Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Một số kế hoạch dạy học chủ đề giáo dục STEM trong phần hóa Học hữu cơ trung học phổ thông

Chia sẻ: Cỏ Xanh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:172

Thêm vào BST

Báo xấu

33
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu đề tài là áp dụng giáo dục STEAM thiết kế một số chủ đề dạy học trong phần hóa học hữu cơ THPT nhằm nâng cao hiệu quả dạy và học môn hóa học, phát triển năng lực, phẩm chất của học sinh nhằm đào tạo ra những công dân tương lai đáp ứng nhu cầu của nền khoa học, công nghệ 4.0 trong thế kỉ XXI.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Một số kế hoạch dạy học chủ đề giáo dục STEM trong phần hóa Học hữu cơ trung học phổ thông

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN =====*===== SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Đề tài: MỘT SỐ KẾ HOẠCH DẠY HỌC CHỦ ĐỀ GIÁO DỤC STEAM TRONG PHẦN HÓA HỌC HỮU CƠ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LĨNH VỰC: HÓA HỌC Năm học: 2020-2021
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT NGHI LỘC 2 =====*===== SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Đề tài: MỘT SỐ KẾ HOẠCH DẠY HỌC CHỦ ĐỀ GIÁO DỤC STEAM TRONG PHẦN HÓA HỌC HỮU CƠ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LĨNH VỰC: HÓA HỌC Họ và tên giáo viên: Nguyễn Thị Hoài Bộ môn : Hóa học - Tổ Tự nhiên Đơn vị công tác : Trường THPT Nghi Lộc 2, Nghi Lộc, Tỉnh Nghệ An Số điện thoại : 0978494690 Năm học: 2020-2021
MỤC LỤC PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ ......................................................................................1 I. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI......................................................................................1 II. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ....................................................................2 III. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU ...........................................................................2 IV. ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI ....................................................................2 PHẦN II. NỘI DUNG .........................................................................................4 I. CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI........................................................................4 1. Khái niệm giáo dục STEAM...........................................................................4 2. Các tiêu chí thể hiện tính ưu việt của bài học STEAM...................................5 2.1. Chủ đề bài học STEAM gắn liền với các vấn đề thực tiễn ..........................5 2.2. Bài học STEAM đưa học sinh vào hoạt động nhóm kiến tạo, tìm tòi, khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm và tạo ra sản phẩm................................5 2.3. Bài học STEAM có nội dung được xây dựng chủ yếu từ các nội dung khoa học tự nhiên, khoa học xã hội, nhân văn, kĩ thuật, công nghệ và toán học mà học sinh đã và đang học. ..............................................................................................6 2.4. Bài học STEAM được đánh giá theo nhiều mục tiêu, cần tính đến có nhiều đáp án đúng và coi thất bại như là một sự cần thiết của quá trình học..................6 3. Các hình thức tổ chức dạy học tiếp cận giáo dục STEAM .............................6 3.1. Tiến trình bài học STEAM theo quy trình kĩ thuật ........................................6 3.2. Bài học theo chủ đề của môn khoa học (dựa vào mô hình 5E) ......................8 II. CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI .................................................................8 II.1. Thực trạng giáo dục STEM/STEAM trên thế giới và ở Việt Nam................8 II.2. Nguyên nhân và khó khăn của thực trạng dạy học theo định hướng STEAM trong nhà trường ..................................................................................................13 III. THIẾT KẾ MỘT SỐ CHỦ ĐỀ GIÁO DỤC STEAM TRONG DẠY HỌC PHẦN HÓA HỌC HỮU CƠ THPT....................................................................14 III.1. Phân tích đặc điểm nội dung phần hóa học hữu cơ chương trình THPT dưới góc độ STEAM ...........................................................................................14 III.2. Đề xuất một số chủ đề dạy học STEAM phần hóa học hữu cơ THPT.......15 III.3. Thiết kế một số chủ đề giáo dục STEAM trong dạy học phần hóa học hữu cơ THPT. ............................................................................................................16 IV. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM........................................................................42
