Tổng quan nghiên cứu

Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 04/11/2013 của Ban Chấp hành Trung ương Đảng đã đặt ra yêu cầu đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, chuyển dịch mạnh mẽ từ phương thức truyền thụ một chiều sang phát triển toàn diện phẩm chất và năng lực người học. Trong bộ môn Hóa học tại cấp trung học cơ sở, thí nghiệm đóng vai trò là phương tiện trực quan cốt lõi và là cầu nối vững chắc giữa lý thuyết trừu tượng với thực tiễn đời sống. Tuy nhiên, kết quả điều tra thực trạng tại 6 trường trung học cơ sở trên địa bàn tỉnh Bắc Ninh năm 2017 cho thấy có tới 82,5% giáo viên không thường xuyên sử dụng thí nghiệm khi dạy bài mới và 95,0% hầu như không tổ chức cho học sinh trực tiếp làm thí nghiệm trong giờ học lý thuyết.

Thực tế này khiến việc tiếp thu kiến thức phần hóa học vô cơ lớp 9 trở nên khô khan, làm suy giảm động lực học tập của học sinh. Mục tiêu của luận văn là nghiên cứu các nguyên tắc, xây dựng quy trình 5 bước sử dụng thí nghiệm và thiết kế hệ thống hoạt động học tập tích cực phần hóa học vô cơ lớp 9 nhằm khơi gợi niềm say mê khoa học cho học sinh. Nghiên cứu được triển khai khảo sát trên 40 giáo viên cùng 400 học sinh tại các trường trung học cơ sở Thị Cầu, Tiền An, Võ Cường, Đông Phong, Ninh Xá và Thị Trấn Chờ thuộc tỉnh Bắc Ninh trong năm học 2016 - 2017. Về mặt giá trị thực tiễn, đề tài đề xuất hệ thống 36 thí nghiệm hóa học trọng tâm được chuẩn hóa, giúp nâng tỷ lệ học sinh yêu thích môn học từ mức 74,0% ban đầu lên trên 90,0%, đồng thời nâng cao hiệu quả lĩnh hội tri thức và phát triển kỹ năng thực hành cho học sinh phổ thông.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng tâm lý học duy vật biện chứng về hứng thú nhận thức của các tác giả như V.Gackhipop, Luiblinxcaia và Nguyễn Quang Uẩn. Hứng thú nhận thức được định nghĩa là thái độ lựa chọn đặc biệt của cá nhân đối với đối tượng hiện thực khách quan, vừa mang lại khoái cảm trí tuệ vừa thúc đẩy con người tích cực chiếm lĩnh tri thức. Cấu trúc hứng thú được phân tích dựa trên mô hình 3 thành tố tương tác chặt chẽ của nhà tâm lý học N.Mavôzôva, bao gồm: sự nhận thức đối tượng, cảm xúc tích cực sâu sắc và hành động thực tiễn nhằm làm chủ đối tượng.

Bên cạnh đó, đề tài vận dụng lý luận dạy học tích cực nhằm chuyển đổi vai trò của thí nghiệm hóa học từ chức năng minh họa thụ động sang nguồn tri thức sơ cấp để học sinh tự tìm tòi, khám phá. Hệ thống khái niệm then chốt được phân định rõ ràng gồm: thí nghiệm biểu diễn của giáo viên (đảm bảo tính chuẩn mực, an toàn), thí nghiệm của học sinh (thí nghiệm đồng loạt khi học bài mới, thí nghiệm thực hành, thí nghiệm ngoại khóa), thí nghiệm nghiên cứu (khám phá bản chất phản ứng) và thí nghiệm mô phỏng qua phương tiện kỹ thuật số.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng cỡ mẫu khảo sát thực trạng gồm 40 giáo viên chuyên trách môn Hóa học và 400 học sinh khối lớp 9 tại 6 trường trung học cơ sở trên địa bàn tỉnh Bắc Ninh. Phương pháp chọn mẫu là chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng kết hợp thuận tiện, đại diện cho cả khu vực đô thị và nông thôn. Dữ liệu sơ cấp được thu thập thông qua phiếu hỏi cấu trúc 5 mức độ, biên bản phỏng vấn sâu giáo viên, phiếu quan sát biểu hiện hành vi giờ dạy và 2 bài kiểm tra đánh giá định lượng 15 phút và 45 phút.

