Tài liệu Phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh trung học phổ thông thông qua dạy học hóa học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI PHẠM THỊ KIM NGÂN Ph¸t triÓn n¨ng lùc t×m tßi nghiªn cøu khoa häc CHO häc sinh Trung häc phæ th«ng th«ng qua d¹y häc Hãa häc Chuyên ngành: LL&PPDH bộ môn Hoá học Mã số: 9140111 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: 1.TS. CAO THỊ THẶNG 2. PGS.TS. LÊ THỊ HỒNG HẢI HÀ NỘI – 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác. Hà Nội, tháng 7 năm 2018 Tác giả Phạm Thị Kim Ngân LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành được luận án, tôi xin gửi lời cảm ơn tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, Phòng Sau đại học, Ban chủ nhiệm khoa Hóa học, các thầy giáo, cô giáo Bộ môn Phương pháp giảng dạy Hóa học, Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội và các phòng ban chức năng của nhà trường đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành nhất tới Sở Giáo dục và Đào tạo tỉnh Lạng Sơn, Trường THPT chuyên Chu Văn An, Tổ Sinh Hóa trường THPT chuyên Chu Văn An, các bạn bè, thầy cô giáo, cán bộ nhân viên trong hội đồng giáo dục nhà trường, đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi về vật chất, tinh thần và thời gian cho tôi trong quá trình thực hiện nghiên cứu. Đặc biệt, với tấm lòng thành kính, ngưỡng mộ và biết ơn sâu sắc, em xin trân trọng gửi lời tri ân tới TS. Cao Thị Thặng, PGS.TS Lê Thị Hồng Hải– những người đã tận tâm, tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện luận án. Con xin cảm ơn bố mẹ hai bên, các anh, chị, em trong gia đình đã động viên con, chăm sóc các con của con trong những ngày con phải tập trung cho luận án. Em cảm ơn anh, cảm ơn các con đã luôn ở bên em, hỗ trợ, chia sẻ, tạo điều kiện tốt nhất để em có thể yên tâm hoàn thành luận án. Hà Nội, tháng 7 năm 2018 Tác giả Phạm Thị Kim Ngân MỤC LỤC MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 1 1. Lí do chọn đề tài ....................................................................................................... 1 2. Mục đích nghiên cứu ................................................................................................ 2 3. Nhiệm vụ nghiên cứu ................................................................................................ 3 4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu .......................................................................... 3 5. Phạm vi nghiên cứu .................................................................................................. 3 6. Giả thuyết khoa học .................................................................................................. 4 7. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................... 4 8. Những đóng góp mới của luận án ............................................................................. 4 9. Cấu trúc của luận án .................................................................................................. 5 Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÌM TÒI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG .................................................................................... 6 1.1. Lịch sử vấn đề nghiên cứu về việc phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học trên thế giới và ở Việt Nam ................................................................ 6 1.1.1. Trên thế giới ...............................................................................................................................6 1.1.2. Ở Việt Nam ...............................................................................................................................7 1.2. Năng lực và năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học......................................... 11 1.2.1. Quan điểm về năng lực, năng lực của học sinh Trung học phổ thông.............................11 1.2.2. Quan điểm về năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học.........................................................14 1.3. Một số phương pháp dạy học tích cực có thể sử dụng để phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh Trung học phổ thông ................... 18 1.3.1. Cơ sở khoa học của các phương pháp dạy học tích cực ....................................................18 1.3.2. Phương pháp dạy học dự án...................................................................................................20 1.3.3. Phương pháp “Bàn tay nặn bột”............................................................................................22 1.3.4. Hướng dẫn học sinh nghiên cứu khoa học ..........................................................................25 1.4. Đánh giá năng lực của học sinh Trung học phổ thông ................................... 