PHẦN III. KẾT LUẬN CHUNG .....................................................................45 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... PHỤ LỤC . .............................................................................................................
PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ I. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Chúng ta đang sống trong thời đại 4.0 hay Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4. Với cuộc cách mạng công nghiệp lần này dấy lên rất nhiều câu hỏi cho nhân loại về vị trí và vai trò của con người trong thế giới. Đối với Việt Nam, nhờ cuộc Cách mạng công nghiệp 4.0 giúp nước ta tiến đến theo kịp với xu hướng thế giới. Tuy nhiên, những yếu tố được coi là ưu thế của nước ta như lực lượng lao động thủ công trẻ, chi phí thấp sẽ không còn. Mà nguồn nhân lực của nước ta, nhất là nguồn nhân lực chất lượng cao lại thiếu hụt về số lượng, hạn chế về chất lượng và bất cập về cơ cấu. Để tận dụng tốt thời cơ và vượt qua những nguy cơ, thách thức từ cuộc Cách mạng công nghiệp 4.0, vấn đề khai thác nguồn lực con người, nhất là xây dựng, phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao là vấn đề đang đã được đặt ra đối với Việt Nam. Đặc biệt là nhu cầu về lao động có trình độ và kỹ năng cao là một yêu cầu tất yếu để đáp ứng những điều chỉnh có tính chiến lược của đất nước trong giai đoạn hiện nay. Do đó, chỉ thị số 16/CT- TTg ngày 04 tháng 5 năm 2017 và quyết định số 522/QĐ-TTg ngày 14 tháng 5 năm 2018 của thủ tướng Chính phủ đã yêu cầu tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4, thúc đẩy triển khai giáo dục về khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học trong chương trình giáo dục phổ thông, tổ chức hoạt động giáo dục tích hợp khoa học - công nghệ - kĩ thuật- toán học phù hợp với xu hướng phát triển nghành nghề của quốc gia, đáp ứng thị trường lao động, chuẩn bị điều kiện đào tạo nhân lực đáp ứng yêu cầu của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4. Giáo dục STEM (Science (khoa học), Technology (công nghệ), Engineering (kỹ thuật), và Math (toán học)) +Art(nghệ thuật) = STEAM đang được nhiều nước có nền khoa học công nghệ tiên tiến trên thế giới triển khai sâu, rộng . Hình thức giáo dục này đóng vai trò là đòn bẩy để thực hiện mục tiêu giáo dục năng lực cho các công dân tương lai đáp ứng nhu cầu của nền khoa học, công nghệ 4.0 trong thế kỉ XXI. Đặc biệt hóa học là một môn khoa học gắn liền với thức tiễn, là một môn khoa học tự nhiên làm nền tảng cho các ngành khoa học kĩ thuật thì việc định hướng cho học sinh nghiên cứu để nắm bắt các kiến thức kĩ năng để giải quyết các tình huống trong thực tiễn cũng như bồi dưỡng tình yêu khoa học, yêu sự sáng tạo, chú trọng thực hành ngày càng quan trọng trong xã hội hiện đại. Tuy nhiên, trong trường phổ thông hiện nay, việc dạy học các môn khoa học thường mang nặng lí thuyết, ít chú trọng thực hành. Hoặc có thực hành nhưng ít gắn với thực tiễn. Dẫn đến học sinh thường chán học hoặc học chỉ vì thi đỗ, vì điểm cao, trong khi niềm đam mê học thực sự bị bào mòn mà lí do chính là vì các em không biết học để làm gì, học có liên quan gì cho cuộc sống sau này. 1
Điều này khiến tôi rất trăn trở, luôn đặt cho mình câu hỏi rằng cũng với bài học đó làm sao để các em có nhu cầu thực sự để tìm hiểu và yêu thích nó, và làm sao để gắn bài học với thực tiễn, làm sao để các học trò của mình đang dạy sau này sẽ tìm ra những sản phẩm mới hoặc làm chủ các công nghệ mới …là nguồn nhân lực có tài cho đất nước. Từ những lý do trên, là một giáo viên bộ môn hóa học, tôi chọn đề tài “Một số kế hoạch dạy học chủ đề giáo dục STEAM trong phần hóa học hữu cơ THPT” với mong muốn nghiên cứu khả năng vận dụng giáo dục STEAM góp phần nâng cao chất lượng dạy học trong thời đại công nghệ 4.0. II. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Với thời đại công nghệ 4.0, thì ngành giáo dục lại càng có một vai trò rất quan trọng, cần đào tạo ra một thế hệ công dân mới, khoa học, kỹ thuật – công nghệ, logic, nghệ thuật và giao tiếp lẫn nhau, một xã hội loài người với giá trị của thời đại. Để thực hiện được điều đó thì việc vận dụng giáo dục STEAM trong các nhà trường là điều rất cấp thiết. Ở Việt Nam, nghị quyết số 29- NQ/TW về đổi mới căn bản, toàn diện GD – ĐT đã khẳng định mục tiêu tổng quát của đổi mới là “phát triển toàn diện và phát huy tốt nhất tiềm năng, khả năng sáng tạo của mỗi cá nhân”; “chuyển mạnh quá trình giáo dục từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện năng lực và phẩm chất người học”. Chương trình giáo dục phổ thông mới (năm 2018) giải thích 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, kĩ 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” và phẩm chất là “những tính tốt thể hiện ở thái độ, hành vi, ứng xử của con người, cùng với năng lực tạo nên nhân cách con người”. Có phẩm chất tốt mới có thể làm việc tốt. Điều đó cho thấy mục tiêu dạy học phát triển phẩm chất , năng lực và mục tiêu của giáo dục STEAM là tương đồng. III. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Áp dụng giáo dục STEAM thiết kế một số chủ đề dạy học trong phần hóa học hữu cơ THPT nhằm nâng cao hiệu quả dạy và học môn hóa học, phát triển năng lực, phẩm chất của học sinh nhằm đào tạo ra những công dân tương lai đáp ứng nhu cầu của nền khoa học, công nghệ 4.0 trong thế kỉ XXI. IV. ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI Ở Việt Nam, trong những năm gần đây tuy chúng ta đã tiếp cận phương pháp giáo dục stem, nhưng tôi thấy việc giáo viên sử dụng phương pháp này trong dạy học còn rất ít, chưa được chú trọng (mặc dù đây là một phương pháp rất quan trọng, phù hợp với giáo dục thời đại). Mà có chăng thì cách tiếp cận, sử dụng phương pháp này ở mỗi giáo viên cũng khác nhau, đa dạng và phong phú. Khi tìm hiểu, nghiên cứu và vận dụng vào giảng dạy tôi đã vận dụng giáo dục 2
STEAM (Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học), Arts (nghệ thuật); có nghĩa là không chỉ hướng dẫn học sinh sáng tạo khoa học mà còn giáo dục nhân văn, học sinh được khuyến khích vận dụng óc sáng tạo về các môn nghệ thuật, các kiến thức xã hội và nhân văn để tạo ra một sản phẩm mới, có giá trị và ý nghĩa hơn.Tôi hi vọng với đề tài của tôi sẽ có ích, góp phần một hình thức giáo dục STEAM đem lại hiệu quả trong nhà trường. 3
PHẦN II. NỘI DUNG I. CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 1. Khái niệm giáo dục STEAM Giáo dục STEAM là một khái niệm dạy học liên nghành kết hợp giữa nghệ thuật với các môn học STEM truyền thống là: Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Nó nhấn mạnh việc học tập dựa trên thực hành thay vì theo cách giáo dục truyền thống, kiến thức lý thuyết. STEAM là ý tưởng sáng tạo ban đầu của Trường Thiết Kế Rhode Island (Mỹ), sau đó được sử dụng bởi nhiều nhà giáo dục và dần dần lan rộng ra cả Hoa Kỳ. Đây là một phương pháp tiếp cận giáo dục kiểu mới, trong đó Khoa Học, Công Nghệ, Kỹ Thuật, Nghệ Thuật, và Toán Học cũng được sử dụng để giảng dạy và hướng dẫn cho học sinh. Có thể diễn đạt STEAM một hình ảnh sau: Trong mô hình trên , quá trình học các môn khoa học tự nhiên sẽ cung cấp kiến thức để người học thực hiện các kĩ năng về kĩ thuật và thiết kế thành các qui trình hoạt động công nghệ, muốn cải tiến công nghệ hiện có hoặc sáng tạo ra các công nghệ mới thì cần có thêm kiến thức mới, và cứ như vậy khoa học, kĩ thuật và công nghệ tiến bộ không ngừng. Tất cả những hoạt động đó luôn cần có vai trò sáng tạo, kết nối của toán học, tin học và các giá trị nhân văn, với các yêu cầu cơ bản sau đây: - Dạy học tích hợp: Cần có sự kết nối, bổ trợ lẫn nhau giữa các môn học, các kiến thức thu được của HS nhằm mục đích giải quyết vấn đề có hiệu quả nhất. Nếu một chương trình học có nhiều môn, nhiều giáo viên dạy các môn khác nhau mà không có sự kết nối và bổ trợ lẫn nhau thì chưa được gọi là giáo dục STEAM. - Ứng dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề thực tế: giáo dục STEAM nhất thiết phải hướng đến các hoạt động thực hành và vận dụng kiến thức để tạo ra sản phẩm hoặc giải quyết các vấn đề của thực tế cuộc sống. - Kết nối trường học, cộng đồng đến các tổ chức toàn cầu: trước yêu cầu của thế giới phẳng và cách mạng công nghệ 4.0; giáo dục STEAM không chỉ hướng đến vấn đề cụ thể của địa phương mà còn phải đặt trong mối liên hệ với những vấn đề chung của thế giới. Ví dụ: giáo dục phát triển bền vững(ESD), biến dổi khí hậu, năng lượng tái tạo ... 4
Ông Richard Sherwood, chủ tịch AEG đã cho biết: "Chương trình giáo dục STEAM thành công ở khả năng truyền cảm hứng cho học sinh. Các em còn không nhận ra mình đang tiếp thu một lượng lớn kiến thức rất lớn nhờ sự say mê cuốn theo từng hoạt động của cả lớp, được trở thành một kỹ sư công nghệ, nhà nghiên cứu". Truyền cảm hứng luôn là một yếu tố quan trọng để trẻ tìm thấy đam mê và phát huy tiềm năng bản thân. Nội dung kiến thức trong giáo dục STEAM không khác nhiều với chương trình giáo dục thông thường nhưng nó khuyến khích học sinh tìm ra giải pháp thực tế cho mỗi vấn đề mà chúng đang gặp phải. Các em được tham gia nhiều vào các hoạt động thảo luận, chẳng hạn như tìm giải pháp về sự suy giảm nguồn nước, vấn đề y tế theo những cách thức gần gũi để rèn luyện tư duy sáng tạo, luôn biết liên hệ đến thực tế. 2. Các tiêu chí thể hiện tính ưu việt của bài học STEAM 2.1. Chủ đề bài học STEAM gắn liền với các vấn đề thực tiễn Xuất phát từ một vấn đề nào đó trong thực tiễn, bài học STEAM đặt học sinh trước các vấn đề thực tiễn xã hội, kinh tế, môi trường và yêu cầu tìm giải pháp. Để giải quyết các vấn đề đó, HS phải tìm tòi, nghiên cứu các kiến thức có liên quan với nhau trong các môn học và liên quan đến các vấn đề cần giải quyết(qua sách giáo khoa, học liệu, thiết bị thí nghiệm, thiết bị công