Phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho sinh viên đại học khối ngành kỹ thuật thông qua dạy học học phần hóa học đại cương

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI NGUYỄN NGỌC TUẤN PH¸T TRIĨN N¡NG LùC GIảI QUYếT VấN Đề Và SáNG TạO CHO SINH VIÊN ĐạI HọC KHốI NGàNH Kỹ THUậT THÔNG QUA DạY HọC HọC PHầN HóA HọC ĐạI CƯƠNG Chuyờn ngnh : LL&PPDH mơn Hóa học Mã số : 91.40.111 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: GS.TSKH NGUYỄN CƯƠNG TS BÙI THỊ HẠNH HÀ NỘI - 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận án trung thực Những kết luận luận án chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận án Nguyễn Ngọc Tuấn LỜI CẢM ƠN Luận án hoàn thành hướng dẫn tận tình GS.TSKH Nguyễn Cương, TS Bùi Thị Hạnh, xin chân thành cảm ơn Q Thầy Cơ kính mến hết lòng giúp đỡ, bảo, động viên tơi hồn thành luận án Xin chân thành cảm ơn Thầy Cơ Bộ mơn LL&PPDH Bộ Mơn Hóa học, Khoa Hóa học, Phịng sau đại học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho tơi học tập hồn thành luận án Xin cảm ơn Thầy, Cô, nhà khoa học Bộ Mơn Hóa học trường Cơng Nghiệp Hà Nội, trường Đại học An Giang, trường Đại học Tây Bắc, giúp đỡ tơi hồn thành thực nghiệm để hồn thiện luận án Xin cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp bên cạnh động viên giúp đỡ tơi hồn thành cơng việc mình! Tác giả luận án Nguyễn Ngọc Tuấn MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu .2 Khách thể, đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Giả thuyết khoa học Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Những đóng góp đề tài Cấu trúc luận án Chương CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀ SÁNG TẠO CHO SINH VIÊN ĐẠI HỌC KHỐI NGÀNH KỸ THUẬT THÔNG QUA DẠY HỌC HỌC PHẦN HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG .5 1.1 Lịch sử nghiên cứu vấn đề 1.1.1 Về phát triển lực giải vấn đề sáng tạo 1.1.2 Về dạy học dự án mơ hình lớp học đảo ngược 11 1.2 Dạy học phát triển lực 15 1.2.1 Cơ sở tâm lý dạy học theo định hướng phát triển lực 15 1.2.2 Khái niệm lực 18 1.2.3 Đánh giá lực 20 1.3 Năng lực giải vấn đề sáng tạo 22 1.3.1 Khái niệm lực giải vấn đề sáng tạo 22 1.3.2 Cấu trúc lực giải vấn đề sáng tạo 23 1.4 Một số phương pháp, mơ hình kỹ thuật dạy học tích cực phát triển lực giải vấn đề sáng tạo 23 1.4.1 Dạy học dự án 23 1.4.2 Dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược 26 1.4.3 Một số kỹ thuật dạy học tích cực 31 1.5 Thực trạng vận dụng dạy học dự án, mơ hình lớp học đảo ngược phát triển lực giải vấn đề sáng tạo cho sinh viên đại học khối ngành kỹ thuật thơng qua dạy học học phần hóa học đại cương .33 1.5.1 Mục đích, đối tượng, thời gian, nội dung điều tra thực trạng 33 1.5.2 Thực trạng phương pháp dạy học số trường đại học 33 1.5.3 Thực trạng sở vật chất phục vụ cho việc dạy học theo DHDA mơ hình LHĐN 38 1.5.4 Đánh giá chung khảo sát thực trạng dạy học trường đại học 39 Tiểu kết chương 40 Chương PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀ SÁNG TẠO CHO SINH VIÊN ĐẠI HỌC KHỐI NGÀNH KỸ THUẬT