Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Phát triển năng lực tư duy, sáng tạo cho học sinh thông qua Bài dạy STEM kỹ thuật trong chương trình Hóa học 10

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:95

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu sáng kiến "Phát triển năng lực tư duy, sáng tạo cho học sinh thông qua Bài dạy STEM kỹ thuật trong chương trình Hóa học 10" nhằm vận dụng cơ sở lí luận và thực tiễn về Bài dạy STEM kỹ thuật trong dạy học nhằm phát triển năng lực tư duy, sáng tạo cho học sinh.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Phát triển năng lực tư duy, sáng tạo cho học sinh thông qua Bài dạy STEM kỹ thuật trong chương trình Hóa học 10

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN SÁNG KIẾN PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƢ DUY, SÁNG TẠO CHO HỌC SINH THÔNG QUA BÀI DẠY STEM KỸ THUẬT TRONG CHƢƠNG TRÌNH HÓA HỌC 10 LĨNH VỰC: HÓA HỌC Năm thực hiện: 2022- 2023
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƢỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG HOÀNG MAI SÁNG KIẾN PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƢ DUY, SÁNG TẠO CHO HỌC SINH THÔNG QUA BÀI DẠY STEM KỸ THUẬT TRONG CHƢƠNG TRÌNH HÓA HỌC 10 LĨNH VỰC: HÓA HỌC Nhóm tác giả: 1. Nguyễn Thị Trang - SĐT: 0986434827 2. Nguyễn Thị Nga - SĐT: 0988269899 Năm thực hiện: 2022- 2023
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 2 5. Những đóng góp mới của đề tài 2 5.1. Về lý luận 2 5.2. Về thực tiễn 2 Phần II. Nội dung nghiên cứu 3 Chƣơng 1. Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu 3 1.1. Bài dạy STEM kỹ thuật là gì? 3 1.2. Vai trò của Bài dạy STEM kỹ thuật đối với sự phát triển năng 4 lực tư duy, sáng tạo 1.3. Quy trình xây dựng kế hoạch Bài dạy STEM kỹ thuật 4 1.4. Định hướng về phương pháp và công cụ đánh giá trong dạy học 6 Bài dạy STEM kỹ thuật Chƣơng 2. Cơ sở thực tiễn của vấn đề nghiên cứu 8 2.1. Phân tích và đánh giá thực trạng phát triển năng lực tư duy, sáng tạo cho học sinh thông qua Bài dạy STEM kỹ thuật trong 8 chương trình hóa học 10 dựa trên thực tế khảo sát 2.2. Nguyên nhân dẫn đến thực trạng 12 Chƣơng 3. Giải pháp và thực nghiệm đề tài 13 3.1. Xây dựng kế hoạch Bài dạy STEM kỹ thuật 13 3.1.1. Mô hình mô phỏng cấu trúc lớp vỏ electron nguyên tử 13 Aluminium 3.1.2. Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học 3D 28 3.1.3. Mô hình mô phỏng cấu trúc phân tử methane (CH4) 19
3.2. Tổ chức thực hiện Bài dạy STEM kỹ thuật 47 3.3. Đánh giá kết quả thực nghiệm 17 3.4. Khảo sát sự cấp thiết và tính khả thi của các giải pháp đề xuất 49 3.4.1. Mục đích khảo sát 49 3.4.2. Nội dung và phương pháp khảo sát 50 3.4.2.1. Nội dung khảo sát 50 3.4.2.2. Phương pháp khảo sát và thang đánh giá 50 3.4.3. Đối tượng khảo sát 51 3.4.4. Kết quả khảo sát về sự cấp thiết và tính khả thi của các giải 51 pháp đã đề xuất Phần III. Kết luận và kiến nghị 55 1. Đánh giá kết quả đã đạt được, những đóng góp mới, tính sáng tạo 55 của sáng kiến 2. Kiến nghị đề xuất 55 Tài liệu tham khảo 56 Phụ lục
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT GDPT Giáo dục phổ thông ĐC Đối chứng GV Giáo viên HS Học sinh THPT Trung học phổ thông SGK Sách giáo khoa BTH Bảng tuần hoàn SL Số lượng TL Tỉ lệ % TN Thực nghiệm
PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lí do chọn đề tài Dạy học phát triển năng lực, phẩm chất học sinh là một trong những tư tưởng đổi mới chủ đạo của giáo dục và đào tạo Việt Nam. Đối với giáo dục phổ thông, tư tưởng này được thể hiện đầy đủ và toàn diện trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018. Có nhiều phương thức để phát triển phẩm chất, năng lực cho người học, trong đó giáo dục STEM là một trong những phương thức phù hợp và rất hiệu quả. Khi triển khai các bài dạy STEM nói chung và bài dạy STEM kỹ thuật nói riêng, học sinh được hợp tác với nhau, chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm vụ học; được làm quen với hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học, kỹ thuật. Các hoạt động nêu trên góp phần tích cực vào hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh, đặc biệt là năng lực tư duy, sáng tạo. Để phát triển năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học, bài dạy STEM kỹ thuật tạo cơ hội cho học sinh được đọc, tiếp cận, trình bày thông tin về những vấn đề thực tiễn cần đến kiến thức hoá học và đưa ra giải pháp. Qua đó rèn luyện các kĩ năng phát hiện vấn đề; lập kế hoạch nghiên cứu; giải quyết vấn đề (thu thập, trình bày thông tin, xử lí thông tin để rút ra kết luận); đánh giá kết quả giải quyết vấn đề; nêu giải pháp khắc phục, cải tiến; đồng thời phát triển cho học sinh khả năng tích hợp các kiến thức, kĩ năng của các môn Toán, Công nghệ và Hoá học vào việc nghiên cứu giải quyết một số tình huống thực tiễn. Bên cạnh đó, chúng tôi nhận thấy có sự tương đồng về phương pháp, hình thức tổ chức dạy học giữa dạy học hóa học và giáo dục STEM. Đó là chú trọng vào hoạt động, thực hành, trải nghiệm và định hướng sản phẩm. Bài dạy STEM nói chung và bài dạy STEM kỹ thuật nói riêng là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường hiện nay. Hình thức này được thực hiện thông qua dạy học các bài học, mạch nội dung, chuyên đề học tập, bám sát chương trình giáo dục phổ thông, gắn kết với bản chất, nguyên lí khoa học của thế giới tự nhiên hoặc các vấn đề của thực tiễn, xã hội. Trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư, với tinh thần đổi mới của Chương trình giáo dục phổ thông 2018, việc thúc đẩy giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông là tất yếu. Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi nghiên cứu đề tài: “Phát triển năng lực tư duy, sáng tạo cho học sinh thông qua Bài dạy STEM kỹ thuật trong chương trình Hóa học 10.” 2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu Vận dụng cơ sở lí luận và thực tiễn về Bài dạy STEM kỹ thuật trong dạy học nhằm phát triển năng lực tư duy, sáng tạo cho học sinh. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 3.1. Đối tượng nghiên cứu 1
Xây dựng kế hoạch bài dạy STEM kỹ thuật trong chương trình Hóa học 10. 3.2. Phạm vi nghiên cứu - Đề tài nghiên cứu các vấn đề liên quan đến hoạt động phát triển năng lực tư duy, sáng tạo cho học sinh thông qua Bài dạy STEM kỹ thuật trong chương trình hóa học 10. - Thực nghiệm đề tài đối với học sinh lớp 10 trường THPT Hoàng Mai. 4. Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu tài liệu. - Phương pháp quan sát - Phương pháp phỏng vấn - Phương pháp thực nghiệm sư phạm. 5. Những đóng góp mới của đề tài 5.1. Về lý luận Đề tài làm rõ những cơ sở lý luận cũng như quy trình tổ chức bài dạy STEM kỹ thuật. Đây là một trong những hình thức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường trung học. Giáo viên thiết kế các bài dạy STEM kỹ thuật để triển khai trong quá trình dạy học môn Hóa học theo hướng tiếp cận tích hợp nội môn hoặc liên môn. Nội dung bài dạy bám sát chương trình giáo dục phổ thông và thời lượng theo quy định của chương trình.Vì vậy hình thức bài dạy STEM được triển khai thường xuyên hơn. 5.2. Về thực tiễn Đề tài đã được nghiên cứu và đúc rút từ kinh nghiệm có tính thực tiễn cao. Bài dạy STEM kỹ thuật khắc phục được những hạn chế, khó khăn về cơ sở vật chất, thời gian và kiến thức liên môn. Ưu tiên sử dụng các thiết bị, công nghệ sẵn có, dễ tiếp cận với chi phí tối thiểu, thời gian hoàn thành sản phẩm nhanh, tạo hứng thú học tập môn Hóa học và phát triển năng lực tư duy, sáng tạo cho học sinh. 2
Bài dạy STEM kỹ thuật là 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, tăng cường hoạt động nhóm, tự lực chiếm lĩnh kiến thức mới. Học sinh thực hiện bài dạy STEM kỹ thuật được chủ động nghiên cứu SGK, tài liệu học tập để tiếp nhận và vận dụng kiến thức thông qua các hoạt động: lựa chọn giải pháp giải quyết vấn đề; thực hành thiết kế, chế tạo, thử nghiệm mẫu thiết kế; chia sẻ, thảo luận, hoàn thiện hoặc điều chỉnh mẫu thiết kế dưới sự hướng dẫn của giáo viên. Như vậy, đối tượng trực tiếp xử lý thông tin chính là HS. Đề tài phù hợp với xu hướng đổi mới giáo dục toàn diện, đặt người học làm trung tâm và phát huy tính chủ động, tích cực và sáng tạo của học sinh. Đáp ứng được sự quan tâm của giáo viên về đổi mới phương pháp dạy theo hướng phát triển năng lực học sinh phù hợp với Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 04/11/2013 và thông tư số 32/2018/TT-BGDĐT về ban hành chương trình giáo dục phổ thông mới. PHẦN II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Chƣơng 1. Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu 1.1. Bài dạy STEM kỹ thuật là gì? STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Mathematics (Toán học). Theo Chương trình giáo dục phổ thông 2018, giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể. Giúp học sinh làm chủ kiến thức phổ thông, biết vận dụng hiệu quả kiến thức, kỹ năng đã học vào đời sống và tự học suốt đời. Giáo dục STEM là một trong những hoạt động giáo dục hiệu quả trong việc hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh. Bao gồm ba hình thức tổ chức giáo dục STEM cơ bản: Bài dạy STEM (Bài dạy STEM khoa học, bài dạy STEM kỹ thuật); Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM; Tổ chức hoạt động nghiên cứu nghiên cứu khoa hoc – kỹ thuật. Bài dạy STEM kỹ thuật là hình thức tổ chức hoạt động giáo dục được thiết kế dựa trên quy trình thiết kế kỹ thuật. Bài dạy STEM kỹ thuật hướng tới phát hiện, đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề trong thực tiễn trên cơ sở vận dụng các nguyên lí khoa học, toán và các công nghệ hiện có. Bài dạy STEM kỹ thuật được sử dụng trong các môn học của lĩnh vực STEM, là sự kết hợp giữa tìm tòi nguyên lí khoa học và vận dụng nó trong thiết kế, chế tạo các sản phẩm giải quyết vấn đề đặt ra hay đáp ứng nhu cầu của người sử dụng. Cấu trúc bài dạy STEM kỹ thuật gồm 5 hoạt động chính trên cơ sở quy trình 8 bước của hoạt động thiết kế kỹ thuật. 3
