Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 (ban hành kèm theo Thông tư số 32/2018/TT-BGDĐT ngày 26/12/2018 của Bộ Giáo dục và Đào tạo) đánh dấu bước chuyển trọng tâm từ truyền thụ kiến thức sang phát triển phẩm chất và năng lực cho người học. Trong môn Sinh học cấp Trung học phổ thông (THPT), hoạt động thực hành, thí nghiệm giữ vai trò cốt lõi nhằm hình thành thế giới quan khoa học, giúp học sinh gắn kết lý thuyết với thực tiễn, đồng thời trực tiếp bồi dưỡng năng lực nhận thức sinh học và năng lực tìm hiểu thế giới sống.

Tuy nhiên, tại nhiều trường THPT trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh, việc tổ chức dạy học thực hành còn gặp nhiều rào cản về cơ sở vật chất, hóa chất, thiết bị cũng như hạn chế về quỹ thời gian. Các tiết thực hành đôi khi bị cắt giảm hoặc chuyển thành hoạt động ôn tập lý thuyết. Mặt khác, chủ đề "Cảm ứng ở sinh vật" trong chương trình Sinh học 11 là mạch kiến thức quan trọng, phản ánh cơ chế thích nghi của thực vật và động vật trước các kích thích từ môi trường. Việc thiết kế các hoạt động thực hành có định hướng rõ ràng cho chủ đề này là yêu cầu cấp thiết nhằm đáp ứng mục tiêu đổi mới giáo dục.

Mục tiêu nghiên cứu: Mục tiêu tổng quát của đề tài là thiết kế và tổ chức dạy học thực hành nội dung "Cảm ứng ở sinh vật" môn Sinh học 11 nhằm phát triển năng lực tìm hiểu thế giới sống cho học sinh THPT.

Giả thuyết nghiên cứu: Nếu việc thiết kế và tổ chức các hoạt động thực hành nội dung Cảm ứng ở sinh vật môn Sinh học 11 (Chương trình GDPT 2018) được triển khai tốt với các phương pháp phù hợp thì sẽ phát triển được năng lực tìm hiểu thế giới sống của học sinh.

Đối tượng và khách thể nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Quá trình thiết kế và tổ chức dạy học thực hành nội dung Cảm ứng ở sinh vật, Sinh học 11.
  • Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học thực hành nội dung Cảm ứng ở sinh vật cho học sinh lớp 11 tại một số trường THPT.

Phạm vi nghiên cứu:

  • Thời gian: Từ tháng 10/2023 đến tháng 04/2024.
  • Không gian/Địa điểm: Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh (nghiên cứu lý thuyết); khảo sát thực trạng và thực nghiệm sư phạm tại các trường THPT trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh gồm THPT Nguyễn Chí Thanh, THPT Trần Văn Giàu và THPT Nguyễn Hiền.

Nhiệm vụ nghiên cứu:

  1. Nghiên cứu cơ sở lí luận về thiết kế và tổ chức thực hành, dạy học thực hành môn Sinh học.
  2. Khảo sát và đánh giá thực trạng năng lực thực hành môn Sinh học 11 và các vấn đề liên quan đến quá trình dạy học thực hành tại trường THPT.
  3. Phân tích cấu trúc chương trình phần Cảm ứng ở sinh vật, Sinh học 11, Chương trình GDPT 2018.
  4. Thiết kế các hoạt động thực hành phần Cảm ứng ở sinh vật, Sinh học 11 theo định hướng phát triển năng lực tìm hiểu thế giới sống.
  5. Tổ chức dạy học thực hành phần Cảm ứng ở sinh vật, Sinh học 11.
  6. Tiến hành thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi và hiệu quả của kế hoạch bài dạy đã thiết kế.
  7. Xử lý và phân tích số liệu thống kê thu được từ khảo sát và thực nghiệm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận thiết lập nền tảng lý luận dựa trên quan điểm dạy học khám phá của B. Skinner (1968) và mô hình khám phá có hướng dẫn của Mayer (2004), khẳng định vai trò của việc học sinh trực tiếp tác động lên đối tượng sống để phát hiện tri thức mới. Cấu trúc năng lực tìm hiểu thế giới sống được xác định theo khung Chương trình GDPT 2018, bao gồm 5 nhóm tiêu chí thành phần: (1) Đề xuất vấn đề liên quan đến thế giới sống; (2) Đưa ra phán đoán và xây dựng giả thuyết; (3) Lập kế hoạch thực hiện; (4) Thực hiện kế hoạch; (5) Viết, trình bày báo cáo và thảo luận.