THÔNG QUA DẠY HỌC HỌC PHẦN HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG 41 2.1 Chương trình học phần hóa học đại cương 41 2.1.1 Mục tiêu dạy học học phần hóa học đại cương 41 2.1.2 Nội dung kiến thức học phần hóa học đại cương 42 2.2 Nguyên tắc lựa chọn nội dung chủ đề dạy học học phần hóa học đại cương nhằm phát triển lực giải vấn đề sáng tạo cho sinh viên đại học khối ngành kỹ thuật 43 2.3 Xây dựng cấu trúc công cụ đánh giá lực giải vấn đề sáng tạo cho sinh viên đại học khối ngành kỹ thuật .44 2.3.1 Các bước xây dựng công cụ đánh giá lực giải vấn đề sáng tạo SV đại học khối ngành kỹ thuật 44 2.3.2 Xây dựng cấu trúc lực giải vấn đề sáng tạo sinh viên đại học khối ngành kỹ thuật 44 2.3.3 Xây dựng công cụ đánh giá lực giải vấn đề sáng tạo cho sinh viên đại học khối ngành kỹ thuật 45 2.4 Biện pháp phát triển lực giải vấn đề sáng tạo cho sinh viên đại học khối ngành kỹ thuật 63 2.4.1 Biện pháp 1: Vận dụng phương pháp dạy học dự án vào dạy học học phần HHĐC nhằm phát triển lực giải vấn đề sáng tạo cho sinh viên đại học khối ngành kỹ thuật 63 2.4.2 Biện pháp 2: Vận dụng mơ hình lớp học đảo ngược vào dạy học phần hóa học đại cương nhằm phát triển lực giải vấn đề sáng tạo cho sinh viên đại học khối ngành kỹ thuật 78 Tiểu kết chương 98 Chương THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 99 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 99 3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 99 3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 99 3.2 Tiến hành thực nghiệm sư phạm 99 3.2.1 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm 99 3.2.2 Quy trình thực nghiệm 100 3.3 Kết thực nghiệm 103 3.3.1 Xử lí đánh giá kết thực nghiệm sư phạm 103 3.3.2 Kết thực nghiệm sư phạm 105 Tiểu kết chương 148 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .149 CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN .151 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .152 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CNTT Công nghệ thông tin DAHT Dự án học tập DA Dự án DH Dạy học DHDA Dạy học dự án ĐHSP Đại học Sư phạm ĐH Đại học GD Giáo dục GQVĐ&ST Giải vấn đề sáng tạo GV Giáo viên GiV Giảng viên HHĐC Hóa học đại cương HS Học sinh HT Học tập KN Kỹ LHĐN Lớp học đảo ngược NL Năng lực NXB Nhà xuất PP Phương pháp PPDH Phương pháp dạy học SGK Sách giáo khoa TN Thực nghiệm TNSP Thực nghiệm sư phạm SĐTD Sơ đồ tư SV Sinh viên DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1.1 Tần suất sử dụng PP, mơ hình kỹ thuật DH ĐH .34 Bảng 1.2 Đánh giá học áp dụng phương pháp DHDA, mơ hình LHĐN 35 Bảng 1.3 Các kỹ học tập cần thiết SV 36 Bảng 1.4 Cở sơ vật chất phục vụ dạy học .38 Bảng 2.1 Năng lực thành phần tiêu chí NL GQVĐ&ST 45 Bảng 2.2 Mơ tả tiêu chí đánh giá mức độ phát triển NL GQVĐ&ST .46 Bảng 2.3 Phiếu đánh giá tiêu chí NL GQVĐ&ST DH theo DHDA mơ hình LHĐN 48 Bảng 2.4 Phiếu tự đánh giá mức độ phát triển NL GQVĐ&ST (Dành cho SV) 50 Bảng 2.5 Phiếu tự đánh giá mức độ phát triển NL GQVĐ&ST (Dành cho GiV) .51 Bảng 2.6 Bảng đề xuất số nội