Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Vận dụng quy trình Tư duy thiết kế (Design thinking) trong dạy học môn Hóa học nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh THPT

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:96

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sáng kiến "Vận dụng quy trình Tư duy thiết kế (Design thinking) trong dạy học môn Hóa học nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh THPT" được hoàn thành với mục tiêu nhằm đề xuất cách thức vận dụng quy trình Tư duy thiết kế (Design thinking) trong dạy học môn Hóa học nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh THPT, đáp ứng yêu cầu đổi mới phương pháp dạy học phù hợp với chương trình giáo dục phổ thông 2018.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Vận dụng quy trình Tư duy thiết kế (Design thinking) trong dạy học môn Hóa học nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh THPT

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN SÁNG KIẾN VẬN DỤNG QUY TRÌNH TƯ DUY THIẾT KẾ (DESIGN THINKING) TRONG DẠY HỌC MÔN HÓA HỌC NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH THPT LĨNH VỰC: HÓA HỌC Năm thực hiện: 2023 - 2024
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT HOÀNG MAI SÁNG KIẾN VẬN DỤNG QUY TRÌNH TƯ DUY THIẾT KẾ (DESIGN THINKING) TRONG DẠY HỌC MÔN HÓA HỌC NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH THPT LĨNH VỰC: HÓA HỌC Người thực hiện 1. Nguyễn Thị Nga Chức vụ: Phó hiệu trưởng SĐT: 0988269899 2. Nguyễn Văn Nam Chức vụ: Tổ phó tổ KHTN SĐT: 0986713151 3. Nguyễn Thị Trang Chức vụ: Giáo viên SĐT: 0986434827 Đơn vị: THPT Hoàng Mai – TX Hoàng Mai – Nghệ An Năm thực hiện: 2023 - 2024
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TDTK Tư duy thiết kế ĐC Đối chứng GV Giáo viên HK Học kỳ HS Học sinh SL Số lượng THPT Trung học phổ thông TL Tỉ lệ % TN Thực nghiệm GQVĐ Giải quyết vấn đề
MỤC LỤC Trang Phần I. Đặt vấn đề 1 1. Lý do chọn đề tài 1 2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài 1 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài 1 4. Phương pháp nghiên cứu đề tài 1 4.1. Phương pháp nghiên cứu lý luận 1 4.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn 1 5. Khả năng áp dụng và đóng góp mới của đề tài 2 Phần II. Nội dung nghiên cứu 3 Chương 1. Cơ sở lý luận và thực tiễn của vấn đề nghiên cứu 3 1. Cơ sở lý luận 3 1.1. Năng lực giải quyết vấn đề 3 1.1.1. Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề 3 1.1.2. Cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề 3 1.1.3. Công cụ đánh giá mức độ phát triển năng lực giải quyết vấn đề 4 1.2. Tư duy thiết kế (Design thinking) 7 1.2.1. Khái niệm Tư duy thiết kế (Design thinking) 7 1.2.2. Công cụ hỗ trợ quy trình tư duy thiết kế 7 1.2.3. Quy trình tư duy thiết kế 12 1.3. Vai trò của quy trình Tư duy thiết kế (Design thinking) đối với sự 13 phát triển năng lực giải quyết vấn đề 2. Cơ sở thực tiễn 14 2.1. Khái quát tổ chức khảo sát thực trạng 14 2.2. Kết quả khảo sát thực trạng 16 2.3. Đánh giá chung về thực trạng 16 Chương 2. Vận dụng quy trình Tư duy thiết kế (Design thinking) trong dạy học môn Hóa học nhằm phát triển năng lực giải quyết 17 vấn đề cho học sinh THPT 1. Rèn luyện kỹ năng sử dụng các công cụ hỗ trợ quy trình tư duy thiết 17 kế cho học sinh 1.1. Mục tiêu 17 1.2. Thực hành các công cụ hỗ trợ quy trình tư duy thiết kế 17
2. Vận dụng quy trình Tư duy thiết kế thực hành điều chế xà phòng rắn từ chất béo trong phòng thí nghiệm – Sách chuyên đề học tập hóa học 23 11 2.1. Chuyển giao nhiệm vụ 23 2.2. Vận dụng quy trình tư duy thiết kế điều chế xà phòng từ chất béo 25 2.3. Đánh giá mức độ phát triển năng lực giải quyết vấn đề 39 Chương 3. Thực nghiệm đề tài 42 1. Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm đề tài 42 2. Đối tượng và phương pháp thực nghiệm 42 3. Tiến hành thực nghiệm đề tài 42 3.1. Chuẩn bị trước thực nghiệm 42 3.2. Tiến hành thực nghiệm đề tài 43 3.3. Kết quả thực nghiệm đề tài 43 Chương 4. Khảo sát sự cấp thiết và tính khả thi của các giải pháp 45 đề xuất 1.Mục đích khảo sát 45 2. Nội dung và phương pháp khảo sát 45 3. Đối tượng khảo sát 46 4. Kết quả khảo sát 46 4.1. Sự cấp thiết của các giải pháp đã đề xuất 46 4.2. Tính khả thi của các giải pháp đã đề xuất 47 Phần III. Kết luận 48 1. Quá trình nghiên cứu của đề tài 48 2. Ý nghĩa của đề tài 48 3. Đề xuất và kiến nghị 48 Kết luận chung 49 Tài liệu tham khảo 50 Phụ lục
PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lí do chọn đề tài Giải quyết vấn đề và sáng tạo là một trong ba nhóm năng lực chung được quy định trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018. Trong quá trình dạy học, giáo viên thiết kế và tổ chức các hoạt động học tập linh hoạt và hiệu quả với nhiều phương pháp dạy học và kỹ thuật dạy học tích cực. Trong đó, Tư duy thiết kế hay còn được gọi là Design Thinking, là một giải pháp sáng tạo để giải quyết vấn đề. Cho dù vấn đề đơn giản hay phức tạp, đặc biệt là các vấn đề trừu tượng, Design Thinking vẫn giúp học sinh giải quyết được bằng cách hiểu sâu các vấn đề liên quan, cách tiếp cận thực tế bằng tư duy hình ảnh và các phương thức kiểm tra. Nhờ đó mà thúc đẩy mỗi cá nhân suy nghĩ liên tục, tích cực, đưa ra những ý tưởng mới. Giúp cho mỗi học sinh được phát triển một cách tích cực và nâng cao khả năng giải quyết các vấn đề. Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi nghiên cứu đề tài: “Vận dụng quy trình Tư duy thiết kế (Design thinking) trong dạy học môn Hóa học nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh THPT.” 2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu Trên cơ sở lý luận và thực tiễn, đề xuất cách thức vận dụng quy trình Tư duy thiết kế (Design thinking) trong dạy học môn Hóa học nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh THPT, đáp ứng yêu cầu đổi mới phương pháp dạy học phù hợp với chương trình giáo dục phổ thông 2018. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1. Đối tượng nghiên cứu - Quy trình Tư duy thiết kế (Design thinking) trong dạy học môn Hóa học. - Năng lực giải quyết vấn đề. 3.2. Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu lý luận và thực tiễn dạy học môn Hóa học tại trường THPT Hoàng Mai, thị xã Hoàng Mai, tỉnh Nghệ An. - Đề tài thực hiện khảo sát tại các trường THPT trên địa bàn thị xã Hoàng Mai và huyện Quỳnh Lưu. - Thực nghiệm đề tài đối với học sinh trường THPT Hoàng Mai. 4. Phương pháp nghiên cứu 4.1. Phương pháp nghiên cứu lý luận Thu thập, phân tích, tổng hợp các nguồn tài liệu lý luận. 4.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Thu thập, xử lý thông tin khảo sát GV và HS qua Google form. 1
- Thực nghiệm sư phạm: + Khảo sát thực tế trước và sau khi tác động để đánh giá mức độ phát triển năng lực giải quyết vấn đề của cùng một đối tượng học sinh. + So sánh lớp thực nghiệm và lớp đối chứng để đánh giá hiệu quả của tác động. 4.3. Phương pháp xử lý số liệu bằng thống kê toán học - Mục đích: Xử lý số liệu thu thập được từ khảo sát thực trạng và thực nghiệm. - Công cụ: Phần mềm Microsoft Excel 365 5. Khả năng áp dụng và đóng góp mới của đề tài 5.1. Về lý luận Thứ nhất, đề tài đã đề xuất được một trong những phương pháp dạy học tích cực đưa học sinh vào các hoạt động tìm tòi và khám phá, định hướng hành động và sản phẩm. Với các hình thức tổ chức dạy học đa dạng, lôi cuốn học sinh vào hoạt động kiến tạo, giúp học sinh tập trung vào các vấn đề cốt lõis, phát triển tối đa tư duy làm việc nhóm, thúc đẩy tinh thần sáng tạo, tự lực chiếm lĩnh kiến thức mới và vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề. Thứ hai, sáng kiến đã đưa ra cách thức giải quyết vấn đề hoàn toàn mới một cách sâu sắc và chi tiết hơn so với cách thức giải quyết vấn đề thông thường của học sinh hiện nay. Thay vì tìm kiếm câu trả lời và ý tưởng giải quyết vấn đề dựa vào các câu hỏi chỉ dẫn của GV một cách thụ động, thì với các giải pháp của sáng kiến, học sinh được làm điều mà có thể chưa bao giờ làm: được tự đặt câu hỏi, được làm việc và xử lý thông tin dựa vào những câu hỏi của chính mình, từ đó đề xuất ý tưởng giải quyết vấn đề một cách chủ động mà hoàn toàn không phải chịu tác động của GV hay của người khác. Thứ ba, đề tài vận dụng có hiệu quả một trong những công cụ phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh, đó chính là quy trình tư duy thiết kế. Tư duy thiết kế (TDTK) không chỉ tiếp cận