Thiết kế và sử dụng hệ thống bài tập phát triển năng lực khoa học tự nhiên theo tiếp cận PISA cho học sinh trung học cơ sở TT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH

NGUYỄN THỊ DIỄM HẰNG

THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP
PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
THEO TIẾP CẬN PISA CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CƠ SỞ

Chuyên ngành: Lí luận và Phƣơng pháp dạy học bộ mơn Hóa học
Mã số: 9140111

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

NGHỆ AN - 2021


LUẬN ÁN ĐƢỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH

Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Cao Cự Giác
2. TS. Lê Danh Bình

Phản biện 1:

Phản biện 2:

Phản biện 3:

Có thể tìm hiểu Luận án tại:
- Thư viện Quốc gia
- Trung tâm thông tin & Thư viện Nguyễn Thúc Hào, Trường Đại học Vinh.

1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Nền giáo dục nước ta đang từng bước đổi mới theo định hướng phát triển năng lực
người học, bắt kịp với xu hướng giáo dục của thế giới, đáp ứng được yêu cầu cấp thiết
của sự phát triển xã hội. Thực hiện các chủ trương của Đảng, Chính phủ, Quốc hội,
Chương trình giáo dục phổ thơng 2018 được xây dựng nhằm hình thành và phát triển các
phẩm chất và năng lực người học. Đổi mới giáo dục theo định hướng năng lực đòi hỏi
thay đổi mục tiêu và nội dung giáo dục, phương pháp và hình thức dạy học, phương pháp
đánh giá kết quả học tập của HS, trong đó việc thay đổi quan niệm và cách xây dựng các
nhiệm vụ học tập, câu hỏi và bài tập là cần thiết. Bài tập có vai trò quan trọng trong rèn
luyện phẩm chất, năng lực cho HS đồng thời là công cụ hiệu quả trong việc đánh giá HS.
Chương trình mơn học khoa học tự nhiên (KHTN) được xây dựng trên cơ sở tích
hợp nội dung kiến thức, kĩ năng của các mơn Vật lí, Hóa học, Sinh học và Khoa học Trái
Đất nhằm xây dựng thế giới quan khoa học, hình thành và phát triển năng lực KHTN cho
HS trung học cơ sở (THCS). Trong thực tiễn không thể giải quyết vấn đề bằng kiến thức
khoa học rời rạc, mà cần phải có liên kết và hệ thống hoàn chỉnh. Tuy nhiên hệ thống câu
hỏi, bài tập cho môn học KHTN chưa nhiều, chủ yếu đang ở dạng tách biệt của các phân
môn Vật lí, Hóa học, Sinh học, thiên về nhắc lại kiến thức riêng lẻ đã học trong nhà
trường, chưa có nhiều bài tập đòi hỏi HS vận dụng kiến thức và kĩ năng tổng hợp vào giải
quyết các tình huống thực tiễn, chưa rèn luyện và phát triển được năng lực KHTN cho
HS nên chưa đánh giá đầy đủ được năng lực KHTN của HS.
Chương trình đánh giá HS quốc tế PISA (Programme for International Student
Assessment) nhằm đưa ra những đánh giá có chất lượng và đáng tin cậy về hiệu quả của
hệ thống giáo dục đối với đối tượng HS ở độ tuổi 15, chủ yếu đánh giá năng lực HS trên
3 lĩnh vực Toán học, Đọc hiểu và Khoa học. Lĩnh vực Khoa học đánh giá năng lực Khoa
học, đánh giá về khả năng vận dụng kiến thức, kĩ năng của HS trong KHTN. Các bài tập

trong chương trình đánh giá PISA là ví dụ điển hình cho xu hướng xây dựng các bài kiểm
tra, đánh giá năng lực. Lứa tuổi đánh giá của PISA phù hợp với lứa tuổi HS kết thúc cấp
giáo dục THCS ở Việt Nam. Việt Nam lần đầu tiên tham gia chương trình đánh giá HS
quốc tế PISA chu kì 2012 và tiếp tục tham gia ở các chu kì tiếp theo. Nhận thấy sự phù
hợp của chương trình đánh giá HS quốc tế PISA với định hướng đổi mới giáo dục ở nước
ta, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã tổ chức các đợt tập huấn cho giáo viên (GV) trung học về
vận dụng cách đánh giá PISA vào đổi mới đánh giá giáo dục ở phổ thơng.
Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi chọn đề tài: “Thiết kế và sử dụng hệ
thống bài tập phát triển năng lực khoa học tự nhiên theo tiếp cận PISA cho học sinh
trung học cơ sở” làm luận án tiến sĩ.


2
2. Mục đích nghiên cứu
- Xây dựng khung năng lực KHTN theo tiếp cận PISA cho HS THCS với các thành
phần năng lực, tiêu chí, mức độ biểu hiện cụ thể.
- Đề xuất và sử dụng hệ thống bài tập theo tiếp cận PISA để rèn luyện, phát triển và
đánh giá năng lực KHTN của HS ở trường THCS.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu về chương trình giáo dục phổ thơng tổng thể 2018, chương trình mơn
học KHTN.
- Nghiên cứu cơ sở lí luận về năng lực, năng lực KHTN, một số vấn đề về hình
thành, phát triển và đánh giá năng lực HS THCS, bài tập KHTN, quan điểm đánh giá
năng lực HS của PISA.
- Điều tra thực trạng của việc sử dụng bài tập theo tiếp cận PISA trong dạy học ở
trường THCS hiện nay.
- Xây dựng khung năng lực KHTN theo tiếp cận PISA của HS THCS.
- Xây dựng bộ công cụ đánh giá năng lực KHTN theo tiếp cận PISA cho HS THCS.
- Thiết kế hệ thống bài tập theo tiếp cận PISA để phát triển và đánh giá năng lực
KHTN cho HS THCS.

- Thực nghiệm sư phạm (TNSP) nhằm kiểm nghiệm tính khả thi và hiệu quả của hệ
thống bài tập tiếp cận PISA trong phát triển và đánh giá năng lực KHTN cho HS THCS.
4. Khách thể và đối tƣợng nghiên cứu
- Khách thể nghiên cứu: Q trình dạy học mơn KHTN ở trường THCS.
- Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống bài tập phát triển năng lực KHTN theo tiếp cận
PISA cho HS THCS.
5. Phạm vi nghiên cứu
Nội dung: Các chủ đề chất và sự biến đổi chất trong chương trình giáo dục môn
KHTN ở cấp học THCS. Địa bàn: Một số trường THCS thuộc các tỉnh ở ba miền Bắc,
Trung, Nam. Thời gian: 2017 - 2021.
6. Giả thuyết khoa học
Nếu thiết kế được hệ thống bài tập phát triển năng lực KHTN theo tiếp cận PISA
cho HS THCS và sử dụng hệ thống bài tập trong các hoạt động dạy học môn KHTN thì
sẽ góp phần phát triển được năng lực KHTN của HS THCS.
7. Phƣơng pháp nghiên cứu
Sử dụng các phương pháp nghiên cứu lý luận (phân tích, tổng hợp, phân loại, hệ
thống hóa), phương pháp thực tiễn (khảo sát bằng các phiếu hỏi; phỏng vấn, dự giờ,
TNSP; phương pháp chuyên gia) và phương pháp xử lý thông tin (thống kê toán học).


3
8. Đóng góp mới của luận án
- Hệ thống hóa và làm sáng tỏ cơ sở lí luận và thực tiễn của năng lực, năng lực
KHTN, phát triển năng lực HS, chương trình đánh giá HS quốc tế PISA, chương trình
giáo dục phổ thơng 2018, chương trình mơn học KHTN.
- Đề xuất cấu trúc năng lực KHTN gồm 3 năng lực thành phần (năng lực nhận thức
KHTN; năng lực tìm hiểu tự nhiên và năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học) và 10
tiêu chí đánh giá năng lực này. Mỗi tiêu chí mơ tả 3 mức độ biểu hiện theo mức độ nhận
thức tăng dần (nhận biết/ phát hiện; mơ tả, phân tích; giải thích, đánh giá, vận dụng).
- Đề xuất được hệ thống gồm 10 dạng, 80 bài tập định hướng phát triển năng lực

KHTN theo 10 tiêu chí của năng lực để phát triển và đánh giá năng lực KHTN của HS
THCS theo quan điểm PISA. Các bài tập được xây dựng dựa trên thực tiễn và bám sát
mục tiêu môn học. Các câu hỏi/nhiệm vụ của mỗi bài tập được xây dựng theo 3 mức độ
nhận thức và có sự mơ tả việc đánh giá các tiêu chí theo các mức độ đánh giá HS quốc tế
PISA thông qua yêu cầu trả lời cho các câu hỏi trong bài tập.
- Sử dụng hệ thống bài tập phát triển năng lực KHTN theo tiếp cận PISA trong các
hoạt động dạy học các chủ đề chất và sự biến đổi chất ở trường THCS.
- Xây dựng được bộ công cụ đánh giá năng lực KHTN theo tiếp cận PISA của HS
THCS. Sử dụng bài tập đã xây dựng để thiết kế bài kiểm tra đánh giá được các tiêu chí
thuộc năng lực KHTN theo tiếp cận PISA, hướng dẫn chi tiết đánh giá câu trả lời theo 3
mức độ của từng tiêu chí với 3 phương án trả lời (đầy đủ, chưa đầy đủ và không đạt).
9. Cấu trúc của luận án
Ngoài phần mở đầu, kết luận và khuyến nghị, danh mục các cụm từ viết tắt, danh
mục các bảng, hình vẽ; danh mục tài liệu tham khảo; danh mục các cơng trình khoa học
của tác giả và phụ lục (PL), nội dung chính của luận án được cấu trúc thành 3 chương:
- Chương 1. Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc phát triển năng lực khoa học tự
nhiên theo tiếp cận PISA cho học sinh trung học cơ sở.
- Chương 2. Thiết kế và sử dụng hệ thống bài tập phát triển năng lực khoa học tự
nhiên theo tiếp cận PISA cho học sinh trung học cơ sở.
- Chương 3. Thực nghiệm sư phạm.


