Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 tại Việt Nam đánh dấu bước chuyển dịch căn bản từ mô hình truyền thụ kiến thức sang mô hình phát triển phẩm chất và năng lực người học. Trong cấu trúc chương trình cấp Trung học cơ sở (THCS), Khoa học tự nhiên (KHTN) là môn học tích hợp bắt đầu từ lớp 6, giữ vai trò cốt lõi trong việc hình thành thế giới quan khoa học và rèn luyện năng lực đặc thù cho học sinh. Theo khung chương trình của Bộ Giáo dục và Đào tạo, năng lực tìm hiểu tự nhiên (NL THTN) là một trong ba thành phần quan trọng của năng lực khoa học tự nhiên. Năng lực này giúp học sinh nhận thức được quy luật tự nhiên, hình thành kỹ năng quan sát, thực nghiệm và giải quyết các vấn đề trong thực tiễn đời sống.
Tuy nhiên, thực tế dạy học môn KHTN 6 tại nhiều trường THCS vẫn chịu ảnh hưởng nặng của phương pháp truyền thống; việc kiểm tra, đánh giá thiên về tái hiện kiến thức khiến học sinh ít có cơ hội tự lực làm thí nghiệm và tìm tòi khám phá. Nhằm khắc phục hạn chế này, các mô hình dạy học tích cực dựa trên thuyết kiến tạo, tiêu biểu là mô hình 5E (Engage - Explore - Explain - Elaborate - Evaluate), được xem là giải pháp phù hợp để tổ chức hoạt động học tập khám phá. Xuất phát từ bối cảnh đó, đề tài "Vận dụng mô hình 5E trong dạy học chủ đề Các thể của chất và Hỗn hợp môn Khoa học tự nhiên 6 nhằm phát triển năng lực tìm hiểu tự nhiên cho học sinh" được thực hiện bởi sinh viên Huỳnh Thị Minh Oanh (ngành Sư phạm Hóa học, Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng), dưới sự hướng dẫn của ThS. Bùi Ngọc Phương Châu (tháng 05/2023).
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu và vận dụng mô hình 5E vào thiết kế, tổ chức dạy học chủ đề Các thể của chất và Hỗn hợp môn KHTN 6, qua đó phát triển NL THTN cho học sinh và nâng cao chất lượng dạy học ở trường THCS.
Nhiệm vụ nghiên cứu được văn bản xác định gồm:
- Nghiên cứu cơ sở lý luận về đổi mới giáo dục phổ thông, năng lực tìm hiểu tự nhiên và mô hình dạy học 5E; điều tra thực trạng nhận thức của giáo viên và học sinh về mô hình 5E cũng như việc phát triển NL THTN.
- Nghiên cứu mục tiêu, nội dung, cấu trúc chương trình và sách giáo khoa KHTN 6 đối với 2 chủ đề "Các thể của chất" và "Hỗn hợp"; đề xuất nguyên tắc và thiết kế kế hoạch dạy học minh họa theo mô hình 5E.
- Tiến hành thực nghiệm sư phạm để kiểm chứng tính khả thi và hiệu quả của các kế hoạch bài dạy đã xây dựng.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy và học môn KHTN 6 với chủ đề Các thể của chất và Hỗn hợp ở trường THCS.
- Đối tượng nghiên cứu: Các biện pháp sư phạm và sự phát triển NL THTN của học sinh thông qua phương pháp dạy học theo mô hình 5E trong môn KHTN 6.
- Phạm vi nội dung: Kế hoạch dạy học theo mô hình 5E cho chủ đề Các thể của chất và Hỗn hợp môn KHTN 6 trong chương trình học kỳ 1.
- Phạm vi không gian và thời gian: Nghiên cứu thực hiện trong học kỳ 1 năm học 2022 – 2023. Khảo sát thực trạng được thực hiện tại một số trường THCS trên địa bàn thành phố Đà Nẵng; thực nghiệm sư phạm triển khai tại 4 lớp 6 thuộc 2 trường: Trường Tiểu học và THCS FPT (Đà Nẵng) và Trường THCS Nguyễn Tri Phương (huyện Cư M'gar, tỉnh Đắk Lắk).
