Tổng quan luận án

Công trình nghiên cứu "Vận dụng lí thuyết kiến tạo trong dạy học môn Hoá học 10 nâng cao nhằm phát triển một số năng lực cho học sinh" do nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Thanh thực hiện tại Trường Đại học Sư phạm Hà Nội vào năm 2016, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Trần Trung Ninh và PGS. Đặng Xuân Thư, thuộc chuyên ngành Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Hoá học (mã số: 62.11).

Về tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu, luận án xuất phát từ yêu cầu đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục Việt Nam theo Chiến lược phát triển giáo dục giai đoạn 2011 – 2020 nhằm hướng tới sự phát triển bền vững. Tác giả dẫn số liệu từ nghiên cứu của Tổ chức Lao động Quốc tế (ILO) cho thấy vào năm 2013, năng suất lao động của Singapore cao gần gấp 15 lần, của Malaysia cao gấp 5 lần và của Thái Lan cao gấp 2,5 lần so với Việt Nam. Nguyên nhân sâu xa của nguồn nhân lực chất lượng thấp bắt nguồn từ những hạn chế của nền giáo dục hiện hành. Mục tiêu chuyển đổi từ truyền thụ kiến thức sang phát triển năng lực người học đã được khẳng định tại Nghị quyết Hội nghị Trung ương 8 khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo: tập trung nâng cao năng lực và kỹ năng thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn, phát triển khả năng sáng tạo, tự học và khuyến khích học tập suốt đời; đồng thời cụ thể hóa qua Đề án "Đổi mới chương trình và sách giáo khoa giáo dục phổ thông sau 2015" của Bộ Giáo dục và Đào tạo.

Trong giáo dục phổ thông, môn Hóa học sở hữu khối lượng kiến thức lớn và liên tục phát triển, đặt ra mâu thuẫn trực tiếp với quỹ thời gian hạn định tại nhà trường, đòi hỏi học sinh phải có năng lực tự học. Bên cạnh đó, các ứng dụng phong phú của hóa học trong đời sống và sản xuất là cơ sở thực tế để hình thành năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Tuy nhiên, qua khảo sát thực tế, việc dạy và học Hóa học tại các trường trung học phổ thông vẫn ít chú trọng đến việc hình thành hai nhóm năng lực này. Trong khi đó, lý thuyết kiến tạo là lý thuyết dạy học tạo điều kiện để học sinh tự kiến tạo tri thức dựa trên kinh nghiệm cá nhân. Tại Việt Nam, nhiều công trình đã nghiên cứu về lý thuyết kiến tạo hoặc nghiên cứu riêng lẻ về tự học và bài tập thực tiễn, nhưng chưa có đề tài nào đi sâu nghiên cứu việc vận dụng lý thuyết kiến tạo nhằm phát triển đồng thời năng lực tự học và năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn cho học sinh trong chương trình Hóa học 10 nâng cao.

Mục đích nghiên cứu của luận án là sử dụng một số phương pháp dạy học tích cực, tài liệu điện tử (ebook) hỗ trợ tự học và các bài tập có nội dung thực tiễn theo lý thuyết kiến tạo nhằm phát triển năng lực tự học và năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn cho học sinh; từ đó đổi mới phương pháp dạy học và kiểm tra đánh giá, góp phần nâng cao chất lượng dạy học môn Hóa học cấp trung học phổ thông.

Nhiệm vụ nghiên cứu được văn bản phân định theo 3 nội dung:

  1. Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn vận dụng lí thuyết kiến tạo trong dạy học hóa học nhằm phát triển năng lực tự học và năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn của học sinh: nghiên cứu định hướng đổi mới chương trình và sách giáo khoa phổ thông; lý thuyết kiến tạo và dạy học kiến tạo; cấu trúc năng lực tự học và năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn; các phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực; phân tích chương trình, sách giáo khoa môn Hóa học lớp 10 nâng cao (chương 1, 6, 7); điều tra thực trạng dạy và học hóa học theo lý thuyết kiến tạo.
  2. Vận dụng lí thuyết kiến tạo trong dạy học hóa học 10 nâng cao nhằm phát triển năng lực tự học và năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn cho học sinh: đề xuất các nguyên tắc và quy trình dạy học theo lý thuyết kiến tạo; đề xuất 3 biện pháp phát triển năng lực (vận dụng phương pháp dạy học tích cực; thiết kế và sử dụng ebook; thiết kế và sử dụng bài tập thực tiễn); đề xuất cấu trúc năng lực và thiết kế bộ công cụ đánh giá năng lực tự học và năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn.
  3. Thực nghiệm sư phạm: tiến hành thực nghiệm sư phạm và xử lý thống kê số liệu để đánh giá tính khả thi, chất lượng và hiệu quả của các biện pháp đã đề xuất.

Giả thuyết khoa học của luận án xác định: Nếu giáo viên vận dụng lý thuyết kiến tạo một cách linh hoạt thông qua việc sử dụng một số phương pháp dạy học tích cực (dạy học giải quyết vấn đề, dạy học dự án), phối hợp hợp lý với thiết kế, sử dụng ebook và bài tập có nội dung thực tiễn thì sẽ phát triển được năng lực tự học, năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn cho học sinh, góp phần nâng cao chất lượng dạy học môn Hóa học ở trường trung học phổ thông.