Tổ chức thực hiện bài dạy STEM kỹ thuật thường kết hợp giữa hoạt động trên lớp và hoạt động ngoài giờ học. Trong đó, các hoạt động xác định vấn đề; lựa chọn giải pháp; chia sẻ, thảo luận và điều chỉnh thường được bố trí trên lớp, có sự điều khiển, giám sát của giáo viên. Các hoạt động còn lại diễn ra ở phòng bộ môn, phòng thực hành STEM, câu lạc bộ, hay các cơ sở giáo dục, trải nghiệm kỹ thuật, công nghệ ngoài nhà trường. 1.2. Vai trò của Bài dạy STEM kỹ thuật đối với sự phát triển năng lực tƣ duy, sáng tạo Bài dạy STEM kỹ thuật chú trọng thiết kế, chế tạo; định hướng sản phẩm giải quyết vấn đề đặt ra. Bên cạnh tư duy sáng tạo và giải quyết vấn đề, bài dạy STEM kỹ thuật yêu cầu học sinh có năng lực khám phá khoa học (để chiếm lĩnh tri thức khoa học); năng lực về kỹ thuật, công nghệ trong vẽ thiết kế sản phẩm, lựa chọn và gia công vật liệu cơ khí; thiết kế, lập trình và lắp ráp mạch điện điều khiển và tự động hóa, in 3D, công nghệ IoT, Robotics,…(để thiết kế, chế tạo sản phẩm). Việc học của học sinh giống như công việc của các kỹ sư (Engineer). Thông qua bài dạy STEM kỹ thuật, học sinh được tự mình khám phá tri thức khoa học, vận dụng tri thức đó để thiết kế, chế tạo các sản phẩm giải quyết vấn đề đặt ra, phát triển tư duy thiết kế, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo. 1.3. Quy trình xây dựng kế hoạch Bài dạy STEM kỹ thuật 4
Bước 1. Lựa chọn nội dung bài dạy STEM kỹ thuật - Dựa vào nội dung kiến thức trong chương trình môn Hóa học 10 và các hiện tượng, quá trình gắn với các kiến thức đó trong thực tiễn. - Xuất phát từ việc đáp ứng một số nhu cầu thiết thực trong học tập, trong cuộc sống,... - Thông qua những câu chuyện về các phát minh, sáng chế của các nhà khoa học nổi tiếng dẫn đến nhu cầu mong muốn thử nghiệm, chứng minh thông qua bài dạy STEM. - Tham khảo ý tưởng từ những bài học, dự án có sẵn trong các nguồn tài liệu trong nước và quốc tế. - Thường xuyên đặt câu hỏi “những kiến thức đã học trong bài được ứng dụng ở đâu trong thực tiễn, có thể dùng nó để giải quyết những vấn đề gì”. Bước 2. Xác định vấn đề cần giải quyết Bước 3. Xây dựng tiêu chí của sản phẩm/giải pháp giải quyết vấn đề 5
Bước 4. Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học 1.4. Định hƣớng về phƣơng pháp và công cụ đánh giá trong dạy học Bài dạy STEM kỹ thuật Trong bài dạy STEM kỹ thuật, phương pháp và công cụ đánh giá được sử dụng đa dạng tùy vào từng hoạt động cụ thể, đảm bảo hoạt động đánh giá vừa bám sát các quy định, hướng dẫn của Bộ Giáo dục và Đào tạo. Mục đích Ngƣời đánh Hoạt động Phƣơng pháp Công cụ đánh giá giá Đánh giá kiến Phương pháp - Câu hỏi (tự Giáo viên. thức đã học, viết. luận, trắc kinh nghiệm nghiệm, bảng thực tiễn và hỏi KWL, kĩ các kĩ năng thuật công não liên quan cần viết...). Bài sử dụng trong kiểm tra. 1. ác bài Bảng kiểm, Học sinh tự định vấn rubric (các tiêu đánh giá. đề chí nên viết dưới dạng các câu hỏi - Bảng hỏi). Phương pháp Câu hỏi tự Giáo viên. hỏi đáp. luận, kĩ thuật công não nói. 6
