Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khóa luận tốt nghiệp cử nhân hóa học của tác giả Phạm Bảo Toàn (người hướng dẫn khoa học: TS. Trịnh Văn Biều, Trường Đại học Sư phạm TP.HCM, năm 2007) được thực hiện trong bối cảnh ngành Giáo dục và Đào tạo triển khai chủ trương đổi mới chương trình và sách giáo khoa trung học phổ thông, trọng tâm là phân ban và tự chọn ở lớp 10 theo chỉ thị nhiệm vụ năm học 2006 - 2007. Đồng thời, sự phát triển của công nghệ thông tin tạo điều kiện để phương tiện kỹ thuật và máy tính cá nhân thâm nhập vào đời sống học đường và gia đình học sinh.

Tuy nhiên, thực tế giảng dạy môn Hóa học tại các trường phổ thông vùng sâu, vùng xa thuộc huyện Tân Uyên, tỉnh Bình Dương cho thấy nguồn tư liệu hỗ trợ giảng dạy và học tập còn thiếu thốn. Đa số giáo viên vẫn sử dụng phương pháp thuyết trình kết hợp hình vẽ truyền thống, việc ứng dụng bài giảng điện tử cho ba chương đầu của chương trình Hóa học 10 còn hạn chế hoặc hầu như chưa được triển khai. Từ thực tiễn đó, tác giả lựa chọn đề tài nhằm xây dựng nguồn tư liệu số và hệ thống bài giảng phục vụ đổi mới phương pháp giảng dạy tại địa phương.

Mục đích nghiên cứu của đề tài là ứng dụng công nghệ thông tin để thiết kế hệ thống bài giảng điện tử và tìm kiếm các tư liệu hỗ trợ việc đổi mới phương pháp dạy học môn Hóa học lớp 10 bậc trung học phổ thông.

Nhiệm vụ nghiên cứu được văn bản xác định cụ thể theo ba nội dung:

  1. Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài.
  2. Xây dựng, thiết kế hệ thống bài giảng điện tử và tìm kiếm các tư liệu liên quan hỗ trợ việc đổi mới phương pháp dạy học chương 1, 2, 3 - môn Hóa học 10 ban cơ bản.
  3. Thực nghiệm sư phạm, thăm dò ý kiến của giáo viên và sinh viên để rút ra những nhận định chung về đề tài.

Đối tượng nghiên cứu là việc xây dựng, thiết kế hệ thống bài giảng điện tử và tìm kiếm các tư liệu liên quan đến môn Hóa học 10 ban cơ bản. Khách thể nghiên cứu là quá trình sử dụng công nghệ thông tin để đổi mới phương pháp dạy học tại trường trung học phổ thông. Phạm vi nghiên cứu về mặt nội dung giới hạn trong phạm vi ba chương 1, 2, 3 sách giáo khoa Hóa học 10 ban cơ bản; phạm vi khảo sát thực tiễn tập trung tại các trường trung học phổ thông trên địa bàn huyện Tân Uyên, tỉnh Bình Dương. Giả thuyết khoa học được đặt ra là: nếu thiết kế được hệ thống bài giảng điện tử và tìm kiếm được các tư liệu hỗ trợ việc đổi mới phương pháp dạy học môn Hóa học lớp 10 bậc trung học phổ thông thì kết quả dạy học môn Hóa ở trường trung học phổ thông sẽ được nâng cao.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận dựa trên khung lý thuyết về phương pháp dạy học và lý luận dạy học môn Hóa học, chủ yếu kế thừa từ các công trình nghiên cứu của GS. Nguyễn Ngọc Quang (Lý luận dạy học hóa học tập I, NXB Giáo dục, 1977). Về lý luận chung, tác giả vận dụng định hướng bốn trụ cột giáo dục của UNESCO công bố năm 1996 trong ấn phẩm Learning: The Treasure Within (Học để biết, Học để làm, Học để cùng sống với nhau, Học để làm người) cùng các quan điểm về dạy học lấy học sinh làm trung tâm, dạy học nêu vấn đề - ơrixtic và dạy học bằng hoạt động của người học.