Đối tượng, khách thể và phạm vi nghiên cứu:

  • Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học Hóa học ở trường trung học phổ thông.
  • Đối tượng nghiên cứu: Lý thuyết kiến tạo; các biện pháp phát triển năng lực tự học và năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn cho học sinh trung học phổ thông theo lý thuyết kiến tạo trong dạy học Hóa học 10 nâng cao.
  • Phạm vi nghiên cứu: Nội dung môn Hóa học lớp 10 nâng cao, tập trung vào Chương 1 (Nguyên tử), Chương 6 (Nhóm Oxi) và Chương 7 (Tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học).

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã hệ thống hóa các hướng nghiên cứu trước đây liên quan đến ba trục nội dung: lý thuyết kiến tạo, năng lực tự học và năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn.

Về lý thuyết kiến tạo (constructivism), tác giả chỉ ra nguồn gốc tư tưởng kiến tạo đã xuất hiện từ thời cổ đại với Xôcrat, sau đó được phát triển thành hệ thống lý thuyết khoa học từ các công trình tâm lý học nhận thức của Jean Piaget (1896 – 1980) với các cơ chế thích nghi nhận thức bằng "đồng hóa" (assimilation) và "điều ứng" (accommodation). John Dewey đặt nền tảng cho quan điểm giáo dục dựa trên kinh nghiệm thực tế. Lev Vygotsky bổ sung khía cạnh xã hội, văn hóa và ngôn ngữ thông qua khái niệm "vùng phát triển gần" (Zone of Proximal Development - ZPD). Jerome Bruner phát triển mô hình dạy học khám phá (Inquiry-based learning), trong khi David Ausubel và Ernst von Glasersfeld (với thuyết kiến tạo căn bản - Radical constructivism) tiếp tục hoàn thiện khung lý thuyết. Tại Việt Nam, lý thuyết kiến tạo được tiếp cận từ đầu những năm 90 của thế kỷ XX qua các hội thảo khoa học và các công trình của Nguyễn Hữu Châu, Phạm Hữu Tòng, cũng như các mô hình giáo dục ứng dụng như "Bàn tay nặn bột", "Mô hình trường học mới". Một số tác giả đã vận dụng lý thuyết kiến tạo vào từng môn học cụ thể: Dương Bạch Dương (nghiên cứu khái niệm, định luật Vật lí 10 nhằm giúp học sinh tự bộc lộ và thay đổi quan niệm sai); Lương Việt Thái (tổ chức dạy học môn Khoa học tiểu học và Vật lí trung học cơ sở); Cao Thị Hà (dạy học Hình học không gian 11); Võ Văn Duyên Em (dạy học phần phi kim trung học phổ thông theo hướng kiến tạo – tương tác với sự trợ giúp của công nghệ thông tin và thiết kế ebook, nhưng nội dung ebook chủ yếu thể hiện tinh thần tương tác, chưa gắn với mục tiêu phát triển năng lực).

Về vấn đề tự học (self-learning), lịch sử tư tưởng giáo dục ghi nhận quan điểm coi trọng tự học từ các nhà hiền triết phương Tây như Xôcrat, Arixtốt cho đến phương Đông như Khổng Tử, Mạnh Tử, Tuân Tử, cùng tấm gương tự học của Thomas Edison, Maxim Gorky, Chủ tịch Hồ Chí Minh, học giả Đào Duy Anh, Giáo sư Nguyễn Cảnh Toàn. Tại Việt Nam, nhiều nhà nghiên cứu đã phân tích bản chất của tự học như Nguyễn Kỳ, Vũ Văn Tảo, Trần Kiều, Nguyễn Bá Kim, Thái Duy Tuyên, Bùi Văn Nghị, Phan Trọng Luận. Một số luận án đã triển khai các giải pháp rèn luyện tự học: Dương Huy Cẩn (sử dụng phương pháp tự học có hướng dẫn theo môđun cho sinh viên hóa học sư phạm); Phạm Đình Khương (phát triển năng lực tự học toán cho học sinh trung học phổ thông); Nguyễn Văn Hồng (ứng dụng e-learning và khóa học trực tuyến phân nhánh hỗ trợ tự học Hình học 12); Nguyễn Thị Hà (rèn luyện kỹ năng tự đọc sách giáo khoa Sinh học cho sinh viên sư phạm). Tác giả luận án nhận xét các công trình này chưa xây dựng việc phát triển năng lực tự học dựa trên nền tảng của lý thuyết kiến tạo, và công cụ đánh giá mức độ tự học chủ yếu vẫn dừng lại ở các bài kiểm tra điểm số.

Về vấn đề vận dụng kiến thức vào thực tiễn, luận án trích dẫn quan điểm của Nguyễn Đình Chi về lịch sử hóa học khẳng định nhu cầu sản xuất và đời sống là động lực cơ bản thúc đẩy hóa học phát triển; luận điểm của Chủ tịch Hồ Chí Minh về nguyên lý "học đi đôi với hành". Vấn đề bài tập và tình huống thực tiễn được thể hiện qua các bài viết trên Tạp chí Hóa học và Ứng dụng, tài liệu của Nguyễn Xuân Trường, Từ Văn Mặc – Từ Thu Hằng, Lê Thi Uyên; Cao Thị Thặng (biện pháp phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong dạy học Hóa học); Phan Thị Tình (tăng cường vận dụng toán học vào thực tiễn cho sinh viên sư phạm qua tiếp cận PISA); Nguyễn Ngọc Anh (ứng dụng đạo hàm giải bài toán cực trị liên môn và thực tế lớp 12).