27 1.4.1. Đổi mới phương pháp hình thức kiểm tra đánh giá hiện nay ....................... 27 1.4.2. Nguyên tắc đánh giá năng lực học sinh ........................................................ 28 1.4.3. Một số công cụ đánh giá năng lực của học sinh Trung học phổ thông trong dạy học hoá học ............................................................................................. 29 1.5. Thực trạng phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh Trung học phổ thông ở Việt Nam ............................................................................... 30 1.5.1. Chương trình và sách giáo khoa hóa học Trung học phổ thông hiện hành với vấn đề phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học ......................... 30 1.5.3. Điều tra thực trạng của việc phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học trong dạy học hóa học ...................................................................................... 32 Tiểu kết chương 1 ...................................................................................................... 40 Chương 2: MỘT SỐ BIỆN PHÁP PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÌM TÒI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC HÓA HỌC Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG ................................................. 41 2.1. Năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học của học sinh Trung học phổ thông ......... 41 2.1.1. Khái niệm năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học của học sinh Trung học phổ thông ......................................................................................................... 41 2.1.2. Cấu trúc năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học ............................................ 42 2.1.3. Biểu hiện của năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học của học sinh trong dạy học hóa học ...................................................................................................... 44 2.2. Thiết kế bộ công cụ đánh giá năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học ................ 45 2.2.1. Tiêu chí và mức độ đánh giá năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học ........... 45 2.2.2. Cơ sở khoa học để thiết kế công cụ đánh giá năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học ........................................................................................................... 47 2.2.3. Thiết kế công cụ đánh giá năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học ............... 47 2.3. Một số biện pháp phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh Trung học phổ thông trong dạy học hóa học .......................................... 56 2.3.1. Biện pháp 1: Vận dụng phương pháp dạy học dự án theo định hướng phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh Trung học phổ thông ............57 2.3.2. Biện pháp 2: Vận dụng phương pháp “Bàn tay nặn bột” theo định hướng phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh Trung học phổ thông .......................77 2.3.3. Biện pháp 3: Phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học của học sinh thông qua tổ chức cho học sinh tìm tòi nghiên cứu khoa học ................................................................95 Tiểu kết chương 2 .................................................................................................... 110 Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM.............................................................. 111 3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm ........................................ 111 3.1.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm.................................................................................. 111 3.1.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm................................................................................. 111 3.2. Chuẩn bị trước thực nghiệm sư phạm ........................................................... 111 3.2.1. Địa bàn thực nghiệm ............................................................................................................ 111 3.2.2. Đối tượng thực nghiệm........................................................................................................ 112 3.2.3. Giáo viên thực nghiệm......................................................................................................... 112 3.3. Tiến hành thực nghiệm sư phạm .................................................................... 113 3.3.1. Thiết kế thực nghiệm ........................................................................................................... 113 3.3.2. Thực nghiệm thăm dò (năm học 2014-2015) .................................................................. 