Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Áp dụng mô hình giáo dục STEM trong dạy học phần Cacbon và hợp chất của cacbon - Hóa học 11 nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức kĩ năng cho học sinh trường THPT

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:47

Thêm vào BST

Báo xấu

7
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu sáng kiến nhằm điều tra thực trạng dạy học STEM và việc dạy học phát triển NLVDKTKN trong dạy học Hóa học ở trường THPT Đông Hiếu Thiết kế chủ đề dạy học STEM thuộc phần cacbon và hợp chất của cacbon - Hóa học 11. Thực nghiệm sư phạm và xử lý thống kê số liệu thực nghiệm để bước đầu kiểm nghiệm tính khả thi và hiệu quả của các chủ đề dạy học STEM, những biện pháp đề xuất của SKKN.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Áp dụng mô hình giáo dục STEM trong dạy học phần Cacbon và hợp chất của cacbon - Hóa học 11 nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức kĩ năng cho học sinh trường THPT

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM TÊN ĐỀ TÀI: “ÁP DỤNG MÔ HÌNH STEM TRONG DẠY HỌC PHẦN CACBON VÀ HỢP CHẤT CỦA CACBON – HÓA HỌC 11 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬN DỤNG KIẾN THỨC KĨ NĂNG CHO HỌC SINH TRƯỜNG THPT” Lĩnh vực: Hóa học
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT ĐÔNG HIẾU SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM TÊN ĐỀ TÀI: “ÁP DỤNG MÔ HÌNH STEM TRONG DẠY HỌC PHẦN CACBON VÀ HỢP CHẤT CỦA CACBON - HÓA HỌC 11 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬN DỤNG KIẾN THỨC KĨ NĂNG CHO HỌC SINH TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG” Lĩnh vực: Hóa học Tác giả: TRƯƠNG ĐÌNH SÂM. Tổ: Tự Nhiên Điện thoại: 0389952825. Năm học 2022 - 2023
MỤC LỤC PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ .......................................................................................... 1 1.1. Lí do chọn đề tài ................................................................................................. 1 1.2. Nhiệm vụ nghiên cứu: ........................................................................................ 1 1.3. Phạm vi, đối tượng nghiên cứu: ......................................................................... 2 1.4. Mục đích nghiên cứu: ......................................................................................... 2 1.5. Phương pháp nghiên cứu:................................................................................... 2 1.5.1. Nhóm phương pháp nghiên cứu lý thuyết........................................................2 1.5.2. Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn.........................................................2 1.5.3. Phương pháp thống kê......................................................................................3 1.6. Dự kiến đóng góp mới đề tài .............................................................................. 3 PHẦN II: NỘI DUNG ............................................................................................. 4 2.1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI........................................... 4 2.1.1 Có sở lí luận ..................................................................................................... 4 2.1.2 Cơ sở thực tiễn ................................................................................................. 7 2.2. Các giải pháp tiến hành để giải quyết vấn đề ................................................... 12 2.3. Thực nghiệm sư phạm ...................................................................................... 29 2.3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm .................................................................... 29 2.3.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm ................................................................... 29 2.3.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm .............................................................. 29 2.3.5. Phương pháp xử lí kết quả thực nghiệm sư phạm..........................................30 2.3.6. Kết quả thực nghiệm sư phạm và đánh giá ................................................... 31 PHẦN III. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................... 36 3.1. Kết luận ............................................................................................................ 36 3.2. Kiến nghị .......................................................................................................... 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 37 PHỤ LỤC ....................................................................................................................