Quá trình xây dựng hoạt động thực hành tuân thủ 4 nguyên tắc sư phạm cốt lõi: Đảm bảo mục đích, Đảm bảo tính hệ thống, Đảm bảo tính thực tiễn, và Đảm bảo tính tương tác. Quy trình thiết kế và tổ chức dạy học thực hành định hướng phát triển năng lực tìm hiểu thế giới sống được chuẩn hóa thành mô hình 2 giai đoạn (8 bước):

  • Giai đoạn 1 - Thiết kế hoạt động thực hành: Lựa chọn chủ đề và mục tiêu; Phân tích nội dung và phương pháp; Giáo viên làm thử nghiệm và chuẩn bị tư liệu; Xây dựng kế hoạch bài dạy.
  • Giai đoạn 2 - Tổ chức hoạt động thực hành: Nêu mục tiêu và yêu cầu; Học sinh thực hiện hoạt động, thảo luận và viết báo cáo; Học sinh báo cáo sản phẩm; Đánh giá kết quả thực hiện.
Phương pháp nghiên cứu Mục đích thực hiện Cách thức và công cụ triển khai
Nghiên cứu lý thuyết Hệ thống hóa cơ sở lý luận về dạy học thực hành và phân tích cấu trúc chương trình môn Sinh học 11. Phân tích, tổng hợp tài liệu, nghị quyết, Thông tư 32/2018/TT-BGDĐT, các giáo trình chuyên ngành và công trình khoa học liên quan.
Khảo sát thực tiễn Đánh giá nhận thức, mức độ thường xuyên, tính hiệu quả và khó khăn trong dạy học thực hành. Sử dụng phiếu khảo sát trực tiếp và trực tuyến gửi tới 30 giáo viên và 248 học sinh THPT tại Thành phố Hồ Chí Minh.
Quan sát sư phạm Thu thập dữ liệu định tính về thái độ, kỹ năng thao tác và mức độ tích cực của học sinh trong giờ thực hành. Ghi chép nhật ký sư phạm và sử dụng phiếu quan sát theo tiêu chí đánh giá hành vi, sản phẩm học tập.
Thực nghiệm sư phạm Kiểm chứng tính khả thi và hiệu quả của kế hoạch bài dạy thực hành đã thiết kế đối với việc nâng cao năng lực học sinh. Thực nghiệm trên 6 lớp 11 thuộc 3 trường THPT (mỗi trường 2 lớp, quy mô tối thiểu 30 học sinh/lớp); đối chiếu kết quả bài kiểm tra và bảng tiêu chí trước - sau thực nghiệm.
Thống kê toán học Kiểm tra độ tin cậy và xử lý định lượng các biến số đánh giá năng lực. Sử dụng phần mềm Microsoft Excel và SPSS 20 để tính toán điểm trung bình, độ lệch chuẩn và kiểm định thống kê.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài

Chương 1 hệ thống hóa lịch sử nghiên cứu về dạy học thực hành trên thế giới và tại Việt Nam, làm rõ khái niệm thực hành Sinh học, phân loại thành hai hình thức chính là thực hành quan sát (tập trung vào cấu trúc hình thái, giải phẫu) và thực hành thí nghiệm (tìm hiểu cơ chế sinh lý, quy luật biến đổi). Đồng thời, tác giả phân tích quy trình tổ chức thực hành chung 4 bước theo tài liệu bồi dưỡng giáo viên Module 2.

Về mặt thực tiễn, kết quả khảo sát 30 giáo viên và 248 học sinh tại Thành phố Hồ Chí Minh phản ánh các thực trạng đáng chú ý:

  • Đánh giá mức độ cần thiết: Giáo viên đánh giá việc thiết kế kế hoạch dạy học thực hành phần Cảm ứng ở sinh vật ở mức 4 (Cần thiết).
  • Phương pháp phổ biến và hứng thú: Giáo viên triển khai thường xuyên nhất là thực hành quan sát (điểm trung bình 3.13) và hoạt động trải nghiệm (điểm trung bình 3.50). Học sinh thể hiện mức độ hứng thú cao nhất đối với phương pháp thực hành thí nghiệm (điểm trung bình 4.03 - 4.08) và thực hành quan sát mẫu vật (điểm trung bình 3.89).
  • Đánh giá tiêu chí năng lực tìm hiểu thế giới sống: Mức độ thực hiện và hiệu quả của tiêu chí "Đề xuất vấn đề" và "Đưa ra phán đoán, xây dựng giả thuyết" chỉ đạt mức trung bình 3, thấp hơn các tiêu chí "Thực hiện kế hoạch" và "Báo cáo, thảo luận" (đạt mức 4 đến 5).
  • Rào cản lớn nhất: Khó khăn hàng đầu của giáo viên là thiếu hụt nguyên liệu, hóa chất, trang thiết bị (điểm trung bình 4.23) cùng áp lực về không gian và thời gian thực hành (điểm trung bình 4.07). Học sinh cũng xác nhận khó khăn lớn nhất nằm ở trang thiết bị (3.42) và thời gian thực hiện (3.23).

Chương 2. Thiết kế và tổ chức dạy học nội dung Cảm ứng ở sinh vật, Sinh học 11

Chương 2 tiến hành phân tích chi tiết chương trình Sinh học 11 theo định hướng Chương trình GDPT 2018. Mạch nội dung Cảm ứng ở sinh vật chiếm thời lượng 17% toàn bộ chương trình (tương đương 12 tiết trên tổng số 70 tiết), được cơ cấu cụ thể:

  • Khái quát về cảm ứng ở sinh vật: 1 tiết (chiếm 1,4%).
  • Cảm ứng ở thực vật: 3 tiết (chiếm 4,3%), với yêu cầu cần đạt trọng tâm là quan sát hiện tượng cảm ứng và thực hiện thí nghiệm cảm ứng ở một số loài cây.
  • Cảm ứng ở động vật: 8 tiết (chiếm 11,3%), yêu cầu học sinh phân tích cấu tạo synapse, cung phản xạ và quan sát, mô tả được tập tính của động vật.

Trên cơ sở 4 nguyên tắc chỉ đạo (đảm bảo mục đích, tính hệ thống, tính thực tiễn và tính tương tác), tác giả xây dựng chi tiết quy trình 2 giai đoạn (8 bước) thiết kế và tổ chức hoạt động thực hành thí nghiệm. Chương này cụ thể hóa bằng một kế hoạch bài dạy mẫu chủ đề "Cảm ứng ở thực vật" (thời lượng 3 tiết), tích hợp đầy đủ hệ thống mục tiêu năng lực sinh học, năng lực chung, phẩm chất, cùng chuỗi hoạt động từ khởi động nêu vấn đề thực tiễn, đề xuất giả thuyết, thiết kế thí nghiệm đến báo cáo và đánh giá theo rubric.

Chương 3. Thực nghiệm sư phạm

Chương 3 trình bày tiến trình và kết quả thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm định tính khả thi của giáo án và quy trình dạy học đã đề xuất. Thực nghiệm được triển khai từ tháng 10/2023 đến tháng 04/2024 trên 6 lớp học thuộc 3 trường THPT tại Thành phố Hồ Chí Minh:

  • Trường THPT Nguyễn Chí Thanh: Lớp 11A1 và lớp 11A12.
  • Trường THPT Trần Văn Giàu: Lớp 11A1 và lớp 11A16.
  • Trường THPT Nguyễn Hiền: Lớp 11A10 và lớp 11A11.

Quy trình thực nghiệm áp dụng phương pháp kiểm tra đầu vào, tổ chức dạy thực nghiệm kế hoạch bài dạy chủ đề Cảm ứng ở thực vật, và tiến hành kiểm tra đánh giá đầu ra. Các tiêu chí đánh giá năng lực tìm hiểu thế giới sống bao gồm: khả năng đặt câu hỏi liên quan đến vấn đề, lựa chọn phương pháp nghiên cứu phù hợp, phát biểu giả thuyết khoa học, và đề xuất phương án ứng dụng kiến thức vào đời sống. Số liệu được thu thập qua bài kiểm tra chuẩn hóa và bảng tiêu chí đánh giá quá trình.