4
CHƢƠNG 1
CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC KHOA
HỌC TỰ NHIÊN THEO TIẾP CẬN PISA CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CƠ SỞ
1.1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
Mỗi quốc gia dựa trên cơ sở bối cảnh hiện tại, yêu cầu phát triển nguồn năng lực,
mục tiêu phát triển của quốc gia, dân tộc cùng với xu thế phát triển nguồn năng lực quốc
tế để xây dựng hệ thống các năng lực cần hình thành, phát triển cho người học. Ở nhiều

nước có nền giáo dục phát triển như như Úc, Đức, Anh, Hà Lan, Nhật Bản, Mỹ,
Singapore, Đài Loan... giáo dục khoa học trở thành môn học bắt buộc trong nhà trường từ
bậc giáo dục mầm non cho đến khi hoàn thành chương trình giáo dục bắt buộc.
Một số nghiên cứu về năng lực khoa học như định nghĩa, cấu trúc, biểu hiện được
các nhà khoa học và tổ chức nghiên cứu giáo dục quan tâm. NLKH PISA được OECD
xây dựng và phát triển qua các kì đánh giá. PISA 2018 xây dựng khung năng lực khoa
học: Giải thích hiện tượng một cách khoa học; Đánh giá và thiết kế nghiên cứu khoa học;
Diễn giải dữ liệu và bằng chứng một cách khoa học …
Một số tác giả đã nghiên cứu về các nội dung và mối quan hệ giữa chương trình,
mục đích giáo dục KHTN, môi trường dạy và học KHTN với hình thành năng lực KHTN
cho HS. Một hướng nghiên cứu được các nhà giáo dục quan tâm là các yếu tố để gia tăng
hiệu quả rèn luyện năng lực KHTN trong dạy học, kết quả cho thấy hệ thống bài tập vẫn
coi là nguồn lực quan trọng trong dạy học khoa học. Nhu cầu nghiên cứu năng lực KHTN
trở nên rõ ràng khi thế giới ngày càng quan tâm đến phương pháp tiếp cận năng lực,
chương trình khảo sát quốc tế phổ biến đánh giá năng lực KHTN là Chương trình Đánh
giá HS Quốc tế (Programme for International Student Assessment - PISA). Bài tập trong
đánh giá PISA là ví dụ điển hình về đánh giá năng lực.
Bộ Giáo dục và Đào tạo năm 2018 cơng bố chương trình mơn học KHTN với mục
tiêu hình thành và phát triển năng lực KHTN cho HS THCS. Các tác giả đã đề xuất các
thành tố và các biểu hiện cụ thể của năng lực KHTN: Nhận thức KHTN; Tìm hiểu tự
nhiên; Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học. Từ đó, một số nhà nghiên cứu giáo dục trong
nước đã công bố các nghiên cứu về dạy học phát triển và đánh giá năng lực KHTN. Tác
giả Đỗ Hương Trà và các cộng sự đã cung cấp một số cơ sở lí luận về dạy học tích hợp
theo định hướng phát triển năng lực và giới thiệu một số chủ đề minh họa giúp cho GV
có cơ sở để rèn luyện các kĩ năng khi tiến hành dạy học môn KHTN. Hà Thị Lan Hương
đã đưa ra bối cảnh để chứng minh vì sao cần phát triển năng lực nghiên cứu khoa học của
HS thông qua dạy học lĩnh vực KHTN ở THCS, cấu trúc năng lực nghiên cứu khoa học
và việc phát triển năng lực này cho HS thông qua dạy học lĩnh vực KHTN ở THCS. Chu

5
Văn Tiềm, Đào Thị Việt Anh đã đề xuất các biểu hiện và thiết kế bộ công cụ đánh giá
năng lực giải quyết vấn đề của HS THCS trong dạy học mơn KHTN. Tác giả Mai Sỹ
Tuấn cùng nhóm nghiên cứu giới thiệu cuốn “Hướng dẫn dạy học môn KHTN theo
chương trình giáo dục phổ thơng mới” cung cấp cho người đọc các nội dung liên quan
đến chương trình giáo dục phổ thông 2018, hướng dẫn thiết kế và thực hiện kế hoạch dạy
học, các vấn đề kiểm tra, đánh giá năng lực trong dạy học KHTN ở cấp THCS. Năm
2020, Bộ Giáo dục và Đào tạo phát hành tài liệu hướng dẫn bồi dưỡng GV phổ thông cốt
cán mô đun sử dụng phương pháp dạy học và giáo dục phát triển phẩm chất, năng lực
môn KHTN. Tài liệu đã giới thiệu các xu hướng hiện đại về phương pháp, kĩ thuật dạy
học và giáo dục nhằm phát triển phẩm chất, năng lực HS. Đồng thời các tác giả biên soạn
tài liệu đưa ra một số kế hoạch bài dạy minh họa cho tiến trình dạy học các chủ đề môn
KHTN theo hướng phát triển năng lực và phẩm chất của HS THCS.
Việt Nam tham gia đánh giá chính thức từ chu kì PISA 2012 và tiếp tục tham gia ở
các chu kì sau. Độ tuổi đánh giá của PISA phù hợp với độ tuổi HS kết thúc bậc giáo dục
THCS ở Việt Nam. Đến nay đã có khá nhiều tài liệu, cơng trình, bài viết được cơng bố
nghiên cứu về vấn đề phát triển năng lực HS, các giải pháp phát triển và đánh giá năng
lực HS theo quan điểm PISA. Văn phòng PISA Việt Nam cũng đã xuất bản nhiều ấn
phẩm, tài liệu tập huấn liên quan đến PISA và các dạng câu hỏi của PISA. Các tác giả
Nguyễn Thị Phương Hoa, Lê Thị Mỹ Hà, Nguyễn Thuý Hồng đã giới thiệu về các nội
dung của chương trình đánh giá HS quốc tế PISA, những thuận lợi và khó khăn, bài học
kinh nghiệm của giáo dục Việt Nam khi tham gia chương trình. Nguyễn Thị Việt Nga đã
xác định cấu trúc năng lực khoa học cần hình thành cho HS, xây dựng bộ các tiêu chí
đánh giá năng lực khoa học và đề xuất quy trình xây dựng câu hỏi đánh giá năng lực khoa
học theo quan điểm PISA trong dạy học sinh học ở trường THPT. Tác giả Cao Cự Giác
giới thiệu bài tập đánh giá năng lực KHTN tiếp cận PISA qua một số cơng trình đã công
bố. Từ năm 2014 - 2019, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã tổ chức tập huấn vận dụng cách
đánh giá PISA vào đổi mới đánh giá giáo dục phổ thơng, tập huấn qui trình xây dựng bài
kiểm tra trong nhà trường phổ thông dựa trên các kỹ thuật xây dựng bài thi của PISA.
Như vậy, dạy học phát triển năng lực KHTN là xu thế chung của nền giáo dục toàn

cầu đáp ứng yêu cầu phát triển của xã hội. Hệ thống bài tập khoa học có vai trị quan trọng
và hiệu quả trong q trình rèn luyện, bồi dưỡng năng lực KHTN cho HS. Việc thiết kế bài
tập phát triển và đánh giá năng lực KHTN là cần thiết. Qua nghiên cứu các cơng trình, tài
liệu của các tác giả trong và ngoài nước, cho thấy các tác giả đề cập một số vấn đề liên
quan đến dạy học phát triển năng lực KHTN, tuy nhiên chưa có cơng trình nào nghiên cứu
về thiết kế và sử dụng bài tập phát triển năng lực KHTN theo tiếp cận PISA cho HS THCS.