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT  DHTC : Dạy học tích cực ĐC : Đối chứng GD&ĐT : Giáo dục và đào tạo GV : Giáo viên HĐGV : Hoạt động giáo viên HS : Học sinh KH : Kế hoạch NL : Năng lực PƯ : Phản ứng PP : Phương pháp PPDH : Phương pháp dạy học SGK : Sách giáo khoa SKKN : Sáng kiến kinh nghiệm THPT : Trung học phổ thông TN : Thực nghiệm TNKQ : Trắc nghiệm khách quan VDKTKN : Vận dụng kiến thức kĩ năng 
PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1. Lí do chọn đề tài Thế giới đang trong cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 (CMCN 4.0) với các yếu tố cốt lõi là: Trí tuệ nhân tạo (AI), Vạn vật kết nối - Interet of Things và Dữ liệu lớn (Big Data), đã mở ra những cơ hội và thách thức mới cho nền giáo dục nước ta. Đòi hỏi giáo dục phải đem lại cho người học cả tư duy những kiến thức kỹ năng mới, khả năng sáng tạo, thích ứng với thách thức và những yêu cầu mới. Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể của Bộ Giáo dục và Đào tạo (BGD&ĐT) 12/2018 xem năng lực vận dụng kiến thức kĩ năng (NL VDKTKN) là một trong những năng lực cốt lõi mà nền giáo dục cần phải hình thành phát triển cho HS. Trong các mô hình giáo dục mới hiện nay, giáo dục STEM (Science - Khoa học, Technology - Công nghệ, Engineering - Kỹ thuật và Math - Toán học) đang là một mô hình nhận được nhiều chú ý trên thế giới và trong nước. Nhiều nghiên cứu đã nhấn mạnh tầm quan trọng của giáo dục STEM như: Giáo dục STEM là giải pháp để chuẩn bị nguồn nhân lực cho cách mạng công nghiệp 4.0. Mô hình giáo dục STEM sử dụng phương pháp “học qua hành”, người học có được kiến thức từ kinh nghiệm thực hành chứ không phải chỉ từ lý thuyết. GV không phải là người truyền dạy kiến thức mà chỉ hướng dẫn người học xây dựng kiến thức. STEM mang đến các hoạt động trải nghiệm thực tế, thông qua đó người học không chỉ được trang bị các kỹ năng STEM mà còn được trang bị các kỹ năng phù hợp trong thế kỉ 21. Người học STEM có khả năng tự giải quyết vấn đề thông qua phối hợp kiến thức và kỹ năng các môn vận dụng trong công việc, đặc biệt là ngành nghề liên quan đến Kỹ thuật - Công nghệ. Trong chương trình Trung học phổ thông Hóa học là môn khoa học có sự kết hợp chặt chẽ giữa lí thuyết và thực nghiệm, do đó dạy và học Hóa học không chỉ dừng lại ở việc truyền đạt và lĩnh hội kiến thức khoa học mà còn phải nâng cao tính thực tế của môn học. Chính vì vậy, Giáo dục STEM đòi hỏi người giáo viên (GV) dạy học thông qua việc giao các nhiệm vụ cho HS. Khi đó HS được tiến hành thí nghiệm, được vận dụng kiến thức, kĩ năng để giải thích các hiện tượng Hóa học có trong đời sống, nghiên cứu bản chất Hóa học của các quá trình sản xuất...qua đó HS phát triển NL nhận thức và NL hành động, hình thành, phát triển NL, phẩm chất của người lao động mới năng động, sáng tạo. Từ những lí do trên tôi lựa chọn sáng kiến kinh nghiệm: “Áp dụng mô hình giáo dục STEM trong dạy học phần Cacbon và hợp chất của cacbon - Hóa học 11 nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức kĩ năng cho học sinh trường THPT”. 1.2. Nhiệm vụ nghiên cứu: Nghiên cứu cơ sở lí luận về dạy học STEM, dạy học phát triển NL nói chung và NL vận dụng kiến thức nói riêng liên quan đến SKKN. 1
