Học sinh Việt 'đánh vật' môn Hóa vì tính toán quá nhiều

Tôi là một giáo viên Hóa học. Đứng trên giảng đường đại học, tôi không khỏi chạnh lòng khi chứng kiến những sinh viên từng nổi bật về Hóa ở cấp ba (kể cả với một số em đi thi Học sinh giỏi Hóa) bỗng dưng xa lạ với chính môn học mà các em từng yêu thích một thời. Thật khó tin khi các nguyên lý cơ bản của Hóa cơ sở và Hóa nhiệt động - nền tảng kiến thức vững chắc - lại có thể "bốc hơi" một cách nhanh chóng như chưa từng tồn tại.

Ở Việt Nam, có một bộ môn vừa đặc biệt, vừa "khó nhằn", vừa "độc nhất vô nhị" mà nhiều nước hiếm thấy, các thế hệ học sinh thường gọi vui là "Toán Văn Hóa học". Đây là bộ môn mà học sinh không chỉ học Hóa, mà còn phải "đánh vật" giải những bài tập tính toán "khủng", thậm chí là "siêu khủng" như: biến đổi liên quan đến hệ phương trình bậc 4, bậc 5, hệ nhiều ẩn, có những bài chiếm tới 1/3 trang giấy A4. Các bài tập này dài, phức tạp và yêu cầu logic cao đến mức học sinh dễ bị cuốn vào việc tính toán mà quên đi kiến thức cơ bản.

Điều bất ngờ là, ngay cả những học sinh từng nổi bật về Hóa học ở phổ thông, khi bước lên giảng đường đại học, lại bỡ ngỡ với những nguyên lý tưởng chừng đơn giản của Hóa học cơ sở và Hóa học nhiệt động. Nhiều em có thể giải các bài toán dài, nhưng lại quên đi những nguyên tắc nền tảng mà môn học dựa trên đó. Thực trạng này đặt ra một câu hỏi lớn: liệu áp lực về tính toán có đang vô tình làm phai nhạt nền tảng kiến thức cơ bản của học sinh?

Hệ lụy của việc "Toán hóa" quá mức môn Hóa học không còn là điều dự báo mà đã trở thành hiện thực. Trong vai trò giảng dạy Hóa học cơ sở ở bậc đại học, tôi không khỏi bàng hoàng khi nhận thấy sinh viên thường sai nhiều nhất ở những kiến thức tưởng chừng hết sức cơ bản: vẽ công thức cấu tạo, dự đoán hình học phân tử hay ước lượng góc liên kết. Thậm chí, nhiều em còn sai "hết sức vô lý" như vẽ oxygen hóa trị I, carbon hóa trị V, silicon hóa trị III, hay những lỗi vi phạm quy tắc bát tử (mặc dù không thuộc trường hợp ngoại lệ)...

Ngay cả trong học phần Hóa nhiệt động, nơi tính toán chiếm ưu thế, sinh viên có thể dùng máy tính để ra đáp số pH trong vài giây, nhưng khi được tôi yêu cầu chứng minh công thức đơn giản như: pH = 1/2 (pKₐ – logCₐ) (công thức tính pH của acid yếu), thì các em lại hoàn toàn bế tắc. Khi "chiếc gậy" là các dạng toán làm sẵn bị tước bỏ, tư duy Hóa học của các em lộ rõ những lỗ hổng thênh thang.