phổ biến trong đổi mới, sáng tạo công tác đào tạo nhân lực các ngành nghề kinh doanh, nghệ thuật mà ngày càng được nghiên cứu, thực nghiệm và được kì vọng như một “đột phá” đổi mới, sáng tạo trong giáo dục. Tuy nhiên, vận dụng hiệu quả quy trình TDTK trong các môn học nói chung và môn hóa học nói riêng hiện nay chưa nhiều. Đề tài đã mạnh dạn tiếp cận quy trình TDTK như là một cơ hội đổi mới, sáng tạo phương pháp dạy học nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh một cách hiệu quả. 5.2. Về thực tiễn Hiện nay, có rất ít tài liệu đề cập đến việc vận dụng quy trình tư duy thiết kế trong lĩnh vực giáo dục, nếu có thì cũng chỉ mang tính giới thiệu một cách 2
khái quát, rất khó để hiểu và áp dụng vào thực tiễn dạy học. Đặc biệt chúng tôi chưa tìm thấy tài liệu liên quan đến ứng dụng của phương pháp này trong hoạt động dạy học môn Hóa học nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh. Bằng thái độ làm việc nghiêm túc, với mong muốn đề xuất được một trong những giải pháp dạy học tích cực nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh, chúng tôi đã tìm hiểu, nghiên cứu quy trình tư duy thiết kế và đạt được những giá trị thực tiễn như sau: Thứ nhất, đề tài cung cấp cách thức thực hành vận dụng quy trình tư duy thiết kế chi tiết, rõ ràng và logic với các công cụ hỗ trợ hiệu quả, giúp giáo viên và học sinh có thể áp dụng dễ dàng trong hoạt động dạy học môn hóa học, góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh. Thứ hai, đề tài cung cấp cách thức thiết kế và sử dụng các công cụ đánh giá sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề một cách cụ thể, rõ ràng, dễ hiểu, giúp giáo viên dễ dàng áp dụng có hiệu quả trong hoạt động dạy học môn Hóa học. PHẦN II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Chương 1. Cơ sở lý luận và thực tiễn của vấn đề nghiên cứu 1. Cơ sở lí luận 1.1. Năng lực giải quyết vấn đề 1.1.1. Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề Năng lực giải quyết vấn đề là khả năng nhận diện, phân tích và giải quyết các vấn đề một cách hiệu quả. Năng lực này đòi hỏi người giải quyết phải có khả năng đánh giá các tình huống phức tạp, xác định các yếu tố cơ bản của vấn đề, đề xuất các giải pháp khả thi và thực thi những giải pháp đó để đạt được kết quả mong muốn. Nó bao gồm cả kỹ năng tư duy logic, sáng tạo, và tư duy phản biện. 1.1.2. Cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề Năng lực giải quyết vấn đề được cấu thành bởi năm thành tố, bao gồm: - Nhận diện vấn đề Nhận thức về vấn đề: Nhận diện rằng có một vấn đề cần được giải quyết. Định nghĩa vấn đề: Xác định rõ ràng vấn đề là gì, bao gồm các yếu tố chính tạo nên vấn đề. - Phân tích vấn đề Thu thập thông tin: Tìm hiểu các thông tin liên quan và dữ liệu cần thiết để hiểu sâu hơn về vấn đề. 3
Xác định nguyên nhân: Phân tích để tìm ra các nguyên nhân gốc rễ của vấn đề. - Xây dựng kế hoạch giải quyết vấn đề Tạo lựa chọn giải pháp: Đề xuất nhiều phương án khác nhau để giải quyết vấn đề. Đánh giá giải pháp: So sánh và đánh giá các giải pháp dựa trên các tiêu chí như khả thi, chi phí, thời gian, tác động,... - Thực thi giải pháp Chọn giải pháp: Lựa chọn giải pháp tối ưu nhất để thực hiện. Triển khai: thực hiện các bước cần thiết theo kế hoạch để giải quyết vấn đề. Theo dõi và điều chỉnh: Giám sát quá trình thực thi giải pháp, và điều chỉnh khi cần thiết để đảm bảo hiệu quả cao nhất. - Đánh giá kết quả Kiểm tra kết quả: Đánh giá xem vấn đề đã được giải quyết hoàn toàn hay chưa và kết quả của việc giải quyết vấn đề ra sao. Phản hồi và học hỏi: Học hỏi từ kinh nghiệm, phản hồi để cải thiện quy trình giải quyết vấn đề trong tương lai. Như vậy, năng lực giải quyết vấn đề là một trong những kỹ năng quan trọng nhất trong thế giới hiện đại, không chỉ trong môi trường học tập mà còn trong cuộc sống hàng ngày. Nó không chỉ giúp học sinh giải quyết các thách thức mà còn thúc đẩy sự sáng tạo, phát triển năng lực ứng phó hiệu quả với các vấn đề. 1.1.3. Công cụ đánh giá mức độ phát triển năng lực giải quyết vấn đề 1.1.3.1. Bảng phát triển năng lực Một công cụ hữu ích để đánh giá mức độ phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong môn hóa học là Bảng phát triển năng lực. Bảng này có thể bao gồm các cột đánh giá mức độ phát triển của học sinh trong các khía cạnh khác nhau của năng lực giải quyết vấn đề Tiêu chí đánh giá Mô tả Kiến thức chuyên Mức độ hiểu biết và áp dụng kiến thức về các khái niệm và môn nguyên lý hóa học. Kỹ năng thử Khả năng tiến hành các thí nghiệm hoặc quan sát mẫu nghiệm và quan sát chứng liên quan để thu thập dữ liệu và chứng minh hoặc phủ nhận giả thuyết. 4