Đánh giá kiến Phương pháp Câu hỏi, bài Giáo viên. thức nền của viết. tập (thiết kế 2. Nghiên học sinh. thành các cứu kiến phiếu học tập). thức nền và đề xuất Đánh giá bản Phương pháp Rubric, bảng Học sinh tự giải pháp vẽ/bản trình quan sát (bản kiểm. đánh giá. bày giải pháp vẽ/bản trình theo yêu cầu. bày giải pháp). Đánh giá giải Phương pháp Phương pháp Giáo viên, học pháp và kĩ quan sát (học quan sát (học sinh đánh giá năng trình bày sinh trình bày sinh trình bày đồng đ ng. (theo tiêu chí bản thiết kế). bản thiết kế). giáo viên đưa Phương pháp Phương pháp ra khi giao đánh giá qua đánh giá qua nhiệm vụ). sản phẩm học sản phẩm học tập (bản thiết tập (bản thiết kế). kế). 3. Lựa Đánh giá mức Phương pháp Câu hỏi tự Giáo viên, học độ hiểu rõ kiến quan sát (học luận (có thể sử sinh đánh giá chọn giải pháp thức, biện sinh trình bày dụng kĩ thuật đồng đ ng. pháp đề xuất, bản thiết kế). 321). khả năng vận Phương pháp dụng kiến thức hỏi đáp (thảo vào đề xuất luận chung cả lớp, giáo viên giải pháp. và học sinh khác đặt câu hỏi làm rõ, phản biện và nhóm trình bày trả lời). Đánh giá sản Phương pháp Phiếu đánh giá Học sinh tự 4. Chế tạo phẩm thử quan sát theo tiêu chí đánh giá. m u, th nghiệm theo (thông qua (rubric). Bảng nghiệm và tiêu chí đánh quan sát sản kiểm. đánh giá giá sản phẩm. phẩm chế tạo). Đánh giá mức Phương pháp Câu hỏi tự Giáo viên, học 5. Chia sẻ, độ nắm vững quan sát luận (có thể sử sinh đánh giá thảo luận, kiến thức, khả (thông qua dụng kĩ thuật đồng đ ng. điều chỉnh năng vận dụng trình bày sản 321). 7
kiến thức vào phẩm) và chế tạo sản Phương pháp phẩm, khả đánh giá qua năng giải sản phẩm học quyết vấn đề tập (thông qua trong quá trình sản phẩm chế tạo sản STEM của bài phẩm và ý học). tưởng cải tiến, phát triển sản phẩm. Đánh năng lực Phương pháp Phiếu đánh giá Giáo viên hợp tác, tự đánh giá qua theo tiêu chí. (thông qua hồ học, giải quyết hồ sơ học tập Thang đo. sơ học tập). vấn đề... (thông qua Bảng kiểm. Học sinh tự biên bản, nhật đánh giá. kí chế tạo sản phẩm). Trong các công cụ đánh giá sử dụng trong bài dạy STEM thì phiếu đánh giá theo tiêu chí (rubrics) và hồ sơ học tập là những công cụ đánh giá đặc trưng và quan trọng thường được sử dụng nhiều để đánh giá trong bài dạy STEM kỹ thuật. Chƣơng 2. Cơ sở thực tiễn của vấn đề nghiên cứu 2.1. Phân tích và đánh giá thực trạng phát triển năng lực tƣ duy, sáng tạo cho học sinh thông qua Bài dạy STEM kỹ thuật trong chƣơng trình hóa học 10 dựa trên thực tế khảo sát 1. Khảo sát hoạt động dạy học của giáo viên Link Phiếu khảo sát hoạt động giáo dục STEM dành cho giáo viên Chúng tôi đã tiến hành khảo sát giáo viên giảng dạy môn Hóa học ở trên địa bàn cụm Quỳnh Lưu – Hoàng Mai, với số lượng GV tham gia khảo sát là 50 người, kết quả thu được như sau 8
Câu 1. Để rèn luyện và phát triển năng lực tư duy, sáng tạo trong quá trình học tập môn Hóa học cho HS, thầy cô thường xuyên tổ chức những hoạt động dạy học nào? 120% 100.0% 100.0% 100% 86.6% 80% 60% 45.8% 40% 16.7% 20% 0% Thảo luận Vấn đáp Giải bài tập Thiết kế và Làm thí nhóm, (Định tính chế tạo sản nghiệm hóa thuyết trình và định phẩm STEM học lượng) Câu 2. Thầy/Cô đã từng tổ chức hoạt động giáo dục STEM trong giảng dạy môn Hóa học cho học sinh theo hình thức nào? 79.2% 29.2% 20.8% Bài dạy STEM Hoạt động trải Hoạt động nghiệm STEM nghiên cứu khoa học – kỹ thuật Câu 3. Theo thầy/ cô, sử dụng bài dạy STEM kỹ thuật đối với môn Hóa học có hiệu quả trong việc phát triển năng lực tư duy, sáng tạo cho học sinh không? Không hiệu quả, 0.00% Không chắc chắn, 16.7% Hiệu quả, 29.2% Rất hiệu quả, 54.2% 9