Khóa luận phân loại phương pháp dạy học hóa học dựa trên 5 tiêu chuẩn của GS. Nguyễn Ngọc Quang:

  • Tiêu chuẩn 1: Mục đích cần thực hiện trong từng giai đoạn dạy học (nghiên cứu tài liệu mới, củng cố, vận dụng, khái quát hóa - hệ thống hóa, kiểm tra - đánh giá).
  • Tiêu chuẩn 2: Nguồn phát thông tin dạy học (lời nói - chữ viết, phương tiện trực quan, hoạt động tự lực của học sinh).
  • Tiêu chuẩn 3: Việc làm cụ thể của giáo viên và học sinh (thuyết trình, đàm thoại...).
  • Tiêu chuẩn 4: Thao tác tư duy (phân tích - tổng hợp, so sánh tuần tự, so sánh đối chiếu, khái quát hóa, quy nạp, suy diễn, loại suy).
  • Tiêu chuẩn 5: Cách thức điều khiển quá trình tiếp nhận kiến thức (thông báo - tái hiện, làm mẫu - bắt chước, nêu vấn đề - ơrixtic).

Về mặt văn bản chỉ đạo, khóa luận viện dẫn các mục tiêu giáo dục theo Nghị quyết Đại hội IX (2001 - 2005), định hướng giai đoạn 2006 - 2010 của Đảng và Chỉ thị của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo về 7 nhiệm vụ trọng tâm của năm học 2006 - 2007.

Phương pháp nghiên cứu được thực hiện gồm:

  • Phương pháp nghiên cứu lý luận: Đọc, phân tích và tổng hợp tài liệu về lý luận dạy học, chương trình và sách giáo khoa Hóa học 10.
  • Phương pháp thu thập và xử lý tư liệu: Tìm kiếm tư liệu, hình ảnh, video thí nghiệm từ nguồn mạng Internet và các phần mềm chuyên ngành.
  • Phương pháp khảo sát, điều tra thực tế: Điều tra thực trạng cơ sở vật chất, trình độ tin học của giáo viên và tình hình ứng dụng bài giảng điện tử tại 6 trường THPT huyện Tân Uyên, tỉnh Bình Dương.
  • Phương pháp thiết kế công nghệ: Sử dụng phần mềm Microsoft PowerPoint, Macromedia Flash kết hợp các phần mềm hóa học chuyên dụng như ChemOffice, MDL Isis Draw, HyperChem để biên soạn bài giảng.
  • Phương pháp thực nghiệm sư phạm và xử lý kết quả: Tiến hành giảng dạy thực nghiệm, thăm dò lấy ý kiến phản hồi từ giáo viên và sinh viên ngành Hóa học.

Nội dung chính theo từng chương

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

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý thuyết về phương pháp dạy học (PPDH), bản chất PPDH môn Hóa học và thực trạng ứng dụng công nghệ thông tin trong giáo dục phổ thông. Tác giả phân tích các đặc trưng nhận thức của môn Hóa học: là môn khoa học thực nghiệm và lý thuyết; thường xuyên vận dụng logic diễn dịch - quy nạp, cụ thể - trừu tượng; định luật tuần hoàn và thuyết cấu tạo chất đóng vai trò chủ đạo; bài tập hóa học là công cụ rèn luyện tư duy.

Chương này tổng hợp ưu điểm và nhược điểm của 5 phương pháp dạy học hóa học cơ bản:

Phương pháp dạy học Ưu điểm Nhược điểm
Thuyết trình (Thông báo - tái hiện) Truyền đạt được lượng thông tin lớn, tốn ít thời gian, hiệu quả kinh tế cao. Học sinh tương đối thụ động, chóng quên, khó áp dụng cho kiến thức phức tạp.
Đàm thoại (Hỏi - đáp) Học sinh làm việc tích cực, độc lập, tiếp thu tốt; tạo thông tin hai chiều. Giáo viên dễ bị động khi học sinh đặt câu hỏi ngoài dự kiến.
Nghiên cứu Học sinh tự lực, tích cực, sáng tạo cao nhất; tiếp thu kiến thức sâu sắc, vững chắc. Tốn nhiều thời gian, chỉ áp dụng được với một số nội dung dạy học nhất định.
Trực quan (Thí nghiệm, đồ dùng dạy học) Học sinh tập trung chú ý, dễ tiếp thu, nhớ lâu, lớp sinh động; rèn kỹ năng quan sát, thực hành. Phụ thuộc điều kiện vật chất, tốn thời gian chuẩn bị; một số thí nghiệm độc hại, nguy hiểm.
Sử dụng bài tập Học sinh tích cực, tự lực, sáng tạo, nhớ lâu; rèn kỹ năng vận dụng giải quyết vấn đề. Ít sử dụng được khi dạy kiến thức mới, tốn nhiều thời gian trên lớp.