Tiêu chí đánh giá Mô tả Kỹ năng đặt câu Khả năng đặt câu hỏi một cách tổ chức, logic và phù hợp hỏi để phân tích và giải quyết các vấn đề hóa học. Khả năng diễn đạt ý kiến và kết quả một cách rõ ràng và Kỹ năng giao tiếp mạch lạc, cũng như khả năng trao đổi thông tin với người và tương tác khác. Khả năng nhận biết và phân tích các yếu tố quan trọng Tư duy phân tích trong vấn đề hóa học, bao gồm nhận diện mối quan hệ nguyên nhân - kết quả. Khả năng tìm ra các cách tiếp cận mới và sáng tạo trong Tư duy sáng tạo việc giải quyết vấn đề hóa học. Tư duy phê phán Khả năng đánh giá kết quả, nhận biết điểm mạnh và điểm và cải tiến yếu và xác định các cải tiến hoặc phát triển tiếp theo Khả năng làm việc độc lập hoặc trong nhóm, bao gồm Sự tự chủ và đóng phân công nhiệm vụ, phối hợp với các thành viên khác và góp trong nhóm chia sẻ trách nhiệm. Công cụ này được chúng tôi sử dụng để theo dõi sự tiến bộ của học sinh qua thời gian và cung cấp những phản hồi cụ thể để các em có thể cải thiện năng lực giải quyết vấn đề của mình trong môn hóa học. 1.1.3.2. Bộ câu hỏi phát triển năng lực giải quyết vấn đề Bộ câu hỏi được thiết kế dựa trên các tình huống có liên quan đến các khái niệm, phản ứng và thực nghiệm trong Hóa học. Các câu hỏi này đòi hỏi học sinh phải áp dụng kiến thức đã học để giải quyết vấn đề một cách sáng tạo và hiệu quả. Bộ câu hỏi được chúng tôi sử dụng gồm năm dạng cơ bản sau: Dạng 1: Câu hỏi về Phản ứng hóa học Các câu hỏi được tạo ra dựa trên các tình huống thực tế hoặc giả định mà trong đó học sinh phải áp dụng kiến thức hóa học để tìm ra giải pháp. Các câu hỏi này không chỉ đánh giá khả năng ghi nhớ kiến thức mà còn khả năng phân tích, suy luận và áp dụng kiến thức vào thực tiễn. Một số nội dung kiến thức có thể được sử dụng để thiết kế câu hỏi như: - Các loại phản ứng hóa học (phản ứng oxy hóa-khử, phản ứng acid-base, phản ứng kết tủa,…). - Điều kiện phản ứng (nhiệt độ, áp suất, môi trường phản ứng, chất xúc tác). - Sự chuyển dịch cân bằng hóa học. 5
- Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng. Dạng 2: Câu hỏi Giải quyết vấn đề thực tế Câu hỏi này đòi hỏi sự kết hợp giữa kiến thức lý thuyết và ứng dụng thực tiễn để giải quyết các tình huống cụ thể. Loại câu hỏi này không chỉ giúp học sinh hiểu sâu hơn về hóa học mà còn phát triển kỹ năng tư duy phản biện, giải quyết vấn đề và kỹ năng áp dụng kiến thức vào thực tiễn. Dạng 3: Câu hỏi về Thiết kế thí nghiệm Đặt câu hỏi giải quyết vấn đề về thiết kế thí nghiệm hóa học yêu cầu học sinh không chỉ hiểu biết sâu về hóa học mà còn phải biết cách áp dụng kiến thức để tạo ra một quy trình thực nghiệm hiệu quả và an toàn. Sử dụng những câu hỏi dạng này không chỉ giúp học sinh hiểu rõ hơn về cách thức các phản ứng hóa học và các quy trình phân tích được thực hiện mà còn giúp các em phát triển kỹ năng tư duy phản biện, giải quyết vấn đề và sự sáng tạo trong khoa học. Dạng 4. Câu hỏi phân tích kết quả Đặt câu hỏi giải quyết vấn đề về phân tích kết quả trong môn hóa học yêu cầu học sinh không chỉ hiểu biết các phương pháp phân tích và kỹ thuật đo lường mà còn phải biết cách diễn giải và ứng dụng các kết quả đó để đưa ra quyết định hoặc giải thích khoa học. Các câu hỏi này khuyến khích học sinh sử dụng tư duy phản biện và kỹ năng phân tích dữ liệu như - Định lượng một chất trong mẫu. - So sánh kết quả phân tích của nhiều mẫu khác nhau. - Đánh giá chất lượng của một sản phẩm hóa học dựa trên các tiêu chuẩn đã cho. - Kiểm tra hiệu quả của một phản ứng hoặc quá trình xử lý Dạng 5. Câu hỏi tối ưu hóa phản ứng Để đặt câu hỏi giải quyết vấn đề về tối ưu hóa phản ứng hóa học tạo ra các tình huống thực tế hoặc giả định yêu cầu học sinh phải áp dụng kiến thức hóa học để tìm cách cải thiện hiệu quả của một phản ứng. Các câu hỏi này nên khai thác sâu vào khả năng phân tích, đánh giá và đề xuất các giải pháp thực tế từ học sinh. - Tăng hiệu suất phản ứng . - Giảm thời gian phản ứng . - Giảm sản xuất sản phẩm phụ không mong muốn. - Tăng tính chọn lọc của phản ứng Năm dạng câu hỏi cơ bản trên được thiết kế để không chỉ đánh giá kiến thức Hóa học cơ bản mà còn đánh giá khả năng ứng dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề cụ thể một cách sáng tạo và hiệu quả của học sinh. 6
