cần được thiết kế ra sao để tối ưu hóa khả năng tự điều chỉnh nhận thức của học sinh?
3. Giả thuyết khoa học (H1): Nếu thiết kế được một phần mềm tra cứu tri thức Hóa học dựa trên hệ quản trị cơ sở dữ liệu mở (MS Access - VBA) và tổ chức tiến trình dạy học theo quy trình 3 giai đoạn kết hợp bộ công cụ đánh giá tiêu chí hóa, thì năng lực tự học và kết quả học tập Hóa học của học sinh trung học phổ thông sẽ tăng lên một cách có ý nghĩa thống kê ($p < 0.05$).

Khung lý thuyết vận hành dựa trên sự giao thoa của ba trục lý thuyết: Thuyết hoạt động (Activity Theory), Thuyết nhận thức (Cognitivism của Jean Piaget), Thuyết kiến tạo (Constructivism của Brandt và Brooks) cùng mô hình Tự định hướng học tập (Self-Directed Learning của Malcolm Knowles). Phạm vi nghiên cứu bao quát dữ liệu khảo sát diện rộng và thực nghiệm sư phạm 2 vòng đối chứng tại 4 trường THPT thuộc 3 tỉnh thành đại diện cho các vùng miền: THPT Quỳnh Lưu 1 (Nghệ An), THPT Nguyễn Đức Mậu (Nghệ An), THPT Lê Lợi (Thanh Hóa) và THPT Nguyễn Du (Đắk Lắk).

Literature Review và Positioning

Nghiên cứu về ứng dụng công nghệ thông tin trong giáo dục trên bình diện quốc tế được định hình sâu sắc bởi công trình kinh điển How People Learn: Brain, Mind, Experience, and School của Bransford, Brown và Cocking (2000), khẳng định công nghệ số đóng vai trò làm trung gian nhận thức (cognitive mediator), giúp chuyển hóa kiến thức trừu tượng thành trải nghiệm trực quan. Các nghiên cứu chuyên sâu về giáo dục Hóa học của Russell et al. (1997) và Wu, Krajcik, Soloway (2001) đã chứng minh rằng các mô hình phân tử máy tính và thư viện mô phỏng đa phương tiện thúc đẩy mạnh mẽ khả năng chuyển dịch giữa ba cấp độ biểu diễn hóa học của Johnstone (vĩ mô, vi mô và ký hiệu).

Tuy nhiên, các tranh biện học thuật lớn đã nảy sinh xoay quanh hiệu quả thực tế của công nghệ trong lớp học:

• Trường phái rào cản hành vi và thể chế: Andrew Jones (2004) cùng Ertmer (1999, 2005) chỉ ra rằng việc đưa công nghệ vào lớp học thường thất bại do hai nhóm rào cản: rào cản bên ngoài (thiếu thiết bị, thiếu thời gian, quản lý cứng nhắc) và rào cản bên trong (sự thiếu tự tin, niềm tin sư phạm truyền thống của giáo viên). Khalid Abdullah Bingimlas (2009) và Paul Newhouse (2002) tái khẳng định giáo viên dù có công cụ nhưng thiếu năng lực tích hợp sư phạm công nghệ (TPACK) sẽ biến giờ học thành quá trình số hóa thụ động.
• Trường phái năng lực sư phạm kỹ thuật số: Margaret J. Cox, Kate Cox và Christina Preston (2003) phân tích thực nghiệm chỉ ra nguyên nhân gốc rễ: "Giáo viên cũng như học sinh chỉ biết ứng dụng các công cụ CNTT đơn thuần mà chưa hình dung được cách ứng dụng các công cụ đó một cách có hiệu quả vì các khóa học chỉ tập trung vào mặt hướng dẫn kĩ thuật mà không thường xuyên hướng dẫn giáo viên về phương pháp sư phạm khi đưa tích hợp các công cụ đó vào lớp học". Khung chuẩn năng lực ICT của UNESCO (UNESCO ICT-CFT, 2008, 2011) cũng nhấn mạnh việc chuyển từ biết công nghệ sang sáng tạo tri thức.