dung học phần HHĐC thiết kế dạy học dự án phát triển NL GQVĐ&ST SV .68 Bảng 2.7 Đề xuất số nội dung học phần HHĐC thiết kế dạy học theo mơ hình LHĐN phát triển NL GQVĐ&ST SV đại học khối ngành kỹ thuật .83 Bảng 3.1 Thống kê thông tin trường ĐH thực nghiệm .100 Bảng 3.2 Thống kê chủ đề thực nghiệm .101 Bảng 3.3 Thống kê thơng tin thực nghiệm thăm dị 101 Bảng 3.4 Thống kê thông tin thực nghiệm sư phạm vòng .102 Bảng 3.5 Thống kê thơng tin thực nghiệm sư phạm vịng .103 Bảng 3.6 Thí dụ minh họa thiết kế thực nghiệm .104 Bảng 3.7 Kết đánh giá NL GQVĐ&ST SV trường Đại học Công nghệ Thông tin Truyền thơng qua phiếu đánh giá tiêu chí vịng 107 Bảng 3.8 Tổng hợp tham số đặc trưng tiêu chí qua phiếu đánh giá tiêu chí SV trường Đại học Công nghệ Thông tin Truyền thơng vịng 108 Bảng 3.10 Kết đánh giá NL GQVĐ&ST SV trường Đại học Công nghiệp Hà Nội qua phiếu đánh giá tiêu chí vịng .109 Bảng 3.11 Tổng hợp tham số đặc trưng tiêu chí qua phiếu đánh giá tiêu chí SV trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội vòng 109 Bảng 3.12 Điểm trung bình tiêu chí NL GQVĐ&ST SV trường Đại học Công nghiệp Hà Nội qua phiếu đánh giá tiêu chí vịng 110 Bảng 3.13 Kết đánh giá NL GQVĐ&ST SV trường Đại học An Giang qua phiếu đánh giá tiêu chí vịng 110 Bảng 3.14 Tổng hợp tham số đặc trưng tiêu chí qua phiếu đánh giá tiêu chí SV trường Đại học An Giang vòng .111 Bảng 3.15 Điểm trung bình tiêu chí NL GQVĐ&ST SV trường Đại học An Giang qua phiếu đánh giá tiêu chí vịng .111 Bảng 3.17 Tổng hợp tham số đặc trưng tiêu chí qua phiếu đánh giá tiêu chí SV trường Đại học Tây Bắc vòng 112 Bảng 3.18 Điểm trung bình tiêu chí NL GQVĐ&ST SV trường Đại học Tây Bắc qua phiếu đánh giá tiêu chí vịng 113 Bảng 3.20 Tổng hợp tham số đặc trưng tiêu chí qua phiếu đánh giá tiêu chí SV trường ĐH vịng 114 Bảng 3.21 Điểm trung bình tiêu chí NL GQVĐ&ST SV trường ĐH qua phiếu đánh giá tiêu chí vịng 114 Bảng 3.23 Tổng hợp tham số đặc trưng tiêu chí qua phiếu đánh giá tiêu chí SV trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội vòng 115 Bảng 3.24 Điểm trung bình tiêu chí NL GQVĐ&ST SV trường Đại học Công nghiệp Hà Nội qua phiếu đánh giá tiêu chí vịng 116 Bảng 3.25 Kết đánh giá NL GQVĐ&ST SV trường Đại học An Giang qua phiếu đánh giá tiêu chí vịng 116 Bảng 3.26 Tổng hợp tham số đặc trưng tiêu chí qua phiếu đánh giá tiêu chí SV trường Đại học An Giang vòng .117 Bảng 3.27 Điểm trung bình tiêu chí NL GQVĐ&ST SV trường Đại học An Giang qua phiếu đánh giá tiêu chí vịng .117 Bảng 3.29 Tổng hợp tham số đặc trưng tiêu chí qua phiếu đánh giá tiêu chí SV trường Đại học Tây Bắc vòng 118 Bảng 3.30 Điểm trung bình tiêu chí NL GQVĐ&ST SV trường Đại học Tây Bắc qua phiếu đánh giá tiêu chí vịng 119 Bảng 3.32 Tổng hợp tham số đặc trưng tiêu chí qua phiếu đánh giá tiêu chí SV trường ĐH vịng 120 Bảng 3.33 Điểm trung bình tiêu chí NL GQVĐ&ST SV trường ĐH qua phiếu đánh giá tiêu chí vịng .120 Bảng 3.35 Tổng hợp tham số đặc trưng lớp TN ĐC SV trường Đại học Công nghệ Thông tin Truyền thơng vịng .122 Bảng 3.36 Phân phối tần số, tần suất tần