Phương pháp xử lý dữ liệu trọng tâm là thống kê toán học ứng dụng trong giáo dục, sử dụng phần mềm tin học để tính toán các tham số đặc trưng: điểm trung bình cộng, độ lệch chuẩn, phương sai, hệ số biến thiên và kiểm định độ tin cậy. Lý do lựa chọn phương pháp phân tích này là nhằm định lượng hóa chính xác sự chênh lệch về mức độ tiếp thu kiến thức và mức độ hứng thú giữa nhóm đối chứng và nhóm thực nghiệm, đảm bảo tính khách quan và khoa học cho các kết luận sư phạm. Quá trình thực nghiệm được triển khai và hoàn thành trong năm học 2016 - 2017 theo đúng tiến độ kế hoạch giáo dục.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Khảo sát thực trạng ban đầu đã chỉ ra sự mâu thuẫn sâu sắc giữa nhu cầu học tập của học sinh và phương thức tổ chức dạy học thực tế:

  • Thứ nhất, nhu cầu học tập thông qua thực nghiệm của học sinh là cực kỳ lớn: 74,0% học sinh khẳng định rất thích các giờ học có sử dụng thí nghiệm hóa học; 72,5% cho rằng thí nghiệm giúp nâng cao hứng thú và 68,0% nhận định thí nghiệm tạo không khí học tập sôi nổi. Tuy nhiên, có tới 30,5% học sinh chưa từng được làm thí nghiệm khi học bài mới và 69,0% hoàn toàn không bao giờ được tiếp cận thí nghiệm ngoại khóa hoặc thí nghiệm tại nhà.
  • Thứ hai, phương pháp sử dụng thí nghiệm của giáo viên còn nặng tính truyền thống: 65,0% giáo viên chỉ sử dụng thí nghiệm vào mục đích minh họa cho kiến thức đã thông báo trước, 20,0% dùng để kiểm chứng và 0% giáo viên sử dụng thí nghiệm theo hướng nghiên cứu khám phá độc lập.
  • Thứ ba, hiệu quả rõ rệt khi áp dụng hệ thống 36 thí nghiệm vô cơ lớp 9 theo phương pháp mới: Kết quả bài kiểm tra sau thực nghiệm cho thấy nhóm lớp thực nghiệm đạt điểm trung bình cao hơn lớp đối chứng từ 0,8 đến 1,2 điểm trên thang điểm 10. Tỷ lệ học sinh đạt loại khá và giỏi ở nhóm thực nghiệm tăng mạnh hơn 15,0% đến 20,0%, trong khi tỷ lệ học sinh yếu kém giảm xuống dưới 3,0%.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của tình trạng giáo viên còn hạn chế sử dụng thí nghiệm xuất phát từ điều kiện cơ sở vật chất thiếu đồng bộ, hóa chất bảo quản lâu ngày bị biến chất, thời gian chuyển tiết từ 5 đến 10 phút quá ngắn để chuẩn bị dụng cụ và áp lực hoàn thành phân phối chương trình. Khi giáo viên chuyển đổi linh hoạt sang phương pháp nghiên cứu (ví dụ như bài học về phản ứng của đồng với axit sunfuric đặc, hoặc dãy hoạt động hóa học của kim loại qua phản ứng của natri, sắt, đồng với nước, axit và muối), học sinh được trực tiếp quan sát hiện tượng tỏa nhiệt, sủi bọt khí hay đổi màu chỉ thị để tự rút ra quy luật. Điều này giúp kích hoạt đồng thời cả 3 thành tố nhận thức, cảm xúc và ý chí theo đúng mô hình của N.Mavôzôva.

Dữ liệu nghiên cứu được biểu diễn trực quan thông qua bảng phân bố tần suất điểm số, đường lũy tích so sánh kết quả học tập và biểu đồ cột phân loại học lực. Đường lũy tích của nhóm thực nghiệm luôn nằm lệch hẳn về phía bên phải so với nhóm đối chứng, minh chứng rõ nét rằng việc sử dụng thí nghiệm kích thích tư duy giúp học sinh hiểu sâu, nhớ lâu và đạt kết quả kiểm tra vượt trội so với phương pháp dạy học thuyết trình truyền thống.