Tại Việt Nam, các nghiên cứu của Cao Cự Giác (2003, 2012), Trần Trung Ninh và Phạm Ngọc Bằng (2008), Thái Hoài Minh (2014), Nguyễn Thị Kim Ánh (2014), Bùi Thị Hạnh (2014) và Võ Văn Duyên Em (2013) đã có những đóng góp quan trọng trong việc xây dựng bài giảng điện tử, Ebook phi kim hay mô phỏng thí nghiệm. Tuy nhiên, phần lớn các công trình tập trung vào góc độ thiết kế công cụ cho giáo viên giảng dạy, chưa xây dựng được một công cụ tra cứu tích hợp cơ sở dữ liệu động dành riêng cho học sinh tự học, gắn liền với một khung đánh giá năng lực tự học có định lượng rõ ràng.

Tiêu chí so sánh	Nghiên cứu của Margaret Cox et al. (2003)	Nghiên cứu của Ertmer et al. (2005)	Luận án của Phan Hoài Thanh (2020)
Trọng tâm nghiên cứu	Rào cản phương pháp luận sư phạm ICT	Niềm tin và sự dịch chuyển hành vi của giáo viên	Thiết kế phần mềm tra cứu RDBMS và quy trình sư phạm phát triển năng lực tự học cho học sinh
Phương tiện can thiệp	Các phần mềm thương mại tổng quát	Công nghệ Web và công cụ trình chiếu phổ biến	Phần mềm chuyên biệt hóa học xây dựng trên MS Access & VBA mã nguồn mở
Công cụ đo lường	Khảo sát định tính và bảng hỏi kỹ năng ICT	Phỏng vấn sâu, quan sát lớp học	Bộ Rubrics 5 thành phần, 10 tiêu chí (4 mức độ) kết hợp phân tích đường lũy tích

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

Đóng góp cho lý thuyết

Luận án đã kế thừa và mở rộng thuyết Tự định hướng học tập (Self-Directed Learning) của Malcolm Shepherd Knowles (1975). Theo Knowles: "NLTH là một quá trình mà người học có khả năng tự thực hiện các hoạt động học tập, có thể cần hoặc không cần sự hỗ trợ của người khác, dự đoán được nhu cầu học tập của bản thân, xác định được mục tiêu học tập, phát hiện ra nguồn tài liệu, con người giúp ích cho quá trình học tập, biết lựa chọn và thực hiện chiến lược học tập và đánh giá được kết quả thực hiện".

Luận án đóng góp vào hệ thống lý luận một định nghĩa thao tác hóa hoàn chỉnh về năng lực tự học môn Hóa học trong môi trường giáo dục số hóa:

"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."

                     KHUNG CẤU TRÚC NĂNG LỰC TỰ HỌC HÓA HỌC
  

Mô hình cấu trúc năng lực tự học Hóa học qua phần mềm bao gồm 5 năng lực thành phần cốt lõi:

1. Năng lực nhận thức kiến thức hóa học: Nắm bắt lý thuyết cấu tạo chất, bản chất phản ứng, hệ thống thuật ngữ chuyên biệt và giải thích mối quan hệ giữa cấu tạo - tính chất.
2. Năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học: Khả năng quan sát, đề xuất giả thuyết khoa học, thu thập và phân tích dữ liệu thực nghiệm.
3. Năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng hóa học: Giải quyết các bài toán định tính, định lượng và các vấn đề thực tiễn gắn với đời sống.
4. Năng lực lập và thực hiện kế hoạch tự học với phần mềm: Kỹ năng lựa chọn module kiến thức, thao tác cơ sở dữ liệu tra cứu, phân tích phổ, xem video thí nghiệm đối chứng.
5. Năng lực tự kiểm tra, tự đánh giá và điều chỉnh: Tự đối chiếu qua hệ thống trắc nghiệm khách quan tự động của phần mềm, phát hiện lỗ hổng tri thức để tái cấu trúc kế hoạch học tập.

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của đề tài tích hợp ba lý thuyết nền tảng:

• Thuyết Hoạt động (Activity Theory của Leontiev): Xác định quá trình học là chuỗi hành động chuyển hóa tâm lý, trong đó phần mềm tra cứu là công cụ công nghệ trung gian giúp học sinh biến tri thức nhân loại thành vốn tri thức cá nhân thông qua các thao tác tra cứu, so sánh, tổng hợp.
• Thuyết Nhận thức (Cognitivism): Khai thác nguyên lý xử lý thông tin của não bộ, thiết kế giao diện phần mềm logic giúp giảm tải nhận thức ngoại lai (extraneous cognitive load), tăng cường xử lý nhận thức bản thể (germane cognitive load).
• Thuyết Kiến tạo (Constructivism): Học sinh không tiếp thu kiến thức một cách áp đặt mà tự xây dựng hiểu biết thông qua việc xử lý mâu thuẫn nhận thức bằng dữ liệu tra cứu thực nghiệm (video phản ứng, phổ khối lượng $MS$).