nghệ) và buộc phải vận dụng tổng hợp các kiến thức đó. Chính vì vậy STEAM vừa đặt ra yêu cầu, vừa là cơ hội cho việc dạy học tích hợp. STEAM sẽ tạo ra những con người có năng lực thực tiễn trong môi trường làm việc, có tính sáng tạo cao với những công việc đòi hỏi những kĩ năng của thế kỉ XXI, nhất là kĩ năng thực hành để mưu sinh trong điều kiện thường xuên thay đổi (kĩ năng chuyển đổi, thực hành nghề nghiệp) 2.2. Bài học STEAM đưa học sinh vào hoạt động nhóm kiến tạo, tìm tòi, khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm và tạo ra sản phẩm Trong bài học STEAM, hoạt động của HS được thực hiện theo hướng mở có “khuôn khổ” về các điều kiện mà HS được sử dụng (chẳng hạn điều kiện các phương tiện học tập). Hoạt động học là hoạt động tự giác và hợp tác, tự tin và mạnh dạn, mở rộng hiểu biết về thế giới bên ngoài. HS tự học và trao đổi thông tin để chia sẽ ý tưởng của mình và thiết kế hoạt động tìm tòi, khám phá của bản thân cho phù hợp với tình huống có vấn đề đang phải giải quyết. Điều quan trọng là sản phẩm hay giải pháp đo chính HS làm ra và phải có tính mới (sự thay đổi, cải tiển cải cũ hay làm ra cái mới), tính hơn (đẹp hơn, hợp lí hơn, tiết kiệm hơn) cái hiện có. Công việc của GV là đặt ra những câu hỏi dạng mở, khơi gợi trí tưởng tượng cho HS khuyến khích HS đặt câu hỏi và kiên nhẫn với các câu hỏi “đến cùng” của các em. Kết quả học tập chỉ có thể đạt được dựa trên sự nổ lực của từng cá nhân và phát huy tác dụng cộng hưởng qua tương tác trong và ngoài từng nhóm 5
2.3. Bài học STEAM có nội dung được xây dựng chủ yếu từ các nội dung khoa học tự nhiên, khoa học xã hội, nhân văn, kĩ thuật, công nghệ và toán học mà học sinh đã và đang học. Các bài học STEAM phải bám sát với trình độ kiến thức các môn học của học sinh, kết nối những kiến thức, vốn sống đã có của HS để gợi mở các nhiệm vụ mới; đồng thời do yêu cầu của nhiệm vụ học tập hiện tại mà học sinh có nhu cầu tìm đến các kiến thức mới; GV sẽ thông qua đó mà dạy kiến thức mới, đồng hành, hỗ trợ, hướng dẫn HS tìm tòi, khám phá. Cũng cần tạo ra một môi trường học liệu phong phú trong điều kiện cho phép, tạo cơ hội sẵn sàng cho HS tham gia vào các hoạt động STEAM. Tuy vậy, không nhất thiết phải có nhiều thiết bị hiện đại mới dạy học được theo STEAM; trong giáo dục phổ thông bên cạnh máy tính và các thiết bị hiện đại khác, nên chú ý sử dụng các tải chế như: chai lọ, vỏ hộp, ống hút, túi giấy...và các vật liệu dễ tìm khác. Mặc dù trong các bài học STEAM cần phải tích hợp một cách có mục đích nội dung từ các môn khoa học, công nghệ, toán, và nghệ thuật nhưng với mỗi bài học chủ đề STEAM cần xác định lĩnh vực kiến thức nào (toán/ lí/ hóa/ sinh...) được huy động nhiều nhất để lựa chọn GV dạy phù hợp nhất. GV đầu mối là người lập kế hoạch hợp tác để các Gv có liên quan đều hiểu rõ cần làm những gì, làm thế nào để các mục tiêu dạy học có thể tích hợp trong một bài học đã có và từ đó, HS dần thấy rằng khoa học, công nghệ, toán và nghệ thuật không phải là các môn học độc lập,mà chúng liên quan với nhau để giải quyết các vấn đề. 2.4. Bài học STEAM được đánh giá theo nhiều mục tiêu, cần tính đến có nhiều đáp án đúng và coi thất bại như là một sự cần thiết của quá trình học Một câu hỏi nghiên cứu đặt ra, có thể đề xuất nhiều giả thuyết khoa học; một vấn đề cần giải quyết, có thể đề xuất nhiều phương án, và lựa chọn phương án tối ưu. Các bài học STEAM không nhất thiết chỉ có một kết quả đúng. Tiêu chí này cho thấy vai trò quan trọng của năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong bài học STEAM. Hãy cho HS quan sát và thực hiện các thí nghiệm khoa học, làm thử, làm lại làm thêm các thao tác, các quy trình hãy tập trung vào việc đặt câu hỏi để HS tự nói ra những thay đổi, những hiện tượng mà các em tự nhận ra bằng các giác quan. STEAM là một sự chuyển đổi từ cách thức giáo dục truyền thống, dựa vào kết quả để đánh giá, sang một phương pháp giáo dục hiện đại, trong đó quá trình học và kết quả học cùng được xem trọng như nhau. Ngoài những yêu cầu về khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học, bài học STEAM cần được đánh giá cả về sự sẵn sàng, ý thức tham gia, tinh thần cộng tác và những kĩ năng cần thiết cho HS ở thế kỉ XXI như: kĩ năng giải quyết vấn đề, kĩ năng giao tiếp, tư duy phản biện, kĩ năng hợp tác, tư duy biện chứng, và đưa ra giải pháp hướng nghiệp 3. Các hình thức tổ chức dạy học tiếp cận giáo dục STEAM 3.1. Tiến trình bài học STEAM theo quy trình kĩ thuật Bài học STEAM theo quy trình kĩ thuật có thể gồm 5 hoạt động: 6