114 3.3.3. Thực nghiệm sư phạm vòng 1 (năm học 2015-2016) .................................................... 114 3.3.4. Thực nghiệm sư phạm vòng 2 (năm học 2016-2017) .................................................... 115 3.4. Kết quả thực nghiệm ....................................................................................... 117 3.4.1. Xử lí đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm................................................................... 117 3.4.2. Kết quả thực nghiệm sư phạm............................................................................................ 120 Tiểu kết chương 3 .......................................................................................... 147 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ......................................................................... 149 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN....151 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 152 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT STT CHỮ VIẾT TẮT ĐỌC LÀ 1 Bộ GD&ĐT Bộ Giáo dục và Đào tạo 2 BTNB Bàn tay nặn bột 3 CHNC Câu hỏi nghiên cứu 4 DA Dự án 5 DHDA Dạy học dự án 6 ĐC Đối chứng 7 ES Giá trị mức độ ảnh hưởng 8 GTNC Giả thuyết nghiên cứu 9 HS Học sinh 10 HT Hiện tượng 11 KHBH Kế hoạch bài học 12 KHKT Khoa học kỹ thuật 13 KHTN Khoa học tự nhiên 14 KL Kim loại 15 NCKH Nghiên cứu khoa học 16 NL Năng lực 17 NXB Nhà xuất bản 18 PATN Phương án thực nghiệm 19 PK Phi kim 20 PP Phương pháp 21 PPDH Phương pháp dạy học 22 SGK Sách giáo khoa 23 STT Số thứ tự 24 SV Sinh viên 25 TB Trung bình 26 THPT Trung học phổ thông 27 TN Thực nghiệm 28 TNTT Thực nghiệm tìm tòi 29 TNSP Thực nghiệm sư phạm 30 TT Tìm tòi 31 TTNC Tìm tòi nghiên cứu DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Bảng 1.2. Bảng 1.3. Bảng 1.4. Bảng 1.5. Bảng 1.6. Bảng 1.7. Bảng 2.1. Bảng 2.2. Bảng 2.3. Bảng 2.4. Bảng 2.5. Bảng 2.7. Bảng 2.8. Bảng 2.9. Bảng 2.10. Bảng 2.11. Bảng 2.12. Bảng 2.13. Bảng 2.14. Bảng 2.15. Bảng 3.1. Hiểu biết của GV về vấn đề NL TT NCKH của HS THPT .......... 33 Kết quả điều tra nhận thức của GV về các tiêu chí thuộc NL TT NCKH của HS ......................................................................... 34 Kết quả điều tra việc sử dụng một số PPDH tích cực hiện nay .... 34 Kết quả điều tra việc tiếp cận và nhận định vai trò của PP BTNB, PP DHDA, hướng dẫn HS NCKH trong việc phát triển NL TT NCKH cho HS .......................................................... 35 Kết quả điều tra việc GV vận dụng PP DHDA theo định hướng phát triển NL TT NCKH cho HS ....................................... 36 Kết quả điều tra GV vận dụng PP DHDA theo định hướng phát triển NL TT NCKH cho HS .................................................. 37 Kết quả điều tra GV vận dụng quy trình hướng dẫn HS NCKH theo định hướng phát triển NL TT NCKH cho HS ....................... 38 Tiêu chí và mức độ đánh giá năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học ................................................................................................. 45 Bảng kiểm quan sát NL TT NCKH của HS .................................. 49 Phiếu GV đánh giá NL TT NCKH của HS ................................... 50 Phiếu HS tự đánh giá NL TT NCKH ............................................ 50 Phiếu đánh giá sản phẩm dự án ..................................................... 51 Ma trận đề kiểm tra lớp 10 ............................................................ 54 Ma trận đề kiểm tra lớp 11 ............................................................ 55 So sánh quy trình TT NCKH và quy trình DHDA........................ 57 Một số chủ đề nội dung DHDA..................................................... 64 So sánh quy trình TT NCKH và quy trình dạy học BTNB ........... 77 Một số chủ đề TTNC có thể áp dụng PP BTNB ........................... 83 So sánh quy trình TT NCKH và quy trình NCKH nói chung ....... 95 Một số đề tài NCKH dành cho HS THPT ................................... 101 Thống kê thông tin kế hoạch bài học minh họa .......................... 109 Thống kê thông tin trường thực nghiệm...................................... 112 Bảng 3.2. Bảng 3.3. Bảng 3.4. Bảng 3.5. Bảng 3.6. Bảng 3.7. Bảng 3.8. Bảng 3.9. Bảng 3.10. Bảng 3.11. Bảng 3.12. Bảng 3.13. Bảng 3.14. Bảng 3.15. Bảng 3.16. Bảng 3.17. Bảng 3.18. Bảng 3.19. Thống kê thông tin nội dung thực nghiệm .................................. 113 Thống kê thông tin thực nghiệm thăm dò ................................... 114 Thống kê thông tin thực nghiệm sư phạm vòng 1....................... 115 Thống kê thông tin thực nghiệm sư phạm vòng 2....................... 116 Thí dụ minh họa thiết kế thực nghiệm 2 ..................................... 