Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khóa luận tốt nghiệp "Vận dụng dạy học dự án theo hướng tích hợp trong dạy học hóa hữu cơ trung học phổ thông" do sinh viên Nguyễn Thị Ánh Khanh thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Phan Đồng Châu Thủy tại Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh (tháng 4 năm 2017), thuộc chuyên ngành Lí luận và phương pháp dạy học hóa học. Đề tài được hình thành từ bốn căn cứ thực tiễn và lý luận giáo dục:

  1. Yêu cầu đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo: Nghị quyết Hội nghị lần thứ 8 Ban Chấp hành Trung ương khóa XI (Nghị quyết số 29-NQ/TW) đề ra nhiệm vụ đổi mới chương trình nhằm phát triển phẩm chất và năng lực người học, tăng cường thực hành và vận dụng kiến thức vào thực tiễn, đồng thời Điều 28 Luật Giáo dục 2005 yêu cầu phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, rèn luyện kỹ năng làm việc nhóm và vận dụng kiến thức.
  2. Mối liên hệ liên môn giữa các ngành khoa học tự nhiên: Kiến thức giữa các môn Hóa học, Vật lí và Sinh học có nhiều điểm giao thoa. Dạy học tích hợp giúp chuyển đổi từ "tư duy cơ giới cổ điển" sang "tư duy hệ thống", khắc phục tình trạng tiếp thu khái niệm rời rạc khiến học sinh không vận dụng được vào đời sống.
  3. Yêu cầu giảm tải nội dung học tập: Việc tích hợp tri thức liên môn giúp loại bỏ sự trùng lặp nội dung giữa các môn học trong quỹ thời gian học tập có hạn tại nhà trường phổ thông.
  4. Ưu thế của phương pháp dạy học dự án (DHDA): DHDA là phương thức tổ chức dạy học giúp gắn liền lý thuyết với thực hành thông qua các nhiệm vụ mang tính mở, yêu cầu học sinh làm việc hợp tác để tạo ra sản phẩm cụ thể có giá trị thực tiễn.

Mục đích nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu vận dụng DHDA theo hướng tích hợp trong dạy học hóa hữu cơ cấp trung học phổ thông (THPT) nhằm nâng cao khả năng vận dụng kiến thức liên môn vào thực tiễn và nâng cao kết quả học tập môn Hóa học của học sinh.

Nhiệm vụ nghiên cứu được xác định cụ thể theo 3 nhóm:

  1. Nghiên cứu cơ sở lí luận về đổi mới phương pháp dạy học hóa học, tổng quan quan điểm dạy học tích hợp (DHTH), phương pháp DHDA và điều tra thực trạng sử dụng DHDA theo hướng tích hợp tại một số trường THPT tỉnh Lâm Đồng.
  2. Phân tích mục tiêu, cấu trúc nội dung chương trình hóa hữu cơ THPT và các môn học liên quan (Vật lí, Sinh học); đề xuất nguyên tắc, quy trình thiết kế dự án và tiến hành thiết kế các dự án dạy học tích hợp cụ thể.
  3. Tiến hành thực nghiệm sư phạm tại Trường THPT Xuân Trường – Đà Lạt để kiểm nghiệm tính khả thi và hiệu quả của các dự án đã xây dựng.

Khách thể nghiên cứu là quá trình dạy học hóa học ở trường THPT; đối tượng nghiên cứu là phương pháp DHDA theo hướng tích hợp trong chương trình hóa hữu cơ THPT. Phạm vi nội dung tập trung vào mạch kiến thức Hóa hữu cơ THPT; địa bàn khảo sát thực trạng và thực nghiệm sư phạm tại các trường THPT thuộc tỉnh Lâm Đồng. Giả thuyết khoa học đặt ra là: nếu áp dụng DHDA theo hướng tích hợp để dạy chương trình hóa hữu cơ THPT một cách hợp lý thì sẽ giúp nâng cao khả năng vận dụng kiến thức liên môn vào thực tiễn và nâng cao kết quả học tập môn Hóa học của học sinh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết của đề tài dựa trên các công trình nghiên cứu về DHTH và DHDA trong nước và quốc tế:

  • Dạy học tích hợp: Tác giả tổng hợp quan điểm của Đỗ Hương Trà, Hoàng Ngọc Hùng, Đỗ Ngọc Thống, Cao Thị Thặng, Lương Việt Thái, Nguyễn Phúc Chỉnh. Về phân loại mức độ tích hợp, đề tài đối chiếu giữa thang 6 mức độ của Nguyễn Thị Kim Dung (Truyền thống, Kết hợp/lồng ghép, Tích hợp trong một môn học, Đa môn, Liên môn, Xuyên môn/hòa trộn) và 3 mức độ của Đỗ Hương Trà (Lồng ghép, Vận dụng kiến thức liên môn, Hòa trộn theo mô hình xương cá và mạng nhện).
  • Dạy học dự án: Tiếp cận khung lý thuyết của Bernd Meier – Nguyễn Văn Cường, Trịnh Văn Biểu, Phan Đồng Châu Thủy. Đề tài xác lập 8 đặc điểm bản chất của DHDA (định hướng thực tiễn, ý nghĩa thực tiễn xã hội, định hướng hứng thú, tính phức hợp, định hướng hành động, tính tự lực cao, cộng tác làm việc, định hướng sản phẩm) và tiến trình thực hiện gồm 5 bước.

Phương pháp nghiên cứu thực tế gồm ba nhóm phương pháp:

  • Phương pháp nghiên cứu lí luận: Thu thập, phân tích, tổng hợp và hệ thống hóa tài liệu về lý luận dạy học; phân tích chương trình sách giáo khoa Hóa học hữu cơ (lớp 11 và 12 ban Cơ bản), chương trình Vật lí và Sinh học THPT.
  • Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Điều tra thực trạng bằng phiếu hỏi đối với $n = 37$ giáo viên Hóa học đang trực tiếp giảng dạy tại 31 trường THPT trên địa bàn tỉnh Lâm Đồng (tháng 3/2017); lấy ý kiến chuyên gia, giảng viên và giáo viên THPT; tổ chức thực nghiệm sư phạm tại Trường THPT Xuân Trường – Đà Lạt trên các lớp khối 11.
  • Phương pháp xử lí thông tin: Ứng dụng thống kê toán học trong nghiên cứu khoa học sư phạm ứng dụng để phân tích định lượng dữ liệu thực nghiệm (tính toán tần số, tần suất, tần suất lũy tích, đồ thị phân loại học lực và kiểm chứng Chi-square $\chi^2$ ba miền).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc vận dụng dạy học dự án theo hướng tích hợp trong dạy học hóa học THPT

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lí luận về đổi mới phương pháp dạy học hóa học theo định hướng phát triển năng lực, làm rõ khái niệm, ưu điểm, hạn chế của DHTH và DHDA. Tác giả phân tích tiến trình 5 bước tổ chức DHDA gồm: (1) Xác định chủ đề và mục đích dự án; (2) Xây dựng kế hoạch thực hiện; (3) Thực hiện dự án; (4) Trình bày sản phẩm dự án; (5) Đánh giá dự án.

Về mặt thực tiễn, chương này công bố kết quả điều tra 37 giáo viên Hóa học tại 31 trường THPT tỉnh Lâm Đồng vào tháng 3/2017. Dữ liệu khảo sát cho thấy mức độ vận dụng DHDA theo hướng tích hợp còn rất thấp: hơn 50% giáo viên chưa từng sử dụng phương pháp này; 37,84% giáo viên thực hiện 1 dự án/năm và chỉ có 10,00% giáo viên thực hiện 2 dự án/năm.

Nhóm khó khăn của giáo viên khi thực hiện DHDA tích hợp Số lượng (GV) Tỷ lệ (%)
Chương trình môn học có sự phân hóa rõ rệt 37 100,00
Tốn nhiều thời gian cho việc xây dựng và thực hiện dự án 36 97,30
Khó khăn trong việc thiết kế dự án tích hợp và lôi cuốn HS 32 86,49
Học sinh còn khá thụ động trong học tập và hạn chế kỹ năng sống 28 75,68
Không đủ điều kiện về cơ sở vật chất, trang thiết bị 21 56,76
Khó khăn trong việc giúp HS tự định hướng, tự đánh giá 22 59,46
Khó khăn trong việc đánh giá đảm bảo chính xác, hiệu quả 18 48,65
Giáo viên chưa quen hướng dẫn và tư vấn cho HS 15 40,54

Chương 2: Vận dụng dạy học dự án theo hướng tích hợp trong dạy học hóa hữu cơ THPT

Chương 2 phân tích nội dung chương trình Hóa hữu cơ THPT (ban Cơ bản lớp 11 và 12) cùng các mạch kiến thức liên quan ở môn Vật lí (nhiệt học, quang hình) và Sinh học (chuyển hóa vật chất và năng lượng, vi sinh vật, di truyền). Trên cơ sở đó, tác giả xây dựng 6 nguyên tắc thiết kế dự án: (1) Bám sát mục tiêu dạy học; (2) Đảm bảo tính thực tiễn; (3) Tích hợp liên môn; (4) Phù hợp với điều kiện thực tế; (5) Định hướng vào người học, tạo cơ hội hợp tác nhóm và báo cáo sản phẩm; (6) Ứng dụng công nghệ thông tin.