Chương 1 cũng trình bày 4 kiểu xây dựng tình huống có vấn đề trong dạy học hóa học: tình huống nghịch lý, tình huống bế tắc, tình huống lựa chọn và tình huống tại sao (nhân quả).

Về mặt thực tiễn, tác giả khảo sát tình hình giáo dục tại 6 trường THPT huyện Tân Uyên, tỉnh Bình Dương (gồm THPT Huỳnh Văn Nghệ, THPT Tân Bình, THPT Thường Tân, THPT Lê Lợi, THPT Tân Phước Khánh và THPT Thái Hòa với quy mô trên 10.000 học sinh). Kết quả điều tra phản ánh:

  • Tỷ lệ giáo viên có chứng chỉ A tin học đạt trên 50%, nhưng tỷ lệ giáo viên nắm sâu và ứng dụng phần mềm chuyên dụng vào giảng dạy chỉ đạt 15% - 20%.
  • Tỷ lệ giáo viên sử dụng thành thạo PowerPoint và Macromedia Flash để thiết kế bài giảng điện tử chỉ đạt 3% - 4%.
  • Khảo sát thực tế tại trường THPT Huỳnh Văn Nghệ ghi nhận toàn trường chỉ có 4 bài giảng điện tử (gồm 2 bài môn Hóa, 1 bài môn Toán, 1 bài môn Lý), đa số được thiết kế ở mức độ trình diễn đơn giản.

Chương 2: Sử dụng hệ thống bài giảng điện tử và các tư liệu hỗ trợ việc đổi mới phương pháp dạy học Chương 1, 2, 3 sách giáo khoa Hóa học 10 ban cơ bản

Chương 2 trình bày quy trình xây dựng hệ thống bài giảng và phân loại tư liệu hỗ trợ giảng dạy 3 chương đầu sách giáo khoa Hóa học 10 ban cơ bản: Chương 1 (Nguyên tử), Chương 2 (Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học và định luật tuần hoàn), Chương 3 (Liên kết hóa học).

Nội dung chương mô tả chi tiết:

  • Phân tích kỹ thuật và tính năng của phần mềm Microsoft PowerPoint, Macromedia Flash và các công cụ hỗ trợ vẽ cấu trúc, mô phỏng phản ứng (ChemOffice, MDL Isis Draw, HyperChem).
  • Cấu trúc hệ thống tư liệu được phân chia thành các chuyên mục rõ ràng: Chuyên mục Bài giảng điện tử, Chuyên mục Hình ảnh, Chuyên mục Lịch sử hóa học, Chuyên mục Thí nghiệm video.
  • Thiết kế hệ thống các bài giảng điện tử tiêu biểu theo hướng đàm thoại ơrixtic và trực quan hóa, trong đó có bài giảng mẫu chi tiết:
    • Bài 8: Sự biến đổi tuần hoàn cấu hình electron nguyên tử các nguyên tố hóa học.
    • Bài 12: Liên kết ion - Tinh thể ion.
  • Đề xuất các yêu cầu cơ bản về mặt sư phạm và kỹ thuật khi giáo viên tiến hành chỉnh sửa, biên tập và vận hành bài giảng điện tử trên lớp học nhằm tránh tình trạng lạm dụng trình chiếu thụ động.