suất lũy tích kiểm tra SV trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội vòng 123 Bảng 3.37 Tổng hợp tham số đặc trưng lớp TN ĐC SV trường 123 Bảng 3.38 Phân phối tần số, tần suất tần suất lũy tích kiểm tra SV trường Đại học An Giang vòng 124 Bảng 3.39 Tổng hợp tham số đặc trưng lớp TN ĐC SV trường Đại học An Giang vòng 125 Bảng 3.40 Phân phối tần số, tần suất tần suất lũy tích kiểm tra SV trường Đại học Tây Bắc vòng 125 Bảng 3.41 Tổng hợp tham số đặc trưng lớp TN ĐC SV trường Đại học Tây Bắc vòng .126 Bảng 3.42 Phân phối tần số, tần suất tần suất lũy tích kiểm tra SV trường ĐH vịng 127 Bảng 3.43 Tổng hợp tham số đặc trưng lớp TN ĐC SV trường ĐH vòng 128 Bảng 3.44 Phân phối tần số, tần suất tần suất lũy tích kiểm tra SV trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội vịng 128 65PL Câu Đáp án Tính nhiệt độ sơi dung dịch 𝑚𝑖 1000 1000 ∆𝑡𝑠 = 𝐾𝑠 = 0,52 𝑀𝑖 𝑚𝑑𝑑 342 95 = 0,08( 0𝐶 ) Vậy dung dịch sơi nhiệt độ: 100+0,08 = 100,080C Tính nhiệt độ đông đặc dung dich 𝑚𝑖 1000 1000 ∆𝑡đ = 𝐾đ = 1,86 𝑀𝑖 𝑚𝑑𝑑 342 95 = 0,286( 0𝐶 ) Vậy dung dịch đông đặc nhiệt độ: 0,286 = -0,2860C Điểm tối đa điểm Các mức độ Mức (0,5 điểm): Viết cơng thức tính ∆𝑡𝑠 ; ∆𝑡đ , chưa tính nhiệt độ sôi nhiệt độ đông đặc dung dịch Mức (1,5 điểm): Viết công thức tính ∆𝑡𝑠 ; ∆𝑡đ , tính nhiệt độ sơi nhiệt độ đông đặc dung dịch Mức (2 điểm): Viết cơng thức tính ∆𝑡𝑠 ; ∆𝑡đ , tính nhiệt độ sơi nhiệt độ đơng đặc dung dịch 66PL PHỤ LỤC BẢNG TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM CỦA SINH VIÊN PHIẾU ĐÁNH GIÁ BÀI THUYẾT TRÌNH MS.POWERPOINT TIÊU CHÍ Font chữ Cỡ chữ Hiệu ứng HÌNH THỨC (30 điểm) Màu sắc Bố cục slide NỘI DUNG (40 điểm) CÁCH TRÌNH BÀY (30 điểm) YÊU CẦU ĐIỂM Đơn giản, phù hợp Không nên nhỏ lớn, từ 28 trở lên Hiệu ứng đơn giản, vừa phải, tránh lạm dụng Màu sắc tương phản chữ Không lạm dụng màu sắc Chỉ sử dụng nhiều màu slide Không dùng nhiều chữ slide Mã hóa hình ảnh Thiết kế powerpoint sáng tạo Sáng tạo Nội dung Đầy đủ, xác, đọng, logic trình bày Tính cập Cập nhật kiến thức liên quan đến nhật nội dung trình bày Khơng dùng kiến thức q lỗi thời Chính tả Đúng tả Tài liệu tham Có trích dẫn nguồn tham khảo rõ ràng khảo Trang phục Trang phục phù hợp, lịch Truyền cảm, thu hút, rõ ràng, khơng bị Chất giọng ngọng, lắp Tính lưu loát Ngắt nhịp đúng, nhấn giọng cần Động tác, cử phù hợp trình bày Ngơn ngữ Khơng đứng yên chỗ, đút tay vào túi, hình thể … Tương tác Có hoạt động tương tác với người với người nghe nghe Tổng 5 20 10 5 10 5 100 67PL PHIẾU ĐÁNH GIÁ SƠ ĐỒ TƯ DUY TIÊU CHÍ Font chữ YÊU CẦU Đơn giản, phù hợp Cỡ chữ Không nên nhỏ lớn, từ 16 trở lên Màu sắc Không lạm dụng màu sắc Chỉ sử dụng nhiều màu Bố cục Mind Map khoa học, liên kết Bố cục ý Sáng tạo Thiết kế Mind Map sáng tạo Nội dung Đầy đủ, xác, đọng, logic trình bày NỘI DUNG (40 điểm) Tính nhật cập Cập nhật kiến thức liên quan đến nội dung trình bày Khơng dùng kiến thức q lỗi thời Chính tả CÁCH TRÌNH BÀY (30 điểm) Màu sắc tương phản chữ HÌNH THỨC (30 điểm) ĐIỂM Đúng tả 10 20 10 Tài liệu tham Có trích dẫn nguồn tham khảo rõ ràng