1.2. Tư duy thiết kế (Design thinking) 1.2.1. Khái niệm Tư duy thiết kế (Design thinking) Vấn đề được chia thành ba loại: đơn giản (được xác định rõ ràng), xác định kém (chưa xác định) và phức tạp (nguy hại). Đối với những vấn đề đơn giản và được xác định rõ ràng, chúng ta có một giải pháp chính xác dành cho chúng, nhưng chiến lược giải pháp có thể đi theo nhiều hướng khác nhau. Tuy nhiên, hầu hết các vấn đề gặp phải lại là những vấn đề không rõ ràng. Chúng được khắc phục bằng nhiều hơn một giải pháp chính xác. Với những vấn đề nguy hại, giải pháp thực tế thường không rõ ràng. Các công cụ tìm kiếm vấn đề được sử dụng trong tư duy thiết kế giúp chúng ta nắm bắt được các vấn đề nguy hại. Tư duy thiết kế phù hợp cho tất cả các loại mô tả vấn đề. Và, tư duy thiết kế hay Design thinking được hiểu là toàn bộ quá trình nghiên cứu, thử nghiệm các giả định và xác định lại vấn đề nhằm tìm kiếm một giải pháp tốt hơn. Đây là cách tư duy cực kì hữu ích khi cần giải quyết các vấn đề chưa được xác định rõ ràng. Qua đó giúp học sinh thấu hiểu hơn về vấn đề đang tìm hiểu, góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề. Hình 1.1. Nguồn sách The design thinking playbook (Thực hành TDTK) 1.2.2. Công cụ hỗ trợ quy trình tư duy thiết kế 1.2.2.1. 5-Whys và Kipling's questions 5-Whys là công cụ cực hữu dụng giúp học sinh tìm ra nguyên nhân gốc rễ (root-cause) của vấn đề. Từ một câu hỏi Why ban đầu, học sinh có thể tiếp tục đào sâu nguyên nhân bằng những câu hỏi Why tiếp theo cho đến khi vấn đề đó được đánh giá là cốt lõi. Cách thức hoạt động: Hình 1.2. Nguồn https://taproot.com/best-5-why-examples/ 7
- Xác định vấn đề: Bắt đầu với một vấn đề cụ thể. - Hỏi Tại sao 1: Hỏi "Tại sao?" để tìm hiểu nguyên nhân trực tiếp dẫn đến vấn đề. - Hỏi Tại sao 2-5: Tiếp tục hỏi "Tại sao?" cho mỗi câu trả lời cho đến khi đạt được nguyên nhân gốc rễ (thường là sau 5 lần hỏi). Kipling's questions (5W1H) là công cụ hỗ trợ học sinh thu thập dữ liệu cho dữ kiện đó một cách toàn diện về không gian, thời gian, con người và cách thức. Hình 1.3. Nguồn https://itsforministry.org/kipling-questions What Who Why Where When How Vấn đề là Ai được Tại sao vấn Vấn đề xẩy Vấn đề bắt Vấn đề có gì? tham gia? đề lại quan ra ở đâu? đầu khi thể trở trọng? nào? thành cơ hội như thế nào? Chúng ta Ai bị ảnh Tại sao nó Nó đã được Mọi người Nó có thể muốn biết hưởng bởi xảy ra? giải quyết ở muốn nhìn được giải cái gì? tình huống đâu trước thấy kết quyết như đó? đây? quả khi thế nào? nào? Những giả Ai là người Tại sao nó Các tình Giải pháp Nó xảy ra định nào quyết định? chưa được huống có thể được như thế được xem gải quyết? tương tự bắt đầu khi nào? xét kỹ tồn tại ở nào? lưỡng? đâu? - Đặt các câu hỏi cơ bản: Dùng 6 câu hỏi của Kipling questions để phân tích một vấn đề từ nhiều góc độ khác nhau. 8
- Khám phá toàn diện: Mỗi câu hỏi giúp khám phá một khía cạnh khác nhau của vấn đề, từ nguyên nhân đến người liên quan và các phương pháp giải quyết. Trong khi 5-Whys hữu ích trong việc tìm ra nguyên nhân gốc rễ của một vấn đề cụ thể, giúp mở rộng khuôn khổ sáng tạo; và Kipling's Questions cung cấp một cái nhìn toàn diện hơn và có thể giúp phát hiện ra các vấn đề tiềm ẩn mà người phân tích có thể chưa nhận thức được. Cả hai phương pháp này đều quan trọng và có thể được sử dụng bổ trợ cho nhau để đạt được hiểu biết sâu sắc nhất về các vấn đề cần giải quyết. Hai công cụ 5-Whys và Kipling's questions đều được thực hiện theo 2 bước cơ bản trong Kỹ thuật khởi tạo câu hỏi (Question Formulation Technique): Bước 1. Vận dụng các quy tắc Khởi tạo câu hỏi để tạo bộ câu hỏi 5-Whys và 5W1H - Quy tắc 1. Hỏi nhiều câu hỏi nhất có thể. Quy tắc này trao cho học sinh quyền được hỏi. Giúp