Tổng quan nghiên cứu

Thực tiễn đổi mới giáo dục theo Nghị quyết 29 của Ban Chấp hành Trung ương Đảng đặt ra yêu cầu cấp thiết chuyển đổi từ phương pháp truyền thụ một chiều sang phát triển năng lực tư duy, tính chủ động và sáng tạo cho người học. Tuy nhiên, theo số liệu khảo sát thực tế tại các trường trung học phổ thông, có tới 82,35% học sinh chưa có niềm yêu thích thực sự đối với môn Sinh học, trong đó 50,59% chỉ học với tâm lý đối phó và 31,76% hoàn toàn không hứng thú. Vấn đề nghiên cứu trọng tâm của luận văn là giải quyết sự mâu thuẫn giữa yêu cầu phát triển năng lực tư duy với thực trạng dạy học thụ động trong chương I mang tên Chuyển hóa vật chất và năng lượng thuộc chương trình Sinh học 11.

Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu là hệ thống hóa cơ sở lý luận, xây dựng quy trình dạy học khám phá và thiết kế các bài học thực nghiệm nhằm nâng cao năng lực phân tích, so sánh, tổng hợp và giải quyết vấn đề cho học sinh. Phạm vi nghiên cứu được triển khai trong thời gian từ tháng 9 năm 2015 đến tháng 11 năm 2015 tại 2 trường trung học phổ thông trên địa bàn thành phố Hà Nội là Trường Trung học phổ thông Đan Phượng và Trường Trung học phổ thông Tân Lập, với sự tham gia của 16 giáo viên bộ môn và 170 học sinh khối 11.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của công trình thể hiện qua việc cung cấp quy trình sư phạm chuẩn hóa 5 bước cho cả hai giai đoạn hình thành và củng cố kiến thức. Về mặt định lượng, nghiên cứu hướng tới mục tiêu nâng tỷ lệ học sinh hiểu sâu và vận dụng tốt kiến thức từ mức 18,82% lên trên 45%, đồng thời giảm tỷ lệ học sinh không hiểu bài từ 20,59% xuống dưới 5%, tạo tiền đề vững chắc cho việc nâng cao chất lượng giáo dục bộ môn Sinh học cấp trung học phổ thông.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng của 3 hệ thống lý thuyết giáo dục hiện đại:

Thứ nhất là lý thuyết học tập khám phá của nhà tâm lý học giáo dục Jerome Bruner công bố năm 1960. Thuyết này khẳng định người học tiếp thu tri thức bền vững nhất khi được tự mình khảo sát, giải đáp thắc mắc, phân tích dữ liệu và phát hiện mối quan hệ bản chất giữa các khái niệm.

Thứ hai là lý thuyết hoạt động của nhà tâm lý học A. Rubinstein xác lập giai đoạn 1930 đến 1940, coi tư duy là một quá trình thao tác trí tuệ diễn ra thông qua các hành động cụ thể để giải quyết tình huống có vấn đề.

Thứ ba là thuyết đa trí tuệ của Giáo sư Howard Gardner thuộc Đại học Harvard, chỉ ra 7 loại hình trí thông minh khác nhau của người học như trí thông minh logic toán học, ngôn ngữ, không gian, vận động, âm nhạc, tương tác và nội tâm. Thuyết này đóng vai trò định hướng cho việc phân hóa nhiệm vụ học tập khám phá.

Các khái niệm chính được làm rõ trong luận văn bao gồm: phương pháp dạy học khám phá có hướng dẫn, năng lực tư duy với các thao tác cốt lõi gồm phân tích, tổng hợp, so sánh, trừu tượng hóa, khái quát hóa, và bản chất sinh học của quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng ở cấp độ cơ thể đa bào.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn kết hợp giữa nghiên cứu lý luận, điều tra thực trạng và thực nghiệm sư phạm.

Về cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu, tác giả tiến hành điều tra trên mẫu định lượng gồm 16 giáo viên giảng dạy môn Sinh học và 170 học sinh khối 11 tại 2 trường trung học phổ thông thuộc huyện Đan Phượng, thành phố Hà Nội. Phương pháp chọn mẫu phân tầng đại diện được áp dụng để đảm bảo tính tương đồng về điều kiện cơ sở vật chất và mặt bằng học lực giữa các nhóm khảo sát.