Hoạt động 1: Xác định vấn đề ▪ Trong các bài học STEAM, học sinh được đặt trước các nhiệm vụ thực tiễn: giải quyết một tình huống hoặc tìm hiểu, cải tiến một ứng dụng kĩ thuật nào đó. Vấn đề STEAM được lựa chọn gắn với ứng dụng của kiến thức cần dạy, có liên quan tới các vấn đề xã hội, kinh tế, môi trường; thường gắn với cá nhân học sinh, bối cảnh địa phương hay vấn đề nổi bật, thời sự. Các vấn đề này phải thú vị, hấp dẫn để các nhóm tự nảy sinh nhu cầu giải quyết vấn đề, tiếp nhận nhiệm vụ mang tính thiết kế theo cách tự nhiên. Thông thường, khi giải quyết các vấn đề STEAM, học sinh ứng dụng được ngay trong cuộc sống, hay hỗ trợ vui chơi, giải trí. Hoạt động 2 : Nghiên cứu kiến thức nền Từ vấn đề cần giải quyết kèm theo sản phẩm phải hoàn thành với các tiêu chí cụ thể, học sinh cần phải nghiên cứu về kiến thức có liên quan cần sử dụng trong việc giải quyết vấn đề, thiết kế sản phẩm. Đó là những kiến thức, kĩ năng đã biết hay cần dạy cho học sinh trong chương trình giáo dục phổ thông. Hoạt động này bao gồm: nghiên cứu tài liệu khoa học (bao gồm sách giáo khoa); quan sát/thực hiện các thí nghiệm, thực hành; giải các bài tập/tình huống có liên quan để nắm vững kiến thức, kĩ năng. Hoạt động 3: Lựa chọn bản thiết kế/ kịch bản Dựa trên kiến thức đã học và trí tưởng tượng, học sinh đề xuất các ý tưởng. Giáo viên khuyến khích học sinh đề xuất nhiều phương án thiết kế sản phẩm. Đầu tiên, các nhóm phác thảo bản vẽ kĩ thuật nhằm cụ thể các ý tưởng, phương án thiết kế. Giáo viên khuyến khích các nhóm tự do phác thảo bản vẽ và không nên nhận xét hay đánh giá bản vẽ của các nhóm khác nhằm tránh trường hợp hạn chế tính sáng tạo của các nhóm. Sau đó, các nhóm lần lượt thuyết trình về bản vẽ thiết kế sản phẩm. Phần thuyết trình cần làm rõ cơ cấu sản phẩm, vật liệu dự kiến sử dụng… Các nhóm còn lại phản biện, chỉ ra ưu điểm và nhược điểm của từng bản vẽ thiết kế. Trong bước này, học sinh có nhiều cơ hội để rèn luyện và phát triển năng lực ngôn ngữ và giao tiếp. Cuối cùng, giáo viên tổ chức các nhóm thảo luận, thống nhất bản vẽ thiết kế tối ưu, phù hợp với nguồn lực: kinh phí, dụng cụ, vật liệu, năng lực các nhóm. Hoạt động 4 : Chế tạo và thử nghiệm sản phẩm Trong hoạt động này, các nhóm tiến hành chế tao mẫu (mô hình) theo bản thiết kế đã thống nhất với giáo viên (hoạt động 3). Trong quá trình chế tạo,các nhóm cần tiến hành thí nghiệm và đánh giá hiệu quả, từ đó đưa ra những điều chỉnh phù hợp. Trong hoạt động này, các nhóm có thể phải điều chỉnh mẫu thiết kế ban đầu để đảm bảo tính khả thi. Hoạt động 5: Trình bày sản phẩm và đánh giá 7
Trong hoạt động này, giáo viên tổ chức cho học sinh trình bày sản phẩm học tập đã hoàn thành trao đổi, thảo luận, đánh giá nguyên bản để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện. Giáo viên có thể giao nhiệm vụ về nhà để học sinh tiếp tục cải tiến và hoàn thành sản phẩm. 3.2. Bài học theo chủ đề của môn khoa học (dựa vào mô hình 5E) Quy trình 5E cũng là mô hình phổ biến trong xây dựng bài học. 5E là viết tắt của 5 từ bắt đầu bằng chữ E trong tiếng Anh: Gắn kết (Engage), Khám phá (Explore), Diễn giải (Explain), Củng cố (Elaborate), Đánh giá (Evaluate). Đây là một công cụ hữu hiệu giúp cho cả người học và người dạy cảm thấy bài học có tính hệ thống, liền mạch, có cơ hội phát triển theo tâm lý thích được tự khám phá và kiến tạo kiến thức. Quy trình dạy học này giúp giáo viên giảm được thời lượng dạy lý thuyết mà thay vào đó, tạo ra các hoạt động thực hành và khám phá. Ngoài ra, theo mô hình dạy học 5E, học sinh từng bước khám phá kiến thức mới dựa trên các kiến thức đã biết trước đó, có thể cá nhân hóa quá trình học của mình, tạo được sự gắn kết với quá trình học hơn. Gần đây, mô hình 5E còn được mở rộng thành 6E (thêm yếu tố công nghệ - Engineering) và 7E (thêm yếu tố Khơi gợi - Elicit, và Mở rộng - Extend) tùy theo đặc thù của từng buổi học. Mặc dù vậy, mô mình cốt lõi 5E vẫn được vận dụng phổ biến nhất. II. CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI II.1. Thực trạng giáo dục STEM/STEAM trên thế giới và ở Việt Nam Trên toàn thế giới, các nhà lãnh đạo, các nhà khoa học đều nhấn mạnh vai trò của giáo dục STEM/STEAM. Tổng thống Barack Obama phát biểu tại Hội chợ Khoa học Nhà Trắng hàng năm lần thứ ba, tháng 4 năm 2013: “Một trong những điều mà tôi tập trung khi làm Tổng thống là làm thế nào chúng ta tạo ra một phương pháp tiếp cận toàn diện cho khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM)... Chúng ta cần phải ưu tiên đào tạo đội ngũ giáo viên mới trong các lĩnh vực chủ đề này và để đảm bảo rằng tất cả chúng ta là một quốc gia ngày càng dành cho các giáo viên sự tôn trọng cao hơn mà họ xứng đáng”. Giáo sư Steven Chu, người đoạt giải Nobel Vật lý, phát biểu tại đại học SUSTech, ngày 16 tháng 10 năm 2016: "Giáo dục STEM/STEAM là một loại hình giáo dục hướng dẫn bạn học cách tự học". Giáo sư Chu đã chỉ ra lợi thế của giáo dục STEM/STEAM, tự học là rất quan trọng trong quá trình phát triển cá nhân. Và học STEM/STEAM cho phép mọi người tự trang bị cho mình khả năng suy nghĩ hợp lý và khả năng rà soát và tìm kiếm xác nhận như học toán học và có kiến thức sâu rộng. Nó mang đến cho bạn sự tự tin để đi đầu trong lĩnh vực mà chúng ta đang làm, thậm chí nhảy vào một lĩnh vực mới mà chúng ta chưa bao giờ đặt chân vào trước đây. "Bạn sẽ không bao giờ nói rằng bạn không thể chỉ vì thiếu kiến thức đầy đủ, đó là điểm quan trọng nhất của giáo dục STEM". Tháng 8