khảo Trang phục Trang phục phù hợp, lịch Chất giọng Truyền cảm, thu hút, rõ ràng, không bị ngọng, lắp 10 Tính lưu lốt Ngắt nhịp đúng, nhấn giọng cần Động tác, cử phù hợp trình bày Ngôn ngữ Không đứng yên chỗ, đút tay vào túi, hình thể … Tương tác Có hoạt động tương tác với người với người nghe 5 nghe Tổng 100 68PL PHIẾU ĐÁNH GIÁ INFOGRAPHIC TIÊU CHÍ Đơn giản, không gây rối mắt Cỡ chữ Không nên nhỏ lớn, từ 16 trở lên Màu sắc tương phản chữ Không lạm dụng màu sắc Chỉ sử dụng nhiều màu Bố cục Infographic khoa học, liên kết Bố cục ý Sáng tạo 10 Thiết kế Infographic sáng tạo Nội dung Đầy đủ, xác, đọng, logic trình bày 20 Tính nhật cập Cập nhật kiến thức liên quan đến nội dung trình bày Khơng dùng kiến thức q lỗi thời 10 Đúng tả Có trích dẫn nguồn tham khảo rõ ràng Trang phục Trang phục phù hợp, lịch Chất giọng Truyền cảm, thu hút, rõ ràng, khơng bị ngọng, lắp 10 Tính lưu lốt Ngắt nhịp đúng, nhấn giọng cần Chính tả Tài liệu tham khảo CÁCH TRÌNH BÀY (30 điểm) ĐIỂM Font chữ HÌNH THỨC (30 điểm) Màu sắc NỘI DUNG (40 điểm) YÊU CẦU Động tác, cử phù hợp trình bày Ngơn ngữ Khơng đứng n chỗ, đút tay vào túi, hình thể … Tương tác Có hoạt động tương tác với người với người nghe 5 nghe Tổng 100 69PL PHỤ LỤC SẢN PHẨM BÁO CÁO CỦA SINH VIÊN BÁO CÁO THUYẾT TRÌNH CỦA SINH VIÊN BÀI: SỰ CHUYỂN DỊCH CÂN BẰNG VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG HÀNH TRÌNH ĐÁ VƠI Báo cáo nhóm hướng dẫn viên du lịch nguồn gốc hang động 70PL Báo cáo nhóm quy trình sản xuất vơi 71PL Báo cáo nhóm tác động sản xuất vôi với môi trường SỰ CHUYỂN DỊCH CÂN BẰNG VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG CHẤT LƯỢNG, HIỆU QUẢ KHI SẢN XUẤT AMONIAC Báo cáo nhóm amoniac 72PL 73PL 74PL 75PL BÁO CÁO NHIỆM VỤ HỌC TẬP THEO MƠ HÌNH LHĐN Ở NHÀ CỦA SINH VIÊN BÀI “PIN ĐIỆN VÀ SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CỦA PIN” Nhóm báo cáo nhiệm vụ học tập nhà trước lớp Nhóm sử dụng powerpoint báo cáo nhiệm vụ học tập nhà nhóm đưa câu hỏi thảo luận 76PL 77PL Hình Báo cáo nhiệm vụ học tập Powerpoint “Pin điện suất điện động” nhóm Nhóm báo cáo nhiệm vụ học tập nhà trước lớp Nhóm sử dụng powerpoint báo cáo nhiệm vụ học tập nhà đưa câu hỏi thảo luận 78PL 79PL Hình 2.5 Báo cáo nhiệm vụ học tập powerpoint “Pin điện suất điện động” nhóm Nhóm báo cáo nhiệm vụ học tập nhà trước lớp Nhóm sử dụng Mind Map báo cáo nhiệm vụ học tập nhà câu hỏi thảo luận Hình Báo cáo nhiệm vụ học tập Mind Map “Pin điện suất điện động” nhóm ... giải vấn đề sáng tạo cho sinh viên đại học khối ngành kỹ thuật thơng qua dạy học học phần hóa học đại cương Chương 2: Phát triển lực giải vấn đề sáng tạo cho sinh viên đại học khối ngành kỹ thuật. .. Chương PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀ SÁNG TẠO CHO SINH VIÊN ĐẠI HỌC KHỐI NGÀNH KỸ THUẬT THƠNG QUA DẠY HỌC HỌC PHẦN HĨA HỌC ĐẠI CƯƠNG 41 2.1 Chương trình học phần hóa học đại cương. .. công cụ đánh giá lực giải vấn đề sáng tạo cho sinh viên đại học khối ngành kỹ thuật 45 2.4 Biện pháp phát triển lực giải vấn đề sáng tạo cho sinh viên đại học khối ngành kỹ thuật