các em có cơ hội phát triển tư duy phân nhánh. - Quy tắc 2. Không dừng lại để thảo luận, phán xét hoặc trả lời bất kỳ câu hỏi nào. Một câu hỏi – bất kể nó là câu hỏi nào – chỉ có thể được tiếp nối bằng một câu hỏi khác. Ba yếu tố của quy tắc này là những cơ chế cụ thể nhất tạo ra dư địa và không gian an toàn cho quá trình khởi tạo câu hỏi được diễn ra. - Quy tắc 3. Viết mọi câu hỏi ra một tờ giấy sticknote một cách chính xác, như cách nó đã nảy ra trong đầu. Quy tắc này tôn vinh và xác thực câu hỏi – xây dựng, thay vì làm suy yếu sự tự tin của học sinh đã góp phần tạo nên nó. Nó cũng cho học sinh toàn quyền sở hữu các câu hỏi mà các em đưa ra, và cho phép tất cả các tiếng nói đều được lắng nghe, đều được tôn trọng. Bước 2. Học sinh thiết lập thứ tự ưu tiên cho các câu hỏi. Tại bước này, tất cả thành viên sẽ cùng dán các câu hỏi lên mặt bàn hoặc bảng phụ theo từng vùng, mỗi vùng chứa các câu hỏi liên quan tới nhau hoặc giống nhau. Bỏ qua các câu hỏi không có ý nghĩa trong bối cảnh của vấn đề. Cố gắng trả lời tất cả câu hỏi và thảo luận chọn 5 câu hỏi ưu tiên nhất trong bộ câu hỏi 5-Whys và 6 câu hỏi ưu tiên trong bộ câu hỏi Kipling's questions mà nhóm muốn/ cần trả lời trước. Quá trình này giúp các em có được cơ hội rèn luyện khả năng phân tích ý kiến và đưa ra quyết định. 1.2.2.2. Fishbone diagram Fishbone diagram (Sơ đồ xương cá) được sử dụng lần đầu tiên vào những thập niên 1960 do Ishikawa Kaoru thực hiện tại nhà máy đóng tàu Kawasaki. Đây là một biến thể của Mindmap. Công dụng của mô hình là trình bày lại những dữ kiện đã được liệt kê ra từ bước đầu tiên, không chỉ giúp xác định nguyên nhân của vấn đề mà còn hỗ trợ học sinh trong việc lập kế hoạch giải quyết vấn đề một cách hệ thống. Sơ đồ này thể hiện mối quan hệ giữa các nhóm nhân quả tác động hoặc ảnh hưởng trực tiếp đến một vấn đề. 9
Cách trình bày Sơ đồ xương cá như sau: Mỗi đầu xương cá là 1 yếu tố tác động đến vấn đề - nhờ 5-Whys tìm ra. Tiếp đó, trên từng nhánh xương sẽ là những yếu tố trong Kipling's questions. Hình 1.4. Sơ đồ xương cá cơ bản - Bước 1: Xác định vấn đề cần giải quyết Đây chính là bước xác định vấn đề nằm ở phần đầu cá, nêu ra vấn đề cần giải quyết. - Bước 2: Xác định chi tiết nhất có thể các yếu tố ảnh hưởng Liệt kê tất cả các yếu tố ảnh hưởng có thể: nguyên liệu, thiết bị, con người, quy trình/phương pháp, môi trường, đo lường,… Đến đây ta đã có những nhóm yếu tố cơ bản liên quan đến vấn đề một cách hệ thống. - Bước 3: Phân tích nguyên nhân có thể phát sinh bởi từng yếu tố Ứng với mỗi yếu tố chính sẽ có các yếu tố phụ được vẽ ở các nhánh xương con. Vấn đề càng phức tạp thì các xương con càng nhiều và được chia nhỏ ra thành nhiều cấp khác nhau. - Bước 4: Hoàn thiện và phân tích kết quả biểu đồ Biểu đồ được tạo là một danh sách đầy đủ các yếu tố liên quan đến vấn đề cần giải quyết. Đánh giá lại để xem có yếu tố nào cần được bổ sung thêm hay không. Xác định yếu tố chính cần tập trung giải quyết. 1.2.2.3. Brainstorming Brainstorming (BSM) (Công não/Tấn công não/tập kích não/Động não) là một kỹ thuật ban đầu được tạo ra để tìm ý tưởng trong làm việc theo nhóm. Kỹ thuật này được Alex F. Osborn (1888 -1966), một nhà quản trị quảng cáo người Mỹ, đề cập trong cuốn sách Applied Imagination: Principles and Procedures of Creative Problem Solving. Brainstorming là công cụ được sử dụng nhiều nhất trong các thảo luận nhóm giúp các ý tưởng không rời rạc nhau và đi quá xa so với vấn đề hoặc quá nhiều ý kiến trái chiều. 10
Hình 1.5. shttps://www.pace.edu.vn/tin-kho-tri-thuc/brainstorming-la-gi BSM có thể tiến hành bởi một hay nhiều người. Số lượng người tham gia nhiều sẽ giúp cho phương pháp tìm ra lời giải được nhanh hơn hay toàn diện hơn nhờ vào nhiều góc nhìn khác nhau của mỗi người. Theo A. Osborn, để tiến hành Brainstorming BSM theo nhóm cần có các bước sau: Bước 1. Warm up and Explain problem: Giới thiệu về vấn đề và trình bày mô hình xương cá (fishbone diagram) để mọi người cùng nắm rõ những thông tin cần thiết. Đây là điều hết sức quan trọng để ý tưởng đi theo định hướng đúng và giải quyết được những vấn đề cốt lõi. Bước 2. Present rules: Thông báo cho mọi người nguyên tắc thảo luận. Trong brainstorming chỉ có 1 nguyên tắc duy nhất ở bước này đó là Không Phán Xét bất kì ý tưởng nào đưa ra. Bước 3. Call for ideas: Tất cả mọi người ghi hết các ý tưởng xuất hiện trong đầu mình vào một tờ giấy sticknote. Mục tiêu đạt càng nhiều ý tưởng càng tốt, không quan trọng chất lượng hay tính đúng sai của ý tưởng tại bước này. Bước 4. Discussion: Tại bước này, tất cả thành viên sẽ cùng dán các ý tưởng lên mặt bàn hoặc bảng phụ theo từng vùng, mỗi vùng chứa các ý tưởng liên quan tới nhau hoặc giống nhau. Sau đó, tiến hành thảo luận lần lượt từng vùng và chọn ra 1-2 ý tưởng tối ưu nhất trong vùng đó. Tôn trọng tất cả ý kiến của mọi thành viên, không phán xét, mỉa mai hay chê cười, đồng thời tích cực lắng nghe và có những góp ý mang tính xây dựng cho đến khi chấm dứt hoạt động. Những ý tưởng tranh cãi sẽ được để riêng sang một bên. Bước 5: Evaluation: Sau khi đã chọn được những ý tưởng phù hợp. Bước này sẽ tiến hành đánh giá một lần nữa những ý tưởng tốt nhất để đưa ra làm giải pháp. Những ý tưởng nào còn gây tranh cãi và không thống nhất cũng sẽ được loại bỏ. Mục tiêu tại bước này là đạt được 1-2 ý tưởng hoặc 1 nhóm ý tưởng thích hợp và tốt nhất. Với cách thức làm việc như vậy thì dù muốn hay không, dù nhiều ý tưởng hay ít thì mỗi thành viên đều phải đưa ra ý kiến cá nhân để đóng góp cho vấn đề chung. Và như vậy học sinh tham gia vào các hoạt động BSM để tìm cách giải 11
quyết các nhiệm vụ học tập mà không phải sợ hay e ngại rằng ý kiến của mình sẽ bị phản bác. Giúp các thành viên trong nhóm cảm thấy thoải mái hơn khi trao đổi ý tưởng với nhau mà không cảm thấy áp lực về khả năng và kỹ năng. Điều đó thúc đẩy sự tự tin của mỗi cá nhân và động viên các em tư duy về vấn đề. 1.2.3. Quy trình tư duy thiết kế Hình 1.6. Quy trình tư duy thiết kế Quy trình tư duy thiết kế gồm có 5 bước cơ bản sau: - Thấu cảm (Empathize): là khi đứng trước các tình huống học tập, yêu cầu học sinh tìm hiểu vấn đề, gồm cảm xúc, nhu cầu, mong muốn và các đặc điểm liên quan đến vấn đề cần giải quyết. Để đạt được mục tiêu này, học sinh cần phải đặt câu hỏi để tìm ra yếu tố liên quan với hai công cụ đặt câu hỏi hữu hiệu ở bước này là Kipling's questions và 5-Whys. Hình 1.7. Phân tích tìm hiểu vấn đề - Xác định vấn đề (Define): học sinh sử dụng công cụ Fishbone diagram (Biểu đồ xương cá) tư duy lại vấn đề từ những dữ liệu đã tìm hiểu ở hoạt động thiết lập sự thấu cảm bằng cách đặt các câu hỏi định hướng để xác định vấn đề cần giải quyết được chính xác hơn, đúng nhu cầu cần giải quyết. 12
- Lên ý tưởng (Ideate): Đây là hoạt động học sinh sử dụng công cụ Brainstorming đưa ra các ý tưởng/giải pháp sáng tạo cho vấn đề đã được nêu tên ở bước 2 một cách trực quan, rõ ràng và có tính hệ thống. Hình 1.8. Nguồn sách The design thinking playbook (Thực hành TDTK) - Tạo mẫu (Prototype): Đây là hoạt động các nhóm sử dụng các nguyên liệu có sẵn để tạo ra sản phẩm cụ thể trong một thời gian ngắn phù hợp và tuân thủ quy trình thực hiện, thể hiện được tính xác thực và thực tiễn của các giải pháp. - Kiểm chứng (Test): là bước các nhóm học sinh thử trình bày và phản biện, nhận xét trong nhóm, trước toàn lớp. Từ kết quả thảo luận diện rộng, thực hành, thử nghiệm, các nhóm sẽ tiến hành điều chỉnh và hoàn thiện sản phẩm. 1.3. Vai trò của quy trình Tư duy thiết kế (Design thinking) đối với sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề. 1.3.1. Khuyến khích sự thấu cảm và hiểu người khác (Empathize) - Phát triển kỹ năng thấu cảm: Học sinh học cách lắng nghe và hiểu quan điểm của người khác, điều này không chỉ quan trọng trong việc giải quyết vấn đề mà còn trong cả sự phát triển cá nhân và xã hội của các em. - Nhận thức đa chiều: Thông qua việc khám phá và tìm hiểu nhu cầu cũng như vấn đề từ nhiều góc độ khác nhau, học sinh mở rộng được tầm nhìn và khả năng nhận thức của mình về thế giới xung quanh. 1.3.2. Định nghĩa vấn đề một cách sáng tạo (Define) - Tăng cường tư duy phản biện: Học sinh được rèn luyện để phân tích và định nghĩa vấn đề một cách chính xác, điều này giúp họ phát triển kỹ năng tư duy phản biện, một kỹ năng quan trọng cho mọi lĩnh vực trong cuộc sống. - Chủ động trong học tập: Quá trình này khuyến khích học sinh không chỉ tiếp nhận động thái mà còn tự mình tìm tòi và đặt câu hỏi, từ đó chủ động hơn trong việc học tập và tìm kiếm kiến thức. 13