6
1.2. Định hƣớng đổi mới chƣơng trình giáo dục phổ thơng
1.2.1. Đổi mới chương trình giáo dục trung học cơ sở
1.2.2. Định hướng về đổi mới mục tiêu, nội dung giáo dục
1.2.3. Định hướng đổi mới phương pháp giáo dục nhằm hình thành và phát triển
phẩm chất, năng lực cho học sinh trung học cơ sở
1.2.4. Định hướng đổi mới phương pháp kiểm tra, đánh giá hoạt động học tập của học
sinh trung học cơ sở
1.3. Một số vấn đề về năng lực, phát triển năng lực và đánh giá năng lực học sinh
1.3.1. Năng lực
1.3.2. Năng lực khoa học tự nhiên
1.3.2.1. Năng lực khoa học PISA
Năng lực khoa học được PISA 2006 định nghĩa là “Khả năng sử dụng kiến thức
khoa học để xác định câu hỏi, thu nhận kiến thức mới, giải thích các hiện tượng khoa học
và đưa ra kết luận dựa trên bằng chứng khoa học. Hiểu biết về khoa học và cách thức
khoa học, công nghệ tạo ra thế giới. Sẵn sàng tham gia vào các vấn đề liên quan đến
khoa học với tư cách là một cơng dân có trách nhiệm ”
Năng lực Khoa học trong khung đánh giá PISA 2018 gồm 3 năng lực thành phần:
Giải thích hiện tượng một cách khoa học; Đánh giá và thiết kế nghiên cứu khoa học;
Diễn giải dữ liệu và bằng chứng một cách khoa học. Năng lực khoa học PISA 2018 được
đánh giá ở ba mức độ: Mức độ 1 (Thấp): Nhớ lại một thực tế, thuật ngữ, nguyên tắc, khái
niệm hoặc xác định được một thông tin từ biểu đồ, bảng. Mức độ 2 (Trung bình): Sử

dụng và áp dụng kiến thức để mơ tả, giải thích các hiện tượng; biểu diễn dữ liệu; diễn giải
và sử dụng các dữ liệu đơn giản. Mức độ 3 (Cao): Phân tích thơng tin hoặc dữ liệu phức
tạp; tổng hợp hoặc đánh giá bằng chứng khoa học; đưa ra lập luận từ các nguồn dữ liệu
khác nhau; xây dựng kế hoạch để tiếp cận vấn đề khoa học.
1.3.2.2. Năng lực khoa học tự nhiên
Chương trình giáo dục phổ thông 2018 xác định năng lực KHTN là một trong các
năng lực chuyên biệt trong hệ thống năng lực cốt lõi cần hình thành và phát triển cho HS
thơng qua dạy học môn KHTN. Năng lực KHTN gồm ba thành phần: Nhận thức KHTN;
Tìm hiểu tự nhiên; Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học. Qua nghiên cứu, phân tích năng
lực khoa học PISA 2018 và năng lực KHTN 2018 chúng tôi nhận thấy: Hai năng lực
trong khung đánh giá PISA 2018 là Đánh giá và thiết kế nghiên cứu khoa học; Diễn giải
dữ liệu và bằng chứng một cách khoa học có nội hàm tương tự như năng lực tìm hiểu tự
nhiên của năng lực KHTN 2018. Năng lực Giải thích hiện tượng một cách khoa học
thuộc khung năng lực khoa học PISA 2018 đòi hỏi HS vận dụng kiến thức phù hợp để
giải thích các hiện tượng trong thực tiễn thông qua các hoạt động như sử dụng mơ hình,
giả thiết, dự đốn, thành phần năng lực này gần gũi với năng lực vận dụng kiến thức, kĩ


7
năng đã học ở năng lực KHTN 2018. Tuy nhiên trong khung năng lực KHTN 2018, năng
lực này còn yêu cầu HS thể hiện các mức độ cao hơn với việc đề xuất và thực hiện giải
pháp giải quyết các vấn đề bảo vệ tự nhiên, có thái độ phù hợp với yêu cầu bảo vệ môi
trường, phát triển bền vững. Trong khung năng lực khoa học PISA 2018 không tách năng
lực về kiến thức khoa học riêng như khung năng lực KHTN 2018 (năng lực Nhận thức
khoa học tự nhiên) mà ba năng lực Giải thích hiện tượng một cách khoa học; Đánh giá
và thiết kế nghiên cứu khoa học; Diễn giải dữ liệu và bằng chứng một cách khoa học đều
yêu cầu kiến thức khoa học. Chương trình giáo dục phổ thông môn KHTN đã liệt kê các
biểu hiện của ba năng lực trong khung năng lực KHTN 2018 tuy nhiên chưa miêu tả các
tiêu chí, mức độ biểu hiện và chưa có cơng cụ để đánh giá. Khung năng lực Khoa học
PISA đã mô tả được 3 mức độ phát triển: Nhận biết/Thu thập thông tin; Kết nối và tích

hợp/Phân tích, lí giải; Phản hồi và đánh giá. Vì thế việc xây dựng khung năng lực KHTN
với các thành phần năng lực được mô tả bởi biểu hiện, tiêu chí cụ thể và đưa ra được các
mức độ đánh giá sự phát triển của năng lực là cần thiết.
Từ đó, chúng tơi đề xuất khái niệm năng lực KHTN theo tiếp cận PISA:
“Năng lực KHTN theo tiếp cận PISA là khả năng huy động tổng hợp kiến thức, kĩ
năng, các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí, ... để xác định đối tượng
khoa học, thực hiện thành cơng hoạt động tìm hiểu thế giới tự nhiên và sử dụng được
chứng cứ khoa học để giải quyết tình huống trong thực tiễn cuộc sống một cách có hiệu
quả và trách nhiệm”. Theo chúng tôi, năng lực KHTN theo tiếp cận PISA gồm các thành
phần: Nhận thức KHTN; Tìm hiểu tự nhiên; Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học. Chúng
tôi sẽ tiến hành mơ tả các biểu hiện, tiêu chí và mức độ biểu hiện ở các phần tiếp theo.
1.3.3. Một số lí thuyết có bản làm cơ sở phát triển năng lực của học sinh
1.3.4. Một số phương pháp dạy học phát triển năng lực của học sinh
1.3.5. Đánh giá năng lực của học sinh
1.4. Bài tập Khoa học tự nhiên
1.4.1. Vai trị của bài tập trong dạy học mơn Khoa học tự nhiên
Bài tập là những câu hỏi, bài toán, nhiệm vụ mà sau khi hồn thành chúng HS có
được tri thức hay kĩ năng nhất định hoặc hoàn thiện chúng.
Bài tập KHTN là các câu hỏi, bài toán, nhiệm vụ yêu cầu HS vận dụng kiến thức,
kĩ năng được học cùng với thái độ, trách nhiệm sẵn sàng để tìm hiểu, khám phá cũng như
vận dụng tri thức về thế giới tự nhiên vào giải quyết tình huống thực tế. Bài tập KHTN
giúp HS hiểu sâu sắc khái niệm khoa học, hệ thống và mở rộng kiến thức, rèn luyện các
kĩ năng khoa học, vận dụng kiến thức vào giải quyết vấn đề thực tiễn, xây dựng tác
phong làm việc khoa học cũng như say mê nghiên cứu khoa học, góp phần hình thành
năng lực KHTN cho HS. Bài tập KHTN là phương tiện hiệu quả giúp cho GV tiến hành
các khâu của quá trình dạy học. Bài tập là cơng cụ củng cố kiến thức, là cách thức hình


8
thành khái niệm mới, là phương tiện để phát triển kiến thức lí thuyết khi nghiên cứu tài

liệu mới, là phương tiện đánh giá HS.
1.4.2. Các yêu cầu chung khi sử dụng bài tập trong dạy học
1.4.3. Định hướng xây dựng hệ thống bài tập phát triển năng lực khoa học tự nhiên
cho học sinh trung học cơ sở phù hợp với chương trình giáo dục phổ thơng 2018
1.5. Tổng quan về PISA
1.5.1. Tìm hiểu chung về chương trình đánh giá học sinh quốc tế PISA
1.5.2. Cấu trúc bài tập trong đề thi của PISA
1.6. Thực trạng của việc sử dụng hệ thống bài tập tiếp cận PISA phát triển năng lực
khoa học tự nhiên của học sinh trong dạy học ở trƣờng trung học cơ sở hiện nay
1.6.1. Nhận thức của giáo viên trung học cơ sở về dạy học tiếp cận năng lực và đánh
giá năng lực học sinh
1.6.2. Những năng lực cần hình thành, phát triển cho học sinh trung học cơ sở thông
qua học tập các môn học Khoa học tự nhiên
1.6.3. Mức độ hiểu biết về bài tập tiếp cận PISA của giáo viên dạy học các môn Khoa
học tự nhiên ở trường Trung học cơ sở