11/2016, Giáo sư Dan Shechtman, người đoạt giải Nobel về nghiên cứu hóa học và khoa học vật liệu, cho biết Israel phải làm nhiều hơn nữa để thúc đẩy nghiên cứu khoa học để đảm bảo giữ được công nghệ của mình. "Chính phủ phải khuyến khích các nghiên cứu khoa học và kỹ thuật ở độ tuổi trẻ". Tháng 9/2013, Thủ tướng Malaysia ông Datuk Seri Najib Razak phát biểu: Malaysia dự kiến 60% trẻ em và thanh thiếu niên tham gia chương trình giáo dục về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM) và sự nghiệp cho một tương lai tốt đẹp hơn của đất nước. Hiện tại, Giáo dục STEM/STEAM đã được triển khai tại nhiều nước trên thế giới, đặc biệt là các nước công nghiệp phát triển như Mỹ, Úc, Phần Lan, Canada, Nhật Bản, Hàn Quốc… Như vậy, có thể thấy rằng giáo dục STEM /STEAM trên thế giới đã trở thành trào lưu và đang phát triển mạnh mẽ tại nhiều nước trên thế giới, thậm chí tại Canada người lao động nhập cư có các kỹ năng STEM được hưởng các phúc lợi xã hội tốt hơn so với người dân lao động bản xứ. Khác với các nước phát triển trên thế giới như Mỹ, giáo dục STEM/STEAM du nhập vào Việt Nam không phải bắt nguồn từ các nghiên cứu khoa học giáo dục hay từ chính sách vĩ mô về nguồn nhân lực mà bắt nguồn từ các cuộc thi Robot dành cho học sinh từ cấp tiểu học đến phổ thông trung học do các công ty công nghệ tại Việt Nam triển khai cùng với các tổ chức nước ngoài. Ví dụ cuộc thi Robotics make X 2019 của Công ty Cp robot Công nghệ cao STEAM Việt Nam hay một số cuộc thi robocon của các hãng như Lego và một số cuộc thi robocon của các hãng khác trong nước. Từ đó đến nay giáo dục STEM/STEAM đã bắt đầu có sự lan toả với nhiều hình thức khác nhau, nhiều cách thức thực hiện khác nhau, nhiều tổ chức hỗ trợ khác nhau. Giáo dục STEM/STEAM trong các nhà trường phổ thông đã đạt được những kết quả ban đầu và ngày càng lan tỏa, tạo tiền đề thuận lợi cho các bước triển khai tiếp theo mang tính đại trà và hiệu quả. Thực hiện sự chỉ đạo của Bộ GD-ĐT về xây dựng và thực hiện chương trình giáo dục nhà trường, trong những năm gần đây các nhà trường phổ thông Việt Nam đã triển khai dạy học STEM/STEAM dưới nhiều hình thức và mức độ (nhưng trong một số trường hợp chính người thực hiện cũng chưa có ý thức rõ về tiếp cận dạy học STEM/ STEAM). Các hình thức đó là : tăng cường tính tích hợp, trải nghiệm, và vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề thực tế khi dạy học các bài học theo SGK xây dựng các bài học theo chủ đề tích hợp kiến thức nhiều môn học vào giải quyết tình huống thực tiễn; cuộc thi khoa học kĩ thuật dành cho HS trung học, các hoạt động trải nghiệm sáng tạo…Tuy nhiên, theo điều tra ở một số trường phổ thông trên huyện Nghi Lộc, nhìn chung các hoạt động đó mới ở phạm vi hẹp, chưa trở thành hoạt động thường xuyên, phổ biến của GV và nhà trường phổ thông; thực tế việc triển khai giáo dục STEAM vẫn còn gặp nhiều khó khăn, bất cập. 9
Để tiến hành tìm hiểu về thực trạng dạy học STEAM trong dạy học Hóa học ở trường THPT, tôi đã tiến hành khảo sát bằng phiếu điều tra đối với GV và HS với mục đích thu thập thông tin, phân tích khó khăn, thuận lợi của thực trạng dạy học STEAM môn Hóa học ở trường phổ thông. Nội dung khảo sát: Tìm hiểu nhận thức, hiểu biết, quá trình tổ chức dạy học STEAM môn Hóa học các GV ở các trường THPT. Đối tượng khảo sát: 30 GV dạy các bộ môn KHTN và Toán, Công nghệ ở 3 trường THPT trong huyện Nghi Lộc: Trường THPT Nghi Lộc 2, THPT Nghi Lộc 5, THPT Nguyễn Duy Trinh và 120 HS trường THPT Nghi Lộc 2. Thời gian khảo sát: Từ tháng 9/2019 đến tháng 11/2020. Phiếu khảo sát GV và HS (có trong Phụ lục kèm theo). Sau khi thu thập, phân tích, tổng hợp qua các phiếu điều tra, kết quả cho thấy như sau: 1.1. Hiểu biết của GV trong dạy học STEAM Hình 1. Biểu đồ thống kê sự hiểu biết, nhận thức của GV về dạy học theo định hướng STEAM 10
1.2. Mức độ cần thiết dạy học Hóa học theo định hướng giáo dục STEAM Hình 2. Biểu đồ thống kê sự cần thiết dạy học môn Hóa học theo định hướng giáo dục STEAM 1.3. Mức độ thường xuyên đưa STEAM vào dạy học Hóa Học Hình 3. Biểu đồ thống kê về mức độ thường xuyên đưa STEAM vào dạy học Hóa học 11
1.4. Thống kê sự hứng thú của HS khi tham gia hoạt động STEAM Hình 4. Biểu đồ thống kê về sự hứng thú tham gia hoạt động STEAM của HS 1.5. Thống kê số HS được học Hóa học theo định hướng giáo dục STEAM Hình 5. Biểu đồ thống kê số lượng HS đã được học các chủ đề môn Hóa học heo định hướng giáo dục STEAM 12