117 Tổng hợp kết quả bảng kiểm quan sát các tiêu chí đánh giá NL TT NCKH lớp 10 (vòng 1) ............................................................ 135 Tổng hợp kết quả bảng kiểm quan sát các tiêu chí đánh giá NL TT NCKH lớp 11 (vòng 1) ............................................................ 136 Bảng tổng hợp các tham số đặc trưng kết quả bảng kiểm quan sát sau 2 vòng TNSP ................................................................... 137 Bảng tổng hợp kết quả GV đánh giá mức độ phát triển NL TT NCKH sau 2 vòng TNSP............................................................. 138 Bảng tổng hợp kết quả HS tự đánh giá mức độ phát triển NL TT NCKH sau 2 vòng TNSP....................................................... 139 Tổng hợp kết quả GV đánh giá sản phẩm dự án lớp 10TN ........ 140 Tổng hợp kết quả GV đánh giá sản phẩm dự án lớp 11TN ........ 141 Bảng tổng hợp kết quả đánh giá sản phẩm tìm tòi nghiên cứu khoa học lớp 10TN ...................................................................... 142 Bảng phân bố tần suất kết quả điểm kiểm tra của lớp 10 (vòng 1) ....................................................................................... 143 Bảng phân bố tần suất lũy tích kết quả điểm kiểm tra của lớp 10 (vòng 1) .................................................................................. 144 Bảng phân bố tần suất kết quả điểm kiểm tra của lớp 11 (vòng 1) ....................................................................................... 145 Bảng phân bố tần suất lũy tích kết quả điểm kiểm tra của lớp 11 (vòng 1) .................................................................................. 146 Bảng tổng hợp các tham số đặc trưng kết quả điểm kiểm tra sau 2 vòng TNSP ......................................................................... 147 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1. Sơ đồ quy trình thiết kế bộ công cụ đánh giá NL TT NCKH ....... 48 Hình 2.2. Sơ đồ phát triển ý tưởng nghiên cứu của tiểu chủ đề “Mưa axit” ............................................................................................... 58 Hình 2.3: Sơ đồ tiến trình dạy học PP DHDA theo định hướng phát triển NL TT NCKH cho HS................................................................... 61 Hình 2.4: Sơ đồ tư duy nghiên cứu tìm hiểu về ngành công nghiệp silicat ....... 71 Hình 2.5. Sơ đồ tư duy nghiên cứu tìm hiểu về xi măng ............................... 73 Hình 2.6. Sơ đồ tư duy nghiên cứu tìm hiểu về thủy tinh ............................. 74 Hình 2.7. Sơ đồ tư duy nghiên cứu tìm hiểu về đồ gốm ............................... 76 Hình 2.8: Sơ đồ tiến trình dạy học PP BTNB theo định hướng phát triển NL TT NCKH cho HS................................................................... 80 Hình 2.9. Sơ đồ tư duy kết luận về tính chất hóa học của HNO3.................. 95 Hình 2.10. Sơ đồ quy trình tổ chức cho học sinh tìm tòi nghiên cứu khoa học ... 99 Hình 3.1. Biểu đồ tần suất biểu diễn kết quả điểm kiểm tra của lớp 10 (vòng 1) ....................................................................................... 143 Hình 3.2. Đường lũy tích biểu diễn kết quả điểm kiểm tra của lớp 10 (vòng 1) ....................................................................................... 144 Hình 3.3. Biểu đồ tần suất biểu diễn kết quả điểm kiểm tra của lớp 11 (vòng 1) ....................................................................................... 145 Hình 3.4. Đường lũy tích biểu diễn kết quả điểm kiểm tra của lớp 11 (vòng 1) ....................................................................................... 146 1 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Phát triển năng lực (NL) cho học sinh (HS) là mục tiêu quan trọng của Giáo dục phổ thông trên thế giới hiện nay. Đổi mới phương pháp dạy học (PPDH) với phương châm dạy học hướng vào người học đã và đang được triển khai ở Việt Nam. Nghị quyết số 29 của Trung ương Đảng khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo [1] nêu rõ: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp (PP) dạy và học theo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kỹ năng của người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc. Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kỹ năng, phát triển năng lực”. Nghị quyết đặt ra yêu cầu với các trường phổ thông cần phải đổi mới giáo dục chú trọng phát triển NL, phát huy tính chủ động sáng tạo của người học. Định hướng quan trọng trong đổi mới PPDH là phát huy tính tích cực, tự lực, sáng tạo, phát triển NL tự chủ và tự học, NL giao tiếp và hợp tác, NL giải quyết vấn đề và sáng tạo. Phát triển NL là một định hướng quan trọng của việc phát triển chương trình và sách giáo khoa (SGK) phổ thông mới. Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể [5] (72017) của Bộ Giáo dục và Đào tạo (GD&ĐT) nhấn mạnh: Thực hiện các Nghị quyết của Đảng và Quốc hội, chương trình giáo dục phổ thông mới được xây dựng theo định hướng phát triển phẩm chất và năng lực, tạo môi trường học tập và rèn luyện giúp người học phát triển hài hoà về thể chất và tinh thần; trở thành người học tích cực, tự tin, có ý thức lựa chọn nghề nghiệp và học tập suốt đời; có những phẩm chất tốt đẹp và NL cần thiết để trở thành người công dân có trách nhiệm, người lao động có văn hóa, cần cù, sáng tạo, đáp ứng nhu cầu phát triển của cá nhân và yêu cầu của sự nghiệp xây dựng, bảo vệ đất nước trong thời đại toàn cầu hóa và cách mạng công nghiệp mới. NL nghiên cứu khoa học (NCKH) là một trong những NL rất quan trọng cần phát triển cho HS phổ thông đặc biệt là HS Trung học phổ thông (THPT) là cơ sở quan trọng để phát triển các NL chung cho HS đã được Bộ Giáo dục xác định trong 2 chương trình Giáo dục phổ thông tổng thể 7- 2017 (NL tự chủ và tự học; NL giao tiếp và hợp tác; NL giải quyết vấn đề và sáng tạo) và NL chuyên môn trong môn Hóa học đã được Bộ Giáo dục xác định trong chương trình THPT môn Hóa học 2018 (NL nhận thức kiến thức khoa học hóa học; NL năng lực tìm tòi, khám phá thế giới tự nhiên dưới góc độ hoá học; NL vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn). Mặt khác, từ năm 2012 Bộ Giáo dục và Đào tạo đã tổ chức cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật (KHKT) (ngày nay gọi là cuộc thi KHKT) dành cho HS Trung học, đồng thời Bộ GD&ĐT tạo đã kết hợp với hội đồng Anh tổ chức triển khai và đánh giá PP giáo dục STEM (phát triển cho HS kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và Toán học) tại một số trường THPT. Điều này khẳng định tầm quan trọng việc phát triển NL NCKH cho HS THPT của Bộ GD&ĐT hiện nay. Hóa học là một trong những môn Khoa học tự nhiên (KHTN) có sự kết hợp chặt chẽ giữa lí thuyết với thực nghiệm (TN). Hoá học nghiên cứu về thành phần cấu trúc, tính chất và sự biến đổi của chất, đồng thời Hoá học là cầu nối các ngành KHTN như Vật lí, Sinh học, Địa chất học. Vì vậy, thông qua việc tổ chức các hoạt động học tập của HS trong dạy học hoá học có thể phát triển tốt NL NCKH cho HS. Đối với HS THPT thì NL NCKH ở mức độ chưa cao như NL NCKH của các nhà khoa học, nhà sáng chế,… mà chủ yếu ở mức độ tìm tòi (TT) NCKH. Thực trạng đổi mới dạy học hóa học phổ thông cho thấy: hầu hết các GV hóa học trường THPT còn gặp khó khăn trong việc phát triển NL TT NCKH cho HS. Năng lực TT NCKH của đa số HS hiện nay còn rất hạn chế. Do đó đề tài nghiên cứu “Phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh Trung học phổ thông thông qua dạy học hóa học” là một vấn đề cấp thiết về lí luận và thực tiễn, đáp ứng yêu cầu đổi mới của giáo dục hiện nay. 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu làm rõ biểu hiện của NL TT NCKH, thiết kế bộ công cụ đánh giá và đề xuất một số biện pháp nhằm phát triển NL TT NCKH cho HS THPT trong dạy học hóa học, góp phần thực hiện đổi mới dạy học hóa học theo định hướng phát triển NL người học, nâng cao chất lượng dạy học hóa học nói riêng và chất lượng dạy học ở trường THPT nói chung. 3 3. Nhiệm vụ nghiên cứu 3.1. Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của việc phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh Trung học phổ thông trong dạy học hóa học - Lịch sử vấn đề phát triển NL TT NCKH trên thế giới và Việt Nam. - Khái niệm NL và NL TT NCKH. - Một số PPDH tích cực có thể áp dụng để phát triển NL TT NCKH cho HS THPT: PP “Bàn tay nặn bột” (BTNB) và PP dạy học dự án (DHDA), nghiên cứu PP hướng dẫn HS NCKH. - Vấn đề đánh giá NL của HS THPT. - Thực trạng phát triển NL TT NCKH cho HS THPT ở Việt Nam. 3.2. Nghiên cứu đề xuất một số biện pháp phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh Trung học phổ thông trong dạy học hóa học - Đề xuất khái niệm NL TT NCKH của HS THPT, cấu trúc NL TT NCKH, biểu hiện của NL TT NCKH trong dạy học hóa học. - Thiết kế bộ công cụ đánh giá NL TT NCKH của HS THPT. - Đề xuất một số biện pháp phát triển NL TT NCKH: vận dụng PP BTNB, PP DHDA, hướng dẫn HS NCKH. Thiết kế các kế hoạch bài học (KHBH) minh họa cho 3 biện pháp phát triển NL TT NCKH. 3.3.Tiến hành thực nghiệm sư phạm (TNSP) ở một số trường Trung học phổ thông để kiểm chứng tính đúng đắn của giả thuyết khoa học đã đề ra, xác định tính khả thi và hiệu quả của các biện pháp đã đề xuất 4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu 4.1. Khách thể nghiên cứu Quá trình dạy học hóa học ở trường THPT. 4.2. Đối tượng nghiên cứu - NL TT NCKH của HS THPT. - Các biện pháp phát triển NL TT NCKH cho HS THPT. 5. Phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu phát triển NL TT NCKH cho HS thông qua dạy học hóa học lớp 10 và lớp 11 THPT. 4 6. Giả thuyết khoa học Nếu làm rõ biểu hiện của NL TT NCKH, thiết kế bộ công cụ đánh giá NL TT NCKH, vận dụng PP DHDA, PP BTNB kết hợp với việc