Câu 4. Khi thực hiện hoạt động giáo dục STEM trong dạy học môn Hóa học, thầy/ cô gặp những khó khăn nào ? 90.5% 86.6% 82.7% 67.7% 4.7% Đòi hỏi nhiều thời Vật liệu không Năng lực vận Thiếu ý tưởng Không gặp khó gian và công sức có sẵn ở trường/ dụng kiến thức sáng tạo khăn nào lớp nhiều môn học để giải quyết vấn đề còn hạn chế. 2. Khảo sát hoạt động học của học sinh Link Phiếu khảo sát hoạt động giáo dục STEM dành cho học sinh Chúng tôi đã tiến hành khảo sát 127 học sinh của 3 lớp 10A1, 10A2, 10A6 trường THPT Hoàng Mai. Kết quả khảo sát trên biểu mẫu google.com/forms với 4 câu hỏi và kết quả thu được như sau Câu 1. Để rèn luyện và phát triển năng lực tư duy, sáng tạo trong quá trình học tập môn Hóa học, bạn thường xuyên được tham gia những hoạt động học tập nào? 76.4% 78.5% 68.7% 43.3% 11.8% Thảo luận nhóm, Vấn đáp Giải bài tập Thiết kế và chế Làm thí nghiệm thuyết trình (Định tính và tạo sản phẩm hóa học định lượng) STEM 10
Câu 2. Trong quá trình học tập môn Hóa học, bạn được giáo viên tổ chức các hoạt động giáo dục STEM ở mức độ nào? Không bao giờ, Thường xuyên, 11.0% 8.7% Thỉnh thoảng, 19.7% Rất ít, 60.6% Câu 3. Bạn có thấy các hoạt động giáo dục STEM được giáo viên sử dụng trong giảng dạy môn Hóa học giúp bạn việc phát triển năng lực tư duy, sáng tạo không? Câu 4. Khi tham gia hoạt động giáo dục STEM, bạn thường gặp những khó khăn nào? 90.5% 86.6% 82.7% 67.7% 4.7% Đòi hỏi nhiều thời Vật liệu không có Năng lực vận Thiếu ý tưởng Không gặp khó gian và công sức sẵn ở trường/ lớp dụng kiến thức sáng tạo khăn nào nhiều môn học để giải quyết vấn đề còn hạn chế. 11
3. Đánh giá kết quả khảo sát Dựa vào kết quả khảo sát từ GV và HS, chúng tôi nhận thấy: - Về tổ chức hoạt động dạy học: nhận thấy rằng đa số giáo viên thường xuyên sử dụng phương pháp thảo luận nhóm/ thuyết trình, vấn đáp và giải bài tập (định tính/định lượng) khi tổ chức hoạt động cho học sinh. GV rất ít khi sử tổ chức hoạt động giáo dục STEM và thỉnh thoảng cho HS làm thí nghiệm hóa học. - Về tổ chức hoạt động giáo dục STEM: Đa số GV đã từng tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM (như CLB STEM,…) hoặc một số ít GV tham gia hướng dẫn HS nghiên cứu khoa học – kỹ thuật và rất ít GV tổ chức thực hiện hoạt động bài dạy STEM nói chung, và Bài dạy STEM kỹ thuật nói riêng. 100% GV và đa số HS tham gia khảo sát đều nhận thấy 3 hạn chế cơ bản khi tổ chức hoạt động giáo dục STEM nói chung gồm: Trang thiết bị, cơ sở vật chất không có sẵn ở trường/lớp; nhiều GV thiếu kiến thức liên môn chuyên sâu, năng lực vận dụng kiến thức nhiều môn học của HS để giải quyết vấn đề còn hạn chế; Đòi hỏi nhiều thời gian, công sức chuẩn bị của GV và hoàn thành sản phẩm của HS, một bộ phận không nhỏ HS cảm thấy thiếu ý tưởng sáng tạo. - Đánh giá hiệu quả phát triển năng lực tư, duy sáng tạo của bài dạy STEM kỹ thuật: Đa số GV đánh giá mức độ hiệu quả và rất hiệu quả, chỉ một số ít GV không chắc chắn về tính hiệu quả của hình thức tổ chức bài dạy STEM kỹ thuật. Nhưng ngược lại, đa số HS cho rằng hoạt động bài dạy STEM kỹ thuật nói riêng và hoạt động giáo dục STEM nói chung không giúp ích hoặc không chắc chắn về tính hiệu quả trong việc phát triển năng lực tư duy sáng tạo cho HS. Chỉ một bộ phân nhỏ đánh giá mức độ rất có ích hoặc có ích trong việc phát triển năng lực tư duy sáng tạo cho HS. 2.2. Nguyên nhân d n đến thực trạng