Khoảng trống nghiên cứu được luận án xác định rõ: Các công trình trước đây chỉ đề cập cục bộ hoặc tách rời giữa lý thuyết kiến tạo, tự học và ứng dụng thực tiễn; chưa có công trình nào tại Việt Nam nghiên cứu một cách hệ thống việc vận dụng lý thuyết kiến tạo để phát triển đồng bộ cả năng lực tự học và năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn; chưa xây dựng cấu trúc thành phần và thiết kế bộ công cụ chuyên biệt để đo lường, đánh giá hai năng lực này trong dạy học môn Hóa học 10 nâng cao.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết của luận án được xây dựng từ sự kết hợp giữa triết học nhận thức luận, tâm lý học giáo dục và lý luận dạy học bộ môn Hóa học:

  • Nền tảng triết học: Dựa trên nhận thức luận Mác - Lênin và quan điểm của C. Mác, Ph. Ăng-ghen về hoạt động nhận thức, khẳng định thế giới vật chất tồn tại khách quan và con người phản ánh thế giới đó thông qua hoạt động thực tiễn; con người phải chủ động kiến tạo hệ thống tri thức để phản ánh hiện thực.
  • Nền tảng tâm lý học: Dựa trên thuyết phát triển nhận thức của Jean Piaget và lý thuyết về "vùng phát triển gần" của Lev Vygotsky. Theo Piaget, nhận thức là quá trình biến đổi cấu trúc nhận thức nhằm lập lại trạng thái cân bằng với môi trường thông qua cơ chế đồng hóa (tiếp nhận thông tin mới phù hợp với cấu trúc sẵn có) và điều ứng (thay đổi hoặc điều chỉnh cấu trúc nhận thức cũ khi gặp mâu thuẫn để thích nghi với thông tin mới). Theo Vygotsky, sự phát triển tâm lý diễn ra qua hai mức độ: trình độ hiện tại (học sinh độc lập hoàn thành nhiệm vụ) và vùng phát triển gần (nhiệm vụ học sinh giải quyết được khi có sự hướng dẫn, hợp tác của giáo viên hoặc bạn học); dạy học phải đi trước sự phát triển và tổ chức trong chính vùng phát triển gần này.
  • Phân loại kiến tạo: Luận án phân tích hai nhánh gồm Kiến tạo cơ bản (Radical constructivism - nhấn mạnh cá nhân tự xây dựng tri thức dựa trên thế giới kinh nghiệm chủ quan) và Kiến tạo xã hội (Social constructivism - nhấn mạnh vai trò của bối cảnh xã hội, văn hóa, ngôn ngữ và sự tương tác giữa các cá nhân). Tác giả chủ trương phối hợp hài hòa giữa hai khuynh hướng này trong dạy học.
  • Chu trình học tập và dạy học kiến tạo: Luận án mô hình hóa chu trình học tập theo các mắt xích: Vốn tri thức, kinh nghiệm của học sinh $\rightarrow$ Dự đoán $\rightarrow$ Kiểm nghiệm $\rightarrow$ Thất bại $\rightarrow$ Thích nghi $\rightarrow$ Kiến thức mới. Trong môi trường học tập kiến tạo, học sinh giữ vai trò trung tâm (chủ động khám phá, bộc lộ quan điểm, thảo luận, tự điều chỉnh nhận thức), giáo viên giữ vai trò thiết kế tình huống sư phạm, định hướng và thể chế hóa tri thức; môi trường học tập bảo đảm tính tương tác và thân thiện.
  • Khung lý thuyết về năng lực: Tiếp cận định nghĩa năng lực từ Bernd Meier, Nguyễn Văn Cường, Nguyễn Công Khanh và phân loại của Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế (OECD) về năng lực chung và năng lực đặc thù. Trong môn Hóa học, luận án ghi nhận 5 năng lực chuyên biệt: năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học, năng lực thực hành hóa học, năng lực tính toán hóa học, năng lực giải quyết vấn đề thông qua môn Hóa học, năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào cuộc sống.
  • Cấu trúc và biểu hiện của hai năng lực trọng tâm:
    • Năng lực tự học: Được xác định qua 2 giai đoạn (học độc lập trên lớp dưới sự chỉ dẫn của giáo viên và tự học độc lập ngoài lớp học); 3 hình thức (tự học có hướng dẫn trực tiếp, tự học có hướng dẫn gián tiếp, tự học không có hướng dẫn); chịu tác động của các nhân tố bên trong (động cơ, hứng thú, ý chí, năng lực nhận thức) và nhân tố bên ngoài (phương pháp dạy của giáo viên, tài liệu học tập, môi trường).
    • Năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn: Khái quát từ 5 mức độ biểu hiện theo tài liệu của Bộ Giáo dục và Đào tạo: (a) Hệ thống hóa kiến thức; (b) Phân tích, tổng hợp kiến thức vận dụng vào thực tiễn; (c) Phát hiện nội dung kiến thức hóa học được ứng dụng trong các lĩnh vực; (d) Phát hiện vấn đề thực tiễn và sử dụng kiến thức hóa học để giải thích; (e) Độc lập, sáng tạo trong việc xử lý các vấn đề thực tiễn. Tiến trình vận dụng theo Lương Việt Thái gồm: phát hiện vấn đề $\rightarrow$ chuyển hóa vấn đề $\rightarrow$ thu thập và phân tích dữ liệu $\rightarrow$ đề xuất giải pháp $\rightarrow$ thực hiện giải pháp $\rightarrow$ đánh giá và cải tiến.

