Tổng quan nghiên cứu

Nền giáo dục phổ thông 12 năm tại Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào đang trải qua giai đoạn chuyển mình quan trọng theo tinh thần đổi mới toàn diện nhằm nâng cao chất lượng nguồn nhân lực. Tuy nhiên, việc giảng dạy các môn khoa học tự nhiên, đặc biệt là môn Vật lí cấp trung học cơ sở, vẫn đối mặt với nhiều rào cản kỹ thuật. Thực trạng điều tra cho thấy có tới 77,8% giáo viên chưa sử dụng hoặc hiếm khi đưa thí nghiệm vào tiết học, dẫn đến việc học sinh tiếp thu kiến thức một cách thụ động, thiếu kỹ năng thực hành và tư duy khoa học thực nghiệm.

Trước yêu cầu cấp thiết đó, luận văn của tác giả Buayavong Khamtanh, thực hiện năm 2016 dưới sự hướng dẫn của Phó Giáo sư, Tiến sĩ Nguyễn Văn Khải tại Trường Đại học Sư phạm thuộc Đại học Thái Nguyên, đã tập trung giải quyết bài toán nâng cao chất lượng dạy học. Mục tiêu trọng tâm của đề tài là xây dựng và triển khai 3 nhóm biện pháp sư phạm nhằm tăng cường sử dụng thí nghiệm trong dạy học chương Điện tích và Dòng điện một chiều thuộc chương trình Vật lí lớp 8.

Phạm vi nghiên cứu được triển khai thực nghiệm trực tiếp tại 2 cơ sở giáo dục đại diện là Trường Trung học cơ sở Tỉnh Lị và Trường Trung học cơ sở Bản Bo tại Lào trong năm học 2015-2016. Nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi trực tiếp nâng cao tỷ lệ học sinh đạt loại khá, giỏi từ mức khoảng 35% ban đầu lên trên 75% sau thực nghiệm, đồng thời gia tăng mức độ hứng thú học tập của học sinh lên trên 85%.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Cơ sở khoa học của đề tài được xây dựng vững chắc dựa trên 2 nền tảng lý thuyết lớn: lý thuyết nhận thức thực nghiệm của Galile khởi xướng từ thế kỷ XVII và lý thuyết dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề trong giáo dục hiện đại. Mô hình nghiên cứu vận dụng trọn vẹn chu trình sáng tạo khoa học 4 giai đoạn gồm: quan sát sự kiện khởi đầu, xây dựng mô hình giả thuyết, suy luận hệ quả logic và tiến hành kiểm tra bằng thực nghiệm.

Trong quy trình sư phạm, tiến trình dạy học được cụ thể hóa thành 5 giai đoạn chặt chẽ: tạo tình huống làm nảy sinh vấn đề, định hướng học sinh xây dựng giả thuyết, suy diễn hệ quả có thể kiểm chứng, đề xuất và tiến hành phương án thí nghiệm, cuối cùng là rút ra kết luận khoa học và ứng dụng. Đề tài làm rõ 4 khái niệm then chốt gồm: phương pháp thực nghiệm, thí nghiệm biểu diễn của giáo viên, thí nghiệm thực tập theo nhóm của học sinh và thí nghiệm tự tạo bằng vật liệu đơn giản tại nhà.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được thu thập thông qua khảo sát thực trạng toàn diện và thực nghiệm sư phạm đối chứng. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm 5 giáo viên giảng dạy Vật lí và 80 học sinh lớp 8, được chia đều thành 2 nhóm: 40 học sinh thuộc lớp thực nghiệm và 40 học sinh thuộc lớp đối chứng tại 2 trường Trung học cơ sở Tỉnh Lị và Bản Bo. Phương pháp chọn mẫu có chủ đích được áp dụng nhằm đảm bảo tính đại diện cho cả khu vực trung tâm đô thị lẫn khu vực bán nông thôn của Lào.

Phương pháp phân tích dữ liệu kết hợp chặt chẽ giữa định tính và định lượng qua 3 đợt kiểm tra đánh giá độc lập. Việc lựa chọn phương pháp thống kê toán học giáo dục (tính toán điểm trung bình, phương sai, độ lệch chuẩn và lập bảng phân phối tần suất) giúp loại bỏ sai số chủ quan, kiểm định chính xác độ tin cậy của giả thuyết khoa học. Đồng thời, bảng quan sát định tính 7 tiêu chí được áp dụng để đánh giá toàn diện sự biến chuyển về kỹ năng và thái độ của người học trong suốt timeline nghiên cứu từ cuối năm 2015 đến tháng 4 năm 2016.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình điều tra thực trạng và triển khai thực nghiệm sư phạm đã mang lại 4 phát hiện quan trọng:

  1. Phương pháp dạy học truyền thống chiếm ưu thế áp đảo: 100% giáo viên được khảo sát thừa nhận phương pháp chủ đạo vẫn là diễn giảng minh họa một chiều. Có tới 77,8% giáo viên không sử dụng thí nghiệm trong dạy học do thiếu thiết bị hoặc chưa được bồi dưỡng thao tác thực hành chuyên sâu.
  2. Khả năng tự lực và hứng thú của học sinh ở mức rất thấp: Khoảng 38,75% học sinh hoàn toàn không có hứng thú với môn học, 72,5% chỉ học vẹt dựa trên việc ghi chép thụ động từ bảng và sách giáo khoa, 0% học sinh có thói quen học tập theo tư duy phân tích bản chất.
  3. Sự bứt phá rõ rệt về kết quả học tập ở nhóm thực nghiệm: Qua 3 bài kiểm tra định lượng, tỷ lệ học sinh đạt điểm khá và giỏi ở lớp thực nghiệm tăng trưởng vượt bậc từ 35% lên 75,0%, trong khi lớp đối chứng chỉ duy trì mức dao động từ 32,5% đến 37,5%. Tỷ lệ học sinh yếu kém ở lớp thực nghiệm giảm mạnh từ 22,5% xuống dưới 2,5%.
  4. Hình thành kỹ năng thực hành và tư duy khoa học: Hơn 85% học sinh nhóm thực nghiệm đã tự tin trình bày mục đích thí nghiệm, vẽ đúng sơ đồ mạch điện và tự lực tiến hành đo đạc các thông số cường độ dòng điện, hiệu điện thế.

Thảo luận kết quả

Sự vượt trội của nhóm thực nghiệm bắt nguồn từ việc các hiện tượng tĩnh điện và mạch điện một chiều vốn trừu tượng đã được cụ thể hóa thành hình ảnh trực quan sinh động. Khi được tự tay cọ xát thanh nhựa, quan sát lá kim loại của điện nghiệm xòe ra hay theo dõi số chỉ ampe kế biến đổi theo định luật Ôm, học sinh chuyển hóa từ việc ghi nhớ máy móc sang nhận thức bản chất.

Các phát hiện này hoàn toàn tương đồng với các công trình nghiên cứu trước đây của các nhà khoa học giáo dục về việc ứng dụng thiết bị trực quan trong giảng dạy tại các trường phổ thông miền núi. Toàn bộ dữ liệu định lượng có thể được trình bày một cách tường minh qua biểu đồ cột so sánh điểm số trung bình giữa 2 nhóm thực nghiệm và đối chứng qua 3 lần đánh giá. Bên cạnh đó, việc sử dụng bảng phân phối tần suất kết hợp đường đồ thị tích lũy cho thấy rõ đường cong phân phối điểm của lớp thực nghiệm dịch chuyển hẳn về phía thang điểm 8 đến 10, minh chứng cho tính ưu việt vượt trội của phương pháp thực nghiệm.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu thành công, luận văn đề xuất 4 giải pháp hành động cụ thể:

  1. Chuẩn hóa quy trình thiết kế bài học 4 bước gắn liền với thí nghiệm: Giáo viên bộ môn Vật lí tại các trường trung học cơ sở cần áp dụng đồng bộ quy trình: phân loại kiến thức, xây dựng tiến trình logic, tổ chức hoạt động giải quyết vấn đề và đánh giá định lượng. Mục tiêu đạt 100% tiết dạy phần Điện học đều có thí nghiệm biểu diễn hoặc mô phỏng trực quan ngay từ học kỳ tiếp theo.
  2. Tổ chức hình thức thí nghiệm thực hành theo nhóm nhỏ từ 4 đến 6 học sinh: Ban giám hiệu nhà trường cần sắp xếp lại thời khóa biểu và phòng bộ môn để học sinh được trực tiếp lắp ráp mạch điện nối tiếp và song song. Đặt mục tiêu nâng tỷ lệ học sinh làm chủ kỹ năng đo lường điện lên 90% trong vòng 3 tháng đầu triển khai.
  3. Phát động phong trào tự tạo dụng cụ thí nghiệm đơn giản từ phế liệu: Giáo viên bộ môn hướng dẫn học sinh tận dụng ống hút nhựa, vải len, bóng bay, dây đồng để chế tạo điện nghiệm và nguồn pin đơn giản tại nhà. Phấn đấu 100% học sinh hoàn thành ít nhất 2 bài tập thí nghiệm tự làm mỗi học kỳ.
  4. Tổ chức bồi dưỡng kỹ năng thực hành thực nghiệm cho toàn bộ giáo viên Vật lí: Bộ Giáo dục và Thể thao Lào phối hợp cùng các trường Đại học Sư phạm triển khai khóa tập huấn chuyên đề 40 tiết trong kỳ nghỉ hè năm học 2016-2017 nhằm nâng cao năng lực thao tác thiết bị cho 100% giáo viên trung học cơ sở trên toàn quốc.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu này mang lại giá trị tham khảo thiết thực cho 4 nhóm đối tượng chính:

  • Giáo viên Vật lí bậc trung học cơ sở: Khai thác trực tiếp các giáo án mẫu chi tiết (bài Điện tích - Định luật Cu-lông và bài Định luật Ôm đối với toàn mạch) cùng hệ thống phiếu học tập định hướng hoạt động nhóm để làm mới tiết dạy trên lớp.
  • Cán bộ quản lý giáo dục và chuyên viên phòng đào tạo: Sử dụng các số liệu khảo sát từ 80 học sinh và 5 giáo viên làm căn cứ thực tiễn để xây dựng kế hoạch đầu tư trang thiết bị phòng thí nghiệm theo chuẩn chương trình 12 năm mới.
  • Học viên cao học và sinh viên sư phạm Vật lí: Tiếp cận một khung phương pháp luận hoàn chỉnh về phương pháp thực nghiệm, từ cách xây dựng thang đo 7 tiêu chí định tính đến kỹ thuật xử lý dữ liệu thực nghiệm sư phạm qua 3 đợt đánh giá.
  • Tác giả biên soạn chương trình và sách giáo khoa: Tham khảo hệ thống thí nghiệm tự làm tại nhà bằng vật liệu dễ tìm để đưa vào các hoạt động trải nghiệm sáng tạo trong sách hướng dẫn học sinh.

Câu hỏi thường gặp

Luận văn giải quyết bài toán thiếu thốn trang thiết bị thí nghiệm tại các trường học như thế nào? Tác giả đề xuất giải pháp kết hợp linh hoạt giữa thí nghiệm ảo, video trực quan và đặc biệt là hệ thống thí nghiệm tự làm từ vật liệu rẻ tiền như ống hút, mảnh len, giấy vụn với chi phí gần như 0 đồng, giúp 100% học sinh đều có cơ hội tự tay làm thí nghiệm.

Việc sử dụng thí nghiệm tác động cụ thể ra sao đến thái độ học tập của học sinh? Nghiên cứu chứng minh phương pháp thực nghiệm giúp kéo giảm tỷ lệ học sinh không hứng thú từ 38,75% xuống dưới 10%, đồng thời kích thích hơn 85% học sinh chủ động giơ tay phát biểu và hào hứng tham gia thảo luận nhóm trong các giờ học.

Tại sao phần kiến thức Điện tích và Dòng điện một chiều lại được chọn làm trọng tâm? Chương Điện tích và Dòng điện một chiều lớp 8 có dung lượng kiến thức trừu tượng lớn nhưng lại gắn liền mật thiết với thực tiễn kỹ thuật. Việc sử dụng thí nghiệm ở phần này mang lại hiệu quả trực quan hóa cao nhất, chiếm hơn 30% khối lượng kiến thức Vật lí thực hành cấp trung học cơ sở.

Mô hình chia nhóm học sinh từ 4 đến 6 em mang lại lợi ích gì trong giờ thực hành? Quy mô nhóm từ 4 đến 6 học sinh giúp phân định rõ ràng vai trò của từng thành viên gồm người lắp ráp, người ghi chép số liệu và người thuyết trình, vừa khắc phục tình trạng thiếu hụt bộ dụng cụ vừa giúp 100% học sinh rèn luyện kỹ năng hợp tác nhóm.

Khả năng nhân rộng kết quả của luận văn ra các trường phổ thông khác tại Lào có khả thi không? Mô hình hoàn toàn có khả năng nhân rộng trên phạm vi toàn quốc nhờ tính linh hoạt của 3 nhóm biện pháp, không đòi hỏi kinh phí đầu tư phòng lab quá lớn và đã được thẩm định thực tế thành công tại 2 trường đại diện với 80 học sinh tham gia.

Kết luận

  • Hệ thống hóa toàn diện cơ sở lý luận về phương pháp thực nghiệm và chu trình sáng tạo khoa học trong giảng dạy Vật lí phổ thông.
  • Phản ánh trung thực thực trạng sử dụng thí nghiệm qua số liệu điều tra từ 5 giáo viên và 80 học sinh tại các trường trung học cơ sở của Lào.
  • Xây dựng thành công 3 nhóm biện pháp sư phạm khả thi, kết hợp linh hoạt giữa thí nghiệm biểu diễn, thí nghiệm thực tập và thí nghiệm tự tạo tại nhà.
  • Minh chứng tính hiệu quả vượt trội qua thực nghiệm sư phạm, giúp nâng tỷ lệ học sinh khá giỏi lên trên 75% và tối ưu hóa năng lực tư duy thực nghiệm.
  • Đề ra lộ trình triển khai đào tạo giáo viên và nhân rộng mô hình trong khung thời gian từ 12 đến 24 tháng tới trên toàn ngành giáo dục.

Các cơ sở giáo dục trung học cơ sở cần nhanh chóng áp dụng bộ giải pháp thực nghiệm này vào kế hoạch giảng dạy năm học tới nhằm hiện thực hóa mục tiêu đổi mới giáo dục toàn diện, chuyển mạnh từ nền giáo dục truyền thụ kiến thức sang phát triển phẩm chất và năng lực thực hành cho người học.