Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện trong bối cảnh đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo theo định hướng chuyển từ trang bị kiến thức sang phát triển phẩm chất, năng lực người học. Tác giả căn cứ vào các văn bản chỉ đạo của Nhà nước và ngành giáo dục gồm:

  • Chỉ thị số 16/CT-TTg ngày 04/05/2017 của Thủ tướng Chính phủ về tăng cường năng lực tiếp cận cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư;
  • Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 04/11/2013 của Ban Chấp hành Trung ương Đảng về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo;
  • Nghị quyết số 88/2014/QH13 ngày 28/11/2014 của Quốc hội về đổi mới chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ thông;
  • Chương trình Giáo dục phổ thông (CT GDPT) 2018 môn Sinh học.

Sinh học là môn khoa học thực nghiệm. Hoạt động thực hành, thí nghiệm giữ vai trò cốt lõi trong việc hình thành và phát triển năng lực đặc thù, đặc biệt là năng lực tìm hiểu thế giới sống. Tuy nhiên, trong năm đầu tiên triển khai Chương trình GDPT 2018 ở cấp Trung học phổ thông (THPT), nguồn tài liệu hướng dẫn thiết kế và tổ chức dạy học thực hành còn hạn chế; việc tổ chức thực hành tại các trường THPT gặp nhiều rào cản về cơ sở vật chất, hóa chất, thời lượng và phương pháp đánh giá. Để giải quyết thực trạng trên, đề tài tập trung vào chủ đề "Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật" thuộc chương trình Sinh học 11.

Mục tiêu nghiên cứu: Thiết kế và tổ chức được bài thực hành nội dung Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật, Sinh học 11 nhằm phát triển năng lực tìm hiểu thế giới sống cho học sinh.

Giả thuyết nghiên cứu: Nếu thiết kế, tổ chức được các hoạt động thực hành với các phương pháp phù hợp thì sẽ phát triển được năng lực tìm hiểu thế giới sống cho học sinh trong chủ đề Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật, Sinh học 11.

Nhiệm vụ nghiên cứu: Khóa luận xác định 9 nhiệm vụ cụ thể:

  1. Tổng hợp các nghiên cứu trong nước và trên thế giới về dạy học thực hành Sinh học;
  2. Tổng hợp cơ sở lí luận về dạy học phát triển năng lực tìm hiểu thế giới sống, thực hành Sinh học và dạy học thực hành;
  3. Tổng hợp tài liệu để hoàn thành quy trình dạy học thực hành phù hợp với nội dung Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật;
  4. Khảo sát và đánh giá thực trạng dạy học thực hành môn Sinh học 11 cùng các vấn đề liên quan;
  5. Phân tích cấu trúc chương trình phần Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật, Sinh học 11 (CT GDPT 2018);
  6. Thiết kế các hoạt động thực hành phần Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật, Sinh học 11;
  7. Tổ chức dạy học thực hành phần Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật, Sinh học 11;
  8. Thực nghiệm sư phạm;
  9. Xử lí số liệu thống kê.

Đối tượng, khách thể và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Quá trình thiết kế và tổ chức thực hành phần Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật, Sinh học 11.
  • Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học thực hành nội dung Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật cho học sinh lớp 11 tại một số trường THPT.
  • Phạm vi thời gian: Từ tháng 10/2023 đến tháng 04/2024.
  • Phạm vi không gian: Nghiên cứu lý thuyết tại Trường Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh; khảo sát thực trạng trực tuyến giáo viên và học sinh tại một số trường THPT (như THPT Bùi Thị Xuân, THPT Nguyễn Chí Thanh, THPT Chuyên Thăng Long...); thực nghiệm sư phạm tại 2 trường THPT trên địa bàn TP. Hồ Chí Minh (mỗi trường 2 lớp).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng hệ thống cơ sở lý thuyết dựa trên các quan điểm giáo dục thực nghiệm của J. A. Comenius, J. Dewey (1933), J. K. Gilbert (2006), R. Roberts (2008), I. Abrahams & R. Millar (2008), Z. Shana & E. S. Abulibdeh (2020); cùng các nghiên cứu phương pháp dạy học Sinh học tại Việt Nam của Đinh Quang Báo & Nguyễn Đức Thành (2001), Đỗ Thành Trung (2019), Phạm Đình Văn & cs (2020, 2022), Đặng Thị Dạ Thủy & cs (2016, 2020).

