Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh toàn ngành giáo dục thực hiện đổi mới căn bản, toàn diện theo Nghị quyết số 29-NQ/TW của Ban Chấp hành Trung ương Đảng khóa XI và triển khai Chương trình giáo dục phổ thông 2018 (áp dụng môn Khoa học tự nhiên từ năm 2018 đến cuối năm 2022 hoàn thiện các giai đoạn đầu), việc đổi mới phương pháp dạy học giữ vai trò quyết định. Môn Khoa học tự nhiên (KHTN) cấp Trung học cơ sở (THCS) là môn học tích hợp kiến thức từ ba phân môn Vật lí, Hóa học, Sinh học cùng Khoa học Trái Đất. Yêu cầu cần đạt của chương trình đặt trọng tâm vào việc hình thành các năng lực đặc thù, trong đó năng lực tìm hiểu tự nhiên (NLTHTN) là một thành phần then chốt giúp học sinh (HS) quan sát, giải thích hiện tượng và giải quyết các vấn đề thực tiễn.

Thực tế giảng dạy theo phương pháp truyền thống (giáo viên thuyết trình một chiều, học sinh nghe giảng thụ động và làm bài tập sau giờ học) làm giảm động lực học tập và chưa đáp ứng tốt mục tiêu phát triển phẩm chất, năng lực của người học. Để khắc phục hạn chế này, mô hình lớp học đảo ngược (Flipped Classroom) được xác định là giải pháp sư phạm hiện đại. Nội dung chủ đề "Nhiệt" trong chương trình KHTN lớp 8 có tính thực tiễn cao, gần gũi với đời sống, tạo điều kiện thuận lợi để học sinh tự tìm hiểu qua các phương tiện truyền thông số trước khi đến lớp. Từ cơ sở đó, tác giả Nguyễn Khánh Vy thực hiện khóa luận tốt nghiệp: "Vận dụng mô hình lớp học đảo ngược trong dạy học nội dung Nhiệt nhằm phát triển năng lực tìm hiểu tự nhiên của học sinh trong môn Khoa học tự nhiên lớp Tám".

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài gồm:

  1. Nghiên cứu và hệ thống hóa cơ sở lý luận về mô hình lớp học đảo ngược và NLTHTN của học sinh trong môn KHTN.
  2. Thiết kế tiến trình dạy học chủ đề "Nhiệt" môn KHTN lớp 8 theo mô hình lớp học đảo ngược, xây dựng công cụ đánh giá NLTHTN.
  3. Khảo sát thực trạng và tiến hành thực nghiệm sư phạm tại trường THCS để kiểm chứng tính khả thi, hiệu quả của tiến trình dạy học đã xây dựng.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Quá trình vận dụng mô hình lớp học đảo ngược vào dạy học phần Nhiệt nhằm phát triển NLTHTN của học sinh trong môn KHTN lớp 8.
  • Phạm vi nội dung: Phần Nhiệt môn KHTN lớp 8 (Bộ sách Kết nối tri thức với cuộc sống).
  • Phạm vi không gian và thời gian: Trường THCS Trường Chinh, quận Tân Bình, Thành phố Hồ Chí Minh, thực hiện trong năm học 2023 - 2024.
  • Giả thuyết khoa học: Nếu vận dụng mô hình lớp học đảo ngược vào dạy học nội dung Nhiệt môn KHTN lớp 8 một cách hợp lý và hiệu quả thì NLTHTN của học sinh sẽ được phát triển, học sinh chủ động tích lũy kiến thức qua quá trình tự tìm hiểu, góp phần nâng cao chất lượng học tập bộ môn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng trên các khung lý thuyết sư phạm và văn bản chỉ đạo chuyên môn:

  • Cơ sở lý luận về mô hình lớp học đảo ngược (Flipped Classroom): Khái quát từ các nghiên cứu quốc tế (Lage et al., 2000; Milman, 2012; Hawks & Sharon, 2014; Kiat & Kwong, 2014; Shi-Chun et al., 2014; Blair et al., 2015; Ozdamli et al., 2016; Schmidt & Ralph, 2016; Zainuddin & Halili, 2016; Awidi & Paynter, 2019) và các nghiên cứu tại Việt Nam (Lê Thị Phượng & Bùi Phương Anh, 2019; Nguyễn Mậu Đức, 2020; Nguyễn Thị Phượng Liên & Lưu Thanh Tuấn, 2020; Đỗ Tùng & Hoàng Công Kiên, 2020; Lê Thị Hương, 2020; Tiêu Thị Mỹ Hồng, 2021; Phạm Thị Bích Đào et al., 2022; Phan Thị Huyền, 2022; Phạm Thu Trang & Phạm Viết Ngọc, 2022; Võ Thị Minh Ngân, 2023; Nguyễn Hoàng Trang & Bùi Thị Thơm, 2023). Quy trình dạy học đảo ngược gồm hai giai đoạn: Giai đoạn 1 - Tìm hiểu thông tin mới (ngoài lớp học qua video bài giảng số, phiếu học tập); Giai đoạn 2 - Đào sâu kiến thức (thực hiện thảo luận, giải quyết vấn đề trên lớp và luyện tập nâng cao sau giờ học) theo Phan Nguyễn Khánh Vân (2022).
  • Cơ sở lý luận về năng lực tìm hiểu tự nhiên: Căn cứ Chương trình giáo dục phổ thông môn KHTN 2018 của Bộ Giáo dục và Đào tạo. NLTHTN gồm 6 thành phần/đặc điểm cốt lõi: (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.
  • Thang đo nhận thức: Thang đo 6 cấp độ tư duy của Bloom (Ghi nhớ, Hiểu, Vận dụng, Phân tích, Đánh giá, Sáng tạo) kết hợp hệ thống rubric tiêu chí đánh giá.
Tiêu chí Mô hình lớp học đảo ngược Mô hình lớp học truyền thống
Vai trò giáo viên Thiết kế bài giảng trực tuyến, phiếu học tập, hướng dẫn học sinh tự tìm hiểu tại nhà; đóng vai trò định hướng, hỗ trợ, tổ chức thảo luận trên lớp. Soạn giáo án, trình chiếu PowerPoint, trực tiếp truyền đạt lý thuyết một chiều trên lớp.
Vai trò học sinh Là trung tâm; tự tìm hiểu lý thuyết ở nhà qua video/tài liệu; lên lớp tích cực thảo luận, thực hành, giải quyết bài tập nâng cao. Lắng nghe giáo viên giảng bài, ghi chép nội dung vào vở, làm bài tập vận dụng thấp tại lớp và làm bài tập về nhà.
Không gian & thời gian Linh hoạt; học sinh chủ động thời gian, tốc độ tiếp thu kiến thức ở nhà; tối ưu hóa thời gian tương tác trực tiếp trên lớp. Cố định trong tiết học tại trường; thời gian tương tác, trao đổi sâu giữa giáo viên và học sinh bị hạn chế.
Ứng dụng công nghệ Khai thác sâu các nền tảng trực tuyến (YouTube, Google Forms, Azota, học liệu số). Ứng dụng công nghệ thông tin ở mức độ cơ bản (chủ yếu là trình chiếu bài giảng).

Phương pháp nghiên cứu thực tế được tác giả triển khai:

  • Phương pháp nghiên cứu lý luận: Tổng hợp, phân tích các văn kiện giáo dục, tài liệu tâm lý học, lý luận dạy học và các công trình khoa học trong và ngoài nước về dạy học đảo ngược và phát triển năng lực.
  • Phương pháp phỏng vấn, điều tra: Sử dụng phiếu khảo sát dành cho giáo viên và học sinh tại trường THCS nhằm đánh giá thực trạng nhận thức, tần suất sử dụng phương pháp dạy học, mức độ NLTHTN và khó khăn khi ứng dụng công nghệ thông tin.
  • Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức dạy học thực nghiệm có đối chứng tại Trường THCS Trường Chinh (Quận Tân Bình, TP.HCM) để so sánh tiến trình dạy học đảo ngược với dạy học truyền thống.
  • Phương pháp thống kê toán học: Thu thập, xử lý và phân tích dữ liệu định tính, định lượng từ các bài kiểm tra thường xuyên, phiếu tự đánh giá và rubric đánh giá nhóm/cá nhân.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cơ sở lý luận mô hình lớp học đảo ngược và năng lực tìm hiểu tự nhiên trong môn Khoa học tự nhiên của học sinh

Chương 1 hệ thống hóa các khái niệm, cơ sở khoa học và tổng quan tình hình nghiên cứu:

  • Tổng quan nghiên cứu: Phân tích sự chuyển dịch từ dạy học truyền thống sang mô hình Flipped Classroom tại nhiều quốc gia và các cấp học (từ K-12 đến đại học). Tại Việt Nam, mô hình được áp dụng ngày càng rộng rãi trong dạy học kết hợp và dạy học trực tuyến, mang lại hiệu quả phát triển tính tự chủ, năng lực tự học.
  • Khái niệm và đặc điểm mô hình lớp học đảo ngược: Khẳng định sự đảo ngược về mặt trình tự tổ chức: phần tiếp nhận thông tin lý thuyết ban đầu được chuyển ra ngoài lớp học thông qua video bài giảng ngắn và học liệu điện tử; thời gian trên lớp dành trọn vẹn cho các hoạt động giải đáp thắc mắc, thảo luận nhóm, thực hành thí nghiệm và bài tập mức độ cao.
  • Lợi ích và thách thức:
    • Lợi ích: Học sinh rèn luyện kỹ năng tự học, kiểm soát tốc độ học tập cá nhân, tăng cường tương tác nhóm; giáo viên giảm tải việc thuyết giảng lý thuyết lặp lại, có thêm thời gian cá nhân hóa việc hỗ trợ từng học sinh.
    • Thách thức: Yêu cầu cao về tính tự giác của học sinh; rào cản về trang thiết bị công nghệ (máy tính, điện thoại thông minh, đường truyền Internet); giáo viên mất nhiều thời gian, công sức chuẩn bị video, bài tập và đòi hỏi năng lực công nghệ thông tin vững vàng.
  • Cơ sở NLTHTN: Phân tích 6 thành phần của NLTHTN theo Chương trình KHTN 2018; xác định nguyên tắc dạy học lấy người học làm trung tâm, kết hợp các biện pháp sư phạm nhằm khích lệ học sinh đề xuất giả thuyết, thiết kế phương án thí nghiệm và phân tích dữ liệu khoa học.

Chương 2: Xây dựng tiến trình dạy học theo mô hình lớp học đảo ngược nội dung Nhiệt trong môn Khoa học tự nhiên lớp Tám

Chương 2 tập trung vào việc thiết kế bài dạy cụ thể và công cụ đánh giá:

  • Phân tích cấu trúc nội dung Nhiệt (SGK KHTN 8 - Bộ Kết nối tri thức với cuộc sống): Gồm các đơn vị kiến thức trọng tâm: Năng lượng nhiệt, Dẫn nhiệt, Đối lưu, Bức xạ nhiệt, Hiệu ứng nhà kính, Sự nở vì nhiệt của chất rắn, chất lỏng, chất khí và các ứng dụng, tác hại thực tiễn.
  • Kế hoạch bài dạy chi tiết cho 2 bài học:
    • Bài 28: Sự truyền nhiệt: Thiết kế gồm giai đoạn tự học ở nhà (xem video bài giảng trên YouTube, hoàn thành phiếu học tập Google Forms, làm bài kiểm tra trên Azota, chuẩn bị báo cáo/thí nghiệm theo 4 tổ) và giai đoạn trên lớp 45 phút chia làm 4 hoạt động (Hoạt động 1: Khởi động 5 phút qua câu hỏi hiện tượng nước sôi/luộc thịt; Hoạt động 2: Thuyết trình và báo cáo thí nghiệm 20 phút của 4 nhóm về dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ nhiệt, hiệu ứng nhà kính; Hoạt động 3: Giải đáp thắc mắc và sửa bài kiểm tra ở nhà 10 phút; Hoạt động 4: Đánh giá cá nhân 10 phút).
    • Bài 29: Sự nở vì nhiệt: Thiết kế nhiệm vụ tìm hiểu tại nhà về sự nở vì nhiệt của ba trạng thái chất, chuẩn bị thí nghiệm trực tiếp hoặc video clip; tiến trình trên lớp gồm khởi động với hiện tượng độ cao tháp Eiffel thay đổi theo mùa, hoạt động thuyết trình/thực hành thí nghiệm, giải đáp thắc mắc và đánh giá.
  • Xây dựng công cụ đánh giá: Thiết kế bảng Rubric đánh giá NLTHTN tích hợp thang đo 6 cấp độ tư duy của Bloom (Ghi nhớ, Hiểu, Vận dụng, Phân tích, Đánh giá, Sáng tạo), phiếu tự đánh giá cá nhân và phiếu đánh giá hoạt động nhóm của giáo viên.