Các phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực được vận dụng theo lý thuyết kiến tạo gồm:

  1. Dạy học giải quyết vấn đề: Tổ chức theo quy trình 3 bước (Bước 1: Phát hiện/thâm nhập vấn đề từ tình huống gợi vấn đề; Bước 2: Giải quyết vấn đề qua hình thành và chứng minh giả thuyết; Bước 3: Kết luận, thảo luận kết quả và tìm hiểu khả năng ứng dụng).
  2. Dạy học dự án: Triển khai theo 3 bước (Bước 1: Thiết kế dự án qua lựa chọn chủ đề, xây dựng tiểu chủ đề bằng sơ đồ tư duy, lập kế hoạch; Bước 2: Thực hiện dự án qua thu thập, xử lý thông tin và chế tạo sản phẩm; Bước 3: Kết thúc dự án qua báo cáo sản phẩm, đánh giá và rút kinh nghiệm).
  3. Sử dụng bài tập hóa học định hướng phát triển năng lực: Phân loại theo 4 bậc trình độ (bài tập dạng tái hiện; bài tập vận dụng; bài tập giải quyết vấn đề; bài tập gắn với bối cảnh thực tiễn) kết hợp kỹ thuật sơ đồ tư duy của Tony Buzan.
  4. Ứng dụng công nghệ thông tin: Khai thác phần mềm eXe (eLearning XHTML editor) để xây dựng hệ thống ebook hỗ trợ học sinh tự học.

Hệ thống phương pháp nghiên cứu thực tế của luận án gồm:

  • Nhóm phương pháp nghiên cứu lý luận: Phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa và khái quát hóa các nghị quyết, văn kiện giáo dục, tài liệu lý luận dạy học và các nghiên cứu liên quan.
  • Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Phân tích chương trình, sách giáo khoa Hóa học 10 nâng cao; khảo sát thực trạng bằng phiếu hỏi giáo viên và học sinh trung học phổ thông; phương pháp chuyên gia; phương pháp thực nghiệm sư phạm tiến hành qua 2 vòng.
  • Phương pháp thống kê toán học: Sử dụng các đại lượng thống kê để xử lý dữ liệu điều tra thực trạng và kết quả thực nghiệm sư phạm (lập bảng phân phối tần số, tần suất, tần suất tích lũy, vẽ đồ thị đường lũy tích).

Nguồn tư liệu và dữ liệu nghiên cứu: Văn bản chương trình, sách giáo khoa môn Hóa học 10 nâng cao; phiếu khảo sát ý kiến giáo viên và học sinh; giáo án thực nghiệm, hệ thống bài tập thực tiễn, cấu trúc ebook thiết kế qua phần mềm eXe; kết quả chấm bài kiểm tra, bảng kiểm quan sát hành vi và phiếu đánh giá sản phẩm dự án của học sinh tại các trường thực nghiệm.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1 - Cơ sở lí luận và thực tiễn vận dụng lí thuyết kiến tạo trong dạy học hóa học nhằm phát triển năng lực tự học và năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn cho học sinh

Chương 1 có độ dài 43 trang (từ trang 5 đến trang 48), tập trung giải quyết các nội dung lý luận nền tảng và khảo sát thực trạng:

  • Luận điểm về lịch sử nghiên cứu: Khái quát quá trình hình thành và phát triển của lý thuyết kiến tạo từ các quan điểm triết học cổ đại đến các trường phái tâm lý học hiện đại (Jean Piaget, Lev Vygotsky, Jerome Bruner, Ernst von Glasersfeld) và sự du nhập vào giáo dục Việt Nam; phân tích toàn diện các nghiên cứu về hoạt động tự học và việc vận dụng kiến thức vào thực tiễn trong và ngoài nước.
  • Hệ thống hóa lý thuyết kiến tạo và dạy học kiến tạo: Phân biệt kiến tạo cơ bản và kiến tạo xã hội; phân tích bản chất dạy học kiến tạo dựa trên mối quan hệ tương tác giữa 3 yếu tố: học sinh giữ vai trò trung tâm nhận thức, giáo viên đóng vai trò tổ chức - định hướng, và môi trường học tập mang tính xã hội - tương tác; làm rõ chu trình dạy học kiến tạo gồm các giai đoạn tiếp nhận mâu thuẫn, dự đoán, kiểm nghiệm và điều ứng thích nghi để hình thành tri thức mới.
  • Khung lý luận về năng lực: Làm rõ khái niệm năng lực, đánh giá năng lực qua quan sát, vấn đáp, bài kiểm tra định hướng năng lực, tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng. Phân tích các giai đoạn, hình thức, nhân tố tác động và kỹ năng tự học của học sinh trung học phổ thông; xác lập khái niệm và mô tả các mức độ biểu hiện của năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn (từ hệ thống hóa kiến thức đến sáng tạo trong xử lý vấn đề thực tế).
  • Phương pháp và kỹ thuật dạy học tích cực theo lý thuyết kiến tạo: Phân tích quy trình, đặc điểm, ưu điểm và hạn chế của phương pháp dạy học giải quyết vấn đề, dạy học dự án, bài tập hóa học định hướng năng lực, kỹ thuật sơ đồ tư duy (Tony Buzan) và ứng dụng công nghệ thông tin qua phần mềm eXe.
  • Khảo sát thực trạng: Trình bày số liệu điều tra thực trạng dạy và học hóa học theo lý thuyết kiến tạo nhằm phát triển năng lực tự học và vận dụng kiến thức vào thực tiễn tại các trường trung học phổ thông (Bảng 1.2 "Kết quả điều tra cách dạy của giáo viên"). Kết quả khảo sát cho thấy đa số giáo viên vẫn nặng về truyền thụ kiến thức một chiều, chưa tạo cơ hội cho học sinh tự lực kiến tạo tri thức, chưa đầu tư thích đáng cho việc rèn luyện năng lực tự học và gắn kết kiến thức hóa học với thực tiễn đời sống.