Điều tra thực trạng dạy học STEM và việc dạy học phát triển NLVDKTKN trong dạy học Hóa học ở trường THPT Đông Hiếu Thiết kế chủ đề dạy học STEM thuộc phần cacbon và hợp chất của cacbon - hóa học 11. Thực nghiệm sư phạm và xử lý thống kê số liệu thực nghiệm để bước đầu kiểm nghiệm tính khả thi và hiệu quả của các chủ đề dạy học STEM, những biện pháp đề xuất của SKKN. 1.3. Phạm vi, đối tượng nghiên cứu: - Áp dụng cho phần cacbon và hợp chất của cacbon - Hóa học 11 THPT. - Học sinh lớp 11 trường THPT Đông Hiếu. 1.4. Mục đích nghiên cứu: Xây dựng, sử dụng chủ đề STEM phần Cacbon và hợp chất của cacbon - Hóa học 11 nhằm phát triển NL VDKTKN cho HS, góp phần nâng cao chất lượng, hiệu quả dạy học trong giai đoạn nền giáo dục chuyển mình phát triển mạnh mẽ. 1.5. Phương pháp nghiên cứu: 1.5.1. Nhóm phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Nghiên cứu các tài liệu về chủ trương, đường lối phát triển giáo dục của Đảng và Nhà nước Việt Nam; - Nghiên cứu các tài liệu về lý luận dạy học Hóa học, về tổ chức hoạt động nhận thức của HS trong dạy học Hóa học ở trường THPT; - Nghiên cứu sách giáo khoa, giáo trình và các tài liệu về phương pháp dạy học Hóa học cần cho việc xây dựng tiến trình dạy học; - Nghiên cứu các tài liệu giới thiệu về STEM trên thế giới và ở Việt Nam; - Nghiên cứu các tài liệu hỗ trợ cho việc thiết kế các chủ đề STEM; - Nghiên cứu các tài liệu có liên quan đến việc sử dụng mô hình STEM trong dạy học Hóa học; - Phân tích tổng quan các nguồn tài liệu đã thu thập. 1.5.2. Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Điều tra thực trạng dạy học STEM phát triển NL cho HS ở trường THPT Đông Hiếu; - Thiết kế chủ đề STEM dạy học Hóa học được cụ thể hóa ở phần Cacbon và hợp chất của cacbon - Hóa học 11 THPT; - Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tiến hành thực nghiệm có đối chứng ở trường phổ thông để đánh giá hiệu quả của tiến trình dạy học và các giải pháp sư phạm đã đề ra; 2
- Trao đổi với GV và HS các vấn đề nghiên cứu. 1.5.3. Phương pháp thống kê - Ứng dụng toán học thống kê để xử lý số liệu và trình bày kết quả thực nghiệm sư phạm, phân tích và rút ra kết luận. 1.6. Dự kiến đóng góp mới đề tài Thiết kế và tổ chức các hoạt động dạy học sử dụng một chủ đề STEM trong phần Cacbon và hợp chất của cacbon - Hóa học 11 THPT nhằm phát triển NL VDKTKN, góp phần nâng cao chất lượng dạy học Hóa học ở trường Trung học phổ thông Đông Hiếu. 3
PHẦN II: NỘI DUNG 2.1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 2.1.1. Cơ sở lí luận 2.1.1.1. Năng lực Năng lực (competency) có nguồn gốc từ tiếng Latinh “competentia. Hiện nay, có nhiều cách hiểu về “năng lực”: - Theo từ điển Tiếng Việt: “Năng lực là phẩm chất tâm lý và sinh lý tạo cho con người khả năng hoàn thành một loại hoạt động nào đó với chất lượng cao”. - Theo tài liệu [10]: “Năng lực là một thuộc tính tâm lý phức tạp, là điểm hội tụ của nhiều yếu tố tri thức, kỹ năng, kỹ xảo, kinh nghiệm, sự sẵn sàng hành động và trách nhiệm đạo đức”. - Theo chương trình GDPT tổng thể của BGD&ĐT năm 2018: “Năng lực là thuộc tính cá nhân được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con người huy động tổng hợp các kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí,... thực hiện thành công một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể” [7]. Các tác giả quan niệm về NL khác nhau, tuy nhiên đều đã nhấn mạnh đến tính hiệu quả của việc huy động các KTKN và thái độ (tâm lý sẵn sàng hành động) trong thực hiện hành động, nhiệm vụ của cá nhân hay “NL là khả năng thực hiện, là biết làm và làm được”. Tóm lại khái niệm NL có thể được phát biểu như sau: NL là khả năng vận dụng một cách linh hoạt tất cả những yếu tố kiến thức, kỹ năng, tình cảm, thái độ, động cơ cá nhân,… để giải quyết các VĐ trong học tập, công việc và cuộc sống. 2.1.1.2. Năng lực vận dụng kiến thức kĩ năng a. Khái niệm năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng Hiện nay, có nhiều khái niệm liên quan đến NLVDKTKN: - Theo tài liệu [8]: “Năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng là khả năng của bản thân người học tự giải quyết những VĐ đặt ra một cách nhanh chóng và hiệu quả bằng cách áp dụng các KTKN, kinh nghiệm đã có vào các tình huống, hoạt động thực tiễn để tìm hiểu thế giới xung quanh và có khả năng biến đổi nó. Năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng thể hiện phẩm chất, nhân cách của con người trong quá trình hoạt động để thỏa mãn nhu cầu chiếm lĩnh tri thức”. Theo tài liệu [10]:“ Năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng vào thực tiễn là khả năng người học sử dụng những kiến thức, kĩ năng đã học trên lớp hoặc học qua trải nghiệm thực tế của cuộc sống để giải quyết những vấn đề đặt ra trong những tình huống đa dạng và phức tạp của đời sống một cách hiệu quả và có khả năng biến đổi 4