Khóa luận làm rõ các khái niệm then chốt:

  • Thực hành Sinh học: Hoạt động của học sinh tác động lên đối tượng "sống" nhằm đạt mục tiêu học tập (khám phá kiến thức, hình thành và rèn luyện kĩ năng, củng cố và hoàn thiện kiến thức).
  • Phân loại thực hành: Gồm thực hành quan sát (tiến trình 6 bước: xác định mục đích, xác định đối tượng, xác định trình tự và câu hỏi định hướng, tác động mẫu vật, tiến hành quan sát - ghi chép, rút ra kết luận) và thực hành thí nghiệm (tiến trình 6 bước: xác định nhiệm vụ/vấn đề, xây dựng giả thuyết, thiết kế thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, đánh giá thí nghiệm, phát biểu kết luận).
  • Cấu trúc bài dạy thực hành: Gồm 5 thành phần (Mục tiêu, Chuẩn bị, Tổ chức thực hiện, Thu hoạch, Tổng kết).
  • Quy trình 4 bước tổ chức dạy học thực hành Sinh học: Bước 1 - Giới thiệu bài thực hành; Bước 2 - Học sinh thực hành; Bước 3 - Báo cáo, thảo luận; Bước 4 - Nhận xét, đánh giá.

Phương pháp nghiên cứu thực tế được triển khai đồng bộ:

  • Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Phân tích, tổng hợp văn bản pháp quy, tài liệu khoa học, chương trình Sinh học 11 CT GDPT 2018.
  • Phương pháp khảo sát thực tiễn: Sử dụng phiếu hỏi trực tuyến qua Microsoft Forms với thang đo Likert 5 mức độ (xử lý theo Jamieson S.). Mẫu khảo sát gồm 33 giáo viên (GV) và 272 học sinh (HS) tại các trường THPT ở TP. Hồ Chí Minh, Lâm Đồng, Tiền Giang.
  • Phương pháp quan sát: Sử dụng sổ tay ghi chép để thu thập dữ liệu định tính về thái độ, hứng thú và thao tác của học sinh trong giờ học thực nghiệm.
  • Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Thiết kế thực nghiệm không đối chứng (đo lường đầu vào - đầu ra) trên 4 lớp 11 thuộc 2 trường THPT tại TP. Hồ Chí Minh với kế hoạch bài dạy chủ đề "Tìm hiểu về hệ tuần hoàn" (thời lượng 2 tiết).
  • Phương pháp thống kê toán học: Xử lý và kiểm định số liệu bằng phần mềm Microsoft Excel và SPSS phiên bản 25.

Nội dung chính theo từng chương

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

Chương 1 tổng quan các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước, hệ thống hóa lý luận về dạy học thực hành Sinh học và trình bày kết quả khảo sát thực trạng giáo dục phổ thông.

Nội dung khảo sát Đối tượng Chỉ số / Kết quả chính
Nhận thức về mức độ cần thiết của dạy học thực hành 33 GV & 272 HS GV đánh giá điểm trung bình 4.80/5 (Rất cần thiết); HS đánh giá 4.50/5 (Cần thiết đến Rất cần thiết).
Mức độ thường xuyên sử dụng các PPDH thực hành 33 GV Thực hành quan sát (3.15/5), Thực hành thí nghiệm (3.15/5), Hoạt động trải nghiệm (2.62/5), Hoạt động STEM (2.59/5).
Mức độ hiệu quả của các PPDH thực hành 33 GV Thực hành thí nghiệm đạt hiệu quả cao nhất (3.87/5), Thực hành quan sát (3.75/5), Khảo sát thực địa (3.62/5).
Nội dung đánh giá năng lực tìm hiểu thế giới sống 33 GV GV đánh giá thường xuyên nhất ở kĩ năng viết báo cáo/thảo luận (3.55) và lập kế hoạch (3.75); ít đánh giá kĩ năng đề xuất vấn đề và xây dựng giả thuyết (mức 3 - Bình thường).
Hình thức đánh giá năng lực 33 GV Đánh giá qua kiểm tra viết và quan sát phổ biến nhất (mức 4); đánh giá qua hồ sơ học tập và sản phẩm học tập đạt hiệu quả cao nhất (3.93/5 và 3.84/5) nhưng ít được dùng thường xuyên.
Mức độ đạt được năng lực tìm hiểu TGS của HS 272 HS Đa số các tiêu chí tự đánh giá ở mức 3 (Trung bình). Tiêu chí lắng nghe, tôn trọng ý kiến đánh giá đạt 4.02/5.
Mức độ hứng thú với các PPDH thực hành 272 HS Thực hành thí nghiệm đạt hứng thú cao nhất (4.28/5), Thực hành quan sát mẫu vật (3.87/5), Điều tra thực địa (3.44/5).
Khó khăn khi dạy học thực hành của GV 33 GV Khó khăn lớn nhất là không gian và thời gian thực hành (4.84/5), tiếp theo là nguyên liệu, hóa chất, thiết bị (4.00/5).
Khó khăn khi học thực hành của HS 272 HS Khó khăn lớn nhất là kiến thức thực hành (3.85/5), tiếp theo là dụng cụ thiết bị (3.16/5).

