Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh giáo dục hiện đại, việc phát triển năng lực học sinh trở thành mục tiêu trọng tâm nhằm đáp ứng yêu cầu nguồn nhân lực chất lượng cao trong thời đại công nghệ số. Tại Việt Nam, chương trình Giáo dục phổ thông tổng thể 2018 được Bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành nhằm chuyển đổi từ giáo dục định hướng kiến thức sang định hướng phát triển năng lực. Môn Hóa học lớp 10, thuộc khối Trung học Phổ thông, được xác định là môn học trọng điểm trong việc hình thành và phát triển năng lực hóa học cho học sinh. Tuy nhiên, việc đánh giá năng lực này còn gặp nhiều khó khăn do thiếu các công cụ đánh giá chuyên biệt, chính xác và tiết kiệm thời gian.

Nghiên cứu này nhằm xây dựng công cụ trắc nghiệm thích ứng trên máy tính (Computerized Adaptive Testing - CAT) với 500 câu hỏi trắc nghiệm khách quan, tương ứng với các chủ đề trong chương trình Hóa học lớp 10 theo định hướng chương trình giáo dục phổ thông 2018. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào học sinh lớp 10 tại các trường THPT trên địa bàn Hà Nội, Bắc Ninh và Hưng Yên trong khoảng thời gian từ tháng 10/2021 đến tháng 10/2022. Mục tiêu chính là phát triển công cụ đánh giá năng lực hóa học giúp tiết kiệm thời gian làm bài, đồng thời cung cấp phản hồi chính xác về năng lực học sinh để hỗ trợ giáo viên và học sinh trong việc điều chỉnh phương pháp dạy học và học tập.

Việc xây dựng công cụ trắc nghiệm thích ứng không chỉ góp phần nâng cao chất lượng đánh giá mà còn phù hợp với xu hướng ứng dụng công nghệ thông tin trong giáo dục, đồng thời đáp ứng yêu cầu đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục phổ thông tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai lý thuyết trọng tâm: lý thuyết phát triển năng lực và lý thuyết khảo thí hiện đại.

  1. Lý thuyết phát triển năng lực: Căn cứ vào mô hình ASK của Bloom (1956), năng lực được cấu thành từ ba thành phần chính: kiến thức (Knowledge), kỹ năng (Skills) và thái độ (Attitude). Mô hình tảng băng trôi của Sigmund Freud bổ sung quan điểm về các yếu tố tiềm ẩn như giá trị và động cơ ảnh hưởng đến hành vi và năng lực của người học. Ngoài ra, khung năng lực khoa học tự nhiên theo chương trình giáo dục phổ thông 2018 gồm ba năng lực thành phần: năng lực nhận thức hóa học, năng lực khám phá tự nhiên dưới góc độ hóa học và năng lực vận dụng kiến thức, kỹ năng đã học.

  2. Lý thuyết khảo thí hiện đại (Item Response Theory - IRT): IRT là mô hình toán học mô tả mối quan hệ giữa năng lực tiềm ẩn của thí sinh và đặc điểm câu hỏi, bao gồm các tham số độ khó (b), độ phân biệt (a) và xác suất đoán mò (c). Mô hình IRT cho phép xây dựng ngân hàng câu hỏi chuẩn hóa, từ đó phát triển hệ thống trắc nghiệm thích ứng trên máy tính (CAT) nhằm đánh giá chính xác năng lực học sinh với số lượng câu hỏi tối ưu.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp định tính và định lượng:

  • Nguồn dữ liệu: Tài liệu chương trình giáo dục phổ thông 2018, các nghiên cứu quốc tế và trong nước về năng lực khoa học và trắc nghiệm thích ứng; dữ liệu thực nghiệm từ học sinh lớp 10 tại các trường THPT ở Hà Nội, Bắc Ninh và Hưng Yên.

  • Phương pháp phân tích: Xây dựng bản đặc tả năng lực và ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm khách quan gồm 500 câu hỏi theo các chủ đề Hóa học lớp 10. Thử nghiệm công cụ trên mẫu khoảng 500 học sinh, sử dụng phần mềm SPSS và IATA để phân tích độ tin cậy, độ khó, độ phân biệt của câu hỏi và hiệu quả của công cụ đánh giá dựa trên mô hình IRT.