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Chương 3 trình bày quá trình tổ chức thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm chứng tính hiệu quả và tính khả thi của hệ thống bài giảng điện tử cùng kho tư liệu đã thiết kế:

  • Mục đích thực nghiệm (Mục 3.1): Đánh giá mức độ tiếp thu kiến thức, sự hứng thú học tập của học sinh và khả năng hỗ trợ giáo viên đổi mới phương pháp dạy học.
  • Đối tượng thực nghiệm (Mục 3.2): Học sinh lớp 10 THPT và sự tham gia đóng góp ý kiến của giáo viên bộ môn Hóa học, sinh viên sư phạm.
  • Cách tiến hành (Mục 3.3): Triển khai các giờ dạy thực nghiệm có ứng dụng bài giảng điện tử và tư liệu đối chứng với các lớp dạy theo phương pháp truyền thống.
  • Xử lý kết quả (Mục 3.4): Thu thập số liệu kiểm tra, phân tích mức độ hiểu bài, xử lý thống kê kết quả học tập giữa các nhóm lớp.
  • Bài học kinh nghiệm (Mục 3.5): Đúc kết các lưu ý sư phạm về phân bổ thời gian trình chiếu, kỹ năng kết hợp giữa lời giảng, bảng phấn và hiệu ứng đa phương tiện trong tiết học hóa học.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đạt được các kết quả cụ thể dựa trên số liệu và sản phẩm xây dựng:

  • Khảo sát và chỉ ra thực trạng ứng dụng công nghệ thông tin tại 6 trường THPT huyện Tân Uyên, tỉnh Bình Dương: mặc dù hơn 50% giáo viên có trình độ chứng chỉ A tin học, nhưng việc ứng dụng công nghệ thông tin vào giảng dạy chuyên môn còn thấp (15% - 20%), tỷ lệ thành thạo thiết kế bài giảng điện tử chỉ đạt 3% - 4%, số lượng bài giảng điện tử trong các trường còn rất ít (ghi nhận 4 bài tại trường THPT Huỳnh Văn Nghệ).
  • Xây dựng hoàn chỉnh hệ thống bài giảng điện tử và hệ thống tư liệu phân loại theo 4 chuyên mục (Bài giảng điện tử, Hình ảnh, Lịch sử hóa học, Thí nghiệm video) phục vụ ba chương đầu SGK Hóa học 10 ban cơ bản.
  • Cung cấp các giáo án điện tử mẫu (tiêu biểu như Bài 8 và Bài 12) được thiết kế theo hướng tổ chức hoạt động nhận thức, kết hợp câu hỏi gợi mở ơrixtic thay vì thuyết trình thuần túy.

Về mặt giải pháp, tác giả đề xuất:

  • Tăng cường trang bị phương tiện kỹ thuật, máy chiếu cho các trường THPT vùng ngoại thành, vùng xa.
  • Khuyến khích giáo viên nâng cao năng lực ứng dụng các phần mềm chuyên ngành (ChemOffice, HyperChem, Macromedia Flash) vào thiết kế đồ dùng dạy học trực quan.
  • Kết hợp linh hoạt bài giảng điện tử với các phương pháp dạy học tích cực (dạy học nêu vấn đề, hoạt động nhóm) để phát huy tính chủ động của học sinh.

Về đóng góp tự nêu, tác giả khẳng định đề tài góp phần cung cấp nguồn tư liệu và bài giảng tham khảo thiết thực cho giáo viên Hóa học THPT và sinh viên ngành sư phạm Hóa, đồng thời hỗ trợ việc đổi mới phương pháp giảng dạy môn Hóa học tại các trường THPT ở địa phương trong giai đoạn đầu thực hiện chương trình phân ban lớp 10.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận ghi nhận các hạn chế và hướng mở:

  • Phạm vi nội dung nghiên cứu chỉ mới dừng lại ở ba chương 1, 2, 3 của sách giáo khoa Hóa học 10 ban cơ bản, chưa bao quát toàn bộ chương trình Hóa học 10 cũng như các khối lớp 11 và 12.
  • Địa bàn khảo sát và thực nghiệm sư phạm chủ yếu tập trung tại huyện Tân Uyên, tỉnh Bình Dương trong điều kiện cơ sở vật chất, phòng máy vi tính của các trường còn nhiều hạn chế, gây khó khăn cho việc triển khai đồng bộ.
  • Hướng nghiên cứu tiếp theo được xác định là mở rộng thiết kế hệ thống bài giảng điện tử và sưu tầm tư liệu cho toàn bộ chương trình Hóa học THPT, nâng cao độ phức tạp của các mô hình mô phỏng thí nghiệm ảo và tiếp tục thực nghiệm trên quy mô nhiều trường, nhiều địa phương khác nhau.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo cụ thể cho các nhóm đối tượng:

  • Sinh viên chuyên ngành Sư phạm Hóa học và Phương pháp giảng dạy Hóa học: Tham khảo khung lý thuyết phân loại phương pháp dạy học theo GS. Nguyễn Ngọc Quang, cách thức xây dựng tình huống có vấn đề và kỹ năng soạn bài giảng điện tử bằng PowerPoint kết hợp Flash, ChemOffice.
  • Giáo viên Hóa học cấp THPT: Sử dụng trực tiếp hệ thống tư liệu hình ảnh, video thí nghiệm và cấu trúc bài giảng điện tử của Chương 1, Chương 2, Chương 3 Hóa học 10 ban cơ bản để ứng dụng vào tiết dạy trên lớp.
  • Cán bộ quản lý chuyên môn và nhà nghiên cứu giáo dục: Tham khảo số liệu khảo sát thực trạng trình độ tin học và rào cản ứng dụng công nghệ thông tin tại các trường THPT vùng nông thôn thời điểm 2006 - 2007.

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận tiến hành khảo sát thực trạng giảng dạy tại những trường trung học phổ thông nào?
Khóa luận khảo sát tại 6 trường THPT trên địa bàn huyện Tân Uyên, tỉnh Bình Dương, bao gồm: THPT Huỳnh Văn Nghệ, THPT Tân Bình, THPT Thường Tân, THPT Lê Lợi, THPT Tân Phước Khánh và THPT Thái Hòa.

2. Số liệu khảo sát về trình độ tin học và việc soạn bài giảng điện tử của giáo viên ở địa phương ra sao?
Kết quả khảo sát cho thấy trên 50% giáo viên có chứng chỉ A tin học, nhưng chỉ có 15% - 20% giáo viên nắm sâu và ứng dụng phần mềm vào mục đích giảng dạy; tỷ lệ giáo viên thành thạo phần mềm PowerPoint và Macromedia Flash để soạn bài giảng điện tử chỉ từ 3% - 4%. Tại trường THPT Huỳnh Văn Nghệ, tổng số bài giảng điện tử ghi nhận được chỉ có 4 bài (2 bài Hóa học, 1 bài Toán học, 1 bài Vật lý).

3. Khóa luận thiết kế bài giảng điện tử và tư liệu cho những chương nào trong sách giáo khoa Hóa học 10?
Khóa luận tập trung vào ba chương đầu của sách giáo khoa Hóa học 10 ban cơ bản: Chương 1 (Nguyên tử), Chương 2 (Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học và định luật tuần hoàn), Chương 3 (Liên kết hóa học), với hai bài giảng mẫu chi tiết là Bài 8 và Bài 12.

4. Những phần mềm nào được tác giả sử dụng để thiết kế bài giảng và tư liệu hỗ trợ?
Tác giả sử dụng Microsoft PowerPoint và Macromedia Flash làm công cụ thiết kế bài giảng, kết hợp các phần mềm chuyên ngành hóa học như ChemOffice, MDL Isis Draw và HyperChem để vẽ cấu trúc, mô phỏng phản ứng.

5. Khung lý luận dạy học môn Hóa học trong khóa luận dựa trên công trình của tác giả nào?
Khung lý luận chủ yếu dựa trên công trình Lý luận dạy học hóa học tập I (NXB Giáo dục, 1977) của GS. Nguyễn Ngọc Quang, kết hợp định hướng 4 trụ cột giáo dục của UNESCO (1996) và lý thuyết dạy học nêu vấn đề - ơrixtic.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Phạm Bảo Toàn đã tổng hợp hệ thống lý luận dạy học hóa học và phản ánh bức tranh thực tiễn về năng lực ứng dụng công nghệ thông tin tại các trường THPT huyện Tân Uyên, tỉnh Bình Dương năm 2007. Đề tài đã xây dựng hệ thống bài giảng điện tử cùng kho tư liệu video, hình ảnh hỗ trợ giảng dạy ba chương đầu SGK Hóa học 10 ban cơ bản bằng phần mềm PowerPoint và các công cụ hỗ trợ chuyên ngành. Kết quả thực nghiệm sư phạm đã kiểm chứng tính khả thi của việc kết hợp bài giảng điện tử với các phương pháp dạy học tích cực nhằm nâng cao chất lượng dạy học môn Hóa học ở bậc phổ thông.