nó. Năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng thể hiện phẩm chất, nhân cách của con người trong quá trình hoạt động để thỏa mãn nhu cầu chiếm lĩnh tri thức”. - Trong Chương trình Giáo dục phổ thông môn Hoá học năm 2018 đã đề cập NLVDKTKN đã học là một trong ba thành phần của NL HH. NL HH gồm NL nhận thức HH, NL tìm hiểu tự nhiên dưới góc độ HH, NL VDKTKN đã học. Từ các khái niệm của các tác giả, theo tôi: “NLVDKTKN là khả năng chủ thể phát hiện được vấn đề học tập, vấn đề thực tiễn, huy động được các kiến thức đã lĩnh hội, kĩ năng của bản thân nhằm thực hiện giải quyết các VĐ học tập, thực tiễn đạt hiệu quả”. b. Năng lực thành phần của năng lực vận dụng kiến thức kĩ năng Theo tài liệu [8] và [10], các năng lực thành phần của NLVDKTKN gồm: - Năng lực phát hiện, giải thích hiện tượng tự nhiên và ứng dụng của HH trong cuộc sống. - Năng lực phản biện, ĐG ảnh hưởng của một VĐ thực tiễn. - Năng lực vận dụng kiến thức tổng hợp để ĐG ảnh hưởng của một VĐ thực tiễn và đề xuất một số phương pháp, biện pháp, mô hình, kế hoạch giải quyết VĐ. - Năng lực định hướng nghề nghiệp - Năng lực ứng xử với tình huống của bản thân và xã hội. Các biểu hiện của NLVDKTKN được trình bày trong bảng sau: Bảng 2.1. Biểu hiện của NLVDKTKN đã học NL Biểu hiện Vận dụng được KTKN đã học để giải quyết một số vấn đề trong học tập, nghiên cứu khoa học và một số tình huống cụ thể trong thực tiễn. Các biểu hiện cụ thể: Vận dụng - Vận dụng được kiến thức HH để phát hiện, giải thích được một số kiến hiện tượng tự nhiên, ứng dụng của HH trong cuộc sống. thức, - Vận dụng được kiến thức HH để phản biện, ĐG ảnh hưởng của một kĩ năng VĐ thực tiễn. đã học - Vận dụng được kiến thức tổng hợp để ĐG ảnh hưởng của một VĐ thực tiễn và đề xuất một số phương pháp, biện pháp, mô hình, kế hoạch giải quyết VĐ. - Định hướng được nghề nghiệp sau khi tốt nghiệp THPT. - Ứng xử hợp lý trong các bối cảnh có liên quan đến bản thân, gia đình và cộng đồng, phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững xã hội và bảo vệ môi trường. 5
c. Một số biện pháp phát triển năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng cho học sinh Để phát triển NLVDKTKN cho HS cần thực hiện một số biện pháp sau: - Trước hết, GV cần thay đổi cách dạy học , chuyển từ dạy học định hướng nội dung sang dạy học phát triển NL. GV là người tổ chức, hướng dẫn, chỉ đạo, trợ giúp cho quá trình học tập của HS. HS chủ động, tích cực tìm hiểu và lĩnh hội kiến thức. - Thứ hai: GV cần tạo hứng thú học tập cho HS, khuyến khích động viên HS tham gia nhiệt tình vào hoạt động học. Luôn tạo cơ hội giải quyết VĐ học tập thông qua việc VDKTKN của HS, đồng thời cố hỗ trợ kịp thời khi các em gặp khó khăn. - Thứ ba: GV cần tích cực đổi mới phương pháp dạy học (PPDH), sử dụng các PPDH tích cực như dạy học theo dự án, phương pháp trò chơi, phương pháp trực quan… Bên cạnh đó GV tăng cường sử dụng các kĩ thuật dạy học tích cực như kĩ thuật khăn trải bàn, kĩ thuật động não, kĩ thuật mảnh ghép, kĩ thuật sơ đồ tư duy… - Thứ tư: GV tăng cường sử dụng có hiệu quả các phương tiện dạy học như: máy chiếu, đồ dùng học tập sáng tạo, phiếu hỏi, bảng biểu... - Thứ năm:GV phối kết hợp các PPDH tích cực, phương tiện dạy học, bài tập HH nhất là bài tập HH gắn liền với thực tiễn nhằm kích thích HS tìm tòi, khám phá, sáng tạo và VDKTKN đã học vào thực tế cuộc sống. - Thứ sáu: GV đổi mới cách kiểm tra ĐG, cần ĐG quá trình và ĐG thường xuyên quá trình rèn luyện NLVDKTKN của HS, từ đó kịp thời điều chỉnh tác động và khuyến khích HS VDKTKN, kinh nghiệm đã có vào các tình huống thực tiễn để tìm hiểu thế giới xung quanh và có khả năng biến đổi nó. Ngoài ra, GV sử dụng nhiều hình thức dạy học như dạy học theo định hướng STEM, dạy học trải nghiệm, … Các hình thức học tập này đòi hỏi HS phải tích cực và huy động nguồn lực của bản thân để hoàn thành nhiệm vụ học tập. Như vậy, có thể nói dạy học theo định hướng STEM là một biện pháp để phát triển NLVDKTKN cho HS. Để thực hiện nhiệm vụ học tập STEM, người học cần vận dụng kiến thức của Khoa học, Toán, Kĩ thuật, Công nghệ cũng như huy động kinh nghiệm, kĩ năng của bản thân. Nó giúp HS phát triển khả năng VDKTKN ở các tình huống khác nhau trong thực tiễn. 2.1.1.3. Mô hình giáo dục STEM a. Định nghĩa Hiệp hội các GV dạy khoa học Mỹ (NSTA) được thành lập năm 1944, đã đề xuất ra khái niệm giáo dục STEM với cách định nghĩa ban đầu như sau: “Giáo dục STEM là một cách tiếp cận liên ngành trong quá trình học, trong đó các khái niệm học thuật mang tính nguyên tắc được lồng ghép với các bài học trong thế giới thực, ở đó các HS áp dụng các kiến thức trong khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán vào trong các bối cảnh cụ thể, giúp kết nối giữa trường học, cộng đồng, nơi làm việc và 6
các tổ chức toàn cầu, để từ đó phát triển các năng lực trong lĩnh vực STEM và cùng với đó có thể cạnh tranh trong nền kinh tế mới”. b. Mô hình giáo dục STEM Giáo dục STEM được khái niệm hóa như cả hai lĩnh vực riêng biệt cũng như liên ngành. Theo Vasquez (2015) mô tả, STEM không phải là một chương trình giảng dạy, nhưng “là một cách tiếp cận để học tập loại bỏ các rào cản truyền thống tách bốn ngành và tích hợp chúng vào các trải nghiệm học tập thực tế, nghiêm ngặt, có liên quan đến học sinh. 2.1.2. Cơ sở thực tiễn 2.1.2.1. Xuất phát từ thực tiễn chung a. Trên thế giới Có thể nói mô hình STEM là hình thức được rất nhiều các quốc gia trên thế giới chú trọng và phát triển. Nó giúp ích rất nhiều trong việc phát triển năng lực cho HS, trang bị cho các em kiến thức, kĩ năng để các em chuẩn bị trở thành những công dân đáp ứng được yêu cầu của xã hội thế kỉ XXI. b. Ở Việt Nam Thực hiện Nghị quyết Trung ương số 29-NQ/TW ngày 04 tháng 11 năm 2013 về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, giáo dục STEM đã được Bộ Giáo dục và Đào tạo chỉ đạo triển khai từ năm học 2014 - 2015 thông qua việc chỉ đạo các cơ sở giáo dục xây dựng và thực hiện dạy học theo chủ đề tích hợp, liên môn và tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học kĩ thuật dành cho HS trung học. Ngày 04/05/2017, Thủ tướng Chính phủ ban hành chỉ thị số 16/CT-TTg về Tăng cường năng lực tiếp cận cuộc Cách mạng Công nghiệp lần thứ 4, giao nhiệm vụ cho Bộ Giáo dục và Đào tạo: “Thúc đẩy triển khai giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông; tổ chức thí điểm tại một số trường phổ thông ngay từ năm học 2017 - 2018”. Ngày 14/08/2020, Bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành công văn số 3089/BGDĐT - GDTrH về việc triển khai thực hiện giáo dục STEM trong giáo dục trung học. 2.1.2.2.Xuất phát từ thực trạng giáo dục STEM và phát triển năng lực vận dụng kiến thức kĩ năng của học sinh tại trường THPT Đông Hiếu a. Mục đích khảo sát - Điều tra thực trạng dạy học theo định hướng STEM của các GV dạy bộ môn Toán học, Vật lí, Hóa học, Sinh học, Công nghệ của giáo viên tại trường THPT Đông Hiếu. - Điều tra thực trạng dạy học Hóa học theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển NL VDKTKN cho HS THPT tại trường THPT Đông Hiếu, từ đó đề xuất các biện pháp để phát triển NL VDKTKN cho HS. 7
b. Nội dung và phương pháp khảo sát * Nội dung khảo sát - Xây dựng phiếu điều tra: Phiếu điều tra cho Giáo viên THPT (phụ lục 1), phiếu điều tra cho HS THPT (phụ lục 2). - Phát phiếu điều tra tới các GV dạy học các môn Toán học, Vật lí, Hóa học, Sinh học, Công nghệ của trường THPT Đông Hiếu. Phát phiếu điều tra tới các HS lớp 11 của trường THPT Đông Hiếu. Thu các phiếu điều tra sau khi đối tượng đã thực hiện điều tra, thống kê và xử lí kết quả. * Phương pháp khảo sát và thang đánh giá Trong sáng kiến để khảo sát thực trạng giáo dục STEM và phát triển năng lực vận dụng kiến thức kĩ năng của học sinh tại trường THPT Đông Hiếu tôi tiến hành điều tra bằng phiếu hỏi với thang đánh giá 4 mức (tương ứng với điểm số từ 1 đến 4): + Đối với giáo viên: 4 mức tôi sử dụng là: Không bao giờ; Hiếm khi; Thỉnh thoảng và Thường xuyên. + Đối với học sinh: 4 mức tôi sử dụng là: Không quan trọng; Bình thường; Quan trọng; Rất quan trọng. Ngoài ra, tôi sử dụng phương pháp phỏng vấn trực tiếp giáo viên và học sinh để thu thập thêm thông tin chi tiết từ các đối tượng khảo sát từ đó tìm ra giải pháp phù hợp nhất để giải quyết vấn đề. c. Đối tượng khảo sát Bảng 2.2. Tổng hợp các đối tượng khảo sát TT Đối tượng Số lượng 1 Giáo viên 35 2 Học sinh 83  118 d. Kết quả khảo sát về sự cấp thiết của sáng kiến * Về phía giáo viên Từ số liệu khảo sát khi điều tra về hiểu biết STEM của GV, thu được kết quả: 8