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Chương 3 trình bày việc khảo sát thực trạng và triển khai dạy học thực tế:

  • Khảo sát thực trạng tại trường THCS: Đánh giá nhận thức của giáo viên về tầm quan trọng của NLTHTN, các phần mềm/trang web hỗ trợ dạy học, tần suất sử dụng các phương pháp dạy học tích cực, mức độ kỹ năng hiện tại của học sinh và những khó khăn thường gặp khi áp dụng mô hình đảo ngược.
  • Tổ chức thực nghiệm sư phạm: Tiến hành tại Trường THCS Trường Chinh (Quận Tân Bình, TP.HCM). Lựa chọn lớp thực nghiệm (học theo mô hình lớp học đảo ngược với kế hoạch đã thiết kế) và lớp đối chứng (học theo phương pháp dạy học truyền thống) với trình độ tương đương.
  • Kết quả thực nghiệm:
    • Đánh giá định tính: Học sinh lớp thực nghiệm thể hiện sự chủ động, hứng thú, tích cực tương tác, tự tin thuyết trình, đưa ra nhiều câu hỏi chất vấn mang tính phản biện và rèn luyện kỹ năng làm việc nhóm tốt hơn so với lớp đối chứng.
    • Đánh giá định lượng: Thống kê, so sánh kết quả kiểm tra thường xuyên giữa hai lớp; phân tích điểm số các bài kiểm tra trực tuyến trên Azota, điểm đánh giá theo rubric và bảng tự đánh giá cá nhân, khẳng định mức độ tiếp thu kiến thức và NLTHTN của lớp thực nghiệm đạt kết quả cao hơn rõ rệt.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đạt được các kết quả và đóng góp cụ thể:

  • Kết quả thực nghiệm:
    • Điểm trung bình các bài kiểm tra thường xuyên của học sinh lớp thực nghiệm cao hơn lớp đối chứng.
    • Học sinh lớp thực nghiệm cải thiện rõ nét các biểu hiện của NLTHTN: năng lực tự quan sát, đề xuất câu hỏi, thiết kế thí nghiệm minh họa (về dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ nhiệt, sự nở vì nhiệt) và khả năng liên hệ hiện tượng thực tế (hiệu ứng nhà kính, nhiệt kế, khinh khí cầu, khe co giãn đường sắt).
  • Giải pháp và khuyến nghị sư phạm do tác giả đề xuất:
    • Đối với giáo viên: Cần chủ động nâng cao năng lực công nghệ thông tin, kỹ năng biên tập video bài giảng ngắn gọn, dễ hiểu; linh hoạt lựa chọn các nền tảng trực tuyến phổ biến, miễn phí (YouTube, Google Forms, Azota) để giao nhiệm vụ; chú trọng khâu định hướng và chuẩn bị phiếu học tập dẫn dắt.
    • Đối với nhà trường và phụ huynh: Nhà trường cần đầu tư, nâng cấp trang thiết bị công nghệ thông tin và đường truyền Internet; phụ huynh cần phối hợp đồng hành, hỗ trợ và quản lý thời gian tự học của con em tại nhà, tránh để học sinh xao nhãng vào các nội dung giải trí trực tuyến.
  • Đóng góp khoa học và thực tiễn:
    • Làm sáng tỏ quy trình vận dụng mô hình lớp học đảo ngược gắn liền với mục tiêu phát triển NLTHTN theo đúng định hướng Chương trình GDPT 2018 môn KHTN.
    • Xây dựng 02 kế hoạch dạy học hoàn chỉnh kèm hệ thống học liệu số, đường link video bài giảng, phiếu học tập và ngân hàng câu hỏi kiểm tra trực tuyến cho nội dung "Nhiệt" lớp 8.
    • Đóng góp bộ công cụ đánh giá NLTHTN theo 6 cấp độ tư duy Bloom có tính ứng dụng cao cho giáo viên môn KHTN cấp THCS.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:
    • Phạm vi thực nghiệm sư phạm chỉ được triển khai trên một phạm vi địa bàn hẹp (Trường THCS Trường Chinh, quận Tân Bình, TP.HCM) và giới hạn ở một nội dung kiến thức cụ thể (phần Nhiệt, môn KHTN lớp 8).
    • Quá trình tự học tại nhà của học sinh phụ thuộc nhiều vào điều kiện cơ sở vật chất, thiết bị kết nối của gia đình và ý thức tự giác cá nhân; một số học sinh có học lực trung bình - yếu hoặc thiếu thiết bị còn gặp lúng túng khi thực hiện nhiệm vụ trước giờ học.
    • Nguồn học liệu số đòi hỏi giáo viên đầu tư nhiều thời gian thiết kế, ghi hình và cập nhật định kỳ.
  • Hướng nghiên cứu tiếp theo:
    • Mở rộng việc thiết kế tiến trình dạy học đảo ngược sang các chủ đề khác trong môn KHTN (các mạch nội dung Hóa học, Sinh học, Khoa học Trái Đất) cho toàn bộ chương trình lớp 6, 7, 8, 9.
    • Mở rộng phạm vi thực nghiệm sư phạm trên nhiều trường THCS với các điều kiện kinh tế - xã hội khác nhau để hoàn thiện quy trình tổ chức dạy học tối ưu.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Giáo viên giảng dạy môn KHTN cấp THCS: Cung cấp mẫu kế hoạch bài dạy chi tiết (Bài 28: Sự truyền nhiệt, Bài 29: Sự nở vì nhiệt), cách phân bổ thời gian giữa học trực tuyến tại nhà và hoạt động trực tiếp trên lớp, cùng phương pháp kết hợp công cụ số (Azota, Google Forms) trong quản lý học tập.
  • Sinh viên chuyên ngành Sư phạm Khoa học tự nhiên, Sư phạm Vật lí, Sư phạm Hóa học, Sư phạm Sinh học: Tham khảo quy trình thiết kế giáo án đổi mới phương pháp dạy học theo định hướng phát triển năng lực, phương pháp xây dựng tiêu chí đánh giá rubric dựa trên thang nhận thức Bloom.
  • Cán bộ quản lý chuyên môn và nhà nghiên cứu giáo dục: Cung cấp cứ liệu thực tiễn và bộ công cụ khảo sát thực trạng về triển khai dạy học tích hợp, dạy học kết hợp tại các cơ sở giáo dục phổ thông.