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khung lý thuyết của khóa luận dựa trên thuyết kiến tạo trong giáo dục và mô hình dạy học khám phá 5E do Rodger W. Bybee cùng các cộng sự tại BSCS (Biological Sciences Curriculum Study) đề xuất. Mô hình gồm 5 giai đoạn liên hoàn tạo thành một chu trình học tập khép kín:
- Engage (Gắn kết / Tạo hứng thú): Kích thích sự tò mò, huy động kiến thức nền và bộc lộ quan niệm ban đầu của học sinh.
- Explore (Khám phá): Học sinh trực tiếp thao tác với học liệu, thực hiện thí nghiệm, thu thập thông tin để kiểm chứng dự đoán.
- Explain (Giải thích): Học sinh tự giải thích các quan sát; giáo viên chuẩn hóa thuật ngữ và khái niệm khoa học.
- Elaborate (Vận dụng / Mở rộng): Vận dụng kiến thức, kỹ năng vào các tình huống thực tiễn mới.
- Evaluate (Đánh giá): Đánh giá quá trình và kết quả thông qua quan sát, tự đánh giá và bài tập chuẩn hóa.
Về cấu trúc năng lực, tác giả tiếp cận định nghĩa năng lực từ Chương trình Giáo dục phổ thông tổng thể (2018), kết hợp mô hình 4 thành phần năng lực hành động của Bernd Meier – Nguyễn Văn Cường (2014) tương ứng với 4 trụ cột giáo dục của UNESCO: Năng lực chuyên môn (Học để biết), Năng lực phương pháp (Học để làm), Năng lực xã hội (Học để cùng chung sống) và Năng lực cá thể (Học để khẳng định). Cấu trúc năng lực tìm hiểu tự nhiên được xác định gồm 6 biểu hiện thành phần: (1) Đề xuất vấn đề, đặt câu hỏi cho vấn đề; (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; (6) Ra quyết định và đề xuất ý kiến.
Phương pháp nghiên cứu thực tế bao gồm:
- Phương pháp nghiên cứu lý luận: Phân tích, tổng hợp các tài liệu giáo dục học, lý luận dạy học môn Hóa học và Khoa học tự nhiên, văn bản quy phạm và chương trình GDPT 2018.
- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn:
- Khảo sát bằng phiếu hỏi: Điều tra 15 giáo viên dạy môn KHTN 6 và 85 học sinh lớp 6 tại các trường THCS trên địa bàn thành phố Đà Nẵng để đánh giá thực trạng hiểu biết và mức độ áp dụng mô hình 5E.
- Phương pháp chuyên gia: Xin ý kiến góp ý của giảng viên và giáo viên bộ môn về kế hoạch bài dạy đã thiết kế.
- Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức dạy học đối chứng và thực nghiệm tại 2 cơ sở giáo dục.
- Phương pháp xử lý thông tin: Sử dụng toán thống kê xác suất để xử lý số liệu điều tra và kết quả bài kiểm tra đánh giá (tính tần số, tần suất, tần suất lũy tích, giá trị trung bình, độ lệch chuẩn, hệ số biến thiên, kiểm định chuẩn sai Student t-test).
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn về mô hình 5E và việc phát triển năng lực tìm hiểu tự nhiên cho học sinh trung học cơ sở
Chương 1 hệ thống hóa khái niệm về năng lực, cấu trúc năng lực và các biểu hiện đặc thù của NL THTN theo CTGDPT 2018. Khóa luận phân tích chi tiết bản chất, vai trò, ưu điểm và hạn chế của mô hình dạy học 5E theo lý thuyết kiến tạo, đồng thời nêu dẫn chứng về phạm vi ứng dụng rộng rãi của mô hình trên thế giới (hơn 131.000 trường hợp trong đào tạo sư phạm, hơn 235.000 giáo án sử dụng mô hình 5E).