Câu 1: Xin quý Thầy (Cô) cho biết mức độ Thầy (Cô) sử dụng phòng học bộ môn tại trường? - Có 33,30% GV thường xuyên sử dụng, còn 66,70% GV thỉnh thoảng sử dụng phòng học bộ môn. Điều này cho thấy: Nội dung thực hành thí nghiệm chưa được chú trọng hoặc cơ sở vật chất chưa đáp ứng được. Hình 2.1. Biểu đồ về mức độ sử dụng phòng học bộ môn Câu 2: Trong quá trình dạy học, mức độ Thầy (cô) kết nối những kiến thức từ các môn Toán học, Vật lí, Hóa học, Sinh học, Tin học, Công nghệ như thế nào? GV đã có sự kết nối kiến thức trong quá trình dạy học, tuy nhiên mức độ thường xuyên còn thấp (30%), mức độ thỉnh thoảng và hiếm khi chiếm tỉ lệ cao (70%). Hình 2.2. Biểu đồ về mức độ kết nối kiến thức trong dạy học Câu 3: Trong quá trình dạy học, Thầy (Cô) tổ chức cho học sinh hợp tác để làm ra các sản phẩm ở mức độ nào? Nhiều GV còn hạn chế tổ chức cho HS hợp tác để làm ra các sản phẩm trong quá trình dạy học. Tỉ lệ thường xuyên chiếm là 16.6%, thỉnh thoảng là 66.7%, và hiếm khi là 16.7%. Hình 2.3. Biểu đồ về mức độ tổ chức cho HS hợp tác để làm ra các sản phẩm trong quá trình học môn Hóa học 9
Câu 4: Thầy (Cô) nghe nói về STEM chưa? Thầy (Cô) hiểu về giáo dục STEM như thế nào? - Có 43.3% GV thường xuyên nghe nói về STEM, chỉ có 3.3% GV hiếm khi nghe nói về STEM. - Đa số GV tham gia khảo sát cho rằng:Giáo dục STEM cung cấp cho người học những kiến thức, kĩ năng liên quan Khoa học, Toán học, Công nghệ và Kỹ thuật- theo cách tiếp cận liên môn (interdisciplinary) và người học có thể áp dụng để giải quyết VĐ đặt ra. - Như vậy đa số GV được khảo sát đều có sự hiểu biết nhất định về STEM. Hình 2.4. Biểu đồ về sự hiểu biết về STEM của giáo viên Câu 5: Xin quý Thầy (Cô) cho biết: Mức độ quan trọng của giáo dục STEM đối với HS? - Đa số GV đều cho rằng giáo dục STEM quan trọng với HS vì góp phần phát triển NL cho HS. - Có 20% GV ít hiểu biết về STEM thì cho rằng giáo dục STEM không quan trọng đối với HS. Hình 2.5. Biểu đồ về mức độ quan trọng của giáo dục STEM đối với HS Câu 6: Thầy (Cô) quan tâm đến STEM trong việc dạy học như thế nào? Không quan Mới chỉ nghe Quan tâm, Đang dạy học Ý kiến tâm nói đến muốn tìm hiểu STEM Kết quả 6.6% 26.7% 66.7% 0.0% 10
* Về phía học sinh Câu 1: Những vấn đề dưới đây, em đã từng giờ đọc, xem, hay nghe nói chưa? Hình 2.6. Biểu đồ về hiểu biết STEM của HS Kết quả điều cho cho thấy, đa số các em có nghe nói về STEM, câu lạc bộ STEM nhưng nghề nghiệp STEM hay nhân lực STEM và một số cuộc thi liên quan đến STEM thì việc nắm bắt thông tin của các em còn hạn chế. Câu 2: Em vui lòng cho biết: Giáo dục STEM là gì? Hầu hết các HS biết và quan tâm đến STEM đều cho rằng: Giáo dục STEM là một hình thức học tập được kết hợp kiến thức của Khoa học, Toán học, Kĩ thuật, Công nghệ, giúp người học vận dụng các kiến thức, kĩ năng vào thực tế. Câu 3: Theo em, giáo dục STEM ở Việt Nam quan trọng ở mức độ nào? Tại sao? Mức độ Rất quan trọng Quan trọng Bình thường Không quan trọng Kết quả 17.5% 46.3% 24.3% 21.9% Hầu hết HS đều cho rằng giáo dục STEM quan trọng vì nó trang bị cho người học KTKN cần thiết trước yêu cầu của các nhà tuyển dụng khi xin việc. Câu 4: Đối với việc học môn HH của em, STEM có ý nghĩa như thế nào? Không quan Mới chỉ nghe Quan tâm, Đang tham gia Ý kiến tâm nói đến muốn tìm hiểu câu lạc bộ STEM Kết quả 5.0% 25.0% 70.0% 0.00% khảo sát 11