Điều kiện biên (Boundary conditions): Khung phân tích được tối ưu hóa cho học sinh cấp THPT học chương trình Hóa học phổ thông, có trang bị hạ tầng máy tính hoặc phòng máy bộ môn, và giáo viên giữ vai trò người hướng dẫn, điều phối môi trường học tập.

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

Thiết kế nghiên cứu

Nghiên cứu vận dụng lập trường nhận thức luận thực chứng kết hợp kiến tạo (Positivist-Constructivist Paradigm). Thiết kế nghiên cứu theo mô hình hỗn hợp (Mixed Methods Research Design) đa tầng:

• Tầng 1 - Nghiên cứu định tính: Nghiên cứu văn bản chỉ đạo của Bộ Giáo dục và Đào tạo; lấy ý kiến chuyên gia (chuyên gia phương pháp dạy học Hóa học, giáo viên cốt cán); phỏng vấn sâu học sinh và giáo viên về trở ngại khi tự học.
• Tầng 2 - Nghiên cứu phát triển công nghệ (Design-Based Research): Thiết kế kiến trúc phần mềm trên Microsoft Access kết hợp Visual Basic for Application (VBA). Cấu trúc RDBMS gồm các bảng liên kết quan hệ (Tables), truy vấn có cấu trúc bằng ví dụ (Query By Example - QBE), biểu mẫu giao diện người dùng (Forms) và hệ thống báo cáo (Reports). Sử dụng VBA thay thế Macro thuần túy để xử lý các thuật toán điều hướng phức tạp, tìm kiếm chuỗi hóa học, trích xuất dữ liệu phổ và chấm điểm trắc nghiệm tự động.
• Tầng 3 - Thực nghiệm sư phạm bán thực nghiệm (Quasi-experimental Design): Thiết kế nhóm thực nghiệm (TN) và nhóm đối chứng (ĐC) tương đương về trình độ học lực ban đầu (được kiểm định qua bài kiểm tra tiền thực nghiệm).

                             SƠ ĐỒ THIẾT KẾ PHẦN MỀM
  

Quy trình nghiên cứu rigorous

Quy trình can thiệp sư phạm được xây dựng thành tiến trình 3 giai đoạn:

1. Trước khi lên lớp: Giáo viên giao nhiệm vụ học tập trên phần mềm. Học sinh sử dụng Tab "Kiến thức cơ bản" và dữ liệu nguyên tố để đọc tài liệu, ghi chép thắc mắc và tự giải quyết các mâu thuẫn nhận thức bước đầu.
2. Trong khi lên lớp: Phần mềm được tích hợp vào các tiết học lý thuyết, giờ luyện tập và giờ thực hành. Học sinh sử dụng Tab "Bài tập vận dụng" và xem Video thí nghiệm trực quan (như phản ứng giữa $\text{Cu}$ với $\text{H}_2\text{SO}_4$ đặc nóng/loãng) để đối chiếu hiện tượng, thảo luận nhóm và giải quyết vấn đề dưới sự điều phối của giáo viên.
3. Sau khi lên lớp: Học sinh thực hiện bài kiểm tra trắc nghiệm củng cố trên phần mềm, hệ thống tự động trả kết quả, phân tích lỗi sai và đề xuất các phần kiến thức cần tra cứu lại.

Bộ công cụ thu thập dữ liệu gồm:

• Bảng kiểm quan sát hành vi tự học của giáo viên (Rubric 10 tiêu chí).
• Phiếu tự đánh giá năng lực tự học dành cho học sinh (thang đo Likert 4 mức độ).
• Hệ thống đề kiểm tra chuẩn hóa định kỳ (kiểm tra 15 phút, 1 tiết, học kỳ).

Data và phân tích

Quá trình điều tra thực trạng được thực hiện trên diện rộng với mẫu gồm 120 giáo viên Hóa học và 850 học sinh THPT tại các tỉnh Nghệ An, Thanh Hóa, Hà Tĩnh, Đắk Lắk. Kết quả điều tra thực trạng cho thấy: 78.3% giáo viên nhận định học sinh gặp khó khăn lớn trong việc tự ghi nhớ và vận dụng kiến thức lý thuyết Hóa học; 82.5% học sinh chưa có phương pháp tự học khoa học ngoài việc làm theo bài tập mẫu; hơn 90% các trường đã có phòng máy chiếu nhưng việc sử dụng chỉ dừng lại ở trình chiếu PowerPoint đơn giản.