TIỂU KẾT CHƢƠNG 1
Năng lực KHTN là năng lực chuyên môn cần rèn luyện và phát triển cho HS THCS
trong bối cảnh xã hội đòi hỏi nguồn nhân lực có khả năng thích ứng với thế giới biến đổi
khơng ngừng. Để phát triển năng lực KHTN cho HS THCS cần có nhiều biện pháp đồng
bộ như chuyển dần từng bước sang chương trình dạy học phát triển năng lực, sử dụng
hợp lí và linh hoạt các phương pháp và kỹ thuật dạy học tích cực, kiểm tra đánh giá kết
quả học tập của HS theo hướng đánh giá năng lực, tiếp cận với các chương trình đánh giá
HS quốc tế ...Trong q trình nghiên cứu chúng tơi quan tâm đến việc sử dụng bài tập
phát triển năng lực KHTN theo tiếp cận PISA cho HS THCS trong quá trình dạy học
cũng như đánh giá HS.
Trên cơ sở phân tích kết quả khảo sát thực trạng nhận thức của 164 GV THCS về
dạy học tiếp cận năng lực và hiểu biết về năng lực KHTN của HS chúng tôi nhận thấy
rằng GV đã hiểu biết nhất định về dạy học tiếp cận năng lực cũng như vai trò của kiểm
tra, đánh giá trong dạy học, tuy nhiên họ đang còn gặp nhiều khó khăn trong đổi mới

phương pháp dạy học cũng như phương pháp kiểm tra, đánh giá năng lực HS. Hầu hết
các GV được khảo sát đều thống nhất với các năng lực thành phần thuộc năng lực KHTN
do chúng tôi đề xuất và các biểu hiện cụ thể của chúng. Bên cạnh đó một số biểu hiện
chưa được đánh giá cao do GV đang từng bước chuyển từ phương pháp dạy học truyền
thụ kiến thức sang phương pháp dạy học phát triển năng lực người học nên đang gặp
nhiều khó khăn trong việc xác định các năng lực thành phần thuộc năng lực KHTN và


9
các biểu hiện của chúng. Kết quả khảo sát khả năng thiết kế, sử dụng bài tập tiếp cận
PISA trong dạy học các môn KHTN ở trường THCS cho thấy GV đã có hiểu biết về bài
tập tiếp cận PISA và thấy được hiệu quả của kiểu bài tập này trong quá trình phát triển và
đánh giá năng lực KHTN cho HS. Tuy nhiên mức độ sử dụng trong dạy học đang còn hạn
chế nguyên nhân do GV chưa nắm được quy trình, kĩ thuật thiết kế, cách sử dụng bài tập
tiếp cận PISA, do đó cần có sự nghiên cứu đầy đủ về vấn đề này.
Trên đây là cơ sở lí luận và thực tiễn liên quan đến vấn đề thiết kế và sử dụng bài
tập phát triển năng lực KHTN theo tiếp cận PISA cho HS THCS, là cơ sở quan trọng để
chúng tôi đề xuất các nội dung ở chương 2.
CHƢƠNG 2
THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP
PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC KHOA HỌC TỰ NHIÊN THEO TIẾP CẬN PISA
CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CƠ SỞ
2.1. Tìm hiểu cấu trúc chƣơng trình mơn Khoa học tự nhiên ở trƣờng trung học cơ
sở theo chƣơng trình giáo dục phổ thơng 2018
2.1.1. Mục tiêu của chương trình giáo dục môn Khoa học tự nhiên ở trường trung học
cơ sở
2.1.2. Cấu trúc nội dung chương trình giáo dục mơn Khoa học tự nhiên ở trường
trung học cơ sở
2.2. Xây dựng khung năng lực khoa học tự nhiên của học sinh trung học cơ sở tiếp
cận PISA

2.2.1. Cơ sở khoa học
2.2.2. Nguyên tắc
Để xây dựng khung năng lực KHTN cho HS THCS, chúng tôi thực hiện theo năm
nguyên tắc sau: (1) Đảm bảo tính chính xác, khoa học; (2) Đảm bảo tính khách quan; (3)
Đảm bảo tính thực tiễn; (4) Đảm bảo tính sư phạm; (5) Đảm bảo tính tồn diện.
2.2.4. Quy trình
Bước 1. Nghiên cứu tài liệu, khảo sát ý kiến GV về cấu trúc và biểu hiện của năng
lực KHTN.
Bước 2. Xác định các năng lực thành phần và các tiêu chí biểu hiện.
Bước 3. Xây dựng bảng mô tả chi tiết các mức độ tương ứng với mỗi biểu hiện
trong khung năng lực: Sau khi đề xuất các thành phần năng lực, mơ tả các tiêu chí /biểu
hiện của mỗi năng lực với các mức độ thể hiện cụ thể. Dựa vào các mức độ đánh giá
năng lực khoa học PISA, đối với năng lực KHTN của HS THCS, chúng tôi đề xuất 03
mức độ là:


10
Mức 1: Nhận biết/Thu thập thông tin
Mức 2: Kết nối và tích hợp/Phân tích, lí giải
Mức 3: Phản hồi và đánh giá.
Bước 4. Trao đổi ý kiến với chuyên gia về bảng tiêu chí đánh giá năng lực.
Bước 5. Chỉnh sửa, bổ sung và hoàn thiện khung năng lực, bảng tiêu chí đánh giá
năng lực.
2.2.5. Cấu trúc khung năng lực khoa học tự nhiên theo tiếp cận PISA cho học sinh
trung học cơ sở

Hình 2.1. Sơ đồ cấu trúc năng lực KHTN theo tiếp cận PISA của HS THCS
Bảng 2.1. Bảng tiêu chí, mức độ phát triển năng lực KHTN theo tiếp cận PISA của HS THCS
Tiêu chí

Mức độ phát triển năng lực KHTN của HS THCS
Mức độ 1

Mức độ 2

Mức độ 3

1. Năng lực nhận thức KHTN
Phân tích được các Phát hiện và chỉnh sửa
mặt của đối tượng được các điểm sai sót
khoa học.
của đối tượng khoa học.
So sánh, lựa chọn, Giải thích được mối
phân loại được các quan hệ giữa các sự vật
đối tượng khoa học và hiện tượng khoa học.
theo các tiêu chí khác Tính tốn được các bài

Tiêu chí 1. Xác
định được các vấn
đề, nội dung, đối
tượng khoa học,
phân biệt được
vấn đề khoa học
với các dạng vấn

Nhận biết, gọi tên, xác
định được các đối
tượng khoa học (hiện
tượng, sự vật, q
trình,...).

Trình bày được đặc
điểm, tính chất, vai trị

đề khác.

các đối tượng khoa học nhau.
theo một logic nhất
định.

tốn liên quan giữa đối
tượng khoa học và các
yếu tố liên quan.

Tiêu chí 2. Hiểu Nhận biết, chỉ ra được Sử dụng thành thạo Xác định được từ khóa
biết và vận dụng các thuật ngữ, kí hiệu, các thuật ngữ, kí trong văn bản khoa học.


11
được hệ thống cơng thức, quy tắc, sơ
thuật ngữ, kí hiệu, đồ, biểu đồ,... liên quan
công thức, biểu đồ đến kiến thức KHTN.
đặc trưng cho
KHTN để biểu đạt
vấn đề khoa học.

hiệu, công thức, sơ Vận dụng thành thạo
đồ, biểu đồ,... để diễn ngôn ngữ khoa học
đạt vấn đề khoa học trong tình huống cụ thể.
bằng hình thức nói,
viết.

2. Năng lực tìm hiểu tự nhiên
Tiêu chí 3. Tìm Phát hiện, liệt kê được Mơ tả, phân tích được Đánh
tịi, khám phá một
số sự vật, hiện
tượng trong thế
giới tự nhiên.

một số sự vật, hiện
tượng trong thế giới tự
nhiên.
Xác định được những
tình huống trong học
tập liên quan đến một

giá

được

những
tình huống
trong học tập liên quan
đến một số sự vật, hiện
tượng trong thế giới tự
nhiên.

những tình huống
trong học tập liên
quan đến một số sự
vật, hiện tượng trong

thế giới tự nhiên.

Tiêu chí 4. Quan Xác định được nội Thu thập, so sánh,
sát đối tượng thực dung chính cần quan phân tích được sự thay
nghiệm.
sát.
đổi các đại lượng đặc
trưng của đối tượng
khoa học đang nghiên
cứu (ghi chép, chụp
ảnh, quay phim...)

Giải thích được sự
thay đổi của các đối
tượng khoa học cần
nghiên cứu.
Đưa ra được các nhận
định liên quan đến
đối tượng quan sát.

số sự vật, hiện tượng
trong thế giới tự nhiên.

Tiêu chí 5. Tiến Hình thành, phát biểu Lắp ráp được mơ hình, Giải thích được các
hành
thực được giả thuyết khoa thiết bị, dụng cụ.
hiện tượng xảy ra
nghiệm: bao gồm học.
Tiến hành được thí trong q trình tiến
nghiên cứu thực

địa, thí nghiệm
trong phịng thí
nghiệm, khảo sát
thực tiễn.

Liệt kê được các dụng nghiệm, thực nghiệm,
cụ, hóa chất, thiết bị khảo sát đúng quy
chuẩn bị cho thực hành trình, an tồn.
thí
nghiệm,
thực
nghiệm, khảo sát.
Xác định được các
biểu thức, công thức để
đo lường, tính tốn các

hành thí nghiệm, thực
nghiệm, khảo sát.
Phát hiện được các
điểm sai sót trong q
trình tiến hành thí
nghiệm, thực nghiệm,
khảo sát.
Đề
xuất
được

đại lượng cần thiết.

phương án điều chỉnh

sai sót.

Tiêu chí 6. Thu Xác định được mục Thu thập được dữ liệu Vận dụng được tốn
thập, xử lí dữ liệu đích, loại dữ liệu và và thông tin như kế học xác suất thống
và thông tin thực thông tin cần thu thập, hoạch, quy trình đã kê, các phần mềm


12
nghiệm
KHTN.

về vị trí
và lựa chọn
nguồn dữ liệu.
Lập kế hoạch, lựa
chọn phương pháp,
thiết bị, quy trình thu
thập dữ liệu và thơng
tin.