Về mặt thực tiễn, tác giả trình bày kết quả khảo sát 15 giáo viên và 85 học sinh THCS tại thành phố Đà Nẵng:
| Nội dung khảo sát nhận thức của giáo viên (n = 15) |
Tỷ lệ % |
| Đã áp dụng trong dạy học để phát triển và đánh giá NL THTN cho học sinh |
46,67% |
| Đã hiểu khái niệm, biểu hiện của NL THTN |
33,33% |
| Đã được nghe/giới thiệu về NL THTN nhưng chưa rõ khái niệm |
20,00% |
| Chưa nghe qua mô hình dạy học 5E |
73,33% |
| Có biết về mô hình 5E nhưng chưa áp dụng trong dạy học |
20,00% |
| Có biết và đã áp dụng mô hình 5E trong dạy học |
6,67% |
| Mức độ sử dụng PPDH trực quan (thường xuyên & rất thường xuyên) |
93,33% |
| Mức độ sử dụng PPDH giải quyết vấn đề (thường xuyên & rất thường xuyên) |
86,67% |
| Mức độ sử dụng mô hình 5E ở mức "không bao giờ" |
86,67% |
| Khảo sát nhu cầu phương pháp học tập của học sinh (n = 85) |
Rất thích & Thích (%) |
| Có tranh ảnh, mô hình trực quan, phương tiện hỗ trợ hiện đại |
100,00% |
| Được thực hành thí nghiệm khoa học để rút ra kiến thức |
100,00% |
| Được vận dụng kiến thức đã học để giải thích hiện tượng hoặc tạo sản phẩm |
92,94% |
| Tự do tìm tòi khám phá các kiến thức mới |
89,41% |
| Được thảo luận trao đổi thông tin học tập với bạn bè, thầy cô |
96,47% |
| Thầy cô giảng và cho ghi chép tỉ mỉ để học thuộc |
76,48% |
Kết quả điều tra phản ánh nghịch lý: Mặc dù giáo viên nhận thức được tầm quan trọng của việc phát triển năng lực và học sinh có nhu cầu cao về thực hành khám phá, việc tiếp cận và triển khai mô hình 5E tại các trường THCS vẫn còn rất hạn chế (73,33% giáo viên chưa từng nghe qua mô hình này).
Chương 2: Vận dụng mô hình 5E trong dạy học chủ đề Các thể của chất và Hỗn hợp môn Khoa học tự nhiên 6 nhằm phát triển năng lực tìm hiểu tự nhiên cho học sinh
Chương 2 tập trung phân tích mục tiêu cần đạt, cấu trúc nội dung và đặc điểm phương pháp dạy học của 2 chủ đề trong SGK KHTN 6:
- Chủ đề Các thể của chất: Gồm bài Sự đa dạng của chất và Tính chất và sự chuyển thể của chất (tìm hiểu ba thể rắn - lỏng - khí, tính chất vật lý, tính chất hóa học, các quá trình nóng chảy, đông đặc, bay hơi, ngưng tụ, sôi).
- Chủ đề Hỗn hợp: Gồm bài Hỗn hợp, dung dịch, chất tinh khiết và Tách chất ra khỏi hỗn hợp (khái niệm hỗn hợp đồng nhất/không đồng nhất, dung môi, dung dịch, huyền phù, nhũ tương; các phương pháp tách chất cơ bản gồm lọc, cô cạn, chiết).
Tác giả xác lập ma trận đối chiếu giữa các giai đoạn của mô hình 5E với 6 biểu hiện thành phần của NL THTN:
| Giai đoạn trong mô hình 5E |
Biểu hiện NL THTN tương ứng được phát triển |
Hoạt động sư phạm tiêu biểu |
| Engage (Gắn kết) |
Đề xuất vấn đề, đặt câu hỏi cho vấn đề |
Kể chuyện thực tế, đưa tình huống mâu thuẫn nhận thức, trò chơi ghép tranh, ô chữ |
| Explore (Khám phá) |
Đưa ra phán đoán, xây dựng giả thuyết; Lập và thực hiện kế hoạch nghiên cứu |
Đề xuất dự đoán, chuẩn bị dụng cụ/hóa chất, tiến hành thí nghiệm, quan sát và thu thập dữ liệu |
| Explain (Giải thích) |
Viết, trình bày báo cáo và thảo luận |
Báo cáo kết quả thí nghiệm, giải thích hiện tượng bằng ngôn ngữ khoa học, giáo viên chuẩn hóa kiến thức |
| Elaborate (Vận dụng) |
Ra quyết định và đề xuất ý kiến; Vận dụng kiến thức vào bối cảnh mới |
Giải quyết bài tập tình huống thực tiễn, phân tích hiện tượng đời sống |
| Evaluate (Đánh giá) |
Đánh giá kết quả, tự đánh giá và phản biện |
Làm bài tập kiểm tra trắc nghiệm/tự luận ngắn, tự đánh giá và đánh giá chéo nhóm |
Tác giả đề xuất 2 nguyên tắc cốt lõi khi thiết kế bài dạy 5E:
- Đảm bảo tính chính xác khoa học, có tính liên hệ thực tế: Nội dung bài học gắn với các hiện tượng đời sống hàng ngày (ví dụ: lý giải vì sao quai nồi làm bằng nhựa/gỗ dù thân bằng inox, vì sao phải lắc đều hộp sữa trước khi uống, tác dụng lọc bụi và ngăn giọt bắn chứa virus của khẩu trang y tế).