Mẫu thực nghiệm sư phạm chính thức được tiến hành trên 8 cặp lớp (4 cặp lớp Thực nghiệm và Đối chứng ở Lần 1; 4 cặp lớp ở Lần 2) với tổng số hơn 600 học sinh tại 4 trường THPT: Quỳnh Lưu 1, Nguyễn Đức Mậu, Lê Lợi, Nguyễn Du.

Các kỹ thuật thống kê toán học ứng dụng xử lý dữ liệu:

• Tính toán các tham số đặc trưng: Điểm trung bình ($\bar{X}$), Độ lệch chuẩn ($S$), Phương sai ($S^2$), Hệ số biến thiên ($C_v$).
• Kiểm định độ tin cậy bằng kiểm định giả thuyết thống kê Student ($t$-test) để so sánh giá trị trung bình giữa hai nhóm độc lập TN và ĐC; tính toán giá trị $p$-value ($p < 0.05$).
• Tính toán độ lớn ảnh hưởng (Effect Size - Cohen's $d$) để khẳng định mức độ tác động sư phạm.
• Thiết lập bảng phân phối tần số, tần suất, và xây dựng đồ thị đường lũy tích tần suất hội tụ ($S%$) để so sánh trực quan sự phân hóa phổ điểm giữa lớp thực nghiệm và lớp đối chứng.

Phát hiện đột phá và implications

Những phát hiện then chốt

Kết quả phân tích định lượng và định tính từ 2 đợt thực nghiệm sư phạm xác nhận các phát hiện cốt lõi:

                  SO SÁNH PHỔ ĐIỂM THỰC NGHIỆM VÀ ĐỐI CHỨNG
  
  Điểm TB (X)
                                Nhóm ĐC       Nhóm TN
  
  Đặc trưng phân bố:
  • Đường lũy tích nhóm Thực nghiệm (TN) luôn nằm lệch về bên phải nhóm Đối chứng (ĐC).
  • Tỷ lệ học sinh đạt điểm Khá - Giỏi (8.0 - 10.0) ở nhóm TN cao hơn từ 18.5% đến 24.2%.
  • Tỷ lệ học sinh yếu - kém (< 5.0) ở nhóm TN giảm triệt để xuống dưới 2.1%.
  • Kiểm định thống kê: t-thực nghiệm > t-lý thuyết (p < 0.001); Cohen's d = 0.78 (Hiệu ứng lớn).

1. Sự vượt trội có ý nghĩa thống kê về năng lực học tập: Điểm trung bình kiểm tra kiến thức của học sinh các lớp thực nghiệm luôn cao hơn nhóm đối chứng từ $0.85$ đến $1.25$ điểm. Ví dụ tại THPT Quỳnh Lưu 1 (Lần 2), điểm trung bình nhóm TN đạt $\bar{X}{TN} = 8.24$ so với nhóm ĐC đạt $\bar{X}{ĐC} = 7.08$ ($p < 0.001$). Độ lệch chuẩn của nhóm TN nhỏ hơn nhóm ĐC phản ánh độ đồng đều và bền vững trong nhận thức của học sinh.
2. Đồ thị đường lũy tích chuyển dịch mạnh về phía điểm cao: Tại toàn bộ 4 trường thực nghiệm (Quỳnh Lưu 1, Nguyễn Đức Mậu, Nguyễn Du, Lê Lợi), đồ thị đường lũy tích của nhóm TN luôn nằm hoàn toàn bên phải và phía dưới đường lũy tích của nhóm ĐC, chứng minh tỷ lệ học sinh đạt điểm khá - giỏi (8.0 - 10.0) ở nhóm TN chiếm ưu thế tuyệt đối (cao hơn 18-25% so với nhóm ĐC).
3. Sự thăng tiến rõ rệt về năng lực tự học: Kết quả đánh giá theo Rubric 10 tiêu chí (do giáo viên đánh giá độc lập và học sinh tự đánh giá) cho thấy điểm năng lực tự học của học sinh lớp thực nghiệm tăng trung bình từ mức 2 (Đang phát triển) lên mức 3 và 4 (Đạt yêu cầu vững chắc và Tự chủ sáng tạo).
4. Hiện tượng giải tỏa áp lực ghi nhớ máy móc: Việc sở hữu công cụ tra cứu cơ sở dữ liệu động giúp học sinh giải phóng dung lượng bộ nhớ làm việc (working memory) khỏi việc học vẹt các bảng số liệu, cấu hình electron phức tạp hay phương trình hóa học thứ yếu, chuyển dịch năng lượng nhận thức sang tư duy bậc cao (phân tích hiện tượng, tổng hợp quy luật).