Đề xuất và khuyến nghị

  • Tăng cường đầu tư và bổ sung định kỳ trang thiết bị, hóa chất: Sở Giáo dục và Đào tạo tỉnh Bắc Ninh phối hợp cùng Ban giám hiệu các trường trung học cơ sở rà soát danh mục thiết bị dạy học tối thiểu, tổ chức cấp phát và bổ sung hóa chất 2 lần mỗi năm học, phấn đấu đảm bảo 100% các tiết thực hành và thí nghiệm bài mới có đủ điều kiện triển khai an toàn trong giai đoạn 2017 - 2018.
  • Tổ chức tập huấn kỹ năng sử dụng thí nghiệm theo hướng nghiên cứu: Phòng Giáo dục và Đào tạo cùng tổ bộ môn Hóa học tổ chức ít nhất 4 buổi sinh hoạt chuyên đề chuyên sâu mỗi năm học, hướng dẫn giáo viên chuyển đổi tối thiểu 70,0% số thí nghiệm biểu diễn từ dạng minh họa thụ động sang dạng nêu vấn đề và giải quyết vấn đề ngay trong học kỳ I.
  • Nâng cao thời lượng và tỷ lệ học sinh tự thao tác thí nghiệm: Giáo viên bộ môn xây dựng kế hoạch dạy học linh hoạt, tăng cường hình thức chia nhóm 4 đến 6 học sinh để tự tiến hành các thí nghiệm đơn giản, an toàn, đặt mục tiêu nâng tỷ lệ học sinh được tự tay thao tác từ dưới 5,0% lên trên 80,0% trong cả năm học.
  • Ứng dụng công nghệ thông tin và học liệu số vào giảng dạy: Giáo viên và cán bộ phụ trách phòng bộ môn chủ động khai thác, xây dựng thư viện hơn 30 video mô phỏng thí nghiệm trực quan đối với các phản ứng có yếu tố độc hại hoặc nguy cơ cháy nổ cao (như khí clo, lưu huỳnh đioxit), đảm bảo 100% học sinh được quan sát hiện tượng trực quan sinh động mà vẫn an toàn tuyệt đối.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  • Giáo viên Hóa học cấp trung học cơ sở: Khai thác chi tiết danh mục 36 thí nghiệm vô cơ lớp 9 và các giáo án mẫu về thí nghiệm nghiên cứu, thí nghiệm đối chứng để trực tiếp áp dụng vào thiết kế bài giảng hàng ngày trên lớp.
  • Cán bộ quản lý giáo dục và tổ trưởng chuyên môn: Sử dụng khung 5 tiêu chí và bộ công cụ bảng kiểm quan sát hứng thú học tập để chỉ đạo đổi mới phương pháp giảng dạy, đánh giá chất lượng tiết dạy thực nghiệm tại các nhà trường.
  • Sinh viên sư phạm và học viên cao học chuyên ngành Lý luận và Phương pháp dạy học Hóa học: Tham khảo hệ thống cơ sở lý luận, quy trình 5 bước tổ chức hoạt động học tập và phương pháp xử lý số liệu thống kê toán học để phát triển các đề tài nghiên cứu khoa học giáo dục tiếp theo.
  • Chuyên viên phát triển chương trình và tác giả biên soạn sách giáo khoa: Sử dụng số liệu điều tra thực tiễn từ 40 giáo viên và 400 học sinh để nắm bắt thực trạng, từ đó tinh chỉnh cấu trúc bài tập thực nghiệm và thời lượng phân bổ cho các bài học thực hành sao cho phù hợp với năng lực học sinh.

Câu hỏi thường gặp

Thí nghiệm nghiên cứu khác biệt như thế nào so với thí nghiệm minh họa?

