Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khóa luận tốt nghiệp "Vận dụng dạy học theo chủ đề trong dạy học phần Hợp chất carbonyl lớp 11 nhằm phát triển năng lực nhận thức hóa học cho học sinh" được thực hiện bởi tác giả Phan Thùy Dương (Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng, năm 2022) dưới sự hướng dẫn của ThS. Bùi Ngọc Phương Châu.

Lý do lựa chọn đề tài xuất phát từ yêu cầu đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục phổ thông theo định hướng tiếp cận năng lực được quy định trong các văn bản chỉ đạo của Đảng, Nhà nước và Bộ Giáo dục và Đào tạo (như Nghị quyết Trung ương 2 khóa VIII, Nghị quyết Trung ương 4 khóa VII, Luật Giáo dục và Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể 2018). Trong môn Hóa học, việc chuyển từ lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc sang phát triển năng lực tự học, tự chủ và tư duy sáng tạo đòi hỏi phải đổi mới phương pháp tổ chức dạy học. Thực tế dạy học Hóa học hữu cơ lớp 11 truyền thống thường chia cắt kiến thức thành các bài/tiết đơn lẻ trong sách giáo khoa, làm cho khối lượng kiến thức trở nên rời rạc, học sinh khó nhận biết mối liên hệ bản chất giữa cấu tạo và tính chất. Dạy học theo chủ đề (DHTCĐ) được lựa chọn như một giải pháp tổ chức dạy học tích hợp nội dung, giúp học sinh chủ động chiếm lĩnh kiến thức và phát triển năng lực nhận thức hóa học.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể như sau:

  • Mục tiêu nghiên cứu:
    1. Xây dựng chủ đề dạy học phần Hợp chất carbonyl trong chương trình Hóa học 11 cấp Trung học phổ thông (THPT).
    2. Thiết kế và tổ chức kế hoạch dạy học chủ đề nhằm phát triển năng lực nhận thức hóa học cho học sinh.
  • Nhiệm vụ nghiên cứu:
    1. Nghiên cứu cơ sở lý luận của dạy học theo chủ đề.
    2. Nghiên cứu nội dung Hợp chất carbonyl (Aldehyde – Ketone) thuộc chương trình Giáo dục phổ thông (GDPT) 2018 và các vấn đề liên quan để làm cơ sở xây dựng chủ đề dạy học.
    3. Nghiên cứu nội dung Hóa học hữu cơ lớp 11 THPT để làm cơ sở xây dựng các chủ đề dạy học.
    4. Xây dựng quy trình dạy học theo chủ đề Hợp chất carbonyl (Aldehyde – Ketone) và thiết kế giáo án dạy học theo chủ đề.
    5. Tiến hành thực nghiệm sư phạm để kiểm chứng và đánh giá tính khả thi, hiệu quả của đề tài.

Khách thể nghiên cứu là quá trình dạy học môn Hóa học 11 ở trường THPT. Đối tượng nghiên cứu là việc dạy học theo chủ đề Hợp chất carbonyl (Aldehyde – Ketone) trong chương trình Hóa học hữu cơ lớp 11 theo định hướng Chương trình GDPT 2018. Phạm vi nghiên cứu giới hạn ở việc thiết kế kế hoạch và tổ chức dạy học chủ đề Hợp chất carbonyl, tiến hành khảo sát và thực nghiệm sư phạm tại các trường THPT trên địa bàn thành phố Đà Nẵng (với sự phối hợp thực nghiệm của giáo viên tại Trường THPT Phan Châu Trinh).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết của đề tài được xây dựng trên các cơ sở giáo dục học, tâm lý học và các định hướng đổi mới chương trình môn Hóa học:

  • Cơ sở lý luận về dạy học theo chủ đề: Kế thừa quan điểm của Ôkôn (Ba Lan) trong tác phẩm "Những cơ sở của dạy học theo chủ đề", quan điểm của UNESCO về 4 trụ cột học tập ("Học để biết, học để làm, học để chung sống, học để tự khẳng định mình"), cùng các hướng dẫn chuyên môn của Bộ Giáo dục và Đào tạo (Công văn số 5555/BGDĐT-GDTrH ngày 08/10/2014 về quy trình 5 bước xây dựng chủ đề dạy học). Đề tài cũng tham khảo các công trình nghiên cứu dạy học tích hợp của Cao Thị Thặng và Đỗ Hương Trà.
  • Khái niệm và cấu trúc năng lực: Áp dụng mô hình 4 thành phần năng lực hành động theo quan điểm sư phạm nghề của Đức (năng lực chuyên môn, năng lực phương pháp, năng lực xã hội, năng lực cá thể) và phân loại năng lực của khối OECD.
  • Năng lực nhận thức hóa học: Được cụ thể hóa theo Chương trình GDPT 2018 môn Hóa học, biểu hiện qua khả năng nhận thức cấu tạo chất, liên kết hóa học, tính chất vật lý, tính chất hóa học, cơ chế phản ứng, giải thích hiện tượng thí nghiệm và ứng dụng thực tiễn của hợp chất carbonyl.

Tác giả đã phối hợp đồng bộ các phương pháp nghiên cứu sau:

  • Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Phân tích, tổng hợp văn bản pháp quy, tài liệu tâm lý - giáo dục học, chương trình GDPT 2018 và sách giáo khoa Hóa học để xác định mục tiêu và chuẩn kiến thức - kỹ năng.
  • Phương pháp điều tra – quan sát: Thiết kế phiếu điều tra, dự giờ quan sát để khảo sát thực trạng dạy học theo chủ đề môn Hóa học của giáo viên và học sinh tại một số trường THPT ở Đà Nẵng (thu thập số liệu từ phiếu khảo sát giáo viên và mẫu khảo sát 70 học sinh).
  • Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức dạy học chủ đề tại trường THPT Phan Châu Trinh trên hai nhóm: nhóm lớp thực nghiệm (học theo chủ đề tích hợp) và nhóm lớp đối chứng (học theo tiến trình bài học truyền thống) nhằm kiểm chứng tính khả thi.
  • Phương pháp thống kê toán học: Xử lý và phân tích dữ liệu thực nghiệm qua các tham số đặc trưng, bảng phân phối tần số, tần suất, tần suất lũy tích và đồ thị biểu diễn điểm số bài kiểm tra.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của dạy học theo chủ đề

Chương 1 hệ thống hóa các vấn đề lý luận về dạy học theo chủ đề và đánh giá thực trạng dạy học Hóa học hữu cơ 11 tại Đà Nẵng. Về mặt lý thuyết, DHTCĐ được định nghĩa là hình thức tích hợp các đơn vị kiến thức có sự giao thoa, tương đồng thành một khối kiến thức logic, có ý nghĩa thực tiễn, chuyển trọng tâm từ truyền thụ sang tổ chức hoạt động tự lực cho học sinh. Bản chất của mô hình này mang 6 đặc trưng cơ bản: tính tích hợp, tính cộng tác, định hướng học tập mới (lấy học sinh làm trung tâm), định hướng thực tiễn, định hướng hứng thú và định hướng hành động - tự học.

Khảo sát thực tiễn tại các trường THPT ở thành phố Đà Nẵng phản ánh rõ nét nhu cầu đổi mới:

  • Đối với giáo viên: 100% giáo viên đã biết đến DHTCĐ, nhưng mới có 33,3% từng thực hiện; 65% giáo viên vẫn dạy theo các bài riêng lẻ trong SGK (Aldehyde riêng, Ketone riêng); 45% vẫn sử dụng phương pháp truyền thống; 30% giáo viên biết nhưng ngại đổi mới và 20% chưa hiểu rõ cách tiến hành. 81,5% giáo viên cho rằng DHTCĐ phù hợp nhất với các vấn đề cơ bản có mối quan hệ mật thiết và tương đồng nội dung. Về hình thức đánh giá dự kiến, 82,1% chọn đánh giá qua sản phẩm học tập, 71,4% qua bài kiểm tra và 53,6% qua bảng kiểm quan sát.
  • Đối với học sinh (khảo sát n = 70): Kết quả điều tra thực trạng được tổng hợp cụ thể trong bảng dưới đây:
Nội dung điều tra học sinh Tỷ lệ lựa chọn (%)
Đang học các bài Aldehyde – Ketone riêng lẻ theo lối truyền thống 67,14%
Đã được học tích hợp kiến thức thành chủ đề 32,86%
Khó khăn khi học riêng lẻ từng bài:
- Chỉ ghi nhớ theo kiểu máy móc, không hiểu rõ bản chất nội dung 91,30%
- Phải ghi nhớ rất nhiều kiến thức nên dễ quên và nhầm lẫn 86,00%
- Không tìm được điểm chung giữa các nội dung kiến thức 82,00%
- Học sinh không thích học theo phương pháp truyền thống riêng lẻ 56,50%
Đánh giá ưu điểm khi học theo chủ đề tích hợp:
- Tăng hứng thú học tập nhờ giáo viên tổ chức nhiều hoạt động tích cực 100,00%
- Dễ làm, dễ học, dễ nhớ nhờ kiến thức có tính tương đồng 95,70%
- Được hợp tác, phát huy sở trường và năng lực học hỏi 91,30%
- Không phải ngồi chép bài thụ động 78,30%
- Tỷ lệ học sinh rất thích học theo phương pháp tích hợp chủ đề 65,20%

Nguyên nhân của thực trạng trên bắt nguồn từ việc giáo viên ngại đầu tư thời gian soạn giáo án đổi mới, chương trình cũ giảm tải phần Ketone gây khó khăn khi ghép nối, cơ sở vật chất ở một số trường chưa thuận tiện cho hoạt động nhóm, và phương pháp truyền thống khiến tri thức bị chia cắt, làm giảm hứng thú học tập của học sinh.

Chương 2: Thiết kế và vận dụng dạy học theo chủ đề Hợp chất carbonyl (Aldehyde- Ketone) nhằm phát triển năng lực nhận thức hóa học cho học sinh

Chương 2 trình bày tiến trình thiết kế chuyên môn và xây dựng kế hoạch bài dạy chi tiết. Về nội dung hóa học, chủ đề bao hàm toàn bộ mạch kiến thức về Hợp chất carbonyl theo Chương trình GDPT 2018:

  • Định nghĩa và danh pháp: Phân biệt nhóm chức aldehyde ($-CH=O$) và ketone ($-CO-$ liên kết trực tiếp 2 nguyên tử C); danh pháp IUPAC (aldehyde mang đuôi -al, ketone mang đuôi -on).
  • Cấu trúc và tính chất vật lý: Nhóm carbonyl chứa liên kết đôi $C=O$ gồm 1 liên kết $\sigma$ bền và 1 liên kết $\pi$ phân cực kém bền; nhiệt độ sôi thấp hơn alcohol cùng số C do không tạo liên kết hydrogen liên phân tử; acetone tan vô hạn trong nước.
  • Tính chất hóa học: Phản ứng khử (bằng $NaBH_4$ hoặc $LiAlH_4$); phản ứng oxi hóa aldehyde (thuốc thử Tollens, dung dịch nước bromine, $Cu(OH)_2/OH^-$); phản ứng cộng vào nhóm carbonyl (với $HCN$); phản ứng tạo iodoform đặc trưng của hợp chất chứa nhóm $CH_3CO-$.
  • Điều chế và ứng dụng: Oxi hóa ethylene thành acetaldehyde, sản xuất acetone từ cumene; các ứng dụng trong sản xuất nhựa phenol-formaldehyde, dung môi, hóa chất bảo quản và dược phẩm.