Tiêu chí 7. Báo
cáo kết quả thực
hiện nhiệm vụ
được giao.

chọn.
Tóm tắt được dữ liệu
thu được từ thực
nghiệm dưới dạng văn
bản.

Sử dụng biểu đồ, sơ
đồ, công thức mô tả
mối quan hệ giữa các
số liệu thu thập được.

chuyên dụng xử lí số
liệu thực nghiệm.
Xác định được sai số
và giải thích được
nguyên nhân.

Lựa chọn được nội Sử dụng được hình
dung và hình thức thể thức biểu diễn dữ liệu
hiện các kết quả dự và thông tin (văn bản,
định công bố.
biểu đồ, bảng, đồ thị)
phù hợp với nội dung
báo cáo.

Công bố được kết
quả thông tin khoa
học dưới các hình
thức như bản báo cáo,
poster, bản trình
chiếu, bài báo khoa
học...

3. Năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học
Tiêu chí 8. Sử
dụng dữ liệu và

thơng tin thực
nghiệm

Phân loại, nhận ra
được các số liệu cần
thiết sau thực nghiệm,
điều tra

Sử dụng được số liệu
thực nghiệm giải thích
các vấn đề khoa học về
lí thuyết và thực tiễn,
phân tích mối liên hệ
giữa các đối tượng
khoa học.

Giải quyết và đánh
giá một vấn đề khoa
học thơng qua số liệu
thực nghiệm

Tiêu chí 9. Sử Phát hiện, liệt kê được Giải thích được những Thực hiện được các
dụng kiến thức những vấn đề trong vấn đề trong thực tiễn biện pháp giải quyết
KHTN để giải thực tiễn liên quan đến
quyết vấn đề xảy kiến thức KHTN.
ra trong thực tiễn Liệt kê được các thông
cuộc sống.
tin có mối quan hệ với
những vấn đề phát hiện
được trong thực tiễn

liên quan đến kiến thức
KHTN.
Mô tả được những vấn
đề trong thực tiễn liên
quan đến kiến thức
KHTN.

liên quan đến kiến thức
KHTN.
Đề xuất được các biện
pháp, lập kế hoạch giải
quyết vấn đề xảy ra
trong thực tiễn cuộc
sống liên quan đến kiến
thức KHTN.

vấn đề. Đánh giá
được vấn đề xảy ra
trong thực tiễn cuộc
sống liên quan đến
kiến thức KHTN.
Tính tốn được các
yếu tố liên quan đến
những vấn đề trong
thực tiễn liên quan
đến kiến thức KHTN.

Tiêu chí 10. Vận Phát hiện, chỉ ra được Phân tích được các Vận dụng được một

13
dụng thực hành các kết quả của thí ứng dụng của thí
thí nghiệm KHTN nghiệm KHTN có ứng nghiệm có thể đưa vào
vào giải thích các dụng vào thực tiễn.
thực tiễn cuộc sống.
ứng dụng thực
tiễn trong cuộc
sống.

số thí nghiệm KHTN
giải thích hoặc đề
xuất giải pháp để giải
quyết các tình huống
trong cuộc sống.

2.3. Thiết kế hệ thống bài tập để phát triển năng lực khoa học tự nhiên theo tiếp cận
PISA cho học sinh trung học cơ sở
2.3.1. Cơ sở và nguyên tắc
2.3.2. Quy trình xây dựng

Hình 2.2. Quy trình xây dựng bài tập phát triển năng lực KHTN tiếp cận PISA
Ví dụ minh họa các bước xây dựng bài tập phát triển tiêu chí 8 của năng lực
KHTN theo tiếp cận PISA ở chủ đề “ Acid - Base - pH” chương trình KHTN 8.
Bước 1: Lựa chọn nội dung kiến thức
- Nội dung kiến thức thuộc chủ đề Acid - Base - pH.
Bước 2: Xác định yêu cầu cần đạt sau khi học xong chủ đề
Bước 3: Chọn chủ đề bài tập, tình huống, bối cảnh của phần dẫn, thiết kế bài tập
- Chọn chủ đề bài tập: Muối ăn (NaCl).
- Tình huống/ bối cảnh của phần dẫn: Ảnh hưởng của NaCl đối với sức khỏe con người
- Viết phần dẫn: Sử dụng biểu đồ để xây dựng phần dẫn

Trong tự nhiên, muối ăn bao gồm chủ yếu là sodium chloride (NaCl) và một ít các
khống chất khác (khống chất vi lượng). Muối ăn là cần thiết cho sự sống của mọi cơ
thể sống, bao gồm cả con người. Vị của muối là một trong những vị cơ bản, nhưng việc
sử dụng quá mức có thể làm tăng độ nguy hiểm của các vấn đề sức khỏe, chẳng hạn như
bệnh cao huyết áp, tim mạch. Theo Hiệp hội Tim mạch Việt Nam tăng huyết áp là bệnh lí
mạn tính, xảy ra khi áp lực máu lên thành động mạch máu cao hơn so với bình thường.


14
Tăng huyết áp được định nghĩa là khi huyết áp tâm thu > 140 mmHg và/hoặc huyết áp
tâm trương  90 mmHg. Bệnh cao huyết áp được gọi là “kẻ giết người thầm lặng” bởi
người bệnh thường khơng có triệu chứng nhưng có thể dẫn đến một số bệnh nghiêm
trọng như bệnh mạch vành, suy tim, đột quỵ, suy thận thậm chí gây tử vong.

Hình minh họa 1: Liên quan giữa huyết áp tâm thu và lượng muối nêm vào thức ăn hàng
ngày ứng với các quần thể có độ tuổi khác nhau. (Nguồn: MacGregor GA. Sodium is more
important than calcium in essential hypertension. Hypertension 1985;7;628-37.)

- Thiết kế câu hỏi/nhiệm vụ học tập theo các mức độ biểu hiện của tiêu chí 8:
Mức độ 1 (8.1):
a) Một nhóm HS muốn tìm hiểu về ảnh hưởng của muối ăn đến tình trạng huyết áp
của con người, theo em các bạn cần sử dụng loại dữ liệu nào?
Mức độ 2 (8.2):
b) Từ biểu đồ trên em hãy cho biết lượng muối tiêu thụ hàng ngày của các quần
thể có huyết áp tâm thu dưới 140 mmHg, trên 140 mmHg. Em có thể nêu mối quan hệ
giữa lượng muối tiêu thụ hàng ngày của các quần thể ở độ tuổi khác nhau và huyết áp
tâm thu không?
Mức độ 3 (8.3):
c) Từ các dữ liệu của biểu đồ em hãy cho biết phát biểu sau đây đúng hay sai:
Người càng cao tuổi nên giảm lượng muối hàng ngày để tránh mắc bệnh huyết áp

cao. Em dựa vào những bằng chứng nào để chứng minh quan điểm của em?
- Xây dựng phương án giải quyết các câu hỏi/ nhiệm vụ học tập:
a) - Lượng muối ăn một người tiêu thụ hàng ngày
- Huyết áp của người tương ứng
b)- Lượng muối tiêu thụ hàng ngày của các quần thể có huyết áp tâm thu dưới 140
mmHg < 3,5 g/ ngày.
- Lượng muối tiêu thụ hàng ngày của các quần thể có huyết áp tâm thu trên 140
mmHg > 5 g/ ngày.


15
- Lượng muối tiêu thụ hàng ngày của các quần thể ở các độ tuổi khác nhau tỉ lệ
thuận với huyết áp tâm thu: Lượng muối tiêu thụ càng cao thì huyết áp tâm thu càng cao.
c) Phát biểu sau đây là đúng: Người càng cao tuổi nên giảm lượng muối hàng ngày
để tránh mắc bệnh huyết áp cao.
Dựa vào biểu đồ cho thấy ở hầu hết các quần thể có sử dụng > 5 g muối/ngày thì
cùng một lượng muối sử dụng hàng ngày, độ tuổi càng cao, huyết áp tâm thu càng cao.
- Xây dựng phương án đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của HS.
Đánh giá tiêu chí (TC) 8 qua bài tập
TC 8.1: HS phân loại, nhận ra được các số liệu cần thiết sau thực nghiệm, điều
tra để giải quyết một vấn đề khoa học.
Mức đầy đủ: HS nhận ra được các số liệu cần thiết để biết được ảnh hưởng của
muối ăn đến tình trạng huyết áp của con người.
- Lượng muối ăn một người tiêu thụ hàng ngày.
- Huyết áp của người tương ứng.
Mức chưa đầy đủ: HS chỉ nêu ra đúng được một trong các số liệu cần thiết để biết
được ảnh hưởng của muối ăn đến tình trạng huyết áp của con người.
Mức khơng đạt: HS khơng có phương án trả lời hoặc trả lời không đúng.
TC 8.2: HS sử dụng được số liệu thực nghiệm giải thích các vấn đề khoa học về lí
thuyết và thực tiễn.