Implications đa chiều

• Về mặt lý thuyết: Chứng minh tính khả thi của việc tích hợp lý thuyết Tự định hướng học tập (Knowles) với thuyết Xử lý thông tin trong môi trường cơ sở dữ liệu số hóa bộ môn Hóa học.
• Về mặt phương pháp luận: Cung cấp bộ công cụ Rubric 5 thành phần, 10 tiêu chí kèm bảng mô tả hành vi chi tiết 4 mức độ, có thể chuyển giao áp dụng cho việc đánh giá năng lực tự học ở các môn khoa học tự nhiên khác như Vật lý, Sinh học.
• Về mặt thực tiễn dạy học: Cung cấp cho giáo viên phổ thông một giải pháp sư phạm hoàn chỉnh gồm: phần mềm tra cứu chạy độc lập (offline/LAN không phụ thuộc internet băng thông cao), hệ thống giáo án số hóa mẫu và ngân hàng câu hỏi tự đánh giá.
• Về mặt chính sách: Cung cấp căn cứ thực nghiệm giúp các nhà quản lý giáo dục định hướng xây dựng học liệu số mở tự phát triển tại các trường phổ thông theo tinh thần Chương trình Giáo dục phổ thông mới.

Limitations và Future Research

1. Giới hạn về nền tảng công nghệ: Phần mềm được xây dựng trên hệ quản trị cơ sở dữ liệu Microsoft Access và mã lệnh VBA. Mặc dù tối ưu cho hệ điều hành Windows trên máy tính để bàn, phần mềm chưa được phát triển dưới dạng ứng dụng Web đa nền tảng hoặc App trên thiết bị di động (iOS/Android).
2. Giới hạn về mẫu thực nghiệm: Phạm vi thực nghiệm tập trung tại 4 trường THPT thuộc 3 tỉnh miền Trung và Tây Nguyên, chưa bao phủ các trường thuộc khu vực vùng sâu vùng xa có điều kiện hạ tầng công nghệ đặc biệt khó khăn hoặc các trường chuyên chuyên biệt.
3. Độ trễ thời gian đánh giá: Chưa đo lường được hiệu ứng lưu giữ tri thức dài hạn (long-term knowledge retention) sau 12 đến 24 tháng khi học sinh bước vào giảng đường đại học.

Chương trình nghiên cứu tương lai (Future Research Agenda):

• Chuyển đổi mã nguồn Access/VBA sang kiến trúc Web App / Cloud-based LMS dựa trên cơ sở dữ liệu NoSQL/SQL Server nhằm tương thích hoàn toàn trên smartphone và tablet.
• Tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI/Adaptive Learning) để tự động nhận diện điểm yếu trong bài trắc nghiệm của học sinh và tự động sinh lộ trình tra cứu kiến thức cá nhân hóa.
• Mở rộng phạm vi nghiên cứu thực nghiệm sang các trường THPT chuyên và các trường phổ thông dân tộc nội trú trên toàn quốc.

Tác động và ảnh hưởng

• Ảnh hưởng học thuật: Luận án mở ra hướng nghiên cứu liên ngành giữa Lý luận dạy học Hóa học và Khoa học Dữ liệu ứng dụng. Hệ thống 7 bài báo khoa học được công bố trên các tạp chí chuyên ngành uy tín trong nước (Tạp chí Giáo dục, Tạp chí Khoa học Đại học Vinh, Tạp chí Thiết bị Giáo dục) đã khẳng định giá trị học thuật của công trình.
• Chuyển đổi thực tiễn nhà trường: Cung cấp giải pháp phần mềm mở giúp các tổ chuyên môn Hóa học tại các trường phổ thông tự cập nhật, số hóa kho học liệu địa phương mà không phụ thuộc vào các gói phần mềm đóng phí đắt đỏ của nước ngoài.
• Lợi ích xã hội: Thúc đẩy phong trào tự học và tinh thần học tập suốt đời cho học sinh theo 4 trụ cột giáo dục của UNESCO do Jacques Delors đề xuất: "Học để biết, học để làm, học để chung sống và học để làm người".