Tác giả đã đề xuất quy trình thiết kế chủ đề gồm 6 bước:

  1. Xác định lý do lựa chọn chủ đề.
  2. Xác định nội dung chính của chủ đề.
  3. Xác định mục tiêu của chủ đề (kiến thức, kỹ năng, năng lực hướng tới).
  4. Xây dựng hoạt động dạy học (kế hoạch tổng thể và kế hoạch chi tiết).
  5. Lập kế hoạch dạy học chủ đề.
  6. Tiến hành tổ chức dạy học và đánh giá.

Quy trình tổ chức dạy học được phân định theo 3 giai đoạn:

  • Giai đoạn 1 (Trước giờ học): Lập kế hoạch dạy học, phổ biến kế hoạch trước ít nhất 1 tuần, chuẩn bị học liệu và phương tiện.
  • Giai đoạn 2 (Trong giờ học): Kiểm tra khâu chuẩn bị, thực hiện chuỗi hoạt động học tập (trải nghiệm, thảo luận, thí nghiệm), đánh giá hoạt động (kết hợp GV đánh giá, HS tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng).
  • Giai đoạn 3 (Sau giờ học): Học sinh viết báo cáo tiến trình học tập, hoàn thành bài tập củng cố, tự học và chuẩn bị cho chủ đề tiếp theo.

Kế hoạch dạy học chi tiết cho chủ đề "Hợp chất carbonyl (Aldehyde - Ketone)" được thiết kế với thời lượng 8 tiết (360 phút), tích hợp các phương tiện dạy học như mô hình phân tử $HCHO$, video thí nghiệm phản ứng tạo iodoform, hệ thống mã QR tra cứu ứng dụng và thí nghiệm. Tiến trình bài dạy minh họa bao gồm:

  • Hoạt động 1 (Khởi động): Trò chơi "Tiêu diệt virus" với hệ thống câu hỏi trắc nghiệm ôn tập kiến thức về alcohol, phenol và phản ứng lên men glucose.
  • Hoạt động 2 (Hình thành kiến thức về định nghĩa, cấu trúc, danh pháp, tính chất vật lý): Sử dụng kỹ thuật nhóm chuyên gia (Jigsaw) chia lớp thành 4 nhóm (Nhóm 1: Khái niệm; Nhóm 2: Danh pháp; Nhóm 3: Đặc điểm liên kết; Nhóm 4: Tính chất vật lý), sau đó luân chuyển thành viên theo màu phiếu để chia sẻ lại nội dung cho nhóm mới.
  • Bộ công cụ đánh giá năng lực: Thiết kế hệ thống tiêu chí đánh giá năng lực nhận thức hóa học, bảng kiểm quan sát dùng cho giáo viên đánh giá nhóm/cá nhân, bảng kiểm cho học sinh tự đánh giá, đề kiểm tra định kỳ và phiếu khảo sát sau thực nghiệm.
Hoạt động dạy học Phương pháp & Kỹ thuật Sản phẩm dự kiến
Khởi động (Ôn tập kiến thức cũ) Trò chơi học tập tương tác ("Tiêu diệt virus") Câu trả lời nhận diện alcohol, phenol, cấu trúc và tính chất liên quan
Khám phá định nghĩa, danh pháp, cấu tạo, lý tính Kỹ thuật các nhóm chuyên gia (Jigsaw), phiếu học tập số 1, 2, 3, 4 Báo cáo tổng hợp: khái niệm carbonyl, quy tắc gọi tên IUPAC, mô tả liên kết $C=O$, bảng tổng hợp tính chất vật lý
Khám phá tính chất hóa học, điều chế, ứng dụng Thí nghiệm trực tiếp, quan sát video, quét mã QR tài liệu Phương trình hóa học (khử, oxi hóa, cộng HCN, iodoform); giải thích hiện tượng thí nghiệm

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Chương 3 trình bày việc triển khai thực nghiệm sư phạm tại Trường THPT Phan Châu Trinh (Đà Nẵng) với sự hỗ trợ chuyên môn của giáo viên bộ môn Phạm Bích Liên. Mục đích thực nghiệm nhằm kiểm chứng tính khả thi của quy trình thiết kế và hiệu quả phát triển năng lực nhận thức hóa học của học sinh.