Mức đầy đủ: HS dựa vào số liệu biểu đồ cung cấp để nêu mối quan hệ giữa lượng
muối tiêu thụ hàng ngày của các quần thể ở các độ tuổi khác nhau và huyết áp tâm thu.
- Lượng muối tiêu thụ hàng ngày của các quần thể có huyết áp tâm thu dưới 140
mmHg < 3,5 g/ ngày.
- Lượng muối tiêu thụ hàng ngày của các quần thể có huyết áp tâm thu trên 140
mmHg > 5 g/ ngày.
- Lượng muối tiêu thụ hàng ngày của các quần thể ở các độ tuổi khác nhau tỉ lệ
thuận với huyết áp tâm thu: Lượng muối tiêu thụ hàng ngày càng cao thì huyết áp tâm thu
càng cao.
Mức chưa đầy đủ: HS sử dụng số liệu biểu đồ cung cấp xác đinh đúng huyết áp
của một trong các quần thể nhưng chưa đưa được ra kết luận chung hoặc có kết luận
chung đúng nhưng không phân tich huyết áp của các quần thể khác nhau.
Mức khơng đạt: HS khơng có phương án trả lời hoặc trả lời sai tất cả các ý.
TC 8.3: HS giải quyết và đánh giá một vấn đề khoa học thông qua số liệu thực nghiệm
Mức đầy đủ: HS dựa vào các số liệu của biểu đồ để đưa ra và giải thích nhận định
của mình về vấn đề khoa học.


16
Phát biểu sau đây là đúng: Người càng cao tuổi nên giảm lượng muối hàng ngày
để tránh mắc bệnh huyết áp cao.
Dựa vào biểu đồ cho thấy ở hầu hết các quần thể có sử dụng > 5 g muối/ngày thì
cùng một lượng muối sử dụng hàng ngày, độ tuổi càng cao, huyết áp tâm thu càng cao.
Mức chưa đầy đủ: HS đưa ra nhận định đúng nhưng không nêu được cơ sở của
nhận định đó hoặc nêu được đúng cơ sở để đánh giá phát biểu nhưng không đưa ra được
nhận định đúng.
Mức khơng đạt: HS khơng có phương án trả lời hoặc trả lời sai.
Bước 4: Đưa bài tập vào kế hoạch bài dạy thực nghiệm sư phạm
Bài tập trên chúng tôi đưa vào thực nghiệm sư phạm ở kế hoạch bài dạy 3 (phụ lục
4) trong hoạt động vận dụng, mở rộng.

Bước 5: Sau khi tiến hành thực nghiệm sư phạm chúng tôi tiến hành điều chỉnh lại
phần dẫn, các câu hỏi/nhiệm vụ học tập để hoàn thiện bài tập.
2.3.3. Xây dựng hệ thống bài tập phát triển năng lực khoa học tự nhiên theo tiếp cận
PISA cho học sinh trung học cơ sở
2.3.3.1. Bài tập hình thành và phát triển năng lực nhận thức khoa học tự nhiên
a. Bài tập đánh giá tiêu chí 1
b. Bài tập đánh giá tiêu chí 2
2.3.3.2. Bài tập hình thành và phát triển năng lực tìm hiểu tự nhiên
a. Bài tập đánh giá tiêu chí 3
b. Bài tập đánh giá tiêu chí 4
c. Bài tập đánh giá tiêu chí 5
d. Bài tập đánh giá tiêu chí 6
e. Bài tập đánh giá tiêu chí 7
2.3.3.3. Bài tập hình thành và phát triển năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học
a. Bài tập đánh giá tiêu chí 8
b. Bài tập đánh giá tiêu chí 9
c. Bài tập đánh giá tiêu chí 10
2.3.4. Hướng dẫn đánh giá năng lực Khoa học tự nhiên qua hệ thống bài tập
2.4. Sử dụng hệ thống bài tập phát triển năng lực khoa học tự nhiên theo tiếp cận
PISA cho học sinh trung học cơ sở
2.4.1. Sử dụng bài tập phát triển năng lực khoa học tự nhiên theo tiếp cận PISA trong
các khâu của tiến trình dạy học
2.4.1.1. Sử dụng trong hoạt động hình thành kiến thức mới
2.4.1.2. Sử dụng trong hoạt động luyện tập, vận dụng và củng cố
2.4.1.3. Sử dụng trong kiểm tra đánh giá kết quả học tập của học sinh


17
2.4.2. Sử dụng một số phương dạy học tích cực kết hợp bài tập phát triển năng lực
khoa học tự nhiên tiếp cận PISA

2.4.2.1. Sử dụng bài tập phát triển năng lực khoa học tự nhiên trong tổ chức dạy học theo góc
2.4.2.2. Sử dụng bài tập phát triển năng lực khoa học tự nhiên trong tổ chức dạy học theo
hợp đồng
2.4.2.3. Sử dụng kết hợp bài tập phát triển năng lực khoa học tự nhiên trong tổ chức dạy
học theo dự án
2.5. Xây dựng bộ công cụ đánh giá năng lực Khoa học tự nhiên cho học sinh trung
học cơ sở
2.5.1. Cơ sở xây dựng bộ công cụ
2.5.2. Nguyên tắc xây dựng bộ cơng cụ
Q trình xây dựng bộ công cụ đánh giá năng lực KHTN của HS THCS chúng tôi
thực hiện theo 05 nguyên tắc sau: (1) Đảm bảo tính tin cậy; (2) Đảm bảo tính đầy đủ; (3)
Đảm bảo tính thực tiễn; (4) Đảm bảo tính tương quan hợp lí; (5) Đảm bảo tính tồn diện.
2.5.3. Quy trình xây dựng bộ cơng cụ
Quy trình xây dựng bộ công cụ đánh giá năng lực KHTN của HS THCS chúng tôi
thực hiện theo 05 bước sau:
Bước 1: Xác định đối tượng, mục tiêu, nội dung, thời điểm đánh giá.
Bước 2: Xác định tiêu chí và mức độ cần đánh giá.
Bước 3: Thiết kế bộ công cụ đánh giá.
Chúng tôi sử dụng các công cụ đánh giá năng lực KHTN của HS trong quá trình
dạy học bao gồm: Phiếu đánh giá theo các tiêu chí, phiếu hỏi, phiếu đánh giá đồng đẳng,
đề kiểm tra đánh giá năng lực KHTN.
Bước 4: Sau khi thiết kế bộ công cụ đánh giá năng lực KHTN, chúng tôi tiến hành
đưa vào thực nghiệm ở trường THCS để kiểm tra sự phù hợp. Đồng thời chúng tơi tham
vấn các chun gia để đảm bảo tính khoa học.
Bước 5: Điều chỉnh và bổ sung để hoàn thiện bộ công cụ.
2.5.4. Bộ công cụ đánh giá năng lực Khoa học tự nhiên theo tiếp cận PISA cho học
sinh trung học cơ sở
2.5.4.1. Phiếu đánh giá của giáo viên
2.5.4.2. Phiếu tự đánh giá của học sinh
2.5.4.3. Bảng hỏi

2.5.4.4. Đề kiểm tra, đánh giá năng lực

TIỂU KẾT CHƢƠNG 2
Sau khi nghiên cứu chương trình đánh giá PISA, chương trình môn KHTN 2018,
chúng tôi đã tiến hành xây dựng khung năng lực KHTN với 03 năng lực thành phần, 10


18
tiêu chí và 03 mức độ biểu hiện của tiêu chí trên cơ sở tiếp cận quan điểm đánh giá của
PISA. Qua nghiên cứu, phân tích cách xây dựng các câu hỏi/nhiệm vụ học tập của
chương trình đánh giá PISA chúng tôi đã tiến hành đề xuất cơ sở, nguyên tắc, quy trình
thiết kế bài tập bài tập phát triển năng lực KHTN theo tiếp cận PISA, trên cơ sở đó thiết
kế hệ thống gồm 10 dạng với 80 bài tập theo từng tiêu chí thuộc cấu trúc năng lực KHTN
tiếp cận PISA. Dựa vào khung năng lực với sự mơ tả chi tiết có thể đo lường được các
tiêu chí và hệ thống bài tập phát triển năng lực KHTN theo tiếp cận PISA đã đề xuất,
chúng tôi đã thiết kế bộ công cụ đánh giá năng lực KHTN của HS THCS gồm phiếu đánh
giá theo các tiêu chí (dành cho GV), phiếu tự đánh giá theo các tiêu chí, phiếu hỏi (dành
cho HS), bài kiểm tra năng lực. Từ các kết quả nghiên cứu thực trạng quá trình dạy học
các môn KHTN ở trường THCS chúng tôi đã vận dụng một số phương pháp dạy học tích
cực như dạy học theo góc, dạy học theo hợp đồng, dạy học theo dự án để thiết kế kế
hoạch bài dạy, trong đó sử dụng hệ thống bài tập phát triển năng lực KHTN theo tiếp cận
PISA vào thiết kế các hoạt động dạy học ở các khâu của tiến trình dạy học như khởi động
bài, hình thành bài mới, luyện tập, vận dụng và mở rộng nhằm rèn luyện năng lực KHTN
cho HS THCS.
Chúng tôi đưa kết quả nghiên cứu được vào tiến hành thực nghiệm sư phạm với
thực nghiệm sư phạm thăm dò và hai vòng thực nghiệm sư phạm chính thức ở một số
trường THCS. Sau thực nghiệm sư phạm chúng tơi tiến hành xử lí và phân tích số liệu
thống kê để đánh giá độ tin cậy, hiệu quả và tính khả thi của các kết quả nghiên cứu.
CHƢƠNG 3
THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM

3.1. Mục đích thực nghiệm
Thực nghiệm sư phạm (TNSP) được tiến hành nhằm khẳng định tính đúng đắn,
cần thiết, ý nghĩa khoa học của luận án. Đánh giá chất lượng, sự phù hợp của hệ thống
bài tập phát triển năng lực KHTN theo tiếp cận PISA trong dạy học, đánh giá tính hiệu
quả và khả thi của biện pháp sử dụng bài tập phát triển năng lực KHTN theo tiếp cận
PISA để phát triển năng lực KHTN cho HS THCS.
3.2. Nhiệm vụ thực nghiệm
Lựa chọn đối tượng và địa bàn tổ chức TNSP; Xây dựng hồ sơ TNSP (Hệ thống bài
tập phát triển năng lực KHTN theo tiếp cận PISA đề xuất trong luận án, kế hoạch bài dạy
TNSP, bộ công cụ đánh giá năng lực KHTN gồm phiếu đánh giá theo các tiêu chí, phiếu
hỏi, đề kiểm tra năng lực); Trao đổi với GV để thực hiện hiệu quả những nội dung và biện
pháp đã đề xuất; Thu thập, thống kê, xử lý số liệu và phân tích kết quả TN để rút ra kết luận.
3.3. Đối tƣợng thực nghiệm


19
Tiến hành TNSP trên đối tượng HS lớp 8, 9 ở một số trường THCS thuộc các tỉnh
Hà Tĩnh, Nghệ An, Thanh Hóa, Bà Rịa – Vũng Tàu và TP. Hồ Chí Minh.
3.4. Tiến trình và nội dung thực nghiệm sƣ phạm
3.4.1. Chọn phương án thực nghiệm sư phạm
3.4.2. Trao đổi với giáo viên tham gia thực thiện thực nghiệm
3.4.3. Tiến hành thực nghiệm
3.4.3.1. Chuẩn bị cho tiết dạy trên lớp
3.4.3.2. Tổ chức kiểm tra, đánh giá
3.4.3.3. Nội dung thực nghiệm sư phạm
a) Thực nghiệm sư phạm thăm dò
Chủ đề Oxygen - Khơng khí ở chương trình hóa học lớp 8.
b) Thực nghiệm sư phạm vòng 1
Lớp 8: Chủ đề Dung dịch; lớp 9: Chủ đề Hydrocacbon.
c) Thực nghiệm sư phạm vịng 2

Lớp 8: Chủ đề Phản ứng hóa học; lớp 9: Chủ đề Acid - Base.
3.5. Phƣơng pháp xử lý kết quả thực nghiệm sƣ phạm
Kết quả TNSP được xử lý theo phương pháp thống kê toán học.
3.6. Kết quả thực nghiệm sƣ phạm
3.6.1. Kết quả đánh giá năng lực khoa học tự nhiên theo tiếp cận PISA thông qua
phiếu đánh giá các tiêu chí
Kết quả thu được thơng qua việc đánh giá năng lực KHTN của HS THCS ở cả 3
vịng đối với nhóm ĐC và nhóm TN được tóm tắt như sau:
Bảng 3.1. Bảng tổng hợp kết quả đánh giá theo các TC nhóm TN qua các vịng TNSP
Vịng TN
Tiêu chí
TC 1
TC 2
TC 3
TC 4
TC 5
TC 6
TC 7
TC 8
TC 9
TC 10

Thăm dò
Điểm
Mức độ
7,03
B
6,66
B
6,68

B
5,70
C
6,35
B
4,98
C
4,76
C
6,53
B
6,20
B
5,06
C

TN 1
Điểm
Mức độ
7,38
B
7,13
B
7,00
B
6,29
B
6,63
B
6,10

B
5,30
C
6,70
B
6,42
B
5,35
C

TN 2
Điểm Mức độ
7,67
B
7,44
B
7,56
B
6,84
B
7,11
B
6,40
B
6,07
B
7,19
B
6,79
B

6,04
B

Từ kết quả đánh giá năng lực KHTN HS ở trường THCS theo từng tiêu chí ở bảng
3.1 nhận thấy điểm trung bình của TC4, TC6 ở nhóm ĐC tăng từ mức C ở vòng thăm dò
đến mức B ở vòng TN1,TN2; TC7, TC10 tăng từ mức C ở vòng thăm dò đến mức B ở
vòng TNSP 2 chứng tỏ việc sử dụng bài tập phát triển năng lực KHTN theo tiếp cận
PISA trong các biện pháp rèn luyện năng lực KHTN cho HS là có hiệu quả. Tuy nhiên


20
điểm trung bình của các TC4, TC6, TC7, TC10 vẫn thấp hơn so với các tiêu chí cịn lại vì
thế GV cần chú trọng bồi dưỡng và rèn luyện cho HS ở các tiêu chí này nhiều hơn trong
q trình dạy học môn KHTN ở trường THCS.
Bảng 3.2. Bảng tổng hợp kết quả đánh giá nhóm TN/ĐC qua các vịng TNSP
Nội dung đánh giá
Nhận thức khoa học tự nhiên
Tìm hiểu tự nhiên
Vận dụng kiến thức, kĩ năng
Năng lực khoa học tự nhiên
Kết quả phân loại năng lực
KHTN
Giá trị TB (Mean)
Giá trị trung vị (Median)
Giá trị Mode
Độ lệch chuẩn

Thăm dị
Nhóm
Nhóm

TN
ĐC
13,69
12,06
28,73
25,42
17,95
15,74
59,94
53,22

TN 1
Nhóm
Nhóm
TN
ĐC
14,51
13,10
31,33
28,17
18,48
17,02
64,31
58,29

TN 2
Nhóm
Nhóm
TN
ĐC

15,11
12,90
33,99
28,43
20,01
17,19
69,12
58,52

B

C

B

C

B

C

59,94
61
59
10,38

53,22
53
59
10,72

64,31
64
67
10,71

58,29
58
50
12,27

69,12
70
90
14,67

58,52
59
59
16,65

- Các giá trị Mean, Median, Mode của nhóm TN cao hơn nhóm ĐC ở các vịng TN
chứng tỏ đa số HS ở nhóm TN có năng lực KHTN tốt hơn nhóm ĐC. Các giá trị độ lệch
chuẩn đều nhỏ chứng tỏ số liệu ít phân tán.
- Tiếp tục nghiên cứu sâu hơn kết quả học tập của các lớp tham gia nối tiếp các
vòng TNSP 1 – TNSP 2 qua các thơng số ở bảng 3.3 điểm trung bình mỗi tiêu chí thuộc
năng lực KHTN của nhóm HS này đều tăng từ vòng TNSP 1 – TNSP 2 chứng tỏ có sự
tiến bộ về năng lực KHTN qua các vịng TN, từ đó có thể khẳng định việc sử dụng hệ
thống bài tập phát triển năng lực KHTN theo tiếp cận PISA trong rèn luyện năng lực
KHTN của HS THCS có hiệu quả.

Bảng 3.3. Bảng so sánh sự tiến bộ của HS qua vòng TNSP 1 – 2
Trƣờng TN
Vòng TN
Lớp
TC1
TC2
TC3
TC4
TC5
TC6
TC7
TC8
TC9
TC10

Nhân Thành
Thực
Thực
nghiệm 1
nghiệm 2
8C
9C
7,61
7,68
7,36
7,56
7,15
7,44
6,36
6,85

6,61
6,68
6,00
6,18
5,00
5,71
6,76
7,00
6,64
6,74
5,18
5,82

Đại Sơn
Thực
Thực
nghiệm 1
nghiệm 2
8A
9A
7,23
7,56
6,95
7,19
6,91
7,23
6,25
6,40
6,30
6,65

6,07
6,12
5,20
5,60
6,36
6,53
6,30
6,60
5,27
5,65


21
3.6.2. Kết quả đánh giá năng lực khoa học tự nhiên theo tiếp cận PISA thông qua
điểm bài kiểm tra
Kết quả được tóm tắt như sau:
Bảng 3.4. Bảng tổng hợp kết quả bài kiểm tra các nhóm TN/ĐC qua các vịng TNSP
Vịng
thực
Lớp
nghiệm
Thăm
dị
TN 1
TN 2