Chương 2: Phát triển năng lực thực hành cho học sinh trong dạy học phần Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật, Sinh học 11

Chương 2 phân tích chương trình Sinh học 11 (CT GDPT 2018), xây dựng nguyên tắc, quy trình và thiết kế các kế hoạch bài dạy thực hành.

  1. Phân tích cấu trúc chương trình: Mạch nội dung "Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật" có thời lượng 27 tiết trên tổng số 70 tiết (chiếm 41% thời lượng môn học), chia làm hai phân môn lớn: Thực vật và Động vật. Tác giả xác định các yêu cầu cần đạt gắn với 3 bài thực hành trọng tâm:

    • Kế hoạch bài dạy 1: "Trao đổi nước và khoáng ở thực vật" (Quan sát cấu tạo khí khổng; Thí nghiệm hút nước ở rễ, vận chuyển nước ở thân, thoát hơi nước ở lá; Trồng cây bằng thủy canh, khí canh; Tưới nước chăm sóc cây).
    • Kế hoạch bài dạy 2: "Quang hợp và hô hấp ở thực vật" (Quan sát lục lạp; Chiết rút sắc tố chlorophyll a, b, carotene, xanthophyll; Thí nghiệm chứng minh hình thành tinh bột, thải oxygen; Thí nghiệm hô hấp ở thực vật).
    • Kế hoạch bài dạy 3: "Tìm hiểu về hệ tuần hoàn" (Đo huyết áp và nhịp tim người ở các trạng thái hoạt động; Mổ tim ếch, tìm hiểu tính tự động của tim, vai trò dây thần kinh giao cảm/đối giao cảm và tác động của adrenalin).
  2. 5 nguyên tắc xây dựng quy trình phát triển năng lực:

    • Đảm bảo tính mục đích: Xác định rõ năng lực hiện có và năng lực cần phát triển theo yêu cầu cần đạt.
    • Đảm bảo tính hệ thống: Quy trình gồm các giai đoạn, các bước liên kết logic, chặt chẽ, không trùng lặp.
    • Đảm bảo tính thực tiễn: Phù hợp với điều kiện cơ sở vật chất trường học, trình độ nhận thức của học sinh phổ thông.
    • Đảm bảo tính trải nghiệm: Tạo cơ hội cho học sinh tự thao tác, giải quyết tình huống thực tế để thích ứng linh hoạt.
    • Đảm bảo tính tương tác: Kết hợp hoạt động cá nhân và hoạt động nhóm để tăng cường trao đổi, phản biện đa chiều.
  3. 4 biện pháp phát triển năng lực tìm hiểu thế giới sống:

    • Biện pháp 1: Thiết kế tài liệu hướng dẫn thực hành cho học sinh (cung cấp kiến thức nền, quy trình thao tác và hướng dẫn an toàn trước giờ học).
    • Biện pháp 2: Tổ chức đánh giá thường xuyên năng lực thực hành của học sinh (sử dụng bảng kiểm, rubric và đánh giá đồng đẳng).
    • Biện pháp 3: Tổ chức dạy học thực hành ở lớp kết hợp ngoài giờ học (cho phép học sinh chuẩn bị mẫu vật hoặc theo dõi thí nghiệm dài ngày tại nhà).
    • Biện pháp 4: Tăng cường ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học thực hành (sử dụng video mô phỏng, phần mềm và phiếu giao nhiệm vụ điện tử).