Kết quả và đóng góp

Kết quả nghiên cứu chính

Dữ liệu thực nghiệm thu được từ 3 trường THPT cho thấy sự tiến bộ rõ rệt về năng lực tìm hiểu thế giới sống của học sinh sau khi tham gia các hoạt động thực hành được thiết kế theo quy trình mới:

Trường THPT thực nghiệm Lớp thực nghiệm Nội dung tiêu chí có sự cải thiện rõ nét Đánh giá kết quả đầu vào - đầu ra
THPT Nguyễn Chí Thanh 11A1, 11A12 Đặt câu hỏi nghiên cứu, lựa chọn phương pháp nghiên cứu phù hợp, phát biểu giả thuyết khoa học. Điểm trung bình bài kiểm tra đầu ra và mức độ đạt tiêu chí NLTHTGS tăng cao rõ rệt so với bài kiểm tra đầu vào.
THPT Trần Văn Giàu 11A1, 11A16 Kỹ năng thiết kế kế hoạch thực nghiệm, phân tích dữ liệu quan sát và đề xuất ứng dụng thực tiễn. Tỷ lệ học sinh đạt mức Khá và Giỏi ở các tiêu chí tìm hiểu thế giới sống tăng đáng kể sau thực nghiệm.
THPT Nguyễn Hiền 11A10, 11A11 Kỹ năng thảo luận, báo cáo khoa học, phản biện và liên hệ kiến thức thực nghiệm vào đời sống. Điểm số và mức độ tự chủ thực hành của học sinh được cải thiện đồng đều qua các thang đo rubric.

Biểu đồ so sánh trước và sau thực nghiệm ghi nhận sự gia tăng vượt bậc ở các kỹ năng vốn bị đánh giá thấp ở giai đoạn khảo sát ban đầu, đặc biệt là kỹ năng đặt câu hỏi nghiên cứu, xây dựng giả thuyết khoa học và đề xuất giải pháp ứng dụng kiến thức cảm ứng vào thực tế chăn nuôi, trồng trọt.

Giải pháp và kiến nghị của tác giả

  • Giáo viên cần chủ động xây dựng bài tập thí nghiệm gắn liền với các tình huống thực tiễn để kích thích hứng thú khám phá của học sinh ngay từ hoạt động khởi động.
  • Nhà trường và tổ bộ môn cần linh hoạt bố trí thời lượng thực hành (ưu tiên định mức 90 phút cho các bài thực hành chuyên sâu tại lớp hoặc kết hợp giao dự án thực nghiệm theo nhóm trong thời gian 1 tuần).
  • Tăng cường bảo quản, trang bị bổ sung các dụng cụ, hóa chất cơ bản và tận dụng các mẫu vật sống sẵn có tại địa phương để khắc phục khó khăn về cơ sở vật chất.

Đóng góp mới của đề tài

  • Về mặt lý luận: Hệ thống hóa và làm rõ cơ sở lý luận về dạy học thực hành môn Sinh học 11 đáp ứng các yêu cầu cần đạt của Chương trình GDPT 2018; xây dựng khung quy trình 2 giai đoạn gồm 8 bước gắn liền với các tiêu chí năng lực tìm hiểu thế giới sống.
  • Về mặt thực tiễn: Cung cấp bộ số liệu khảo sát thực trạng toàn diện từ 30 giáo viên và 248 học sinh THPT tại Thành phố Hồ Chí Minh; xây dựng hoàn chỉnh kế hoạch bài dạy thực hành mẫu cho chủ đề Cảm ứng ở thực vật; minh chứng tính hiệu quả và khả thi của phương pháp qua thực nghiệm sư phạm trên 6 lớp học thực tế.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Đề tài được thực hiện trong khung thời gian giới hạn (từ tháng 10/2023 đến tháng 04/2024). Địa bàn khảo sát thực trạng và thực nghiệm sư phạm chỉ mới triển khai tại 3 trường THPT thuộc Thành phố Hồ Chí Minh. Ngoài ra, khóa luận mới chỉ tiến hành thực nghiệm trên 1 kế hoạch bài dạy thực hành cụ thể thuộc phần Cảm ứng ở thực vật.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng quy trình thiết kế và tổ chức dạy học thực hành sang các mạch nội dung còn lại của chương trình Sinh học 11, đặc biệt là phần Cảm ứng ở động vật (quan sát và thực nghiệm tập tính) cùng chủ đề Sinh trưởng và phát triển ở sinh vật. Đồng thời, nghiên cứu có thể mở rộng phạm vi thực nghiệm trên nhiều địa bàn trường học với điều kiện cơ sở vật chất khác nhau.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng tham khảo: Giáo viên bộ môn Sinh học tại các trường THPT, sinh viên chuyên ngành Sư phạm Sinh học tại các trường đại học sư phạm, cùng cán bộ quản lý chuyên môn bộ môn khoa học tự nhiên.
  • Phần nội dung có giá trị ứng dụng cao:
    • Quy trình 2 giai đoạn (8 bước) thiết kế và tổ chức hoạt động thực hành theo định hướng phát triển năng lực tìm hiểu thế giới sống tại Chương 2.
    • Kế hoạch bài dạy thực hành chi tiết chủ đề "Cảm ứng ở thực vật" (3 tiết), bao gồm các phiếu học tập, bảng tiêu chí đánh giá (rubric) và hướng dẫn bố trí thí nghiệm thực tế.
    • Bộ công cụ khảo sát thực trạng và thang đo đánh giá các tiêu chí thành phần của năng lực tìm hiểu thế giới sống tại Chương 1 và Chương 3.