Câu 5: Em vui lòng nêu ý kiến của bản thân về quan điểm sau: “Giáo dục STEM ở là cần thiết đối với tất cả học sinh”. Nhiều em HS đồng ý, theo các em thì giáo dục STEM có vai trò là trang thiết bị kiến thức cho người học thông qua trải nghiệm, thực hành và ứng dụng. Các lĩnh vực khoa học, kỹ thuật, công nghệ kết hợp với nhau để giúp người học giải quyết các VĐ thực tế. Thông qua các hoạt động STEM, người học sẽ biết cách vận dụng lý thuyết vào thực tiễn và phát triển kỹ năng thích ứng được với đòi hỏi trí tuệ của thế kỷ 21. Qua kết quả khảo sát thực trạng, tôi có bảng tổng hợp kết quả như sau: Bảng 2.3. Kết quả khảo sát đánh giá sự cấp thiết của các giải pháp đề xuất Các thông số TT Các giải pháp X Mức 1 Phiếu hỏi giáo viên 1,74 Hiếm khi 2 Phiếu hỏi học sinh 2,79 Quan trọng Từ số liệu thu được ở bảng trên có thể rút ra những nhận xét như sau: + Nội dung thực hành thí nghiệm chưa được chú trọng hoặc cơ sở vật chất chưa đáp ứng được. + Đa số GV tham gia khảo sát cho rằng: Giáo dục STEM cung cấp cho người học những kiến thức, kĩ năng liên quan Khoa học, Toán học, Công nghệ và Kỹ thuật -theo cách tiếp cận liên môn (interdisciplinary) và người học có thể áp dụng để giải quyết VĐ đặt ra. + Sự hiểu biết của GV về STEM còn hạn chế và chưa được tìm hiểu kĩ, cũng như chưa dạy học thực tế. + Đa số học sinh có nghe nói về STEM, câu lạc bộ STEM nhưng nghề nghiệp STEM hay nhân lực STEM và một số cuộc thi liên quan đến STEM thì việc nắm bắt thông tin của các em còn hạn chế. + Nhiều em HS đồng ý, theo các em thì giáo dục STEM có vai trò là trang thiết bị kiến thức cho người học thông qua trải nghiệm, thực hành và ứng dụng. Các lĩnh vực khoa học, kỹ thuật, công nghệ kết hợp với nhau để giúp người học giải quyết các VĐ thực tế. Thông qua các hoạt động STEM, người học sẽ biết cách vận dụng lý thuyết vào thực tiễn và phát triển kỹ năng thích ứng được với đòi hỏi trí tuệ của thế kỷ 21. 2.2. Các giải pháp tiến hành để giải quyết vấn đề 2.2.1. Nguyên tắc lựa chọn nội dung, cấu trúc xây dựng chủ đề STEM 12
Để tổ chức được các hoạt động giáo dục có hiệu quả, mỗi chủ đề STEM cần phải được xây dựng theo 5 nguyên tắc sau: Bảng 2.1. Các nguyên tắc lựa chọn nội dung, cấu trúc xây dựng chủ đề STEM Nguyên Nội dung tắc Chủ đề bài học STEM cần đề cập đến các vấn đề thực tiễn của địa 1 phương 2 Cấu trúc bài học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật Thực hiện chủ đề STEM, đưa HS vào hoạt động tìm tòi và khám phá, 3 định hướng hành động, trải nghiệm và tạo ra sản phẩm, bao gồm cả thất bại 4 Tổ chức bài học STEM lôi cuốn HS vào hoạt động nhóm kiến tạo Chủ đề STEM tiếp cận liên môn Khoa học, Kĩ thuật, Công nghệ và 5 Toán phù hợp với trình độ nhận thức của HS 2.2.2. Quy trình xây dựng chủ đề STEM Bước 1: Lựa chọn chủ đề Căn cứ vào 5 nguyên tắc trên để lựa chọn chủ đề dạy học STEM. Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết Sau khi chọn chủ đề, cần xác định vấn đề cần giải quyết để giao cho HS thực hiện sao cho khi giải quyết vấn đề đó, HS phải học được những kiến thức, kỹ năng cần dạy trong chương trình môn học đã được lựa chọn (đối với STEM kiến tạo) hoặc vận dụng những kiến thức, kỹ năng đã biết (đối với STEM vận dụng) để xây dựng chủ đề. Bước 3: Xây dựng tiêu chí của thiết bị/ giải pháp giải quyết vấn đề Sau khi đã xác định vấn đề cần giải quyết/ sản phẩm cần chế tạo, cần xác định rõ tiêu chí của giải pháp/ sản phẩm. Những tiêu chí này là căn cứ quan trọng để đề xuất giả thuyết khoa học/ giải pháp giải quyết vấn đề/ thiết kế mẫu sản phẩm. Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học được thiết kế theo các phương pháp và kỹ thuật dạy học tích cực với 3 loại hoạt động học đã nêu ở trên. Mỗi hoạt động học được thiết kế rõ ràng về mục đích, nội dung và sản phẩm học tập mà HS phải hoàn thành. Các hoạt động đó có thể được tổ chức cả ở trong và ngoài lớp học (ở trường, ở nhà và cộng đồng). 13
Bước 5: Đánh giá kết quả thực hiện chủ đề STEM, rút kinh nghiệm cho những nghiên cứu tiếp theo. 2.2.3. Thiết kế và dạy học chủ đề: “Thiết kế bình lọc nước với vật liệu từ bã chè và cafe” thuộc phần cacbon và hợp chất của cacbon - Hóa học 11 nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức kĩ năng cho học sinh theo mô hình STEM. I. Tên chủ đề THIẾT KẾ BÌNH LỌC NƯỚC VỚI VẬT LIỆU TỪ BÃ CHÈ VÀ CAFE (Số tiết: 04 tiết - Lớp 11) II. Mô tả chủ đề 1. Lí do chọn chủ đề Như chúng ta đã biết, nước chiếm khoảng 70% trọng lượng trong cơ thể chúng ta. Trong cơ thể nước đóng vai trò là dung môi cho những phản ứng hóa học trong cơ thể xảy ra. Nước vận chuyển những nguyên tố dinh dưỡng đến toàn bộ cơ thể. Điều hòa thân nhiệt bằng tuyến mồ hôi…Con người vẫn có thể sống sót nếu nhịn ăn 2 tháng, nhưng không thể tồn tại được nếu thiếu nước khoảng 3-4 ngày. Không có nước sạch, cơ thể con người dễ bị nhiễm các loại virut, vi khuẩn