- Đảm bảo đầy đủ 5 pha của mô hình 5E: Thực hiện tuần tự và liên kết logic giữa các pha nhằm dẫn dắt học sinh tự kiến tạo tri thức.
Trên cơ sở đó, tác giả thiết kế các kế hoạch bài dạy minh họa chi tiết kèm phiếu học tập và tiêu chí đánh giá năng lực.
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm
Chương 3 trình bày quy trình và kết quả thực nghiệm sư phạm tại 2 trường THCS trong học kỳ 1 năm học 2022 – 2023:
- Địa bàn và đối tượng:
- Trường Tiểu học và THCS FPT Đà Nẵng: Lớp thực nghiệm 6A2 (dạy học theo mô hình 5E) và Lớp đối chứng 6A3 (dạy học theo phương pháp truyền thống). Giáo viên giảng dạy: Thầy Nguyễn Đinh Thanh Hải.
- Trường THCS Nguyễn Tri Phương (Cư M'gar, Đắk Lắk): Lớp thực nghiệm 6A3 và Lớp đối chứng 6A4. Giáo viên giảng dạy: Cô Nguyễn Thị Ánh.
- Quy trình thực hiện: Tiến hành giảng dạy các bài học thuộc 2 chủ đề "Các thể của chất" và "Hỗn hợp" theo giáo án đã thiết kế, tổ chức kiểm tra đánh giá định lượng năng lực nhận thức và các tiêu chí biểu hiện của NL THTN thông qua bảng phân phối tần số, tần suất lũy tích, biểu đồ phân loại kết quả học tập và phân tích tham số đặc trưng.
Kết quả và đóng góp
Khóa luận đưa ra các kết quả định lượng và đóng góp sư phạm cụ thể:
- Kết quả thực nghiệm: Dữ liệu xử lý thống kê từ các bài kiểm tra đánh giá tại 2 trường THCS cho thấy học sinh các lớp thực nghiệm (6A2 trường FPT và 6A3 trường Nguyễn Tri Phương) đạt kết quả học tập vượt trội so với lớp đối chứng (6A3 trường FPT và 6A4 trường Nguyễn Tri Phương). Đường lũy tích của các lớp thực nghiệm nằm lệch hẳn về phía bên phải so với lớp đối chứng, tỷ lệ học sinh đạt điểm khá - giỏi cao hơn rõ rệt và các tiêu chí biểu hiện của năng lực tìm hiểu tự nhiên (kỹ năng đặt câu hỏi, lập kế hoạch thí nghiệm, phân tích dữ liệu và giải thích hiện tượng) được cải thiện rõ nét.
- Hệ thống hóa lý luận: Xác lập cơ sở khoa học về việc tích hợp mô hình 5E vào dạy học môn KHTN 6 theo định hướng phát triển năng lực của Chương trình GDPT 2018.
- Đóng góp thực tiễn: Xây dựng bộ kế hoạch bài dạy minh họa hoàn chỉnh cho 2 chủ đề ("Các thể của chất" và "Hỗn hợp"), cung cấp hệ thống câu hỏi, bài tập thực tiễn và phiếu đánh giá năng lực cụ thể có thể sử dụng trực tiếp trong giảng dạy THCS.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Khóa luận ghi nhận một số hạn chế và hướng mở:
- Về phạm vi nội dung: Đề tài mới chỉ tập trung nghiên cứu và thiết kế kế hoạch bài dạy cho 2 chủ đề thuộc mạch kiến thức Chất và sự biến đổi của chất trong chương trình KHTN 6 (học kỳ 1).
- Về điều kiện triển khai: Dạy học theo mô hình 5E đòi hỏi giáo viên phải đầu tư nhiều thời gian chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm, phiếu học tập và quản lý thời gian trên lớp; nếu giáo viên thiếu sự hướng dẫn kịp thời, một số học sinh có thể gặp khó khăn hoặc mất nhiều thời gian ở pha Khám phá (Explore).
- Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng việc vận dụng mô hình 5E sang các chủ đề khác của môn KHTN 6 cũng như chương trình KHTN lớp 7, lớp 8 và lớp 9; triển khai thực nghiệm trên quy mô mẫu lớn hơn ở nhiều địa bàn trường học khác nhau.