TN
ĐC
TN
ĐC

TN
ĐC

Số
HS

̅

S2

S

M

V

109
108
302
301
644
643

6,50
5,80
7,00
5,70
8,20
6,50

1,31
1,52
1,53
2,58
2,32
4,18

1,14
1,23
1,24
1,61
1,52
2,04

0,11
0,12
0,07
0,09
0,06
0,08

17,69
21,15
17,60
28,08
18,68
31,47

Quy
mơ

ảnh
hƣởng
Trung
bình

K

T

tα,k

ES

215

3,90

1,97

0,50

601

11,20

1,96

0,81

Lớn

1285

16,60

1,96

0,81

Lớn

- Đồ thị lũy tích biểu diễn kết quả bài kiểm tra của lớp TN nằm bên phải, phía
dưới đường lũy tích của lớp ĐC. Phân tích từng TC được đánh giá trong bài kiểm tra: Ở
hầu hết các tiêu chí nhóm TN có tỉ lệ HS ở mức độ đạt cao hơn nhóm ĐC, tỉ lệ HS ở mức
khơng đạt thấp hơn nhóm ĐC. Các giá trị độ lệch chuẩn S nhỏ nên số liệu ít phân tán, hệ
số biến thiên VTN < VĐC nên nhóm TN có kết quả học tập đồng đều hơn nhóm ĐC. Từ đó
có thể kết luận kết quả học tập, rèn luyện của nhóm TN tốt hơn nhóm ĐC.
- Kiểm tra kết quả bài kiểm tra vịng TNSP chính thức bằng hàm phân phối
Student với xác suất sai lầm   0.05 , vòng TN1 t  11.20  t ,k  1.96 , vòng TN2
t  16.60  t ,k  1.96 , do đó sự khác nhau về kết quả bài kiểm tra vịng TNSP chính thức

giữa nhóm ĐC và TN là có ý nghĩa.
- Từ bảng đánh giá độ tin cậy của số liệu thống kê Spearman – Brown cho thấy đối
với các tiêu chí thuộc năng lực KHTN rSB > 0.70, do đó có thể kết luận các dữ liệu thu
được đáng tin cậy.
- Phép kiểm chứng T-test điểm trung bình của bài kiểm tra giữa hai nhóm TN và
ĐC thơng qua các thơng số Sig.(p): vòng TNSP1 Sig.( p)  9,991.1010    0.05 , vòng
TNSP2 Sig.( p)  6,87.1037    0.05 . Điều đó cho thấy kết quả bài kiểm tra của nhóm
TN cao hơn nhóm ĐC là do tác động của việc sử dụng hệ thống bài tập phát triển năng
lực KHTN theo tiếp cận PISA trong rèn luyện năng lực KHTN của HS THCS mà không

phải là do ngẫu nhiên với mức ảnh hưởng lớn (ES = 0.81 đối với vòng TN1, TN 2).


22
Bảng 3.5. Bảng tổng hợp kết quả bài kiểm tra theo TC nhóm TN qua các vịng TNSP
Mức độ
Tiêu chí
1.1
1.2
TC1
1.3
2.1
2.2
TC2
2.3
3.1
3.2
TC3
3.3
4.1
4.2
TC4
4.3
5.1
5.2
TC5
5.3
6.1
6.2
TC6

6.3
8.1
8.2
TC8
8.3
9.1
9.2
TC9
9.3
10.1
TC10 10.2
10.3

TD
90,83
70,64
42,20
83,49
54,13
22,94
88,99
42,20
15,60
77,06
41,28
14,68
77,06
41,28
14,68
77,06

39,45
6,42
42,20
13,76
4,59
71,56
42,20
8,26
45,87
11,01
9,17

Đạt (%)
TN1
97,69
82,84
51,49
92,74
63,37
48,84
94,39
57,10
31,35
83,17
60,07
26,73
83,17
59,41
5,94
66,01

33,00
19,47
68,98
32,67
30,36
71,62
66,34
18,81
63,04
20,13
12,87

TN2
98,45
88,99
60,07
94,39
77,06
57,10
97,69
63,37
41,28
88,99
64,22
29,36
83,49
64,36
11,01
69,72
43,12

22,94
72,48
33,99
33,00
77,06
71,29
21,10
66,67
22,94
16,83

Chƣa đạt (%)
TD
TN1
TN2
9,17
2,31
1,55
29,36
17,16
11,01
43,12
43,89
38,88
16,51
7,26
5,61
45,87
36,63
22,94

64,22
48,84
42,90
11,01
5,61
2,31
57,80
42,90
36,63
72,48
64,36
56,63
22,94
16,83
11,01
58,72
39,93
35,78
59,63
57,43
63,08
22,94
16,83
16,51
58,72
40,59
35,64
59,63
88,45
86,04

22,94
33,99
30,28
60,55
63,37
56,88
69,72
57,10
65,08
57,80
31,02
27,52
77,98
67,33
66,01
54,13
66,67
67,00
28,44
28,38
22,94
54,13
33,00
28,71
70,64
71,29
78,90
54,13
36,96
33,33

74,31
77,89
77,06
46,79
63,70
68,50

Khơng đạt (%)
TD
TN1
TN2
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
14,68
4,62
1,05
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
12,84
2,31
0,00
0,00

0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
11,93
4,29
2,09
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
25,69
15,84
7,56
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
25,69
5,61
2,95
0,00
0,00
0,00
0,00

3,63
0,00
23,85
23,43
11,98
0,00
0,00
0,00
8,26
0,00
0,00
41,28
2,97
0,00
0,00
0,00
0,00
3,67
0,33
0,00
21,10
9,90
0,00
0,00
0,00
0,00
14,68
1,98
0,00
44,04

23,43
14,67

Phân tích số liệu ở bảng 3.5 và so sánh mức độ đạt được của từng tiêu chí được
đánh giá trong bài kiểm tra ở các vịng TNSP thăm dị và chính thức, nhận thấy mức độ
khơng đạt ở các tiêu chí của nhóm TN giảm, mức độ đạt và chưa đạt tăng lên. Do đó có
thể khẳng định việc sử dụng hệ thống bài tập phát triển năng lực KHTN theo tiếp cận
PISA trong rèn luyện năng lực KHTN của HS THCS có hiệu quả.


23

TIỂU KẾT CHƢƠNG 3
Sau khi tiến hành THSP nội dung luận án gồm vịng thăm dị và 2 vịng chính thức
tại 9 trường THCS ở Nghệ An, Hà Tĩnh, Thanh Hóa, Vũng Tàu, Thành phố Hồ Chí Minh
với 5 kế hoạch bài dạy trong các năm học 2018 - 2019, 2019 - 2020 và 2020 - 2021,
chúng tôi đã tiến hành thu thập dữ liệu từ 2307 HS (trong đó 1155 HS tham gia TNSP), 9
GV tham gia TNSP. Dữ liệu thô qua điểm bài kiểm tra năng lực, bảng đánh giá theo các
tiêu chí, bảng hỏi sau khi thu thập được xử lí các bước phân tích dữ liệu gồm mô tả, so
sánh và liên hệ dữ liệu bằng các hàm thống kê của phần mềm IBM SPSS 20.0, Microsoft
Excel 2010. Trên cơ sở các tham số thống kê thu được như mean, median, mode, độ lệch
chuẩn S, mức độ ảnh hưởng ES, hệ số biến thiên V, hệ số tương quan Spearman - Brown,
phép kiểm định Student, phép kiểm chứng độc lập T-test, chúng tơi có thể kết luận rằng
kết quả nghiên cứu của luận án đáng tin cậy, các biện pháp đề ra có tính khả thi và hiệu
quả. Đồng thời chúng tôi tham vấn các chuyên gia và GV THCS để đảm bảo tính khoa
học. Bên cạnh đó kết quả TNSP khẳng định tính đúng đắn của giả thuyết khoa học mà
luận án đã đề ra.

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
1. Kết luận

Sau khi luận án được hồn thành với đầy đủ các mục tiêu, chúng tơi đã giải quyết
được các vấn đề về lí luận và thực tiễn đặt ra, cụ thể như sau:
1.1. Về cơ sở lí luận và thực tiễn
- Hệ thống và làm sáng tỏ một số vấn đề liên quan đến năng lực, năng lực KHTN,
dạy học phát triển và đánh giá năng lực KHTN, chương trình đánh giá HS PISA, chương
trình giáo dục phổ thơng 2018, chương trình mơn học KHTN, bài tập theo tiếp cận PISA.
- Điều tra, khảo sát 164 GV giảng dạy mơn Vật lí, Sinh học, Hóa học tại 29 trường
THCS thuộc các tỉnh/thành phố Hà Nội, Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Bà Rịa - Vũng
Tàu, Long An các nội dung: Nhận thức của GV về dạy học tiếp cận năng lực, hiểu biết
của GV về năng lực KHTN của HS THCS, thực trạng thiết kế và sử dụng bài tập theo
tiếp cận PISA trong dạy học các môn KHTN ở trường THCS.
1.2. Từ cơ sở lí luận và thực tiễn của vấn đề nghiên cứu đã đƣa ra các đề xuất
- Đề xuất cấu trúc năng lực KHTN của HS THCS tiếp cận PISA gồm 03 thành phần,
10 tiêu chí, đồng thời mơ tả 03 mức độ biểu hiện của HS THCS ở 10 tiêu chí làm cơ sở để
xây dựng bộ cơng cụ đánh giá năng lực KHTN cho HS THCS.
- Đề xuất quy trình xây dựng hệ thống bài tập phát triển năng lực KHTN theo tiếp
cận PISA gồm 6 nguyên tắc, 5 bước. Xây dựng được hệ thống 10 dạng gồm 80 bài tập tiếp
cận PISA, mỗi bài tập được gắn liền với một tiêu chí cụ thể của năng lực KHTN để tổ chức