>> 'Đáng lo khi học sinh né Lý, Hóa, Sinh thi tốt nghiệp THPT'

Một ví dụ điển hình của một bài tập dạng "Toán Văn Hóa học" là: "Hỗn hợp P gồm ba ester mạch hở trong đó có hai ester đơn chức X, Y (MX < MY < 110, nX > nY) và một ester đa chức Z. Cho 5,07 gam P vào 32,00 gam dung dịch NaOH 10% rồi cô cạn dung dịch sau khi các phản ứng kết thúc thấy thu được 5,96 gam phần rắn Q và phần hơi T (gồm hơi nước và hỗn hợp hai alcohol no có cùng số nguyên tử carbon trong phân tử). Thêm bột CaO và NaOH dư vào Q rồi nung hỗn hợp trong bình chân không thấy thu được hỗn hợp hai hydrocarbon, hỗn hợp này làm mất màu vừa đủ 0,02 mol Br₂ trong dung dịch. Đốt cháy hết phần hơi T thu được 2,016 lít khí CO₂ và 31,23 gam H₂O. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn, các thể tích khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn. Tính phần trăm khối lượng của Z trong P?".

Để giải được bài tập trên, học sinh phải:

- Theo dõi nhiều dữ kiện phức tạp và tính toán nối tiếp;

- Áp dụng phản ứng xà phòng hóa, phản ứng với Br₂, định luật bảo toàn khối lượng;

- Tính toán số mol, khối lượng, liên hệ các phản ứng để tìm thành phần Z.

Mặc dù bài toán dài và nhiều bước, bản chất hóa học của các phản ứng này không phức tạp. Tuy nhiên, chính số liệu rườm rà và bước tính toán nối tiếp khiến học sinh dễ quên đi các kiến thức nền tảng: cơ chế phản ứng, bản chất phân cực của liên kết C=O trong ester, ảnh hưởng của cấu trúc phân tử đến nhiệt độ sôi của alcohol.

Mặt khác, nếu giáo viên yêu cầu các em: biểu diễn sự phân cực của liên kết C=O trong nhóm chức ester; hoặc hỏi "tại sao hai alcohol no cùng số nguyên tử carbon lại có nhiệt độ sôi khác nhau?", thì nhiều em sẽ lúng túng, dù vẫn giải được bài toán tính phần trăm khối lượng Z một cách cơ học. Đây là minh chứng rõ ràng rằng việc tập trung quá nhiều vào kỹ năng tính toán dài dòng khiến tư duy hóa học cơ bản bị bỏ quên, dẫn đến nghịch lý: học sinh có thể giải được bài toán trong phút chốc, nhưng lại không hiểu bản chất của chính các chất mình đang thao tác.

Sở dĩ phương pháp dạy và học này trở nên "độc hại" là bởi nó vi phạm nghiêm trọng thuyết Tải nhận thức (thuyết "tam tải", Cognitive Load Theory):

Thứ nhất, tải nội tại (phát sinh từ bản chất phức tạp của môn học) bị đẩy quá cao: độ khó của Hóa học lẽ ra nằm ở cấu tạo chất và các quá trình biến đổi, nhưng nay lại bị đánh tráo bằng sự lắt léo của toán học (phương trình bậc cao, hệ nhiều ẩn). Não bộ bị buộc phải ưu tiên xử lý thuật toán thay vì thấu hiểu quy luật vật chất.

Thứ hai, tải ngoại lai (đến từ cách trình bày hoặc phương pháp dạy học) quá tải: những đề bài dài "như một bài văn" và ma trận số liệu vụn vặt chính là "rác nhận thức". Chúng chiếm dụng hết bộ nhớ ngắn hạn, khiến học sinh kiệt sức vì những phép tính số học thuần túy trước khi kịp chạm đến tư duy Hóa học.

Thứ ba, tải liên quan (phát sinh khi học sinh kết nối kiến thức mới với kiến thức cũ) bị triệt tiêu: đây là phần quan trọng nhất để hình thành kiến thức bền vững. Khi hai loại tải trên quá lớn, não bộ không còn không gian để kết nối và ghi nhớ bản chất.

Hệ quả là chúng ta đang đào tạo nên những "thợ giải toán" có phản xạ cực tốt với các con số, nhưng lại rỗng tuếch về tư duy Hóa học. Đó có lẽ là lý do mà sinh viên của tôi có thể giải hệ phương trình 4 hay 5 ẩn rất nhanh, nhưng lại "đứng hình" khi yêu cầu vẽ một công thức cấu tạo hay chứng minh một công thức pH căn bản - những kiến thức lẽ ra phải nằm trong bộ nhớ dài hạn.