Phương pháp thu thập dữ liệu bao gồm phát phiếu hỏi điều tra bằng bảng hỏi tiêu chuẩn Likert, dự giờ quan sát hoạt động của 12 giáo viên, kiểm tra đánh giá năng lực học sinh qua bài kiểm tra 15 phút và bài kiểm tra 45 phút chuẩn hóa. Timeline nghiên cứu thực địa diễn ra liên tục trong học kỳ 1 năm học 2015 - 2016.

Phương pháp phân tích dữ liệu sử dụng thống kê toán học chuyên sâu trong nghiên cứu sư phạm. Tác giả tính toán các tham số thống kê cơ bản gồm điểm trung bình cộng, phương sai sai số, độ lệch chuẩn, hệ số biến thiên, sai số tiêu chuẩn, kiểm định độ tin cậy và vẽ đồ thị đường phân phối tần suất, đường phân phối tần suất tích lũy hội tụ lùi. Lý do lựa chọn hệ phương pháp phân tích này là nhằm kiểm định tính chính xác của giả thuyết khoa học, loại bỏ các sai số ngẫu nhiên và chứng minh sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa lớp thực nghiệm và lớp đối chứng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Khảo sát thực trạng ban đầu phản ánh bức tranh nhiều hạn chế trong dạy và học môn Sinh học:

Thứ nhất, về phía học sinh, chỉ có 17,65% học sinh yêu thích môn Sinh học, 50,59% xem đây là môn học bắt buộc, 31,76% hoàn toàn không có hứng thú; khi tiếp cận chương Chuyển hóa vật chất và năng lượng, chỉ 18,82% hiểu kỹ toàn bộ và làm tốt bài tập, 37,65% chỉ hiểu một số phần, 22,94% hiểu lý thuyết nhưng không giải được bài tập, và có tới 20,59% học sinh không hiểu bài.

Thứ hai, về phương pháp giảng dạy, 75,00% giáo viên được khảo sát thường xuyên sử dụng phương pháp thuyết trình truyền thống, 56,25% thường dùng phương pháp đàm thoại tái hiện; trong khi đó phương pháp dạy học khám phá chỉ có 6,25% giáo viên sử dụng thường xuyên, 37,50% ít dùng và có đến 56,25% hoàn toàn không sử dụng; phương pháp dạy học dự án có 81,25% giáo viên không áp dụng.

Thứ ba, về công tác kiểm tra đánh giá, 100% giáo viên thực hiện kiểm tra cho điểm theo quy định thông thường, 40,00% có kiểm tra vở bài tập, nhưng chỉ có 5,00% giáo viên tổ chức cho học sinh tự đánh giá và đánh giá chéo đồng đẳng.

Thứ tư, kết quả thực nghiệm sư phạm tại bài học Quang hợp ở các nhóm thực vật C3, C4, CAM và bài Tuần hoàn máu cho thấy điểm số định lượng của các lớp thực nghiệm cao hơn hẳn lớp đối chứng; tỷ lệ học sinh đạt điểm khá giỏi từ 7 đến 10 điểm ở nhóm thực nghiệm tăng khoảng 18% đến 22% so với nhóm đối chứng, đồng thời tỷ lệ điểm yếu kém dưới 5 điểm giảm triệt để xuống dưới 3%.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của thực trạng trên bắt nguồn từ việc giáo viên chịu áp lực hoàn thành phân phối chương trình nên lựa chọn phương pháp đọc chép một chiều cho an toàn về mặt thời gian, chưa mạnh dạn thiết kế hệ thống bài toán nhận thức có tính gợi mở. Về phía học sinh, thói quen học vẹt và tâm lý xem Sinh học là môn phụ đã triệt tiêu động cơ tự học.

Khi áp dụng quy trình dạy học khám phá kết hợp các kỹ thuật dạy học tích cực như phương pháp ghép nhóm Jigsaw, sơ đồ tư duy, phiếu học tập định hướng và kỹ thuật nghĩ nhóm đôi chia sẻ, không khí lớp học thay đổi rõ rệt. Dữ liệu thực nghiệm khi được biểu diễn qua bảng tổng hợp tham số thống kê và đồ thị phân phối tần suất lũy tích hội tụ lùi thể hiện rõ: đường cong phân phối của nhóm thực nghiệm luôn dịch chuyển lệch hẳn về phía bên phải so với nhóm đối chứng. Điều này chứng minh giá trị trung bình cộng điểm số của học sinh thực nghiệm cao hơn một cách vững chắc, phương sai và hệ số biến thiên nhỏ hơn chứng tỏ mức độ phân tán kiến thức giảm, chất lượng nhận thức đồng đều hơn.