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Chương 3 trình bày việc kiểm chứng tính khả thi của tiến trình sư phạm đã thiết kế thông qua thực nghiệm sư phạm không đối chứng tại 2 trường THPT trên địa bàn TP. Hồ Chí Minh (4 lớp 11).

  • Nội dung thực nghiệm: Triển khai kế hoạch bài dạy chủ đề "Tìm hiểu về hệ tuần hoàn" (2 tiết).
  • Quy trình thực nghiệm:
    • Bước 1: Kiểm tra đầu vào đánh giá mức độ năng lực tìm hiểu thế giới sống ban đầu của học sinh.
    • Bước 2: Tổ chức dạy học thực nghiệm theo quy trình 4 bước và áp dụng các biện pháp sư phạm đã đề xuất.
    • Bước 3: Kiểm tra đầu ra và đánh giá sự tiến bộ của học sinh theo bảng tiêu chí 5 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.
  • Phân tích kết quả: Khóa luận lập bảng phân phối tần suất điểm $X_i$, đồ thị đường lũy tích trước và sau thực nghiệm, biểu đồ tỷ lệ phần trăm mức độ đạt được và biểu đồ mức độ tiến bộ theo từng tiêu chí. Kết quả phân tích định tính và định lượng cho thấy đường lũy tích sau thực nghiệm dịch chuyển rõ rệt về phía điểm cao; tỷ lệ học sinh đạt mức Khá và Tốt ở cả 5 tiêu chí năng lực tăng lên đáng kể so với bài kiểm tra đầu vào.

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính

  • Xác lập bộ dữ liệu thực trạng dạy học thực hành Sinh học 11 từ 33 GV và 272 HS tại các trường THPT, chỉ rõ điểm nghẽn về quỹ thời gian (GV đánh giá mức khó khăn 4.84/5) và thiếu hụt kiến thức thực hành của học sinh (3.85/5).
  • Xây dựng hoàn chỉnh khung kế hoạch bài dạy cho 3 cụm nội dung thực hành thuộc chủ đề Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật theo CT GDPT 2018.
  • Đề xuất 4 biện pháp sư phạm cụ thể nhằm nâng cao năng lực tìm hiểu thế giới sống cho học sinh THPT.
  • Thực nghiệm sư phạm chứng minh giả thuyết khoa học: việc tổ chức bài dạy thực hành theo quy trình logic và bảng tiêu chí đánh giá rõ ràng giúp học sinh tiến bộ đồng đều ở cả 5 tiêu chí thành phần của năng lực tìm hiểu thế giới sống.

Giải pháp và kiến nghị

  • Giáo viên cần chủ động xây dựng tài liệu hướng dẫn thực hành chi tiết, gửi trước cho học sinh nghiên cứu để khắc phục hạn chế về thời gian trên lớp.
  • Đa dạng hóa các công cụ kiểm tra đánh giá, tăng cường đánh giá qua hồ sơ học tập, sản phẩm thực hành và tự đánh giá/đánh giá chéo thay vì chỉ dựa vào kiểm tra viết.
  • Tận dụng nguyên vật liệu, mẫu vật sẵn có tại địa phương để giảm áp lực về kinh phí và thiết bị chuyên dụng.

Đóng góp mới

  • Về mặt lí luận: Hệ thống hóa cơ sở lí luận về dạy học thực hành Sinh học định hướng phát triển năng lực tìm hiểu thế giới sống theo yêu cầu của CT GDPT 2018.
  • Về mặt thực tiễn: Cung cấp minh chứng khảo sát thực trạng tại các trường THPT; thiết kế hệ thống bài dạy thực hành chi tiết kèm công cụ đánh giá năng lực có thể áp dụng trực tiếp trong giảng dạy môn Sinh học 11.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Nghiên cứu thực nghiệm sư phạm chỉ được triển khai tại 2 trường THPT trên địa bàn TP. Hồ Chí Minh với quy mô 4 lớp học và thực nghiệm trên 1 kế hoạch bài dạy cụ thể ("Tìm hiểu về hệ tuần hoàn"), chưa triển khai thực nghiệm đồng loạt toàn bộ các bài thực hành của chủ đề. Phương pháp thực nghiệm áp dụng mô hình không đối chứng (so sánh đầu vào - đầu ra).
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng phạm vi thực nghiệm sư phạm sang nhiều trường THPT ở các khu vực địa lý khác nhau; áp dụng mô hình thực nghiệm có nhóm đối chứng; hoàn thiện và số hóa bộ học liệu hướng dẫn thực hành đa phương tiện (video thao tác mẫu, phần mềm mô phỏng thí nghiệm).