hướng dẫn HS nghiên cứu một số chủ đề Hóa học có nội dung thực tiễn trong dạy học một cách hợp lí và hiệu quả sẽ phát triển được NL TT NCKH cho HS THPT, góp phần thực hiện đổi mới dạy học hóa học theo định hướng phát triển NL người học. 7. Phương pháp nghiên cứu Sử dụng phối hợp các nhóm PP nghiên cứu sau: 7.1. Nhóm các phương pháp nghiên cứu lí thuyết Phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa, khái quát hoá các văn bản, tài liệu lí luận về NL, NCKH, NL TT NCKH. 7.2. Nhóm các phương pháp nghiên cứu thực tiễn + Phương pháp điều tra: Khảo sát, điều tra thực trạng của việc phát triển NL TT NCKH cho HS trong dạy học hóa học. + Phương pháp chuyên gia: Trao đổi với chuyên gia để xin ý kiến về các biện pháp phát triển NL TT NCKH cho HS trong dạy học hóa học. + Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tiến hành TNSP nhằm kiểm chứng tính khả thi và hiệu quả của các biện pháp đã đề xuất. 7.3. Phương pháp thống kê toán học: Thiết kế, đo lường thu thập dữ liệu, phân tích dữ liệu TN. 8. Những đóng góp mới của luận án 8.1. Hệ thống hóa và làm rõ các cơ sở lí luận có liên quan đến năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cũng như thực trạng, sự cần thiết phải phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh Trung học phổ thông trong dạy học hóa học 8.2. Đề xuất mới - Khái niệm NL TT NCKH của HS THPT, cấu trúc NL TT NCKH, biểu hiện của NL TT NCKH trong dạy học hóa học. Từ đó thiết kế bộ công cụ đánh giá NL TT NCKH của HS THPT trong dạy học hóa học. - Ba biện pháp phát triển NL TT NCKH cho HS THPT trong dạy học hoá học, bao gồm: 5 + Biện pháp 1: Vận dụng PP DHDA theo định hướng phát triển NL TT NCKH cho HS THPT. + Biện pháp 2: Vận dụng PP BTNB theo định hướng phát triển NL TT NCKH cho HS THPT. + Biện pháp 3: Phát triển NL TT NCKH cho HS THPT thông qua tổ chức cho HS TT NCKH. 9. Cấu trúc của luận án Luận án gồm 3 phần: Mở đầu (5 trang), nội dung chính (143 trang) và kết luận kiến nghị (2 trang). Trong phần nội dung chính được chia thành 3 chương: Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh Trung học phổ thông (35 trang). Chương 2: Một số biện pháp phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh trong dạy học hóa học ở trường Trung học phổ thông (70 trang) Chương 3: Thực nghiệm sư phạm (38 trang). 6 Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÌM TÒI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 1.1. Lịch sử vấn đề nghiên cứu về việc phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học trên thế giới và ở Việt Nam 1.1.1. Trên thế giới Trên thế giới nghiên cứu về NL NCKH mới được chú trọng cho đối tượng là sinh viên (SV), học viên và cán bộ nghiên cứu. Các nhà khoa học đã đưa ra nhiều nhận định toàn diện trên nhiều khía cạnh của hoạt động NCKH: từ PP, cách thức, phương tiện, quy trình thực hiện, cách xử lí số liệu TN đến sản phẩm nghiên cứu cũng như cách trình bày một đề tài nghiên cứu. P.T.Prikhodko trong tác phẩm “Tổ chức và PP công tác NCKH” [58] đã giới thiệu những nét đặc trưng cơ bản về PP nghiên cứu của các công trình khoa học giúp cho các cán bộ NCKH mới vào nghề và các chuyên gia nâng cao NL nghiên cứu. G.L.Ruravin trong “Các PP NCKH” [59], ở một khía cạnh khác, tác giả chú ý phân tích những biện pháp, phương tiện và PP nhận thức nhằm thu được tri thức mới trong khoa học. Keith Howard và John A.Sharp với tài liệu: “The management of a student research project” [97], các tác giả đã trình bày trong tài liệu những vấn đề về nghiên cứu, chọn lựa và đánh giá, xây dựng kế hoạch cho một đề tài nghiên cứu, tập hợp và phân tích dữ liệu, xử lí kết quả nghiên cứu. Gary Anderson, trong “Fundamentals of educational Research” [95], đã giúp SV và những người nghiên cứu ở mọi lĩnh vực có thể xây dựng được một kế hoạch nghiên cứu với những PP cần thiết. Trong tài liệu tác giả đặt trọng tâm vào việc giới thiệu các các nguyên tắc, PP cũng như những công cụ, kỹ thuật cần thiết khi nghiên cứu giáo dục. PP nghiên cứu được tác giả quan tâm là PP mô tả, thử nghiệm. Mặt khác Brian Allison đã cung cấp cho SV những lí thuyết cũng như kỹ năng tiến hành NCKH trong tài liệu [90]. Sổ tay quốc tế Educational Research, Methodology and Measurement [96] do John P. Keeves, Australia, tổng chủ biên là một cuốn tài liệu có giá trị trên 1000 trang. Trong tài liệu này, tập thể tác giả đã giới thiệu các quá trình và PP nghiên cứu giáo dục, đặc biệt là các thủ tục và kỹ thuật nghiên cứu, đo lường, sử dụng máy tính và các thiết bị kỹ thuật trong NCKH giáo dục. 7 Miller và Pine nhấn mạnh tầm quan trọng của việc nâng cao NL NCKH của giảng viên bằng việc khuyến cáo rằng khi giảng viên trở thành nhà nghiên cứu thì kiến thức và kỹ năng dạy học chuyển từ môi trường ngoài tới môi trường lớp học. Việc nâng cao NL NCKH của giảng viên còn giúp nâng cao NL chuyên môn, khẳng định vị thế của