Thực tế, học sinh sợ Hóa không phải vì ghét môn học này, mà vì các em bị kiệt sức trước những ma trận số liệu đa chiều. Khi Hóa học vượt ra khỏi không gian ba chiều quen thuộc, nó không còn là câu chuyện về sự kỳ diệu của vật chất, mà trở thành một cuộc chạy đua giải toán khô khan, nơi ống nghiệm và bản chất Hóa học chỉ còn là những cái tên xa lạ.

Hóa học là khoa học về cấu tạo chất và các quá trình biến đổi, từ phản ứng cơ bản trong phòng thí nghiệm đến những ứng dụng thực tiễn sâu rộng trong đời sống. Khi môn học bị "Toán hóa" quá mức, học sinh dễ bị cuốn vào các bài toán dài, phức tạp, và quên đi bản chất thực sự của hóa học: hiểu cấu tạo phân tử, dự đoán tính chất, và giải thích các hiện tượng hóa học.

Trong thực tiễn, những kiến thức cơ bản này vô cùng quan trọng: hiểu tính chất acid - base giúp kiểm soát pH trong xử lý nước; nắm cấu tạo và phản ứng hữu cơ là nền tảng để sản xuất thuốc, polymer, hoặc vật liệu mới; dự đoán tương tác hóa học giúp thiết kế thực phẩm, mỹ phẩm hay chất tẩy rửa an toàn. Khi học sinh chỉ biết "giải bài toán" mà không hiểu cơ chế, các em sẽ khó áp dụng hóa học vào các tình huống thực tế, từ phòng thí nghiệm đến đời sống hằng ngày.

Để khắc phục, chúng ta cần tái cân bằng cách dạy Hóa học đúng bản chất: giảm tải các bài toán rườm rà, nhấn mạnh cơ chế, nguyên lý và tư duy phân tích, kết hợp lý thuyết với thực hành và ứng dụng thực tiễn. Khi học sinh nắm vững nền tảng, các em không chỉ giải được bài toán, mà còn có khả năng vận dụng hóa học một cách sáng tạo, từ việc kiểm soát pH, thiết kế phản ứng hóa học, đến phát triển vật liệu và dược phẩm. Như vậy, Hóa học không còn là những con số trên giấy, mà là công cụ để hiểu và tác động lên thế giới xung quanh, đúng với bản chất khoa học của nó.

Nhiều ý kiến cho rằng, nếu không có những bài tập nặng tính toán, chúng ta sẽ không thể phân loại được học sinh khá, giỏi. Tôi không đồng tình. Vấn đề nằm ở chỗ chúng ta đang nhầm lẫn giữa năng lực giải Toán và tư duy Hóa học, và từ đó chọn cách dễ nhất: dùng độ phức tạp của Toán học để làm thước đo cho môn Hóa.

Thực chất, một học sinh giỏi Hóa không phải là người giải nhanh những hệ phương trình nhiều ẩn, mà là người hiểu sâu bản chất và có khả năng suy luận từ nguyên lý. Việc phân loại hoàn toàn có thể thực hiện bằng những tiêu chí đúng bản chất hơn: tư duy biện luận dựa trên cơ chế; khả năng thiết lập mô hình và chứng minh; năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn.

Một thang đo sai sẽ cho kết quả sai. Nếu tiếp tục dùng độ rối của phép tính để đánh giá năng lực, chúng ta sẽ chỉ tạo ra những "thợ giải" thành thạo con số nhưng thiếu hụt tư duy khoa học. Điều cần hướng tới là những học sinh có khả năng hiểu sâu và suy luận trong thế giới vật chất ba chiều - nơi Hóa học thực sự tồn tại, chứ không phải những người chỉ giỏi thao tác trong "không gian đa chiều" của các phương trình.

Nguyễn Vũ Hoàng