Thí nghiệm minh họa được giáo viên tiến hành sau khi đã truyền đạt lý thuyết nhằm chứng minh điều đã biết, khiến học sinh tiếp thu thụ động. Ngược lại, thí nghiệm nghiên cứu đóng vai trò là nguồn phát hiện kiến thức mới. Ví dụ trong thí nghiệm đồng tác dụng axit sunfuric đặc, học sinh quan sát dung dịch hóa xanh và khí làm nhạt màu cánh hoa hồng để tự suy luận ra tính oxi hóa mạnh của axit.

Vì sao giáo viên tại các trường trung học cơ sở còn ít tổ chức thí nghiệm học sinh?

Khảo sát 40 giáo viên tại tỉnh Bắc Ninh chỉ ra rằng 82,5% giáo viên ít thực hiện do phòng thí nghiệm thiếu hóa chất chuẩn, không có cán bộ chuẩn bị đồ dùng trong 5 đến 10 phút giải lao giữa các tiết học và tâm lý e ngại nguy cơ mất an toàn khi kỹ năng thao tác của học sinh khối 9 còn lúng túng.

Quy trình 5 bước sử dụng thí nghiệm tạo hứng thú được tiến hành ra sao?

Quy trình gồm 5 bước khoa học: Xác định mục tiêu bài học; Lựa chọn thí nghiệm phù hợp; Xác định phương pháp sử dụng thí nghiệm; Thiết kế chi tiết hoạt động dạy học tích cực; Tổ chức triển khai trên lớp thông qua việc phối hợp dẫn dắt của giáo viên và hoạt động quan sát, giải thích, rút ra kết luận của học sinh.

Khi nhà trường thiếu thốn hóa chất thì có giải pháp nào thay thế?

Giáo viên có thể kết hợp sử dụng video thí nghiệm chất lượng cao, phần mềm mô phỏng 3D hoặc tranh ảnh trực quan. Khảo sát cho thấy có 55,0% học sinh chưa từng được xem phim thí nghiệm, do đó việc số hóa học liệu thí nghiệm là giải pháp bổ trợ hiệu quả, giúp học sinh dễ hiểu bài và đảm bảo an toàn.

Bộ công cụ đánh giá hứng thú học tập của học sinh gồm những gì?

Bộ công cụ gồm phiếu hỏi học sinh theo thang điểm 5 mức độ và bảng kiểm quan sát hành vi dành cho giáo viên, đánh giá toàn diện qua 3 phương diện: biểu hiện hành vi tò mò học hỏi, biểu hiện tình cảm phấn khởi và biểu hiện ý chí kiên trì vượt khó khi giải quyết các vấn đề khoa học.

Kết luận

  • Luận văn khẳng định tầm quan trọng hàng đầu của thí nghiệm hóa học như một nguồn nhận thức kích thích hứng thú học tập, giúp 74,0% học sinh gia tăng tình cảm yêu thích môn học.
  • Xây dựng thành công hệ thống 36 thí nghiệm phần hóa học vô cơ lớp 9 gắn liền với quy trình 5 bước sư phạm chuẩn mực.
  • Đưa ra giải pháp khắc phục thực trạng 65,0% giáo viên dạy chay hoặc chỉ lạm dụng thí nghiệm minh họa thụ động.
  • Thực nghiệm sư phạm chứng minh phương pháp mới giúp tăng tỷ lệ học sinh khá giỏi thêm hơn 15,0% và cải thiện rõ rệt năng lực tư duy khoa học.
  • Đóng góp bộ tiêu chí đánh giá hứng thú học tập toàn diện kết hợp giữa nhận thức, cảm xúc và hành vi thực tiễn.

Đóng góp lớn nhất của luận văn là cung cấp giải pháp sư phạm hoàn chỉnh và cẩm nang thực nghiệm thiết thực cho giáo viên phổ thông. Trong giai đoạn tiếp theo của năm học 2017 - 2018, mô hình này cần được nhân rộng ra toàn bộ chương trình Hóa học cấp trung học cơ sở. Các nhà trường và giáo viên hãy chủ động đổi mới phương pháp giảng dạy, đưa thực nghiệm trở thành trung tâm của mỗi giờ học để khơi dậy niềm đam mê sáng tạo khoa học cho thế hệ trẻ.