So sánh với các nghiên cứu trước đây về đổi mới phương pháp dạy học Sinh học của các chuyên gia giáo dục trong nước, kết quả nghiên cứu của luận văn đã bổ sung minh chứng thực nghiệm xác đáng, khẳng định tính khả thi của việc rèn luyện 7 loại hình trí thông minh và các thao tác tư duy logic thông qua tiến trình khám phá khoa học.

Đề xuất và khuyến nghị

Để nhân rộng và nâng cao hiệu quả ứng dụng dạy học khám phá trong môn Sinh học bậc trung học phổ thông, tác giả đề xuất 4 giải pháp trọng tâm:

Thứ nhất, chuẩn hóa hệ thống bài toán nhận thức và phiếu học tập khám phá. Tổ chuyên môn Sinh học tại các trường cần chủ động biên soạn ngân hàng tài liệu khám phá cho toàn bộ 100% các bài học thuộc chương I và các chương tiếp theo trong chương trình lớp 11. Thời gian triển khai hoàn thành ngay trong học kỳ 1 của năm học.

Thứ hai, tổ chức tập huấn chuyên sâu về kỹ thuật dạy học khám phá và phương pháp làm việc nhóm. Ban Giám hiệu nhà trường phối hợp cùng Phòng Giáo dục Trung học tổ chức tối thiểu 2 chuyên đề bồi dưỡng phương pháp mỗi học kỳ. Mục tiêu đặt ra là nâng tỷ lệ giáo viên ứng dụng thành thạo dạy học khám phá và kỹ thuật Jigsaw từ mức 6,25% lên tối thiểu 60,00% trong vòng 2 năm học.

Thứ ba, cải tiến toàn diện hình thức kiểm tra đánh giá theo hướng phát triển năng lực. Cần nâng tỷ lệ đánh giá quá trình thông qua sản phẩm phiếu học tập, báo cáo thuyết trình nhóm lên mức 30% đến 40% tổng điểm đánh giá thường xuyên. Giáo viên bộ môn cần nâng tỷ lệ học sinh tham gia tự đánh giá và đánh giá lẫn nhau từ mức 5,00% hiện nay lên trên 50,00% ngay trong các đợt kiểm tra 15 phút và 45 phút.

Thứ tư, tăng cường đầu tư và khai thác tối đa trang thiết bị phòng thí nghiệm bộ môn. Nhà trường cần định kỳ bổ sung hóa chất, mô hình giải phẫu tim mạch, tranh ảnh cấu trúc lá và tiêu bản hiển vi, bảo đảm 100% học sinh được trực tiếp thực hành thí nghiệm tách chiết sắc tố và quan sát tiêu bản thực tế tối thiểu 2 tiết mỗi học kỳ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và sản phẩm của luận văn mang lại giá trị ứng dụng thiết thực cho 4 nhóm đối tượng sau:

Thứ nhất là giáo viên Sinh học tại các trường trung học phổ thông. Giáo viên có thể khai thác trực tiếp hệ thống giáo án mẫu chi tiết, các tiêu chí đánh giá hoạt động nhóm và bộ phiếu học tập được thiết kế sẵn cho bài Quang hợp ở thực vật C3, C4, CAM và bài Tuần hoàn máu để ứng dụng ngay vào giờ dạy trên lớp.

Thứ hai là cán bộ quản lý chuyên môn, tổ trưởng bộ môn và chuyên viên phụ trách môn Sinh học tại các Sở, Phòng Giáo dục và Đào tạo. Công trình cung cấp khung tiêu chí đánh giá định tính và định lượng giờ dạy tích cực, làm căn cứ chỉ đạo đổi mới phương pháp giảng dạy cấp cụm trường.

Thứ ba là sinh viên, học viên cao học chuyên ngành Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Sinh học. Luận văn là tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp nghiên cứu sư phạm, cách xây dựng công cụ khảo sát, xử lý số liệu thống kê toán học bằng các tham số phương sai, độ lệch chuẩn và kiểm định giả thuyết.

Thứ tư là các chuyên gia phát triển chương trình và tác giả biên soạn sách giáo khoa. Nghiên cứu cung cấp góc nhìn thực tiễn về cấu trúc nội dung chuyển hóa vật chất và năng lượng ở thực vật và động vật, gợi ý cách thức biên soạn bài học mở kích thích tư duy người học.