Chương 2 - Vận dụng lí thuyết kiến tạo trong dạy học hóa học 10 nâng cao nhằm phát triển năng lực tự học và năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn cho học sinh

Chương 2 có độ dài 70 trang (từ trang 49 đến trang 117), là chương trọng tâm của luận án, trình bày hệ thống các đề xuất sư phạm:

  • Phân tích chương trình và sách giáo khoa Hóa học 10 nâng cao: Đánh giá cấu trúc, mục tiêu chuẩn kiến thức, kỹ năng của Chương 1 (Nguyên tử), Chương 6 (Nhóm Oxi) và Chương 7 (Tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học). Chỉ ra tiềm năng của các nội dung này trong việc xây dựng tình huống học tập kiến tạo và bài tập thực tiễn (như cấu tạo nguyên tử, mô hình Thomson, các hợp chất của lưu huỳnh, ozon, phản ứng tổng hợp amoniac $\text{NH}_3$).
  • Xác lập nguyên tắc và quy trình dạy học theo lý thuyết kiến tạo:
    • Các nguyên tắc bảo đảm: bảo đảm vai trò chủ thể nhận thức của học sinh; bảo đảm vai trò tổ chức, hướng dẫn của giáo viên; bảo đảm tính thực tiễn và tính vừa sức gắn với vùng phát triển gần; phối hợp hài hòa giữa làm việc cá nhân và hợp tác nhóm; bảo đảm tính hệ thống của tri thức khoa học.
    • Đề xuất quy trình dạy học gồm các bước (Hình 2.2): Thiết kế tình huống học tập có vấn đề dựa trên vốn hiểu biết của học sinh $\rightarrow$ Học sinh bộc lộ quan niệm ban đầu và đề xuất giả thuyết $\rightarrow$ Học sinh lập kế hoạch và thực hiện kiểm nghiệm giả thuyết qua thực nghiệm hoặc nghiên cứu tài liệu $\rightarrow$ Thảo luận, thể chế hóa tri thức mới $\rightarrow$ Vận dụng tri thức vào các tình huống thực tiễn mới.
  • Đề xuất 3 biện pháp phát triển năng lực tự học và năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn:
    • Biện pháp 1: Vận dụng một số phương pháp dạy học tích cực theo lý thuyết kiến tạo. Thiết kế và tổ chức các kế hoạch dạy học cụ thể áp dụng phương pháp dạy học giải quyết vấn đề và dạy học dự án; tích hợp kỹ thuật sơ đồ tư duy và mô hình bảng KWL (Know - Want - Learned) để kích thích học sinh tự lập kế hoạch học tập và tự đánh giá nhận thức.
    • Biện pháp 2: Thiết kế và sử dụng ebook theo lý thuyết kiến tạo. Sử dụng phần mềm eXe (eLearning XHTML editor) để xây dựng cấu trúc cây thư mục (Hình 2.3) cho tài liệu điện tử Hóa học 10 nâng cao; tích hợp các nguồn tư liệu đa phương tiện, câu hỏi tự đánh giá phân nhánh nhằm hỗ trợ học sinh tự học có hướng dẫn và tự học độc lập ngoài giờ lên lớp.
    • Biện pháp 3: Thiết kế và sử dụng bài tập có nội dung thực tiễn theo lý thuyết kiến tạo. Xây dựng hệ thống bài tập tình huống thực tiễn gắn liền với đời sống hàng ngày, môi trường, y tế, sản xuất công nghiệp và an toàn phòng thí nghiệm (ví dụ: cách sơ cứu khi bị axit sunfuric đặc dây vào tay, thiết bị tổng hợp amoniac trong công nghiệp - Hình 2.4, hiện tượng mưa axit, tầng ozon).
  • Xây dựng cấu trúc năng lực và bộ công cụ đánh giá:
    • Mô hình hóa cấu trúc năng lực tự học (Hình 2.5) và năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn (Hình 2.6).
    • Thiết kế bộ công cụ đo lường toàn diện gồm: Bảng 2.1 (Mô tả các năng lực thành phần, tiêu chí và mức độ chất lượng của năng lực tự học); Bảng 2.2 (Mô tả các năng lực thành phần, tiêu chí và mức độ chất lượng của năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn); Bảng 2.3 (Bảng kiểm quan sát năng lực tự học); bảng kiểm quan sát năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn; Bảng 2.5 (Bảng đánh giá sản phẩm dự án); cùng hệ thống đề kiểm tra đánh giá định hướng năng lực.