Quy trình thiết kế dự án được chuẩn hóa theo cấu trúc hồ sơ gồm 7 thành tố: Tên dự án, Ý tưởng dự án, Nội dung tích hợp, Mục tiêu dự án (kiến thức, kỹ năng, thái độ), Bộ câu hỏi định hướng (câu hỏi khái quát, câu hỏi nội dung, câu hỏi bài học), Kế hoạch đánh giá và Nguồn tài liệu. Kế hoạch đánh giá được thiết kế đa giai đoạn:

  • Trước khi thực hiện: Trả lời câu hỏi định hướng và hoàn thành cột K (Know), W (Want to know) trong bảng KWL.
  • Trong khi thực hiện: Theo dõi tiến độ, thực hiện phiếu tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng giữa các thành viên (thang điểm: -1, 0, 1, 2).
  • Sau khi thực hiện: Báo cáo sản phẩm (thuyết trình, video clip, infographic), hoàn thành cột L (Learned) trong bảng KWL và làm bài kiểm tra kiến thức 15 phút.

Điểm tổng hợp cá nhân được tính theo công thức: $$Y = \frac{\text{Điểm kiểm tra 15 phút} + \text{Điểm đánh giá đồng đẳng (quy đổi thang 10)} + \text{Điểm sản phẩm dự án (quy đổi thang 10)}}{3}$$

Trong đó, điểm sản phẩm dự án là trung bình cộng giữa điểm chấm chéo của các nhóm và điểm đánh giá của giáo viên theo các rubric tiêu chí có điểm tối đa là 3 cho mỗi tiêu chí. Tác giả đã thiết kế hoàn chỉnh 4 chủ đề dự án học tập:

  1. Dự án 1: "Ancol – lợi hay hại?" (Hóa học 11 – Bài Ancol, Phenol; tích hợp Sinh học về hệ thần kinh, hệ tiêu hóa và công nghệ lên men thực phẩm).
  2. Dự án 2: "Giải mã chất làm trái cây chín mau, tươi lâu" (Hóa học 11 – Bài Anken/Etilen; tích hợp Sinh học thực vật và an toàn thực phẩm).
  3. Dự án 3: "Giấm – nhiều lợi ích không ngờ" (Hóa học 11 – Bài Axit cacboxylic; tích hợp Sinh học lên men axetic và ứng dụng đời sống).
  4. Dự án 4: "Protein và vai trò đối với cơ thể" (Hóa học 12 – Bài Peptit và Protein; tích hợp Sinh học tế bào, chuyển hóa dinh dưỡng).

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Chương 3 trình bày quá trình thực nghiệm sư phạm tại Trường THPT Xuân Trường – Đà Lạt trên học sinh khối 11 thông qua việc triển khai Dự án 1: "Ancol – lợi hay hại?". Học sinh các lớp 11A1, 11A2, 11A3, 11A4 được chia nhóm thực hiện các sản phẩm đa dạng gồm:

  • Bài trình chiếu PowerPoint: Tác hại của rượu đến hệ thần kinh (Nhóm 4 – 11A2), tác hại của rượu đến hệ tiêu hóa (Nhóm 4 – 11A3).
  • Infographic: Tác hại của rượu đến hệ tiêu hóa (Nhóm 6 – 11A2), tác hại của rượu đến hệ thần kinh (Nhóm 5 – 11A3).
  • Video thực nghiệm: Quy trình làm cơm rượu (Nhóm 4 – 11A1, Nhóm 6 – 11A4), quy trình làm rượu nho (Nhóm 7 – 11A3, Nhóm 4 – 11A4).