Nội dung chương ghi nhận các hình ảnh tổ chức dạy học thực tế (hoạt động thảo luận nhóm chuyên gia, hoàn thành phiếu học tập trên giấy A0, giáo viên hướng dẫn cơ chế phản ứng cộng $HCN$, thực hiện thí nghiệm phản ứng tráng bạc và bài tập vận dụng). Kết quả được phân tích toàn diện qua:

  • Đánh giá định lượng kết quả bài kiểm tra sau thực nghiệm giữa lớp thực nghiệm và lớp đối chứng (lập bảng tần số điểm số, bảng phân phối tần suất, đường tần suất lũy tích và tính toán các tham số đặc trưng thống kê toán học).
  • Đánh giá định tính thông qua bảng kiểm quan sát các mức độ biểu hiện năng lực nhận thức hóa học của học sinh.
  • Phân tích kết quả thăm dò ý kiến và đánh giá tác động từ phía giáo viên và học sinh sau tiết học thực nghiệm.

Kết quả và đóng góp

  • Kết quả chuyên môn: Khóa luận đã hệ thống hóa và làm rõ cơ sở lý thuyết của dạy học theo chủ đề trong môn Hóa học 11 theo Chương trình GDPT 2018; phân tích thực trạng dạy học Hóa học hữu cơ lớp 11 trên địa bàn Đà Nẵng với số liệu khảo sát định lượng từ giáo viên và 70 học sinh; xây dựng khung kế hoạch bài dạy 8 tiết hoàn chỉnh cùng hệ thống 4 phiếu học tập nhóm chuyên gia và bộ công cụ đánh giá năng lực nhận thức hóa học (rubric, bảng kiểm quan sát, phiếu thăm dò ý kiến).
  • Giải pháp đề xuất: Đề xuất quy trình thiết kế chủ đề 6 bước và quy trình tổ chức dạy học 3 giai đoạn (trước, trong và sau giờ học); vận dụng phối hợp các kỹ thuật dạy học tích cực (nhóm chuyên gia, trò chơi hóa, quan sát video, ứng dụng mã QR) để thay thế lối dạy truyền thống chia cắt theo bài học đơn lẻ.
  • Đóng góp tự nêu: Bổ sung nguồn tài liệu tham khảo thực tiễn và bộ công cụ đánh giá năng lực nhận thức hóa học cho giáo viên và sinh viên ngành Sư phạm Hóa học trong quá trình giảng dạy chương trình Hóa học 11 mới; mở ra hướng tiếp cận dạy học tích hợp đơn môn đối với các mạch kiến thức có tính giao thoa cao như Hợp chất carbonyl.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Đề tài mới chỉ tập trung nghiên cứu trên một chủ đề cụ thể là "Hợp chất carbonyl (Aldehyde - Ketone)" thuộc chương trình Hóa học 11 GDPT 2018; phạm vi điều tra thực trạng và quy mô thực nghiệm sư phạm còn giới hạn tại một số lớp học ở thành phố Đà Nẵng (chủ yếu tại Trường THPT Phan Châu Trinh).
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng quy trình thiết kế và tổ chức dạy học theo chủ đề cho toàn bộ các mạch kiến thức khác trong chương trình Hóa học hữu cơ lớp 11 và lớp 12; triển khai thực nghiệm trên diện rộng tại nhiều cơ sở giáo dục THPT với các điều kiện cơ sở vật chất và đối tượng học sinh đa dạng hơn.

Giá trị tham khảo

Khóa luận có giá trị thực tiễn đối với các đối tượng sau:

  • Sinh viên ngành Sư phạm Hóa học: Làm tài liệu tham khảo về phương pháp xây dựng giáo án phát triển năng lực, cách vận dụng kỹ thuật mảnh ghép/nhóm chuyên gia và cách xây dựng bộ công cụ đánh giá năng lực chuyên biệt.
  • Giáo viên Hóa học THPT: Cung cấp bộ kế hoạch bài dạy 8 tiết hoàn chỉnh cho chủ đề Hợp chất carbonyl theo Chương trình GDPT 2018, hệ thống phiếu học tập mẫu và các bảng kiểm quan sát đánh giá học sinh phục vụ công tác đổi mới phương pháp giảng dạy và kiểm tra đánh giá thường xuyên.