Chương 3 - Thực nghiệm sư phạm

Chương 3 có độ dài 27 trang (từ trang 118 đến trang 144), trình bày quá trình tổ chức, triển khai và đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm:

  • Tổ chức thực nghiệm:
    • Mục đích và nhiệm vụ: Kiểm chứng tính đúng đắn của giả thuyết khoa học; khẳng định tính khả thi và hiệu quả của các biện pháp sư phạm, quy trình dạy học, hệ thống ebook và bài tập thực tiễn đối với việc phát triển năng lực tự học và năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn.
    • Tiến trình: Triển khai qua 2 vòng thực nghiệm sư phạm tại các trường trung học phổ thông. Văn bản thống kê danh sách các trường, lớp thực nghiệm (TN), lớp đối chứng (ĐC) và giáo viên tham gia ở Vòng 1 (Bảng 3.1) và Vòng 2 (Bảng 3.2), cùng danh mục các bài dạy thực nghiệm tương ứng (Bảng 3.3). Lớp thực nghiệm áp dụng các biện pháp dạy học kiến tạo kết hợp ebook và bài tập thực tiễn; lớp đối chứng dạy học theo phương pháp thông thường.
  • Kết quả đánh giá định tính:
    • Thu thập ý kiến của giáo viên tham gia thực nghiệm qua các phiếu điều tra: Bảng 3.4 (Thái độ của giáo viên đối với các phương pháp dạy học theo lý thuyết kiến tạo); Bảng 3.5 (Ý kiến của giáo viên về khả năng thực hiện dạy học theo lý thuyết kiến tạo); Bảng 3.6 (Ý kiến của giáo viên về thái độ học tập của học sinh); Bảng 3.7 (Ý kiến của giáo viên về các biểu hiện của học sinh trong dạy học kiến tạo); Bảng 3.8 (Ý kiến của giáo viên về ebook Hóa học 10); Bảng 3.9 (Ý kiến của giáo viên về các bài tập có nội dung thực tiễn).
    • Thu thập phản hồi của học sinh qua các bảng hỏi: Bảng 3.10 (Ý kiến của học sinh về quá trình dạy học theo lý thuyết kiến tạo); Bảng 3.11 (Ý kiến của học sinh về ebook); Bảng 3.12 (Ý kiến của học sinh về các bài tập có nội dung thực tiễn). Đa số giáo viên và học sinh khẳng định tiến trình học tập kiến tạo tạo hứng thú học tập, nâng cao tinh thần tự lực và khả năng liên hệ thực tế.
  • Kết quả đánh giá định lượng:
    • Dữ liệu quan sát hành vi năng lực: Luận án lập bảng tổng hợp kết quả quan sát năng lực tự học và năng lực vận dụng kiến thức thực tiễn ở Vòng 1 (Bảng 3.13), Vòng 2 (Bảng 3.14); tiến hành mô tả và so sánh dữ liệu kết quả quan sát giữa hai vòng (Bảng 3.15).
    • Đánh giá hoạt động dự án: Bảng 3.16 tổng hợp kết quả phiếu đánh giá sản phẩm dự án của các nhóm học sinh.
    • Đánh giá qua bài kiểm tra kiến thức và năng lực: Phân tích kết quả học tập qua bài kiểm tra số 1, 2, 3 ở Vòng 1; lập bảng phân phối tần số, tần suất, tần suất tích lũy của Bài kiểm tra số 1 (Bảng 3.17); bảng phân loại kết quả học tập của học sinh Bài kiểm tra số 1; Bảng 3.19 mô tả và so sánh dữ liệu kết quả bài kiểm tra số 1, 2, 3 ở Vòng 1.
    • Phân tích đồ thị: Trực quan hóa dữ liệu bằng Đồ thị đường lũy tích bài kiểm tra số 1 – vòng 1 (Hình 3.1), Biểu đồ phân loại kết quả học tập bài kiểm tra số 1 – vòng 1 (Hình 3.2), Đồ thị đường lũy tích bài kiểm tra số 2 và 3 – vòng 1 (Hình 3.3), Biểu đồ phân loại kết quả học tập bài kiểm tra số 2 và 3 – vòng 1 (Hình 3.4). Các đường lũy tích của lớp thực nghiệm đều lệch về phía bên phải so với lớp đối chứng, phản ánh tỷ lệ điểm khá - giỏi cao hơn và tỷ lệ điểm trung bình - yếu thấp hơn một cách nhất quán.

Dưới đây là bảng tổng hợp các công cụ đánh giá năng lực và các bảng số liệu thực nghiệm được tác giả xây dựng trong luận án:

STT Ký hiệu bảng trong luận án Nội dung công cụ / Dữ liệu thực nghiệm Trang tài liệu
1 Bảng 1.1 Mô tả năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào cuộc sống 30
2 Bảng 1.2 Kết quả điều tra cách dạy của giáo viên 45
3 Bảng 2.1 Bảng mô tả các năng lực thành phần, tiêu chí và mức độ chất lượng của năng lực tự học 107
4 Bảng 2.2 Bảng mô tả các năng lực thành phần, tiêu chí và mức độ chất lượng của năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn 110
5 Bảng 2.3 Bảng kiểm quan sát năng lực tự học 114
6 Bảng 2.5 Bảng đánh giá sản phẩm dự án 117
7 Bảng 3.1 & 3.2 Thống kê tỉnh, trường THPT, lớp thực nghiệm, lớp đối chứng và giáo viên tham gia TNSP vòng 1 và vòng 2 122
8 Bảng 3.3 Danh mục các bài dạy thực nghiệm 123
9 Bảng 3.4 - 3.9 Tổng hợp ý kiến của giáo viên về PPDH kiến tạo, thái độ học sinh, ebook và bài tập thực tiễn 123 – 125
10 Bảng 3.10 - 3.12 Tổng hợp ý kiến của học sinh về quá trình học tập kiến tạo, ebook và bài tập thực tiễn 127 – 129
11 Bảng 3.13 & 3.14 Tổng hợp kết quả quan sát năng lực vòng 1 và vòng 2 134 – 135
12 Bảng 3.15 Mô tả và so sánh dữ liệu kết quả quan sát vòng 1 và vòng 2 136
13 Bảng 3.16 Kết quả phiếu đánh giá sản phẩm dự án 138
14 Bảng 3.17 & 3.19 Bảng phân phối tần số, tần suất, tần suất tích lũy và so sánh dữ liệu bài kiểm tra số 1, 2, 3 vòng 1 142 – 144

Kết quả và những đóng góp mới

Luận án tự xác định các đóng góp mới về mặt lý luận và thực tiễn như sau:

Về mặt lý luận:

  • Hệ thống hóa và làm sáng tỏ cơ sở lý luận về lý thuyết kiến tạo, bản chất và chu trình dạy học theo lý thuyết kiến tạo trong bộ môn Hóa học.
  • Làm rõ khái niệm, cấu trúc, các biểu hiện tiêu chí của năng lực tự học và năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn của học sinh trung học phổ thông.
  • Thiết lập mối quan hệ biện chứng giữa việc vận dụng lý thuyết kiến tạo với việc hình thành và phát triển năng lực tự học, năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn trong dạy học môn Hóa học.

Về mặt thực tiễn:

  • Khảo sát, phân tích và đưa ra kết luận về thực trạng dạy học theo lý thuyết kiến tạo, thực trạng phát triển năng lực tự học và năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn của giáo viên và học sinh tại một số trường trung học phổ thông ở Việt Nam.
  • Đề xuất hệ thống các nguyên tắc và xây dựng quy trình dạy học theo lý thuyết kiến tạo trong môn Hóa học lớp 10 nâng cao.
  • Đề xuất 3 biện pháp sư phạm cụ thể có tính ứng dụng cao:
    1. Vận dụng một số phương pháp dạy học tích cực (dạy học giải quyết vấn đề, dạy học dự án, kỹ thuật sơ đồ tư duy) theo lý thuyết kiến tạo.
    2. Thiết kế và sử dụng hệ thống ebook hỗ trợ tự học phần Hóa học 10 nâng cao bằng phần mềm eXe.
    3. Thiết kế và khai thác hệ thống bài tập có nội dung thực tiễn theo lý thuyết kiến tạo.
  • Xác định cấu trúc cụ thể của năng lực tự học và năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn; thiết kế trọn bộ công cụ đo lường và đánh giá hai năng lực này (gồm bảng tiêu chí chất lượng, bảng kiểm quan sát hành vi, phiếu đánh giá sản phẩm dự án và hệ thống bài kiểm tra định hướng năng lực).

Về kiến nghị và giải pháp đề xuất:

  • Đối với cấp quản lý giáo dục: Cần chỉ đạo triển khai các đợt tập huấn chuyên đề cho giáo viên trung học phổ thông về lý thuyết dạy học kiến tạo, phương pháp thiết kế bài giảng phát triển năng lực; trang bị cơ sở vật chất phòng thí nghiệm và phương tiện công nghệ thông tin phục vụ tự học.
  • Đối với giáo viên bộ môn Hóa học: Cần chủ động chuyển đổi từ lối dạy truyền thụ áp đặt sang tổ chức tình huống học tập kiến tạo; tăng cường sử dụng bài tập thực tiễn và hướng dẫn học sinh khai thác tài liệu điện tử, sơ đồ tư duy để nâng cao khả năng tự học suốt đời.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Về mặt hạn chế, căn cứ trực tiếp vào phạm vi nghiên cứu được tác giả xác định trong văn bản:

  • Phạm vi nội dung kiến thức chỉ giới hạn trong một phần chương trình môn Hóa học lớp 10 nâng cao, cụ thể tập trung vào 3 chương: Chương 1 (Nguyên tử), Chương 6 (Nhóm Oxi) và Chương 7 (Tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học), chưa bao quát toàn bộ chương trình Hóa học lớp 10 cũng như các lớp khác của cấp trung học phổ thông.
  • Về phạm vi thực nghiệm, việc kiểm chứng sư phạm chỉ tiến hành tại một số trường trung học phổ thông trên địa bàn khảo sát cụ thể, chưa thực hiện trên diện rộng ở tất cả các vùng miền có điều kiện kinh tế - xã hội khác nhau.

Về hướng nghiên cứu tiếp:

  • Mở rộng việc vận dụng các nguyên tắc, quy trình dạy học theo lý thuyết kiến tạo sang các chương còn lại của chương trình Hóa học lớp 10 cũng như chương trình Hóa học lớp 11 và lớp 12 trung học phổ thông.
  • Tiếp tục thiết kế và hoàn thiện hệ thống ebook cho toàn bộ chương trình hóa học phổ thông, bổ sung nguồn học liệu số và các dạng bài tập thực tiễn đa dạng phục vụ tự học và kiểm tra đánh giá năng lực.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu chuyên khảo có giá trị tham khảo chuyên môn đối với các nhóm đối tượng:

  • Nghiên cứu sinh, học viên cao học chuyên ngành Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Hóa học: Tham khảo khung lý thuyết về dạy học kiến tạo, cơ sở xác định cấu trúc năng lực tự học và năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn; đặc biệt là kỹ thuật thiết kế bộ công cụ đánh giá định tính kết hợp định lượng (rubric, bảng kiểm quan sát, phiếu đánh giá sản phẩm).
  • Giảng viên các trường Đại học Sư phạm: Sử dụng làm tài liệu giảng dạy trong học phần Phương pháp dạy học Hóa học, chuyên đề về lý thuyết học tập hiện đại và phương pháp nghiên cứu khoa học giáo dục.
  • Giáo viên Hóa học tại các trường trung học phổ thông: Khai thác trực tiếp các kế hoạch bài dạy minh họa, các tình huống giải quyết vấn đề, chủ đề dạy học dự án và quy trình thiết kế bài tập thực tiễn để tổ chức dạy học theo định hướng đổi mới; tham khảo cách sử dụng phần mềm eXe để tự biên soạn ebook phục vụ học sinh tự học.
  • Cán bộ quản lý giáo dục và chuyên viên phụ trách chuyên môn: Tham khảo dữ liệu thực trạng và các quy trình đề xuất để xây dựng kế hoạch bồi dưỡng giáo viên, định hướng đổi mới phương pháp giảng dạy và kiểm tra đánh giá theo chương trình giáo dục phổ thông.

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án giải quyết khoảng trống nghiên cứu cụ thể nào trong lý luận dạy học Hóa học tại Việt Nam?
Luận án giải quyết khoảng trống về việc vận dụng đồng bộ lý thuyết kiến tạo nhằm phát triển đồng thời hai năng lực: năng lực tự học và năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn cho học sinh trung học phổ thông trong môn Hóa học 10 nâng cao. Trước đề tài này, các công trình trong nước chỉ nghiên cứu riêng rẽ lý thuyết kiến tạo, hoặc nghiên cứu tự học, hoặc bài tập thực tế mà chưa có công trình nào kết hợp các yếu tố này để xây dựng cấu trúc năng lực và bộ công cụ đánh giá tương ứng.

2. Chu trình học tập theo lý thuyết kiến tạo được tác giả mô tả gồm những bước nào?
Chu trình học tập kiến tạo trong luận án gồm các bước liên hoàn: khởi đầu từ vốn tri thức và kinh nghiệm sẵn có của học sinh $\rightarrow$ học sinh đưa ra dự đoán $\rightarrow$ tiến hành kiểm nghiệm dự đoán $\rightarrow$ nếu gặp thất bại (mất cân bằng nhận thức) $\rightarrow$ học sinh tiến hành thích nghi (thông qua đồng hóa và điều ứng) $\rightarrow$ hình thành kiến thức mới.

3. Tác giả đề xuất những biện pháp sư phạm cụ thể nào để phát triển năng lực cho học sinh?
Tác giả đề xuất 3 biện pháp sư phạm:

  • Biện pháp 1: Vận dụng một số phương pháp dạy học tích cực theo lý thuyết kiến tạo (dạy học giải quyết vấn đề, dạy học dự án, kỹ thuật sơ đồ tư duy).
  • Biện pháp 2: Thiết kế và sử dụng ebook theo lý thuyết kiến tạo (xây dựng bằng phần mềm eXe với cấu trúc cây thư mục hỗ trợ tự học).
  • Biện pháp 3: Thiết kế và sử dụng bài tập có nội dung thực tiễn theo lý thuyết kiến tạo.

4. Bộ công cụ đánh giá năng lực của luận án gồm những thành phần nào?
Bộ công cụ đánh giá do tác giả thiết kế bao gồm:

  • Bảng mô tả năng lực thành phần, tiêu chí và mức độ chất lượng của năng lực tự học (Bảng 2.1) và năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn (Bảng 2.2).
  • Bảng kiểm quan sát hành vi năng lực tự học (Bảng 2.3) và năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn.
  • Bảng đánh giá sản phẩm dự án của học sinh (Bảng 2.5).
  • Hệ thống các bài kiểm tra định hướng năng lực kết hợp câu hỏi lý thuyết, câu hỏi mở và bài tập tình huống thực tiễn.

5. Phạm vi nội dung kiến thức Hóa học 10 nâng cao được luận án tập trung thực nghiệm là gì?
Luận án tập trung nghiên cứu và tiến hành thực nghiệm sư phạm trong phạm vi 3 chương của chương trình Hóa học 10 nâng cao: Chương 1 (Nguyên tử), Chương 6 (Nhóm Oxi) và Chương 7 (Tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học).

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Nguyễn Thị Thanh đã hệ thống hóa và làm sáng tỏ cơ sở lý luận của việc vận dụng lý thuyết kiến tạo trong dạy học môn Hóa học nhằm phát triển năng lực tự học và năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh trung học phổ thông. Tác giả đã phân tích chương trình, sách giáo khoa Hóa học 10 nâng cao (chương 1, 6, 7), xác lập hệ thống nguyên tắc, quy trình dạy học kiến tạo và đề xuất 3 biện pháp sư phạm gắn với phương pháp dạy học tích cực, ebook hỗ trợ tự học và bài tập thực tiễn. Hệ thống tiêu chí, bảng kiểm quan sát và phiếu đánh giá sản phẩm được xây dựng đồng bộ đã cung cấp công cụ đo lường cụ thể cho hai nhóm năng lực nghiên cứu. Kết quả thực nghiệm sư phạm qua hai vòng tại các trường trung học phổ thông với hệ thống bảng số liệu và đồ thị tích lũy đã khẳng định tính khả thi và hiệu quả của các giải pháp đề xuất trong việc nâng cao chất lượng dạy học bộ môn.