Kết quả thực nghiệm được lượng hóa qua bài kiểm tra 15 phút và phiếu khảo sát ý kiến học sinh sau khi hoàn thành dự án. Phân tích thống kê (bảng phân phối tần số, tần suất lũy tích và kiểm định Chi-square $\chi^2$) cho thấy chất lượng nắm vững kiến thức hóa học và khả năng vận dụng liên môn của học sinh nhóm thực nghiệm đạt kết quả cao hơn rõ rệt. Khảo sát ý kiến học sinh qua 7 câu hỏi xác nhận học sinh tăng hứng thú học tập, phát triển kỹ năng làm việc nhóm, kỹ năng công nghệ thông tin và nhận thức rõ các vấn đề an toàn sức khỏe trong đời sống.

Kết quả và đóng góp

Về mặt khoa học và giáo dục, khóa luận đạt được các kết quả cụ thể:

  • Dữ liệu thực trạng: Cung cấp bức tranh thực trạng về việc triển khai dạy học tích hợp và dự án tại 31 trường THPT tỉnh Lâm Đồng với các con số định lượng về khó khăn của giáo viên (100% vướng mắc về cấu trúc chương trình, 97,30% về quỹ thời gian, 86,49% về kỹ thuật thiết kế dự án).
  • Bộ công cụ sư phạm: Xây dựng hệ thống 6 nguyên tắc và quy trình 7 bước thiết kế hồ sơ dự án tích hợp; thiết lập bộ công cụ đánh giá đa chiều kết hợp bảng KWL, rubric chấm bài thuyết trình, video, infographic và phiếu đánh giá đồng đẳng.
  • Hệ thống dự án mẫu: Xây dựng chi tiết 4 dự án dạy học tích hợp cho phần Hóa hữu cơ THPT gắn liền với thực tiễn sản xuất và đời sống.
  • Thực nghiệm thực tế: Chứng minh tính khả thi của tiến trình dạy học dự án tại Trường THPT Xuân Trường – Đà Lạt, tạo ra các sản phẩm học tập cụ thể (video làm rượu, infographic y sinh học) và cải thiện kết quả kiểm tra kiến thức của học sinh.

Tác giả đề xuất các kiến nghị: các cấp quản lý giáo dục cần điều chỉnh hình thức kiểm tra đánh giá đồng bộ với đổi mới phương pháp; tổ chức tập huấn chuyên sâu về kỹ năng thiết kế bài giảng tích hợp liên môn; trang bị thêm điều kiện cơ sở vật chất và bố trí quỹ thời gian linh hoạt trong phân phối chương trình để giáo viên và học sinh thuận lợi triển khai dạy học dự án.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận chỉ ra một số điểm giới hạn trong phạm vi nghiên cứu:

  • Cỡ mẫu điều tra thực trạng dừng lại ở 37 giáo viên Hóa học thuộc địa bàn tỉnh Lâm Đồng, chưa mở rộng ra các tỉnh thành khác.
  • Quá trình thực nghiệm sư phạm chỉ mới triển khai thực tế Dự án 1 ("Ancol – lợi hay hại?") trên đối tượng học sinh khối 11 tại một trường THPT (THPT Xuân Trường – Đà Lạt); ba dự án còn lại (Dự án 2, 3, 4) dừng ở mức thiết kế hồ sơ hoàn chỉnh mà chưa tiến hành thực nghiệm đối chứng trên lớp học.

Hướng nghiên cứu tiếp theo được xác định là: tiếp tục triển khai thực nghiệm sư phạm đối với 3 dự án còn lại trong chương trình Hóa học 11 và 12; mở rộng thiết kế các dự án dạy học tích hợp cho các phân môn Hóa học đại cương và Hóa học vô cơ; đồng thời thử nghiệm mô hình trên diện rộng tại nhiều trường THPT có điều kiện cơ sở vật chất và đối tượng học sinh khác nhau.

Giá trị tham khảo

Tài liệu có giá trị tham khảo chuyên môn trực tiếp cho các đối tượng:

  • Giáo viên Hóa học THPT: Tham khảo khung hồ sơ 4 dự án tích hợp hóa hữu cơ, các bộ câu hỏi định hướng và bộ tiêu chí rubric đánh giá sản phẩm học sinh (video, infographic, slide bài giảng) để áp dụng vào các tiết học thực tế hoặc hoạt động trải nghiệm sáng tạo.
  • Sinh viên, học viên cao học ngành Sư phạm Hóa học và Lí luận - PPDH bộ môn: Tham khảo cấu trúc nghiên cứu khoa học sư phạm ứng dụng, quy trình thiết kế phiếu điều tra thực trạng, phương pháp phối hợp bảng KWL và kỹ thuật xử lý số liệu thực nghiệm bằng thống kê toán học ($\chi^2$, tần suất lũy tích).
  • Cán bộ quản lý chuyên môn tại các trường phổ thông: Căn cứ vào các số liệu khó khăn thực tế của giáo viên để xây dựng kế hoạch bồi dưỡng chuyên môn liên môn và điều chỉnh cơ chế đánh giá học sinh theo định hướng phát triển năng lực.