1.3.3. Lên ý tưởng sáng tạo (Ideate) - Phát triển kỹ năng sáng tạo: Học sinh được khuyến khích suy nghĩ ngoài khuôn khổ thông thường, tìm ra nhiều giải pháp có thể cho một vấn đề. Điều này không chỉ giúp các em trong học tập mà còn trong việc sáng tạo và đổi mới sau này. - Tương tác xã hội: Hoạt động brainstorming trong nhóm giúp học sinh học cách làm việc nhóm, phát triển kỹ năng giao tiếp và tương tác xã hội. 1.3.4. Tạo mẫu và thử nghiệm (Prototype & test) - Học bằng thực hành: Học sinh không chỉ học lý thuyết mà còn được áp dụng thực tiễn qua việc tạo mẫu và thử nghiệm. Quá trình này giúp các em hiểu sâu sắc hơn về cách thức mà lý thuyết có thể được áp dụng để giải quyết các vấn đề thực tế. - Rèn luyện khả năng chịu đựng thất bại và kiên trì: Quá trình thử nghiệm, đánh giá và cải tiến mẫu thử giúp học sinh học được cách chấp nhận thất bại như một phần của quá trình học tập và không ngừng cải thiện. 1.3.5. Tư duy hệ thống (Systems Thinking) - Nhìn nhận vấn đề một cách tổng thể: Tư duy thiết kế giúp học sinh phát triển tư duy hệ thống, một kỹ năng quan trọng để xem xét vấn đề trong một bối cảnh rộng lớn hơn và tìm ra giải pháp có lợi nhất cho mọi bên liên quan. 1.3.6. Lợi ích tổng thể: - Sự sẵn sàng cho tương lai: Các kỹ năng như thấu cảm, tư duy phản biện, sáng tạo, và làm việc nhóm là cực kỳ quan trọng để chuẩn bị cho học sinh bước vào thế giới phức tạp hiện nay và tương lai. - Phát triển cá nhân: Quá trình này không chỉ giáo dục học sinh về mặt kiến thức mà còn về mặt kỹ năng sống và kỹ năng xã hội, giúp các em trở thành công dân toàn cầu có trách nhiệm và sáng tạo. Quy trình Tư duy thiết kế mang đến một cách tiếp cận giáo dục toàn diện, hỗ trợ học sinh không chỉ trong việc giải quyết vấn đề mà còn trong việc chuẩn bị sẵn sàng đối mặt và thích nghi với các thách thức của thời đại công nghệ trí tuệ nhân tạo AI đang phát triển mạnh mẽ. 2. Cơ sở thực tiễn 2.1. Khái quát tổ chức khảo sát thực trạng 2.1.1. Mục đích khảo sát Chúng tôi thực hiện khảo sát trạng vận dụng quy trình tư duy thiết kế trong dạy học môn Hóa học đối với giáo viên và học sinh với hai mục tiêu cơ bản sau: - Đánh giá mức độ áp dụng và hiệu quả: Xác định mức độ hiểu biết và hiệu quả của việc áp dụng quy trình tư duy thiết kế trong giảng dạy Hóa học tại trường THPT Hoàng Mai và các trường THPT lân cận trong việc nâng cao năng 14
lực giải quyết vấn đề cho học sinh. Điều này giúp chúng tôi nhận diện được các thách thức mà giáo viên và học sinh đối mặt khi áp dụng quy trình tư duy thiết kế, từ đó tìm cách khắc phục, đặc biệt là liên quan đến việc phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề cho học sinh. - Tạo cơ sở dữ liệu nghiên cứu: Thu thập dữ liệu qua khảo sát giúp hình thành cơ sở dữ liệu cho chúng tôi nghiên cứu, phát triển và hoàn thiện hơn nữa phương pháp dạy học này trong môn Hóa học cũng như trong giáo dục nói chung nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh. Bên cạnh đó, khảo sát cung cấp cơ hội cho giáo viên và học sinh tự đánh giá và nhận ra các yếu tố cần phát triển trong quá trình phát triển năng lực giải quyết vấn đề. 2.1.2. Nội dung khảo sát 2.1.2.1. Đối với học sinh Chúng tôi tiến hành khảo sát 80 học sinh ở hai lớp 11A4, 11A5 trước thực nghiệm với sự kết hợp của hai hình thức gồm: Bài test đánh giá năng lực giải quyết vấn đề (phụ lục 2) và Câu hỏi khảo sát trên Google forms theo link https://forms.gle/7BQft12wiXkaiC7X8 Mã QR link khảo sát học sinh - Khảo sát mức độ tự tin và mức độ khó khăn về kỹ năng giải quyết vấn đề trong học tập và trong cuộc sống. - Khảo sát cách thức giải quyết vấn đề và mức độ sử dụng hiệu quả các công cụ hỗ trợ như 5-Whys, kipling questions, fishbone diagram, brainstorming trong quá trình giải quyết vấn đề. 2.1.2.1. Đối giáo viên Chúng tôi tiến hành khảo sát 18 giáo viên môn Hóa học thuộc các trường THPT Hoàng Mai, THPT Hoàng Mai 2, THPT Quỳnh Lưu 1, THPT Quỳnh Lưu 2, THPT Quỳnh Lưu 3 trước thực nghiệm thông qua các câu hỏi khảo sát trên Google forms theo link https://forms.gle/LuKiF49K5A4URdNm6 Mã QR link khảo sát giáo viên 15