Như vậy thông qua khảo sát GV và HS chúng tôi nhận thấy nhìn chung các GV đều thấy được tầm quan trọng và sự cần thiết của dạy học môn Hóa học theo định hướng STEAM, tuy nhiên vấn đề vẫn là triển khai, tổ chức dạy học theo định hướng STEAM như thế nào cho hiệu quả và phù hợp với điều kiện dạy học ở trường phổ thông. Mặc dù một số GV đã thực hiện, nhưng vẫn còn lúng túng, hạn chế. Nhiều GV cho biết, trong dạy học Hóa học chỉ tập trung truyền thụ kiến thức mà chưa chú trọng, chủ động trang bị cho HS kiến thức môn Hóa học cũng như các môn KHTN, Công nghệ và Toán theo định hướng STEAM. Đối với các em HS, việc đưa STEAM vào dạy học là rất cần thiết bởi những hiệu quả mà nó mang lại trong giáo dục là to lớn. Một mặt thực hiện được những mục tiêu của giáo dục phổ thông đó là phát triển các năng lực cốt lõi của HS và năng lực đặc thù của môn học, mặt khác nó tác động tích cực đến thái độ, tâm lý người dạy bởi sự hứng thú, niềm đam mê, yêu thích khoa học của các em. II.2. Nguyên nhân và khó khăn của thực trạng dạy học theo định hướng STEAM trong nhà trường Phương pháp giáo dục STEM/ STEAM luôn nhận được sự quan tâm của các nhà lãnh đạo, nhận thức về vai trò của STEM/ STEAM trong cải cách giáo dục cũng được đề cập, và đặc biệt được sự tiếp nhận nhiệt tình từ các em học sinh. Mặt khác, việc tiếp cận chương trình GDPT mới cũng đã tạo điều kiện thuận lợi hơn để có thể triển khai giáo dục STEM/STEAM. Tuy nhiên, việc thực hiện dạy học theo định hướng STEAM trong nhà trường hiện nay còn gặp nhiều khó khăn và rào cản. Khó khăn lớn nhất phải kể đến đó là vấn đề thi cử, hiện nay thi cử vẫn chủ yếu là lí thuyết, giải các bài tập, trong khi đó STEAM là sản phẩm. Việc học gì thi đó sẽ khiến cho học sinh e ngại khi bỏ thời gian vào STEAM, tâm lí của phụ huynh và áp lực thành tích trong các cuộc thi thì hầu hết các em chỉ chú trọng tìm tòi, nghiên cứu phương pháp giải các dạng bài tập, luyện đề… sao cho kết quả cao nhất. Các Thầy Cô vì thế cũng sẽ không dành thời gian để soạn các bài giảng theo hình thức STEAM. Với khung chương trình hiện hành, GV vẫn còn gặp khó khăn trong việc tổ chức các nội dung, chủ đề sao cho vừa đảm bảo được yêu cầu của khung chương trình vừa phải phát huy tính sáng tạo của HS. Vì vậy khi triển khai chương trình GDPT mới cần phải có hướng dẫn về những chủ đề STEM/ STEAM trong các môn, lĩnh vực học tập để tạo thuận lợi cho GV tổ chức dạy học. Tâm lý ngại tìm hiểu, ngại sáng tạo cùng với trình độ GV chưa đáp ứng được yêu cầu. Phần lớn GV chưa có nhận thức đầy đủ về giáo dục STEM/ STEAM và có những hướng suy nghĩ giáo dục STEM/ STEAM cao xa, khó thực hiện. GV THPT được đào tạo đơn môn, do đó gặp khó khăn khi triển khai dạy học theo hướng liên ngành như giáo dục STEM/ STEAM. Bên cạnh đó, GV 13
còn ngại học hỏi, ngại chia sẻ với đồng nghiệp, nên chưa có sự phối hợp tốt giữa GV các bộ môn trong dạy học STEM/ STEAM. Mặt khác, nhiều giáo viên cứ nghĩ dạy học STEAM thì cần có cơ sở vật chất, các thiết bị hiện đại mới dạy được. Như vậy việc thực hiện trong các nhà trường là không thể vì tốn kém rất nhiều tiền bạc. Cách hiểu này có phần cục bộ, cần phải hiểu rằng STEAM là kết hợp các môn học để tìm ra nguyên lí của các sản phẩm, học gắn liền với thực hành, không phải chỉ có robot mới là STEAM, mà là các sản phẩm thiết thực có nguyên lí từ các bài học, gắn vào giải quyết các vấn đề hằng ngày của các em đó chính là STEAM. Trong giáo dục phổ thông bên cạnh máy tính và các thiết bị hiện đại khác, nên chú ý sử dụng các vật tải chế như: chai lọ, vỏ hộp, ống hút, túi giấy...và các vật liệu dễ tìm khác. Trên cơ sở phân tích các nguyên nhân, khó khăn đã đề cập ở trên, chúng tôi thấy muốn tổ chức dạy học STEAM có hiệu quả, thành công việc đầu tiên GV phải dành nhiều thời gian đọc, nghiên cứu, tìm hiểu về các tài liệu chuyên sâu STEAM. Từ đó, căn cứ vào điều kiều kiện dạy học cụ thể ở mỗi nhà trường thực hiện các hoạt động chuyên môn: trao đổi ý kiến với đồng nghiệp, thống nhất xây dựng các chủ đề STEAM của mỗi phân môn, tổ chức các hoạt động dạy học phù hợp. Không nhất thiết đặt nặng vấn đề tạo ra các sản phẩm STEAM phức tạp, có tính kĩ thuật cao mà điều quan trọng trong dạy học là tạo cho HS một thói quen thường xuyên ứng dụng các kiến thức lý thuyết, các nguyên lý đã học vào thực tiễn để quá trình học là một quá trình kiến tạo, phát triển năng lực. Sau khi học được mỗi chủ đề STEAM các em đạt được những phẩm chất, năng lực mà GV đã đề ra. Trong quá trình dạy học nên khuyến khích các em sử dụng các nguồn nguyên vật liệu sẵn có, quen thuộc, rẻ tiền, có thể tận dụng những phế phẩm để tạo ra những sản phẩm thân thiện với môi trường, giáo dục ý thức trách nhiệm các em với cộng đồng, môi trường tự nhiên. Các sản phẩm STEAM có thể không mới đối với nhân loại nhưng lại có tính mới đối với HS nên kích thích được sự tò mò, hứng thú trong quá trình học của HS. Nhìn nhận vấn đề như vậy GV có thể dễ dàng, thoải mái hơn trong tiếp cận dạy học các bộ môn KHTN theo phương thức STEAM. Trong đề tài này, với mục đích đưa giáo dục STEAM vào trường học để nâng cao chất lượng dạy học bộ môn, tôi xin trình bày giải pháp thực hiện dưới đây. III. THIẾT KẾ MỘT SỐ CHỦ ĐỀ GIÁO DỤC STEAM TRONG DẠY HỌC PHẦN HÓA HỌC HỮU CƠ THPT III.1. Phân tích đặc điểm nội dung phần hóa học hữu cơ chương trình THPT dưới góc độ STEAM Phần hóa học hữu cơ trong chương trình THPT cung cấp cho HS các kiến thức cơ bản về các hợp chất hữu cơ (hiđrocacbon và dẫn xuất hiđrocacbon (dẫn xuất halogen, ancol, phenol, anđêhit, xeton, amin, axit, este,hợp chất tạp chức, polime) ): khái niệm, cấu trúc, tính chất của chúng. Dựa vào các tính chất đó để tìm ra được, biết được những ứng dụng của chúng trong cuộc sống. Hợp chất 14