giảng viên trong sự nghiệp và SV sẽ học tập hiệu quả hơn nhờ “sự học” của giảng viên [100]. McKay trong [99] và Williamson trong [108] đã đề cập tới NL hành động của giảng viên trong đó có chú trọng đến NL NCKH. Các tác giả đề cập đến vai trò giảng viên là người kiến tạo tích cực tri thức hơn là người biết sử dụng tri thức một cách thụ động, NL hành động của giảng viên phản ánh sự gắn kết thực tế của quá trình, tính thời sự và cụ thể về các kết quả NCKH. Bồi dưỡng năng lực NCKH, NL hành động của giảng viên còn được nghiên cứu bởi Downhower, S., Melvin, MP, & Sizemore, P trong [92]; McCutcheon, G., & Jung, B trong [98]; Nihlen, AS trong [102]; Twine, J., và Martinek, TJ trong [105]; Wessinger, NP trong [107]. Trong đó Downhower cho rằng những giảng viên có NL NCKH tốt sẽ trở nên sắc sảo hơn và sử dụng các nghiên cứu khác hiệu quả hơn, Nihlen nhận định tư duy phê phán và lí luận giảng dạy cho thực tế của giảng viên tốt hơn, ... Như vậy, các tác giả trong những tài liệu nêu trên đã khẳng định NCKH là một hoạt động để nâng cao chất lượng đào tạo các chuyên gia, các cán bộ khoa học phù hợp với yêu cầu của nền sản xuất và khoa học hiện đại và cần thiết phải nâng cao NL NCKH của SV, giảng viên và cán bộ khoa học. Hoạt động NCKH của HS Trung học được quan tâm qua Hội thi khoa học, kĩ thuật quốc tế do tập đoàn Intel ISEF là nhà tài trợ chính từ năm 1997 đến nay, mặt khác những năm gần đây là sự ra đời phát triển của PP giáo dục STEM cũng đang nhận được sự đồng thuận của giáo dục nhiều nước trên thế giới góp phần nâng cao NL NCKH cho GV cũng như HS. Từ những năm 70 của thế kỷ XX việc rèn kỹ năng quá trình khoa học (science process skill) cho HS đã được chú ý trong chương trình và SGK môn KHTN (science), môn Hóa học của nhiều nước trên thế giới [7] thông qua PP TT khám phá khoa học (inquiry). Đó là cơ sở để phát triển NL TT NCKH cho HS THPT. 1.1.2. Ở Việt Nam Một số tác giả có đóng góp nhiều về lí luận cũng như thực tiễn công tác NCKH, phải kể đến Nguyễn Trọng Hoàng với các công trình [25], [26], [27], [28]. Nguyễn Cảnh Toàn trong tuyển tập tác phẩm [78], [79], [80]. Các tác giả đã nhấn mạnh vai trò, tầm quan trọng của NCKH và NCKH giáo dục đối với trường Sư 8 phạm. Đặc biệt nhấn mạnh đến trách nhiệm của người thầy ở đại học là phải gây hứng thú tập dượt, TTNC cho SV. Các tác giả Nguyễn Hữu Long [38], Hà Thế Ngữ [45], Nguyễn Tấn Phát [52] đã nghiên cứu về việc đưa kết quả NCKH giáo dục vào thực tiễn trường học. Ấn phẩm về “Phương pháp luận NCKH giáo dục” của các tác giả Phạm Minh Hạc [19], Đặng Vũ Hoạt - Hà Thị Đức [30] và Hà Thế Ngữ - Đức Minh - Phạm Hoàng Gia [44] đã trình bày những khái niệm chung về PP luận NCKH, những nguyên tắc PP luận và một số vấn đề có tính chất PP luận của khoa học giáo dục, các PP nâng cao chất lượng NCKH giáo dục và các giai đoạn nghiên cứu một đề tài khoa học giáo dục. Đặc biệt chú trọng đến cấu trúc công trình NCKH, các giai đoạn tiến hành một đề tài NCKH giáo dục và những vấn đề về kỹ năng NCKH giáo dục để giúp họ thực hiện được công trình NCKH. Những kiến thức chung về PP luận, cấu trúc một công trình NCKH được trình bày theo một mối liên hệ logic với ý tưởng khoa học và những hướng dẫn cụ thể cho những người mới bước vào nghiên cứu, đặc biệt lưu ý tới các đối tượng là SV và nghiên cứu sinh là nội dung chính được đề cập đến của các tác giả Vũ Cao Đàm [15], Nguyễn Văn Lê [50], Lê Tử Thành [64], Phạm Viết Vượng [89]. Luận án tiến sĩ “Biện pháp nâng cao chất lượng nghiên cứu khoa học giáo dục của sinh viên Đại học Sư phạm” [9] của tác giả Lê Thị Thanh Chung đã đề cập tới việc chuẩn bị tâm lí, gây hứng thú, bồi dưỡng kiến thức và kỹ năng nghiên cứu, tạo điều kiện vật chất và kỹ thuật thuận lợi cùng với việc quy chế hóa hoạt động NCKH góp phần nâng cao chất lượng NCKH của SV. Công trình “Cơ sở khoa học và giải pháp nâng cao NL NCKH cho giảng viên các trường trong hệ thống Sư phạm kỹ thuật Việt Nam” của Nguyễn Viết Sự [60] đã xác định rõ các yếu tố cấu thành NL NCKH của giảng viên Sư phạm kỹ thuật, các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển NL NCKH và chất lượng của giảng viên Sư phạm kỹ thuật. Đồng thời tác giả còn đề xuất 6 giải pháp nâng cao NL NCKH cho giảng viên Sư phạm kỹ thuật và nhấn mạnh những giải pháp mang tính đột phá quan trọng. Một số công trình khoa học đã tiến hành khảo sát thực trạng, nghiên cứu lí luận và đề xuất biện pháp nâng cao NL NCKH của giảng viên, SV như [25], [58], [61], [75]. Cụ thể trong [61] Đỗ Tiến Sỹ đã có những nghiên cứu về thực trạng nhiều mâu thuẫn xung quanh công tác NCKH của giảng viên (chương trình, mục tiêu và NL thực hiện, sản phẩm và nhu cầu, đầu tư và chi phí, nghiệm thu và ứng dụng). Tác giả đã đề xuất 5 biện pháp nâng cao NL NCKH của đội ngũ giảng viên trẻ và khẳng định đánh giá NL 9 NCKH của giảng viên trẻ nên thực hiện bằng cơ chế mở, tức