Giá trị tham khảo
Khóa luận là tài liệu tham khảo hữu ích cho:
- Sinh viên ngành Sư phạm Hóa học, Sư phạm Khoa học tự nhiên, Sư phạm Vật lý, Sư phạm Sinh học: Cung cấp khung lý luận, cấu trúc năng lực tìm hiểu tự nhiên và quy trình vận dụng lý thuyết kiến tạo thông qua mô hình 5E vào thiết kế bài giảng.
- Giáo viên môn Khoa học tự nhiên cấp THCS: Cung cấp mẫu giáo án thực tế, các tình huống thực tiễn sinh động (như giải thích hiện tượng chuyển thể, nguyên lý tách chất trong đời sống) và bộ tiêu chí đánh giá năng lực học sinh theo yêu cầu của CTGDPT 2018.
Câu hỏi thường gặp
1. Tác giả khóa luận đã khảo sát bao nhiêu giáo viên và học sinh để đánh giá thực trạng?
Khóa luận đã khảo sát thực trạng bằng phiếu hỏi đối với 15 giáo viên giảng dạy môn KHTN 6 và 85 học sinh lớp 6 tại một số trường THCS trên địa bàn thành phố Đà Nẵng.
2. Mức độ hiểu biết của giáo viên về mô hình dạy học 5E theo kết quả điều tra trong đề tài như thế nào?
Kết quả khảo sát 15 giáo viên cho thấy có đến 73,33% giáo viên chưa từng nghe qua mô hình 5E; 20,00% giáo viên có biết nhưng chưa từng áp dụng vào dạy học; và chỉ có 6,67% giáo viên đã biết và từng áp dụng mô hình này.
3. Hoạt động thực nghiệm sư phạm của đề tài được triển khai tại những lớp và trường học nào?
Thực nghiệm sư phạm được tiến hành tại 4 lớp thuộc 2 trường:
- Trường Tiểu học và THCS FPT Đà Nẵng: Lớp thực nghiệm 6A2, lớp đối chứng 6A3 (do thầy Nguyễn Đinh Thanh Hải giảng dạy).
- Trường THCS Nguyễn Tri Phương, huyện Cư M'gar, tỉnh Đắk Lắk: Lớp thực nghiệm 6A3, lớp đối chứng 6A4 (do cô Nguyễn Thị Ánh giảng dạy).
4. Khóa luận vận dụng mô hình 5E vào những chủ đề cụ thể nào trong chương trình KHTN 6?
Đề tài vận dụng mô hình 5E vào 2 chủ đề trong chương trình KHTN 6 (học kỳ 1): Chủ đề Các thể của chất (gồm các nội dung về sự đa dạng của chất, tính chất và sự chuyển thể của chất) và Chủ đề Hỗn hợp (gồm các nội dung về hỗn hợp, dung dịch, chất tinh khiết và các phương pháp tách chất ra khỏi hỗn hợp).
5. Hai nguyên tắc sư phạm bắt buộc khi vận dụng mô hình 5E được tác giả đề xuất là gì?
Tác giả đề xuất 2 nguyên tắc: (1) Đảm bảo tính chính xác khoa học, có tính liên hệ thực tế; (2) Đảm bảo đầy đủ 5 pha của mô hình 5E (Engage, Explore, Explain, Elaborate, Evaluate) theo một tiến trình logic, khép kín.
Kết luận
Khóa luận của tác giả Huỳnh Thị Minh Oanh đã giải quyết trọn vẹn nhiệm vụ nghiên cứu thông qua việc hệ thống hóa cơ sở lý luận về mô hình 5E và năng lực tìm hiểu tự nhiên, đồng thời đánh giá sát thực trạng dạy học KHTN 6 tại địa bàn thành phố Đà Nẵng. Việc thiết kế và thực nghiệm thành công các kế hoạch bài dạy chủ đề "Các thể của chất" và "Hỗn hợp" tại hai trường THCS ở Đà Nẵng và Đắk Lắk đã chứng minh tính khả thi và hiệu quả của mô hình 5E trong việc nâng cao kết quả học tập và phát triển năng lực tìm hiểu tự nhiên cho học sinh. Đây là tài liệu tham khảo có giá trị học thuật và thực tiễn đối với công tác đào tạo giáo viên và đổi mới phương pháp dạy học môn Khoa học tự nhiên cấp THCS theo Chương trình GDPT 2018.