Đối tượng hưởng lợi

• Học sinh THPT: Tiếp cận phương thức tự học chủ động, giảm áp lực ghi nhớ máy móc, phát triển tư duy phản biện và năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn thông qua việc tự chủ tra cứu dữ liệu.
• Giáo viên Hóa học phổ thông: Được trang bị quy trình tổ chức dạy học 3 giai đoạn (trước, trong, sau giờ học) và bộ công cụ đánh giá năng lực học sinh chuẩn xác, khoa học.
• Cán bộ quản lý giáo dục và tổ trưởng chuyên môn: Có khung tham chiếu và giải pháp công nghệ cụ thể để triển khai hiệu quả chương trình đổi mới giáo dục phổ thông theo hướng tiếp cận năng lực.
• Các nhà nghiên cứu giáo dục: Kế thừa khung lý thuyết 5 thành phần và 10 tiêu chí đánh giá năng lực tự học để nhân rộng sang các bộ môn khoa học thực nghiệm khác.

Câu hỏi chuyên sâu

1. Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là gì? Đó là việc mô hình hóa và thao tác hóa thành công khái niệm "Năng lực tự học Hóa học trong môi trường số hóa" thông qua sự tích hợp giữa Thuyết Hoạt động và Thuyết Tự định hướng học tập (Knowles), cấu trúc thành 5 năng lực thành phần với 10 tiêu chí hành vi tường minh có thể đo lường định lượng.

2. Điểm mới về mặt phương pháp luận so với các nghiên cứu trước đây là gì? So với các nghiên cứu của Thái Hoài Minh (2014) hay Nguyễn Thị Kim Ánh (2014) vốn tập trung vào giáo trình điện tử tĩnh, nghiên cứu này đã xây dựng một cơ sở dữ liệu quan hệ động (RDBMS) trên Access kết hợp lập trình cấu trúc lệnh VBA, cho phép người dùng tự cập nhật dữ liệu mở, kết hợp đồng bộ với tiến trình sư phạm 3 giai đoạn và phương pháp phân tích phổ điểm bằng đường tích lũy tần suất ($S%$).

3. Phát hiện bất ngờ nhất từ dữ liệu thực nghiệm là gì? Sử dụng phần mềm tra cứu không làm học sinh lười suy nghĩ như định kiến ban đầu của một số giáo viên; ngược lại, việc giảm tải áp lực ghi nhớ thông số tĩnh đã kích hoạt mạnh mẽ năng lực tự đặt câu hỏi và tự giải quyết mâu thuẫn nhận thức, giúp nhóm thực nghiệm đạt tỷ lệ điểm giỏi tăng đột biến (chênh lệch +18.5% đến +24.2% so với nhóm đối chứng).

4. Quy trình sao chép/tái lập (Replication Protocol) có được cung cấp rõ ràng không? Luận án cung cấp toàn bộ quy trình thiết kế giao diện Form, bảng dữ liệu Table, câu lệnh truy vấn Query QBE, cấu trúc mã nguồn VBA, các bài giảng mẫu (như bài "Nguyên tố hóa học", "Đồng vị", chương "Oxi - Lưu huỳnh"), hệ thống phiếu đánh giá và đề kiểm tra minh họa tại phần phụ lục (101 trang).

5. Lộ trình nghiên cứu 10 năm tiếp theo được định hình như thế nào? Lộ trình 10 năm hướng tới việc chuyển đổi toàn bộ cơ sở dữ liệu sang nền tảng điện toán đám mây (Cloud Web App), tích hợp thuật toán phân tích hành vi học tập (Learning Analytics) và trí tuệ nhân tạo nhằm xây dựng trợ lý ảo tự học thông minh cho học sinh phổ thông.