Từ kết quả khảo sát GV và HS cho thấy sự tương đồng giữa hình thức tổ chức dạy học của GV và hiệu quả hoạt động học tập của HS. Hiện nay hình thức giáo dục STEM nói chung đã được triển khai ở các trường THPT và THCS. Tuy nhiên mới tập trung vào 2 hình thức Hoạt động trải nghiệm STEM và Hoạt động nghiên cứu khoa học – kỹ thuật, mức độ sử dụng các hoạt động giáo dục này trong dạy học môn Hóa học còn ít, mỗi năm chỉ thực hiện 1 đến 2 dự án. Có thể thấy nguyên nhân cơ bản của thực trạng này tập trung vào một số yếu tố như Thiếu trang thiết bị, cơ sở vật chất ở trường học; Đòi hỏi rất nhiều thời gian, công sức từ học sinh; Nhiều GV thiếu kiến thức liên môn chuyên sâu; năng lực vận dụng kiến thức liên môn của HS còn hạn chế; ngoài ra thiếu ý tượng sáng tạo cũng là một trở ngại của nhiều HS. Quá trình được tham gia các hoạt động giáo dục STEM của HS rất hạn chế nên phần lớn HS tham gia khảo sát chưa nhận thức được hiệu quả của giáo dục STEM đối với sự phát triển tư duy, sáng tạo. 12
Bài dạy STEM kỹ thuật là hình thức giáo dục STEM đơn giản nhất trong hoạt động giáo dục STEM, được sử dụng gắn với nội dung bài học, đảm bảo thời lượng theo quy định nhưng vẫn chưa được sử dụng nhiều trong dạy học, thậm chí có GV vẫn chưa biết đến hình thức giáo dục STEM này. Nguyên nhân khách quan, năm học 2022-2023 sở Giáo dục và Đào tạo Nghệ An mới bắt đầu triển khai tập huấn về hình thức Bài dạy STEM cho GV. Đây là một hình thức dạy học mới đối với GV. Chính vì vậy hoạt động giáo dục STEM theo hình thức Bài dạy STEM nói chung và bài dạy STEM kỹ thuật nói chung chưa được sử dụng nhiều trong dạy học môn Hóa học. Chƣơng 3. Giải pháp và thực nghiệm đề tài 3.1. Xây dựng kế hoạch Bài dạy STEM kỹ thuật. 3.1.1. Cấu trúc lớp vỏ electron của nguyên tử (Hóa học 10- Chân trời sáng tạo) - Mô hình mô phỏng cấu trúc lớp vỏ electron nguyên tử Aluminium Thời gian thực hiện: 4 tiết Yêu cầu cần đạt trong chƣơng trình GDPT 2018: - Trình bày và so sánh được mô hình của Rutherford – Bohr với mô hình hiện đại mô tả sự chuyển động của electron trong nguyên tử. - Nêu được khái niệm về orbital nguyên tử (AO), mô tả được hình dạng của AO (s, p), số lượng electron trong 1 AO. - Trình bày được khái niệm lớp, phân lớp electron và mối quan hệ về số lượng phân lớp trong một lớp. Liên hệ được về số lượng AO trong một phân lớp, trong một lớp. - Viết được cấu hình electron nguyên tử theo lớp, phân lớp electron và theo orbital khi biết số hiệu nguyên tử Z của 20 nguyên tố đầu tiên trong BTH. - Dựa vào đặc điểm cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử dự doán được tính chất hóa học cơ bản (kim loại hay phi kim) của nguyên tố tương ứng. I. Mục tiêu 1. Về kiến thức Sau bài học này, học sinh hình thành được các kiến thức sau: - Mô hình hiện đại mô tả sự chuyển động của electron trong nguyên tử. - Khái niệm về orbital nguyên tử (AO), hình dạng của AO (s, p), số lượng electron trong 1 AO. - Khái niệm lớp, phân lớp electron và mối quan hệ về số lượng phân lớp trong một lớp. Liên hệ được về số lượng AO trong một phân lớp, trong một lớp. 2. Về năng lực 13