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận lựa chọn những bài học cụ thể nào trong chủ đề Nhiệt để thiết kế tiến trình dạy học đảo ngược?
Khóa luận đã xây dựng kế hoạch dạy học chi tiết cho 2 bài học thuộc chủ đề Nhiệt môn KHTN lớp 8 (Bộ sách Kết nối tri thức với cuộc sống): Bài 28: "Sự truyền nhiệt" và Bài 29: "Sự nở vì nhiệt".

2. Giai đoạn học tập tại nhà (Giai đoạn 1) của học sinh được tổ chức bằng những công cụ và nhiệm vụ cụ thể nào?
Học sinh thực hiện 4 nhiệm vụ tại nhà: (1) Xem video bài giảng trực tuyến trên YouTube; (2) Hoàn thành phiếu học tập trực tuyến trên Google Forms; (3) Làm bài kiểm tra đánh giá kiến thức nền tảng trên nền tảng Azota; (4) Phản hồi thắc mắc qua Google Forms và làm việc nhóm theo tổ để chuẩn bị báo cáo thuyết trình hoặc dụng cụ/video thí nghiệm.

3. Cấu trúc một tiết học 45 phút trên lớp theo mô hình lớp học đảo ngược trong đề tài được phân bổ ra sao?
Tiết học trên lớp (Giai đoạn 2 - Đào sâu kiến thức) gồm 4 hoạt động:

  • Hoạt động 1: Khởi động (5 phút).
  • Hoạt động 2: Thuyết trình hoặc thực hành thí nghiệm theo nhóm (20 phút).
  • Hoạt động 3: Tổ chức giải đáp thắc mắc của học sinh và sửa bài kiểm tra ở nhà (10 phút).
  • Hoạt động 4: Đánh giá NLTHTN và tự đánh giá cá nhân (10 phút).

4. Năng lực tìm hiểu tự nhiên của học sinh được khóa luận đánh giá dựa trên những thành phần nào?
NLTHTN được đánh giá qua 6 thành phần theo Chương trình GDPT 2018: (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.

5. Đề tài sử dụng khung lý thuyết nào để xây dựng thang đo đánh giá hiệu quả phát triển năng lực?
Tác giả sử dụng thang đo 6 cấp độ tư duy của Bloom (Ghi nhớ, Hiểu, Vận dụng, Phân tích, Đánh giá, Sáng tạo) kết hợp với các đặc điểm của NLTHTN để xây dựng bảng rubric đánh giá hoạt động cá nhân và hoạt động nhóm của học sinh.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Khánh Vy đã hệ thống hóa toàn diện cơ sở lý luận về mô hình lớp học đảo ngược và năng lực tìm hiểu tự nhiên trong môn Khoa học tự nhiên lớp 8. Công trình đã thiết kế thành công tiến trình dạy học cụ thể cho nội dung "Nhiệt" cùng hệ thống học liệu số, phiếu học tập và bộ công cụ đánh giá rubric theo thang đo Bloom. Kết quả thực nghiệm sư phạm tại Trường THCS Trường Chinh (TP.HCM) đã chứng minh tính khả thi, hiệu quả của mô hình trong việc nâng cao kết quả học tập và phát triển năng lực tự học, năng lực tìm hiểu khoa học của học sinh.