Kết luận

1. Luận án đã hệ thống hóa và làm sáng tỏ cơ sở lý luận về việc ứng dụng công nghệ thông tin nhằm phát triển năng lực tự học Hóa học cho học sinh phổ thông dựa trên nền tảng Thuyết Hoạt động, Thuyết Nhận thức và Thuyết Kiến tạo.
2. Thiết kế thành công phần mềm tra cứu kiến thức Hóa học đa năng bằng Microsoft Access và ngôn ngữ VBA, tích hợp toàn diện giữa lý thuyết cơ bản, dữ liệu thực nghiệm, video thí nghiệm trực quan, dữ liệu phổ và hệ thống tự đánh giá.
3. Đề xuất quy trình sư phạm 3 giai đoạn (trước khi lên lớp, trong khi lên lớp, sau khi lên lớp) giúp khai thác tối đa công năng của phần mềm trong việc dẫn dắt học sinh tự chủ chiếm lĩnh tri thức.
4. Xây dựng bộ công cụ đánh giá năng lực tự học gồm 5 thành phần, 10 tiêu chí và bảng mô tả hành vi 4 mức độ đạt chuẩn khoa học và có tính ứng dụng thực tiễn cao.
5. Kiểm chứng giả thuyết khoa học thông qua 2 vòng thực nghiệm sư phạm trên 600 học sinh tại 4 trường THPT ở 3 tỉnh thành, khẳng định hiệu quả vượt trội về mặt thống kê ($p < 0.001$, Effect size lớn) trong việc nâng cao chất lượng học tập và năng lực tự học môn Hóa học.
6. Mở ra hướng tiếp cận mới trong việc phát triển học liệu số mở cho các trường phổ thông, đóng góp thiết thực vào công cuộc đổi mới căn bản và toàn diện nền giáo dục Việt Nam trong kỷ nguyên số.

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. Những thành tố như kiến thức, kĩ năng, thái độ về công nghệ của người GV là những thành tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình tích hợp hiệu quả CNTT vào dạy học [102]. Trong khảo sát của Andrew Jones [72], thiếu sự tự tin được đánh giá là rào cản chính cho việc ứng dụng CNTT vào lớp học và lĩnh vực này cũng thu hút nhiều sự phản hồi của người tham gia khảo sát nhất. Nghiên cứu của Paul Newhouse [96] cũng chỉ ra rằng nhiều GV không nhiệt tình cũng như không quan tâm đến việc đưa máy tính và CNTT vào lớp học vì thiếu kiến thức và kĩ năng về công nghệ.

Nghiên cứu của Ertmer [98] cũng cho thấy sự tin tưởng của GV về sự phù hợp giữa CNTT với môn học mà họ đang dạy cũng có thể làm tăng lên hoặc giảm đi rất nhiều những yếu tố trở ngại khác. Sự lo lắng và ngại thay đổi là những yếu tố chủ yếu gây ra sự hạn chế việc GV ứng dụng CNTT vào quá trình dạy học. Mặc dù thái độ còn phụ thuộc vào cá tính [101], những kinh nghiệm từng sử dụng CNTT sẽ có ảnh hưởng tích cực đến thái độ của GV [99]. Trước thực tế đó, chuẩn NL CNTT cho GV và các chương trình đào tạo theo bộ chuẩn này cũng đã được các tổ chức uy tín đề xuất như UNESCO [104] hay Hiệp hội Quốc tế về công nghệ trong giáo dục của Hoa Kỳ [80].

Nghiên cứu của Margaret J Cox, Kate Cox, Christina Preston [91] chỉ ra rằng, GV cũng như HS chỉ biết ứng dụng các công cụ CNTT đơn thuần mà chưa hình dung được cách ứng dụng các công cụ đó một cách có hiệu quả vì các khóa học chỉ tập trung vào mặt hướng dẫn kĩ thuật mà không thường xuyên hướng dẫn 9 GV về phương pháp sư phạm khi đưa tích hợp các công cụ đó vào lớp học. Từ các nghiên cứu trên có thể khẳng định việc ứng dụng CNTT trong dạy học có vai trò rất quan trọng trong giáo dục. Vừa là tài liệu, vừa là công cụ tổ chức dạy học, có khả năng thúc đẩy việc học tập tốt hơn bởi nó tăng cường sự tương tác giữa HS-GV và với tài liệu học tập. Đặc biệt trong môi trường đa phương tiện, khả năng nhận thức và kỹ năng của người học sẽ được phát triển một cách toàn diện.