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận tiến hành thực nghiệm sư phạm tại những lớp và trường THPT cụ thể nào?
Thực nghiệm sư phạm được triển khai tại 3 trường THPT trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh với quy mô 2 lớp mỗi trường (mỗi lớp tối thiểu 30 học sinh), gồm: lớp 11A1 và 11A12 (THPT Nguyễn Chí Thanh), lớp 11A1 và 11A16 (THPT Trần Văn Giàu), lớp 11A10 và 11A11 (THPT Nguyễn Hiền).

2. Quy trình thiết kế và tổ chức dạy học thực hành trong đề tài gồm những bước cụ thể nào?
Quy trình gồm 2 giai đoạn với 8 bước:

  • Giai đoạn 1 (Thiết kế): Bước 1 - Lựa chọn chủ đề, xác định mục tiêu; Bước 2 - Phân tích nội dung, xác định phương pháp; Bước 3 - Giáo viên tiến hành thực hành và sưu tầm tư liệu; Bước 4 - Xây dựng kế hoạch bài dạy.
  • Giai đoạn 2 (Tổ chức): Bước 1 - Nêu mục tiêu và yêu cầu; Bước 2 - Học sinh thực hiện hoạt động, thảo luận, viết báo cáo; Bước 3 - Báo cáo sản phẩm; Bước 4 - Đánh giá việc thực hiện hoạt động thực hành.

3. Khảo sát thực trạng chỉ ra những rào cản lớn nhất nào đối với giáo viên khi dạy thực hành Sinh học?
Kết quả xử lý số liệu từ 30 giáo viên THPT chỉ ra 2 khó khăn lớn nhất là: (1) Nguyên liệu, hóa chất, trang thiết bị thực hành (điểm trung bình 4.23/5, đạt mức khó khăn 4); (2) Không gian và thời gian thực hành (điểm trung bình 4.07/5, đạt mức khó khăn 4).

4. Mạch nội dung Cảm ứng ở sinh vật trong môn Sinh học 11 (GDPT 2018) được phân bổ thời lượng như thế nào?
Chủ đề Cảm ứng ở sinh vật chiếm tổng thời lượng 12 tiết (17% chương trình Sinh học 11 gồm 70 tiết), được phân bổ: Khái quát về cảm ứng ở sinh vật (1 tiết, chiếm 1,4%), Cảm ứng ở thực vật (3 tiết, chiếm 4,3%), và Cảm ứng ở động vật (8 tiết, chiếm 11,3%).

5. Khung nguyên tắc xây dựng quy trình rèn luyện năng lực thực hành của khóa luận gồm những nguyên tắc nào?
Khóa luận vận dụng 4 nguyên tắc sư phạm cơ bản: (1) Đảm bảo mục đích; (2) Đảm bảo tính hệ thống; (3) Đảm bảo tính thực tiễn; (4) Đảm bảo tính tương tác.


Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Phạm Lê Như Anh đã giải quyết trọn vẹn mục tiêu thiết kế và tổ chức dạy học thực hành nội dung Cảm ứng ở sinh vật môn Sinh học 11 theo Chương trình GDPT 2018. Thông qua nghiên cứu lý thuyết, khảo sát thực trạng trên 30 giáo viên và 248 học sinh, cùng quá trình thực nghiệm sư phạm tại 3 trường THPT ở Thành phố Hồ Chí Minh, đề tài đã chứng minh tính hiệu quả của quy trình dạy học 2 giai đoạn trong việc nâng cao năng lực tìm hiểu thế giới sống của học sinh. Công trình là tài liệu tham khảo có giá trị học thuật và thực tiễn cao cho giáo viên và sinh viên ngành Sư phạm Sinh học trong công tác đổi mới phương pháp giảng dạy thực hành.