hữu cơ có thể làm nguyên liệu, nhiên liệu cho các nghành công nghiệp, đóng vai trò quan trọng trong y học hay những thứ đơn giản chúng ta thường gặp nhiều trong đời sống cũng chứa đựng nhiều hợp chất hữu cơ. Ví dụ: Ancol có ứng dụng khá phổ biển trong cuộc sống như sản xuất đồ uống, nhiên liệu, mỹ phẩm, nguyên liệu và các ngành công nghiệp khác; trong đó etanol là ancol được sử dụng nhiều nhất. Etanol được dùng làm nguyên liệu để sản xuất các hợp chất khác như axit axetic, …một phần lớn etanol dùng làm dung môi để pha chế dược phẩm, nước hoa…Điều chế các loại rượu uống nói riêng hoặc các đồ uống có etanol nói chung, người ta chỉ dùng sản phẩm của quá trình lên men rượu các sản phẩm nông nghiệp như : gạo, ngô, sắn, quả nho… Các hợp chất axit cacboxylic được ứng dụng nhiều trong công nghiệp. Ngoài ra, một số hợp chất của axit cacboxylic như axit axetic có trong thành phần giấm ăn, cũng được dùng rộng rãi trong đời sống hằng ngày của chúng ta. Một số axit cacboxylic chúng ta biết đến như axit citric có trong thành phần quả chanh, quất.. hay axit lactic trong sữa chua...nhờ biết được các đặc tính của chúng mà chúng ta biết tác dụng của nó trong việc sử dụng . Hay khi học hợp chất amin HS sẽ giải thích được hiện tượng trong đời sống đó là cá luôn có mùi tanh. Để xử lí mùi tanh thì phải làm thế nào ...Biết được nicotin có trong thành phần thuốc lá là một chất rất độc như thế nào... Kiến thức hóa học hữu cơ trong chương trình THPT hiện hành rất gần gũi và có nhiều ứng dụng trong đời sống và công nghiệp. Đây là một điểm rất thuận lợi để triển khai dạy học theo định hướng STEAM. III.2. Đề xuất một số chủ đề dạy học STEAM phần hóa học hữu cơ THPT Dựa vào nhu cầu thực tiễn của cuộc sống mà HS cần khám phá, kết hợp với nội dung kiến thức chương trình SGK hóa học 11 và 12 phần hóa hữu cơ, GV có thể xây dựng được rất nhiều chủ đề dạy học STEAM. Trên cơ sở những vấn đề về cơ sở lí luận và thực tiễn đã tìm hiều, tôi xin được đề xuất một số chủ đề STEAM có thể triển khai ở phần hóa học hữu cơ. Khi thực hiện dạy học STEAM, giáo viên có thể lựa chọn chủ đề STEAM phù hợp với điều kiện thực tiễn dạy học của nhà trường hay trình độ của học sinh... TT Chủ đề thực tiễn Kiến thức, kỹ năng môn Hóa học có liên quan 1 Nước rửa tay đề phòng dịch bệnh Bài 40. Ancol (hóa học 11) 2 Ly rượu mừng tết Bài 5. Glucozơ (hóa học 12) 3 Sản xuất giấm ăn từ một số loại Bài 45. Axitcacboxylic (hóa học 11). quả tự nhiên như chuối, dứa, táo Chương 2. Cacbohiđrat(hóa học 12) 15
4 Làm sữa chua Bài 45. Axitcacboxylic (hóa học 11). Chương 2. Cacbohiđrat(hóa học 12) 5 Tạo ra những quả bóng trứng Bài 45. Axitcacboxylic (hóa học 11) nhảy 6 Ca-no phản lực Bài 45. Axitcacboxylic (hóa học 11) 7 Mô hình núi lửa Bài 45. Axitcacboxylic (hóa học 11) 8 Đèn dung nham Bài 2. Chất béo (hóa 12) 9 Tự tay làm xà phòng từ các loại Chương 1.Este - Lipit (hóa học 12) dầu thực vật 10 Nước tẩy rửa nhà bếp sạch, an Chương 1.Este - Lipit (hóa học 12) toàn 11 Phòng chống tác hại khói thuốc Bài 9. Amin (hóa học 12) lá 12 Làm bè, áo phao từ các phế liệu Chương 4. Polime và vật liệu polime (rác thải nhựa) sử dụng trong (hóa học 12) mùa mưa lũ III.3. Thiết kế một số chủ đề giáo dục STEAM trong dạy học phần hóa học hữu cơ THPT. Trong 12 chủ đề mà tôi đã đề xuất để dạy học một số bài học Hóa học thuộc chương trình THPT hiện hành theo phương thức STEAM như đã giới thiệu trên đây, trong quá trình tổ chức dạy học, chúng tôi đã tổ chức cho HS thực hiện thông qua nhiều hình thức như lồng ghép dạy học chủ đề STEAM vào một số tiết học trên lớp, dạy học dự án, các hoạt động trải nghiệm như hoạt động ngoại khóa, giao nhiệm vụ về nhà cho HS dưới sự hướng dẫn của GV. Trong SKKN này, tôi lựa chọn giới thiệu và xin được trình bày cụ thể quá trình tổ chức dạy học 5 chủ đề STEAM sau: Chủ đề 1. Phòng chống tác hại của thuốc lá Chủ đề 2. Chế tạo bè, áo phao từ các phế liệu (rác thải nhựa) sử dụng trong mùa mưa lũ (phụ lục) Chủ đề 3. Nước tẩy rửa nhà bếp sạch, an toàn (phụ lục) Chủ đề 4. Đèn dung nham (phụ lục) Chủ đề 5. Mô hình núi lửa (phụ lục) Các chủ đề giáo dục STEAM được tổ chức dạy học dựa trên quy trình thiết kế kỹ thuật. 16