Các nghiên cứu về phát triển năng lực tự học Giáo dục dựa trên nền tảng phát triển NL (Competency-Based Education – CBE) được đề cập đến rất nhiều từ những năm 60 của thế kỉ XX tại các nước phương Tây và Hoa Kỳ. Những nghiên cứu về phát triển NL đã được xem trọng và thực hiện thường xuyên và đặc biệt nổi lên từ những năm 1970 ở Hoa Kỳ. Với hình thái này, giáo dục trọng tâm hướng tới việc đo lường chính xác kiến thức, kỹ năng và thái độ của HS sau khi kết thúc mỗi chương trình học [103]. Vốn dĩ giáo dục truyền thống được xem là giáo dục theo nội dung, kiến thức tập trung vào việc tích lũy, nhấn mạnh tới các NL nhận thức và việc vận dụng kiến thức tập trung vào việc thực hành kỹ năng chứ không hướng tới việc chứng minh khả năng đạt được, và việc đánh giá của giáo dục truyền thống cũng tập trung đo lường kiến thức thông qua các bài viết và nói [76] trong khi giáo dục theo NL tập trung vào việc phát triển các NL cần thiết để HS có thể thành công trong cuộc sống cũng như trong công việc [100].

Những NL được tập trung phát triển bao gồm: NL xử lí thông tin, NL giải quyết vấn đề, NL phản biện, NL học tập suốt đời [90]. Do đó, việc đánh giá cũng hướng tới đánh giá kiến thức trong việc vận dụng một cách hệ thống và các NL đạt được cần phải đánh giá thông qua nhiều công cụ và hình thức [93]. Tại các nước châu Á (Singapore, Ấn Độ, Philippines, Brunei, Malayxia, Hàn Quốc, Nhật Bản,…), phương thức giáo dục dựa trên định hướng phát triển NL cũng được phát triển rộng rãi và triển khai ở nhiều mức độ khác nhau trong đó chú trọng đến việc hình thành kiến thức và kỹ năng để người học có NL vận dụng vào ngay trong thực tiễn [18], lúc đó người học biến tri thức của loài người thành vốn tri thức, kinh nghiệm, kĩ năng của bản thân chủ thể [55] và cốt lõi trong đó là thái độ học tập tích cực của học sinh biểu hiện ở chỗ học sinh chú ý, hứng thú và sẵn sàng gắng sức vượt khó khăn của bản thân [43]. Qua những công trình nghiên cứu trên có thể nhận thấy: các công trình nghiên cứu đều đề cập đến việc định hướng và phát triển NL cho người học trong đó NLTH đóng vai trò tích cực thúc đẩy quá trình học tập có kết quả của người học.

10 Trong nghiên cứu này, chúng tôi hướng tới việc tạo ra một phần mềm “Tra cứu kiến thức hóa học” phù hợp với đặc điểm nhận thức, kỹ năng và tâm sinh lí của HS nhằm hỗ trợ quá trình TH cho HS trong quá trình học tập môn Hóa học ở các trường phổ thông, từ đó đánh giá những lợi ích của phần mềm này mang lại để khẳng định tính khả thi của đề tài. Những kết quả nghiên cứu ở Việt Nam 1. Các nghiên cứu về ứng dụng công nghệ thông tin Trong thời kì phát triển như vũ bão của CNTT và các thiết bị số, việc ứng dụng CNTT trong dạy học nói chung và dạy học bộ môn Hoá học nói riêng là một trong những vấn đề cấp thiết góp phần vào công cuộc đổi mới phương pháp và nội dung dạy học trên toàn thế giới nói chung và giáo dục Việt Nam không phải là ngoại lệ. Việc ứng dụng và xâu kết các nội dung để truyền tải tới HS và HS tiếp cận nội dung kiến thức một cách chủ động lại là việc cấp thiết phải trăn trở.

Giáo dục Việt Nam ta đã và đang có sự chuyển mình mạnh mẽ ở tất cả các cấp, bậc học về đổi mới phương pháp từ việc dạy, việc học, việc kiểm tra đánh giá và đặc biệt là tự nghiên cứu kiến thức của HS [11], [35]. Với việc phát triển mạnh về kỹ thuật công nghệ, việc áp dụng công nghệ 4.0 đang dần được thử nghiệm và đón đầu ngay cả trong giáo dục. Trong khuôn khổ hội nghị các quan chức cao cấp APEC lần thứ 2 (SOM 2) ở Hà Nội, Phó Thủ tướng Vũ Đức Đam cho rằng “Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 và kỷ nguyên số không chỉ giúp tăng năng suất lao động, tăng trưởng kinh tế mà còn mở ra một chân trời kết nối giữa con người với con người. Quan trọng là nắm bắt được cơ hội.

Không chỉ có ngành nghề mới, việc làm mới mà còn là phương thức cung cấp, tổ chức lao động mới” [107].