  • Timeline nghiên cứu: Từ tháng 10/2021 đến tháng 10/2022, gồm các giai đoạn xây dựng khung năng lực, biên soạn câu hỏi, thử nghiệm sơ bộ, phân tích dữ liệu, điều chỉnh câu hỏi và thử nghiệm chính thức.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Xây dựng thành công ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm thích ứng: 500 câu hỏi được biên soạn và chuẩn hóa theo các tiêu chí độ khó, độ phân biệt và xác suất đoán mò, phân bố đều trên các chủ đề như cấu tạo nguyên tử (65 câu), bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học (47 câu) và các chuyên đề khác. Độ tin cậy của ngân hàng câu hỏi đạt hệ số Cronbach α khoảng 0.85, đảm bảo tính ổn định và chính xác.

  2. Hiệu quả của công cụ trắc nghiệm thích ứng CAT: So với bài kiểm tra cố định (Fixed-Test), bài kiểm tra CAT giảm thời gian làm bài trung bình từ 60 phút xuống còn khoảng 35 phút, tiết kiệm gần 42% thời gian mà vẫn giữ được độ chính xác đánh giá năng lực học sinh. Phân tích tương quan giữa điểm CAT và điểm Fixed-Test đạt mức 0.87, cho thấy sự nhất quán cao.

  3. Phân bố năng lực học sinh: Kết quả cho thấy khoảng 30% học sinh đạt năng lực nhận thức hóa học ở mức cao, 45% ở mức trung bình và 25% còn lại ở mức thấp. Năng lực vận dụng kiến thức và kỹ năng có sự phân hóa rõ rệt hơn với 20% học sinh đạt mức cao, 50% trung bình và 30% thấp.

  4. Phản hồi tích cực từ học sinh và giáo viên: Học sinh đánh giá công cụ CAT giúp giảm áp lực, tăng tính cá nhân hóa trong đánh giá. Giáo viên nhận định công cụ hỗ trợ hiệu quả trong việc theo dõi tiến trình học tập và điều chỉnh phương pháp giảng dạy.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu khẳng định tính khả thi và hiệu quả của việc ứng dụng trắc nghiệm thích ứng trong đánh giá năng lực hóa học cho học sinh lớp 10. Việc giảm thời gian làm bài mà vẫn đảm bảo độ chính xác phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về CAT. Phân bố năng lực học sinh phản ánh đúng thực trạng đa dạng về trình độ, giúp giáo viên có cơ sở để cá nhân hóa giảng dạy.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, công cụ này có ưu điểm vượt trội về tính chuẩn hóa và khả năng đánh giá chính xác năng lực từng học sinh, đồng thời phù hợp với định hướng đổi mới chương trình giáo dục phổ thông 2018. Việc sử dụng mô hình IRT giúp loại bỏ các hạn chế của lý thuyết khảo thí cổ điển, nâng cao độ tin cậy và giá trị sử dụng của công cụ.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố điểm năng lực, bảng so sánh thời gian làm bài và độ chính xác giữa CAT và Fixed-Test, cũng như biểu đồ phản hồi của học sinh và giáo viên để minh họa rõ nét hiệu quả của công cụ.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Triển khai rộng rãi công cụ CAT trong các trường THPT: Khuyến nghị các sở giáo dục và đào tạo phối hợp với nhà trường áp dụng công cụ trắc nghiệm thích ứng để đánh giá năng lực hóa học, nhằm nâng cao chất lượng đánh giá và tiết kiệm thời gian. Thời gian thực hiện trong vòng 1-2 năm tới.

  2. Đào tạo giáo viên về sử dụng và phân tích kết quả CAT: Tổ chức các khóa tập huấn chuyên sâu cho giáo viên về kỹ thuật trắc nghiệm thích ứng, cách đọc và sử dụng kết quả đánh giá để điều chỉnh phương pháp giảng dạy. Chủ thể thực hiện là các trung tâm bồi dưỡng giáo viên, thời gian 6-12 tháng.

  3. Phát triển ngân hàng câu hỏi mở rộng và đa dạng: Tiếp tục biên soạn, hiệu chỉnh và bổ sung câu hỏi mới theo các chủ đề và mức độ năng lực khác nhau để đảm bảo tính cập nhật và phù hợp với chương trình giáo dục mới. Thời gian thực hiện liên tục, ưu tiên trong 3 năm tới.

  4. Ứng dụng công nghệ thông tin nâng cao hệ thống CAT: Nghiên cứu tích hợp trí tuệ nhân tạo và học máy để cải thiện thuật toán lựa chọn câu hỏi, tăng tính cá nhân hóa và bảo mật dữ liệu. Chủ thể thực hiện là các đơn vị công nghệ giáo dục, thời gian 2-3 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Giáo viên môn Hóa học THPT: Hỗ trợ xây dựng kế hoạch giảng dạy và đánh giá năng lực học sinh hiệu quả, giúp cá nhân hóa phương pháp dạy học dựa trên kết quả đánh giá chính xác.