Câu hỏi thường gặp

1. Khảo sát thực trạng 37 giáo viên tại Lâm Đồng ghi nhận những khó khăn lớn nhất nào khi thực hiện dạy học dự án tích hợp?
Kết quả điều tra cho thấy 100% giáo viên nhận định chương trình môn học có sự phân hóa rõ rệt gây trở ngại lớn cho việc liên kết kiến thức; 97,30% giáo viên khẳng định bị thiếu thời gian để xây dựng và theo dõi dự án; 86,49% giáo viên gặp khó khăn trong việc thiết kế dự án lôi cuốn học sinh; và 75,68% giáo viên phản ánh học sinh còn thụ động trong học tập.

2. Tác giả đề xuất bao nhiêu nguyên tắc khi thiết kế dự án dạy học theo hướng tích hợp?
Tác giả đề xuất 6 nguyên tắc gồm: (1) Luôn bám sát vào mục tiêu dạy học; (2) Đảm bảo tính thực tiễn; (3) Tích hợp liên môn nội dung kiến thức; (4) Dự án phải phù hợp với điều kiện thực tế; (5) Định hướng vào người học, tạo cơ hội cho học sinh hợp tác nhóm và thể hiện mình qua báo cáo sản phẩm; (6) Ứng dụng công nghệ thông tin.

3. Khóa luận đã thiết kế chi tiết những chủ đề dự án nào trong chương trình Hóa hữu cơ THPT?
Đề tài xây dựng 4 dự án: Dự án 1 "Ancol – lợi hay hại?", Dự án 2 "Giải mã chất làm trái cây chín mau, tươi lâu", Dự án 3 "Giấm – nhiều lợi ích không ngờ" (thuộc chương trình lớp 11) và Dự án 4 "Protein và vai trò đối với cơ thể" (thuộc chương trình lớp 12).

4. Điểm đánh giá cá nhân của học sinh khi tham gia dự án được tính toán theo công thức nào?
Điểm cá nhân $Y$ là trung bình cộng của 3 cột điểm: $Y = (\text{Điểm kiểm tra 15 phút} + \text{Điểm đánh giá đồng đẳng} + \text{Điểm sản phẩm dự án})/3$. Trong đó, điểm đánh giá đồng đẳng được tính từ phiếu chấm chéo các thành viên theo thang điểm $-1, 0, 1, 2$ rồi quy đổi về thang 10; điểm sản phẩm dự án là trung bình giữa điểm học sinh tự đánh giá và điểm giáo viên chấm theo rubric.

5. Trong thực nghiệm sư phạm tại THPT Xuân Trường – Đà Lạt, học sinh đã tạo ra những dạng sản phẩm cụ thể nào?
Học sinh các lớp 11A1, 11A2, 11A3, 11A4 đã thực hiện ba nhóm sản phẩm chính: bài trình chiếu PowerPoint về tác hại của rượu đối với hệ thần kinh và hệ tiêu hóa; các poster Infographic tuyên truyền y học; và các video clip ghi lại quá trình tự thực hành làm cơm rượu và làm rượu nho tại nhà.

Kết luận

Khóa luận của tác giả Nguyễn Thị Ánh Khanh đã giải quyết trọn vẹn nhiệm vụ nghiên cứu lí luận và thực tiễn về việc vận dụng dạy học dự án theo hướng tích hợp trong phân môn Hóa hữu cơ THPT. Đề tài đã phản ánh chính xác thực trạng dạy học tại 31 trường THPT tỉnh Lâm Đồng, xác lập quy trình thiết kế dự án chặt chẽ và xây dựng 4 bộ hồ sơ dự án tích hợp có tính ứng dụng cao. Kết quả thực nghiệm sư phạm tại Trường THPT Xuân Trường – Đà Lạt đã khẳng định tính khả thi của mô hình trong việc nâng cao kết quả học tập và phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn cho học sinh phổ thông.