và bệnh tật khác nhau. Hiện nay, mạch nước ngầm ở Việt Nam đang bị ô nhiễm nặng do sự xâm hại của các loại hóa chất độc hại của các nhà máy và cơ sở sản xuất thải ra. Việc sử dụng nước giếng trong các hộ gia đình tiềm ẩn nhiều nguy cơ độc hại do nhiễm các kim loại nặng như Asen, các vi khuẩn, rêu, …. Cho nên việc phát triển những thiết bị xử lý và chế tạo nguồn nước sạch để phục vụ cho việc sinh hoạt của con người là cần thiết. Trong chủ đề này, HS sẽ thực hiện nghiên cứu cách thiết kế bình lọc nước, theo đó HS phải tìm hiểu và chiếm lĩnh các kiến thức mới về: - Cacbon (Bài 15 - Hóa học lớp 11). - Hợp chất của cacbon (Bài 16 - Hóa học lớp 11). Đồng thời, HS phải vận dụng các kiến thức HS đã được học: - Áp suất chất lỏng (Vật lí lớp 8). - Tin học: Thiết kế các bài thuyết trình PPT. 2. Kiến thức STEM trong chủ đề Sản phẩm Khoa học (S) Công nghệ (T) Kĩ thuật (E) Toán học (M) - Bình lọc - Các quá trình - Quy trình - Các phần - Tính tỉ lệ nước từ bã hóa học xảy ra chuyển hóa bã mềm thiết kế nguyên liệu để chè và cafe khi chuyển từ bã chè và cafe thành để giới thiệu và có được sản chè và cafe thành quảng bá sản 14
- Bài giới cacbon hoạt tính. cacbon hoạt tính. phẩm. phẩm tốt. thiệu và - Tính hiệu quảng bá suất của quá sản phẩm. trình sản xuất. - Tính giá thành của sản phẩm. III. Mục tiêu 1. Kiến thức: - Trình bày, bảo vệ được ý kiến của mình và phản biện ý kiến của người khác. 2. Năng lực (1) NL vận - Tìm hiểu việc sử dụng nước tự nhiên của con người. dụng kiến - Quan tâm đến sức khỏe của mình và những người xung quanh, thức hóa học góp phần xây dựng cuộc sống ngày càng tốt đẹp hơn. vào cuộc sống - Quan tâm đến việc bảo vệ môi trường. (2) NL sử - HS viết được các quá trình hóa học xảy ra trong quá trình tạo dụng ngôn cacbon hoạt tính từ bã chè và cafe. ngữ Hóa học - HS tiến hành xử lí từ bã chè và café thành cacbon hoạt tính. (3) NL sử - Lựa chọn và sử dụng hiệu quả các thiết bị CNTT&TT để hoàn dụng công thành nhiệm vụ: khai thác thông tin trên mạng, sử dụng máy vi tính nghệ thông để bài thuyết trình,… tin và truyền - Tìm kiếm, lưu trữ, xử lí thông tin hỗ trợ giải quyết nhiệm vụ dự thông án. (4) NL giao - Trao đổi ý tưởng, thảo luận về câu hỏi của mỗi nhóm. tiếp - Thuyết trình về sản phẩm của nhóm. (5) NL tự học - Tự nghiên cứu tài liệu, thu thập và xử lí thông tin liên quan đến bài học và dự án. (6) NL hợp - Chia nhóm, phân tổ, làm việc nhóm để thực hiện trả lời câu hỏi. tác - Các thành viên nhiệt tình chia sẻ, hỗ trợ các thành viên khác, biết góp ý xây dựng cũng như biết lắng nghe và tiếp thu sự góp ý của các bạn. (7) NL tính - Tính toán lượng men cần thiết, các nguyên liệu cần cho sản phẩm. toán 15
3. Phẩm chất Góp phần hình thành và phát triển phẩm chất chăm chỉ, trung thực, trách nhiệm. IV. Thiết bị dạy học và học liệu - Máy tính, máy chiếu. - Video giới thiệu. - Nguyên liệu và vật dụng làm thành cacbon hoạt tính sử dụng trong bình lọc nước: + Nguyên liệu: Bã chè, cafe, cát, sỏi, vải lọc. + Dụng cụ: Vỏ bình lọc nước đã hỏng, máy sấy, cối, chày. V. Tiến trình dạy học Hoạt động 1: XÁC ĐỊNH YÊU CẦU THIẾT KẾ BÌNH LỌC NƯỚC (Tiết 1 - 45 phút) a. Mục tiêu HS trình bày được kiến thức về cacbon hoạt tính và các nguyên liệu làm ra cacbon hoạt tính. Tiếp nhận được nhiệm vụ làm cacbon hoạt tính dùng trong máy lọc nước từ bã chè và café; Hiểu rõ các tiêu chí đánh giá sản phẩm. b. Nội dung - HS trình bày được cacbon hoạt tính là gì, tác dụng và các nguyên liệu để làm bình lọc nước. - GV thống nhất với HS về kế hoạch triển khai dự án và tiêu chí đánh giá sản phẩm. c. Sản phẩm Kết thúc HĐ, HS cần đạt được các sản phẩm sau: - Bản ghi chép kiến thức mới về bình lọc nước, cacbon hoạt tính, tác dụng và nguyên liệu làm bình lọc nước. - Bảng mô tả nhiệm vụ của dự án và nhiệm vụ các thành viên; thời gian thực hiện dự án và các yêu cầu của sản phẩm trong dự án. d. Tổ chức thực hiện Bước 1. Chuyển giao nhiệm vụ Trên cơ sở GV đã giao nhiệm vụ cho HS về nhà tìm hiểu thông tin về bình lọc nước, cacbon hoạt tính, tác dụng và nguyên liệu làm bình lọc nước, GV đặt câu hỏi để HS trả lời: Cacbon hoạt tính là gì, cacbon hoạt tính có tác dụng gì trong việc làm sạch nước? Để làm bình lọc nước hoàn chỉnh cần những nguyên liệu nào? 16