là đánh giá về mặt thực tiễn và tiềm năng nghiên cứu của cán bộ. Mặt khác, vấn đề hoạt động hóa người học nhằm nâng cao vai trò chủ thể hoạt động nhận thức và tư duy tích cực sáng tạo của HS, dạy học lấy học sinh làm trung tâm cũng đã được nghiên cứu bởi GS.TS của nhóm PPDH Vật lí, Hóa học và Sinh học của trường Đại học Sư phạm Hà Nội thực hiện, điển hình là công trình “Các biện pháp hoạt động hóa người học trong dạy học bộ môn Hóa học ở trường phổ thông” do GS.TSKH Nguyễn Cương là tác giả. Đây cũng là một trong những cơ sở khoa học để hình thành dạy học định hướng phát triển NL cho HS. Nghiên cứu về vấn đề phát triển NL cho HS THPT đang được nhiều nhà nghiên cứu đặc biệt lưu tâm. Các công trình khoa học nghiên cứu đưa ra những nhận định tổng quan về NL, các biện pháp phát triển NL chung của HS [31],[51], [67]; NL giải quyết vấn đề [13]; NL sáng tạo của HS và SV [16], [18], [66], [68]; NL vận dụng kiến thức [12], [32]; NL khoa học, NL NCKH [11], [24], [34], [48], [74]. Tác giả Nguyễn Công Khanh [35], Phan Thị Luyến [39], Nguyễn Thị Minh Phương [54], [55], Nguyễn Thị Lan Phương [56], [57] từ những nghiên cứu về lí luận cũng như thực tiễn giáo dục Việt Nam và trên Thế giới đã đề xuất khung NL của HS THPT, chuẩn đánh giá NL người học, NL cốt lõi của HS THPT ... Trong một số tài liệu về Lý luận và phương pháp dạy học hóa học (tác giả PGS.TS Nguyễn Ngọc Quang, GS. TSKH Nguyễn Cương, nhà Giáo Dương Xuân Trinh), Phương pháp dạy học và thí nghiệm hóa học, Phương pháp dạy học ở phổ thông và đại học (tác giả GS.TSKH Nguyễn Cương), Phương pháp dạy học hóa học phổ thông do các PGS. TS như: Nguyễn Xuân Trường, Nguyễn Thị Sửu, Đặng Thị Oanh,… đã đề cập tới PP nghiên cứu thông qua tổ chức hướng dẫn HS làm thí nghiệm để rút ra khái niệm, tính chất hóa học là tiền đề có thể phát triển NL TT NCKH cho HS. Chuyên đề Nghiên cứu khoa học trong dạy học hóa học được tổ chức triển khai trong chương trình Cao học về PPDH hóa học của một số trường Đại học Sư phạm, đồng thời Tài liệu tập huấn tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học kỹ thuật của học sinh trường Trung học … cũng đã và đang được tập huấn cho GV cốt cán toàn quốc trong đó có GV hóa học. Đó cũng là một trong những cơ sở để phát triển NL TT NCKH cho HS THPT. Vấn đề phát triển NL NCKH cho HS THPT được đề cập bởi TS. Vũ Lệ Hoa [24], tác giả đã đưa ra vấn đề tổ chức các hoạt động học tập theo định hướng phát 10 triển NL NCKH cho HS ở trường phổ thông. Tuy nhiên mới chỉ có những nghiên cứu về mặt lí luận, chưa có khảo sát điều tra, cũng như TN cho vấn đề. Từ năm 2009 đến nay đã có một số tác giả và công trình công bố về vấn đề phát triển NL cho HS THPT trong dạy học hóa học. Nhóm nghiên cứu của TS. Cao Thị Thặng, GS.TSKH Nguyễn Cương cùng các nghiên cứu sinh Trần Thị Thu Huệ, Nguyễn Thị Hồng Gấm, Đinh Thị Hồng Minh, Phạm Thị Bích Đào đã có những sản phẩm nghiên cứu các biện pháp phát triển NL (NL sáng tạo, NL giải quyết vấn đề, NL hợp tác, NL độc lập sáng tạo) cho HS và SV như: vận dụng PPDH DHDA, dạy học theo góc, dạy học theo hợp đồng, dạy học theo PP BTNB, sử dụng bài tập hóa học. Đặc biệt đã đề xuất khái niệm NL, biểu hiện của NL, thiết kế bộ công cụ đánh giá NL, xây dựng KHBH phù hợp minh họa cho mỗi biện pháp, TNSP khẳng định tính khả thi và hiệu quả của các biện pháp đề ra. GS.TSKH Nguyễn Cương, PGS.TS Nguyễn Thị Sửu, PGS.TS Đặng Thị Oanh, PGS.TS Trần Trung Ninh, TS. Nguyễn Đức Dũng... và các nghiên cứu sinh về PPDH hóa học của Trường Đại học Sư phạm Hà Nội cũng đã có một số công trình vận dụng các PPDH tích cực trong môn Hóa học theo định hướng phát triển một số NL cho HS và SV sư phạm như: NL giải quyết vấn đề thực tiễn, NL thực nghiệm, NL dạy học tích hợp ... Việc phát triển NL NCKH, NL TT NCKH cho HS phổ thông cũng bước đầu được đề xuất và nghiên cứu. Trong báo cáo khoa học: “Một số đề xuất bước đầu về phát triển NL TT NCKH cho HS thông qua dạy học hóa học ở trường phổ thông” [74] TS. Cao Thị Thặng đã đề xuất về vấn đề phát triển NL NCKH cho HS phổ thông trong dạy học hóa học, đã đề cập tới khái niệm, mức độ, biểu hiện, cấu trúc và một số biện pháp phát triển NL NCKH cho HS. Trong các công trình [71], [85], [86] TS. Cao Thị Thặng và ThS. Lê Ngọc Vịnh đã nghiên cứu phát triển kỹ năng NCKH cho HS lớp 8, 9 trường Trung học cơ sở thông qua vận dụng PP BTNB. Trong chương trình và SGK, sách giáo viên, sách thí nghiệm, hướng dẫn sử dụng thiết bị các môn KHTN ở Việt nam đã chú ý tới PP TN (môn Vật lí), sử dụng thí nghiệm hóa học (môn Hóa học) và PP thực hành sinh học (Sinh học). Đó là cơ sở rèn luyện kỹ năng tiến hành TN để tìm ra kiến thức mới – cũng là cơ sở của nghiên cứu khoa học TN. Có thể nói rằng: Việc nghiên cứu nâng cao NL NCKH cho HS phổ thông nói chung và THPT nói riêng thông qua dạy học các môn KHTN còn hạn chế về cả mặt lí luận cũng như thực tiễn.