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên ngành Sư phạm Sinh học: Tham khảo phương pháp nghiên cứu giáo dục, quy trình thiết kế kế hoạch bài dạy thực hành và phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm bằng SPSS/Excel.
  • Giáo viên môn Sinh học cấp THPT: Trực tiếp sử dụng các kế hoạch bài dạy thực hành (trao đổi nước và khoáng, quang hợp - hô hấp, hệ tuần hoàn), phiếu khảo sát, bảng tiêu chí đánh giá năng lực và các biện pháp sư phạm để triển khai chương trình Sinh học 11 CT GDPT 2018.
  • Cán bộ quản lý chuyên môn và nhà nghiên cứu phương pháp dạy học: Tham khảo dữ liệu thực trạng để xây dựng kế hoạch bồi dưỡng chuyên môn về kiểm tra, đánh giá năng lực thực hành cho giáo viên phổ thông.

Câu hỏi thường gặp

1. Tác giả khảo sát thực trạng dạy học thực hành trên những đối tượng nào và ở đâu? Tác giả đã khảo sát 33 giáo viên và 272 học sinh tại các trường THPT trên địa bàn TP. Hồ Chí Minh, Lâm Đồng và Tiền Giang (tiêu biểu như THPT Bùi Thị Xuân, THPT Nguyễn Chí Thanh, THPT Chuyên Thăng Long, THPT Chuyên Trần Đại Nghĩa, THPT Hùng Vương, THPT Tây Sơn...) thông qua biểu mẫu trực tuyến Microsoft Forms.

2. Mạch nội dung Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật chiếm thời lượng bao nhiêu trong chương trình Sinh học 11? Nội dung này chiếm thời lượng 27 tiết trên tổng số 70 tiết của môn Sinh học 11 theo CT GDPT 2018, tương đương tỷ lệ 41% tổng thời lượng chương trình.

3. Theo kết quả khảo sát, khó khăn lớn nhất của giáo viên và học sinh khi thực hiện dạy học thực hành là gì? Khó khăn lớn nhất của giáo viên là vấn đề không gian và thời gian thực hành (điểm đánh giá 4.84/5). Đối với học sinh, khó khăn lớn nhất là sự thiếu hụt kiến thức thực hành trước khi vào bài học (điểm đánh giá 3.85/5).

4. Khóa luận đề xuất bao nhiêu biện pháp sư phạm nhằm phát triển năng lực tìm hiểu thế giới sống? Tác giả đề xuất 4 biện pháp: (1) Thiết kế tài liệu hướng dẫn thực hành cho học sinh; (2) Tổ chức đánh giá thường xuyên năng lực thực hành; (3) Tổ chức dạy học thực hành ở lớp kết hợp ngoài giờ học; (4) Tăng cường ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học thực hành.

5. Chủ đề nào được tác giả lựa chọn để tiến hành thực nghiệm sư phạm tại trường THPT? Tác giả lựa chọn kế hoạch bài dạy thực hành thuộc chủ đề "Tìm hiểu về hệ tuần hoàn" (thời lượng 2 tiết) để tiến hành thực nghiệm sư phạm trên 4 lớp 11 tại 2 trường THPT ở TP. Hồ Chí Minh.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Đặng Lan Thanh đã giải quyết trọn vẹn mục tiêu nghiên cứu thông qua việc hệ thống hóa cơ sở lý luận và đánh giá thực trạng dạy học thực hành môn Sinh học 11 theo Chương trình GDPT 2018. Đề tài đã thiết kế các hoạt động thực hành bám sát yêu cầu cần đạt của chủ đề Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật, đồng thời đề xuất 4 biện pháp sư phạm và bộ công cụ đánh giá năng lực tìm hiểu thế giới sống. Kết quả thực nghiệm sư phạm trên học sinh THPT khẳng định tính khả thi và hiệu quả của các giải pháp, đóng góp tài liệu chuyên môn thiết thực cho công tác giảng dạy Sinh học ở trường phổ thông.