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận lựa chọn đơn vị kiến thức nào để xây dựng chủ đề dạy học?
Khóa luận xây dựng chủ đề tích hợp cho toàn bộ nội dung phần "Hợp chất carbonyl (Aldehyde - Ketone)" thuộc chương 9 Hóa học lớp 11 (theo định hướng Chương trình GDPT 2018), bao gồm: định nghĩa, phân loại, danh pháp, đặc điểm liên kết $C=O$, tính chất vật lý, tính chất hóa học (khử, oxi hóa, cộng HCN, iodoform), điều chế và ứng dụng.

2. Quy trình thiết kế chủ đề trong khóa luận gồm những bước nào?
Quy trình thiết kế gồm 6 bước: Bước 1 - Lý do lựa chọn chủ đề; Bước 2 - Xác định nội dung chính của chủ đề; Bước 3 - Mục tiêu của chủ đề; Bước 4 - Xây dựng hoạt động dạy học; Bước 5 - Lập kế hoạch dạy học chủ đề; Bước 6 - Tiến hành tổ chức dạy học và đánh giá.

3. Khảo sát thực trạng tại Đà Nẵng cho thấy những khó khăn lớn nhất của học sinh khi học theo phương pháp truyền thống là gì?
Theo kết quả điều tra trên 70 học sinh: 91,3% học sinh cho biết chỉ ghi nhớ máy móc mà không hiểu rõ bản chất nội dung; 86% cảm thấy khối lượng kiến thức quá nhiều nên dễ quên và nhầm lẫn; 82% không tìm được điểm chung giữa các đơn vị kiến thức do nội dung bị chia cắt rời rạc.

4. Kế hoạch bài dạy minh họa trong khóa luận được thiết kế với thời lượng bao nhiêu và sử dụng những kỹ thuật dạy học nào?
Kế hoạch bài dạy chủ đề được thiết kế cho thời lượng 8 tiết (360 phút). Trong đó, tác giả sử dụng trò chơi học tập "Tiêu diệt virus" cho hoạt động khởi động, kỹ thuật nhóm chuyên gia (Jigsaw) với 4 phiếu học tập cho hoạt động khám phá kiến thức, kết hợp mô hình phân tử $HCHO$, video thí nghiệm phản ứng tạo iodoform và mã QR tra cứu.

5. Đề tài sử dụng những công cụ nào để đánh giá năng lực nhận thức hóa học của học sinh?
Bộ công cụ đánh giá bao gồm: hệ thống các tiêu chí và mức độ biểu hiện năng lực, bảng kiểm quan sát của giáo viên (dành cho đánh giá nhóm và cá nhân), bảng kiểm cho học sinh tự đánh giá, hệ thống câu hỏi - bài tập trong bài kiểm tra định kỳ và phiếu khảo sát ý kiến học sinh sau thực nghiệm.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Phan Thùy Dương đã giải quyết thành công nhiệm vụ vận dụng dạy học theo chủ đề vào mạch kiến thức Hợp chất carbonyl lớp 11 nhằm phát triển năng lực nhận thức hóa học cho học sinh. Tác giả đã hệ thống hóa cơ sở lý luận, làm rõ thực trạng dạy học tại địa bàn thành phố Đà Nẵng, đồng thời xây dựng quy trình thiết kế 6 bước và kế hoạch bài dạy chi tiết 8 tiết theo đúng định hướng Chương trình GDPT 2018. Kết quả nghiên cứu và thực nghiệm sư phạm tại Trường THPT Phan Châu Trinh đã khẳng định tính khả thi của mô hình, đóng góp nguồn tư liệu tham khảo thiết thực cho giáo viên phổ thông và sinh viên ngành Sư phạm Hóa học.