  2. Nhà quản lý giáo dục và các sở giáo dục: Cung cấp cơ sở khoa học để triển khai các chính sách đổi mới kiểm tra đánh giá, nâng cao chất lượng giáo dục theo định hướng phát triển năng lực.

  3. Nhà nghiên cứu và phát triển công cụ đánh giá giáo dục: Tham khảo phương pháp xây dựng ngân hàng câu hỏi chuẩn hóa, ứng dụng lý thuyết khảo thí hiện đại và công nghệ trắc nghiệm thích ứng.

  4. Sinh viên và học viên ngành Đo lường và Đánh giá trong Giáo dục: Tài liệu tham khảo thực tiễn về thiết kế, thử nghiệm và phân tích công cụ đánh giá năng lực học sinh theo chương trình giáo dục phổ thông mới.

Câu hỏi thường gặp

  1. Trắc nghiệm thích ứng CAT khác gì so với bài kiểm tra truyền thống?
    CAT sử dụng thuật toán lựa chọn câu hỏi phù hợp với năng lực từng học sinh, giúp đánh giá chính xác hơn và giảm số lượng câu hỏi cần làm, trong khi bài kiểm tra truyền thống có bộ đề cố định cho tất cả học sinh.

  2. Lý thuyết ứng đáp câu hỏi (IRT) có vai trò gì trong nghiên cứu này?
    IRT giúp xác định các tham số câu hỏi như độ khó, độ phân biệt và xác suất đoán mò, từ đó xây dựng ngân hàng câu hỏi chuẩn hóa và thuật toán lựa chọn câu hỏi trong CAT, đảm bảo đánh giá năng lực chính xác và khách quan.

  3. Công cụ CAT có thể áp dụng cho môn học khác ngoài Hóa học không?
    Có thể. Phương pháp và quy trình xây dựng ngân hàng câu hỏi cùng hệ thống CAT có thể được điều chỉnh để áp dụng cho các môn học khác nhằm đánh giá năng lực học sinh một cách hiệu quả.

  4. Làm thế nào để giáo viên sử dụng kết quả CAT để cải thiện giảng dạy?
    Giáo viên có thể dựa vào báo cáo chi tiết về năng lực từng học sinh để xác định điểm mạnh, điểm yếu, từ đó thiết kế các hoạt động học tập phù hợp nhằm nâng cao hiệu quả giảng dạy.

  5. Thời gian làm bài CAT có thực sự ngắn hơn so với bài kiểm tra truyền thống?
    Theo kết quả nghiên cứu, thời gian làm bài CAT giảm khoảng 42% so với bài kiểm tra cố định, giúp học sinh giảm áp lực và tiết kiệm thời gian mà vẫn đảm bảo độ chính xác trong đánh giá.

Kết luận

  • Đã xây dựng thành công công cụ trắc nghiệm thích ứng với 500 câu hỏi chuẩn hóa đánh giá năng lực hóa học cho học sinh lớp 10 theo chương trình giáo dục phổ thông 2018.
  • Công cụ CAT giúp giảm thời gian làm bài trung bình gần 42% so với bài kiểm tra truyền thống, đồng thời giữ được độ chính xác và độ tin cậy cao.
  • Phân bố năng lực học sinh được phản ánh rõ nét, hỗ trợ giáo viên cá nhân hóa phương pháp giảng dạy và học sinh nhận diện điểm mạnh, điểm yếu.
  • Nghiên cứu góp phần ứng dụng lý thuyết khảo thí hiện đại và công nghệ thông tin trong đổi mới kiểm tra đánh giá giáo dục phổ thông.
  • Đề xuất triển khai rộng rãi, đào tạo giáo viên và phát triển ngân hàng câu hỏi để nâng cao hiệu quả công cụ trong thời gian tới.

Hành động tiếp theo: Các cơ sở giáo dục và nhà quản lý cần phối hợp triển khai công cụ CAT, đồng thời tiếp tục nghiên cứu nâng cao chất lượng và ứng dụng công nghệ mới trong đánh giá năng lực học sinh. Để biết thêm chi tiết và hỗ trợ triển khai, vui lòng liên hệ với nhóm nghiên cứu tại Trường Đại học Giáo dục, Đại học Quốc gia Hà Nội.