Câu hỏi thường gặp

Dạy học khám phá có điểm gì khác biệt cốt lõi so với dạy học thuyết trình truyền thống? Trong dạy học truyền thống, 75% thời lượng là giáo viên truyền đạt kiến thức sẵn có và học sinh ghi chép một cách thụ động. Ngược lại, dạy học khám phá lấy người học làm trung tâm, giáo viên chỉ giữ vai trò tổ chức và định hướng thông qua phiếu học tập để học sinh tự phân tích tài liệu, làm việc nhóm và tự chiếm lĩnh tri thức mới.

Áp dụng phương pháp dạy học khám phá có gây thiếu thời gian trong tiết học 45 phút không? Phương pháp khám phá đòi hỏi thiết kế tiến trình chặt chẽ với quy trình 5 bước rõ ràng. Nếu giáo viên chuẩn bị trước hệ thống phiếu học tập định hướng và giao nhiệm vụ chuẩn bị bài phù hợp ở nhà, học sinh sẽ hoàn thành tốt các hoạt động thảo luận nhóm từ 7 đến 10 phút trên lớp mà không bị quá tải thời gian.

Học sinh có học lực trung bình hoặc yếu có thể tham gia hiệu quả vào dạy học khám phá không? Phương pháp này áp dụng thuyết đa trí tuệ và kỹ thuật phân hóa nhiệm vụ học tập. Khi làm việc theo mô hình nhóm chuyên gia Jigsaw hoặc nhóm đôi chia sẻ, học sinh học lực trung bình vẫn có thể đóng góp một phần công việc vừa sức và nhận được sự hỗ trợ trực tiếp từ bạn bè trong nhóm để cùng tiến bộ.

Những công cụ nào hỗ trợ tốt nhất cho việc đánh giá năng lực tư duy trong giờ học khám phá? Hệ thống công cụ đánh giá bao gồm: bảng tiêu chí đánh giá kết quả phiếu học tập, tiêu chí đánh giá quá trình làm việc nhóm, thang đo hoạt động của từng thành viên, tiêu chí thuyết trình báo cáo và bài kiểm tra định lượng 15 phút hoặc 45 phút với các câu hỏi phân hóa theo các mức độ nhận thức.

Nội dung chương I Sinh học 11 có những bài nào phù hợp nhất để triển khai dạy học khám phá? Các bài có nội dung so sánh cơ chế hoặc gắn liền với cấu tạo giải phẫu như bài Quang hợp ở các nhóm thực vật C3, C4 và CAM, bài Hấp thụ nước và muối khoáng ở rễ, bài Tiêu hóa ở động vật và bài Tuần hoàn máu là những nội dung lý tưởng nhất để thiết kế các chuỗi hoạt động khám phá.

Kết luận

Luận văn đã hoàn thành xuất sắc các mục tiêu nghiên cứu đặt ra với 5 đóng góp nổi bật:

  • Hệ thống hóa toàn diện cơ sở lý luận về dạy học khám phá gắn liền với lý thuyết hoạt động và thuyết đa trí tuệ trong dạy học Sinh học 11.
  • Xây dựng thành công quy trình chuẩn hóa 5 bước cho dạy học khám phá trong hình thành tri thức mới và củng cố kiến thức.
  • Thiết kế hệ thống giáo án mẫu, phiếu học tập và bộ công cụ đánh giá năng lực tư duy có tính ứng dụng cao cho chương Chuyển hóa vật chất và năng lượng.
  • Cung cấp minh chứng thực nghiệm xác thực trên 170 học sinh và 16 giáo viên, khẳng định phương pháp khám phá giúp tăng rõ rệt điểm số khá giỏi và tính tích cực học tập.
  • Đề xuất hệ thống giải pháp sư phạm đồng bộ từ quản lý, tập huấn chuyên môn đến đầu tư cơ sở vật chất cho các trường phổ thông.

Trong giai đoạn tiếp theo, mô hình cần được tiếp tục thử nghiệm mở rộng cho toàn bộ các chương của chương trình Sinh học trung học phổ thông. Các thầy cô giáo và nhà trường hãy chủ động vận dụng linh hoạt quy trình dạy học khám phá này để nâng cao chất lượng giáo dục và bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo cho thế hệ trẻ.