- Viết được cấu hình electron nguyên tử theo lớp, phân lớp electron và theo orbital khi biết số hiệu nguyên tử Z của 20 nguyên tố đầu tiên trong BTH. - Dựa vào đặc điểm cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử dự doán được tính chất hóa học cơ bản (kim loại hay phi kim) của nguyên tố tương ứng. - Đề xuất được bản thiết kế, chế tạo được mô hình mô phỏng cấu trúc lớp vỏ electron nguyên tử aluminium phù hợp với sự phân bố electron vào các phân lớp thuộc các lớp khác nhau trong vỏ electron nguyên tử. 3. Về phẩm chất - Cẩn thận, tỉ mỉ trong quá trình thực hiện chế tạo mô hình mô phỏng cấu trúc lớp vỏ electron nguyên tử aluminium. - Trung thực trong việc ghi chép các số liệu đo đạc và điều chỉnh trong quá trình chế tạo sản phẩm. - Trách nhiệm trong việc thực hiện nhiệm vụ được giao. II. Thiết bị dạy học và học liệu - Phiếu học tập, video mô phỏng, app mô phỏng quỹ đạo cấu trúc 3D lớp vỏ nguyên tử, hình dạng AO; mẫu bản kế hoạch làm việc nhóm, tiêu chí và phiếu đánh giá sản phẩm, tiêu chí và phiếu đánh giá cá nhân, bản định hướng đánh giá cá nhân, bản định hướng chấm sản phẩm,...(Phụ lục 1 và phụ lục 2) - Nguyên vật liệu thiết kế chế tạo mô hình mô phỏng cấu trúc lớp vỏ electron nguyên tử aluminium: giấy A2, bóng nhựa (hoặc viên xốp tròn) có 2 kích thước khác nhau, súng bắn keo, dây thép, pin (hoặc mô tơ), ống nhựa, …. ( HS có thể bổ sung thêm các vật liệu khác phù hợp với bản thiết kế). III. Tiến trình dạy học 1. Hoạt động 1: Đặt vấn đề (15 phút) a) Mục tiêu: - Phát hiện được mối quan hệ giữa kết quả thí nghiệm khám phá hạt nhân nguyên tử của Rutherford với cấu trúc nguyên tử, so sánh kích thước nguyên tử và hạt nhân nguyên tử. - Xác định được nhiệm vụ chế tạo mô hình mô phỏng cấu trúc lớp vỏ electron nguyên tử aluminium. b) Tổ chức thực hiện Bƣớc 1: Chuyển giao nhiệm vụ GV yêu cầu HS trả lời các câu hỏi trong Phiếu học tập số 1 (Phụ lục 1.1) Bƣớc 2: Thực hiện nhiệm vụ HS làm việc cặp đôi, thảo luận và trả lời câu hỏi 14
Sản phẩm: 1. Nguyên tử có cấu tạo rỗng, gồm hạt nhân ở trung tâm và lớp vỏ là các electron chuyển động rất nhanh xung quanh hạt nhân. 2. Đường kính của nguyên tử lớn hơn đường kính của hạt nhân khoảng 104 lần. 3. Yêu cầu thiết kế sản phẩm: - Kích thước electron nhỏ hơn kích thước hạt nhân. - Cấu trúc nguyên tử Al rỗng. - Lớp vỏ gồm có 13 hạt electron chuyển động xung quanh hạt nhân. Bƣớc 3: Báo cáo, thảo luận - GV dùng thẻ tên gọi ngẫu nhiên 3 HS trả lời câu hỏi; Các HS còn lại góp ý, bổ sung. - GV tổ chức cho HS thảo luận: Có thể thiết kế mô hình mô phỏng cấu trúc lớp vỏ electron nguyên Aluminium đáp ứng được những yêu cầu cơ bản nào? Bƣớc 4: Kết luận, nhận định - GV chốt kiến thức và một số yêu cầu cơ bản khi thiết kế mô hình mô phỏng cấu trúc lớp vỏ electron nguyên tử Al. - GV giới thiệu mục tiêu của bài học là tìm hiểu sự chuyển động của electron trong nguyên tử, lớp và phân lớp electron, cấu hình electron nguyên tử và vận dụng kiến thức trong bài học thiết kế, chế tạo mô hình mô phỏng cấu trúc lớp vỏ electron nguyên tử Al. 2. Hoạt động 2: ây dựng kiến thức nền (75 phút) Hoạt động 2.1. Hoạt động tìm hiểu sự chuyển động của electron trong nguyên tử a. Mục tiêu - Trình bày được mô hình của Rutherford - Bohr với mô hình hiện đại mô tả sự chuyển động của electron trong nguyên tử. - Nêu được khái niệm về orbital nguyên tử (AO), mô tả được hình dạng của AO (s, p), số lượng electron trong nguyên tử. - So sánh được mô hình của Rutherford - Bohr với mô hình hiện đại mô tả sự chuyện động của electron trong nguyên tử. b. Tổ chức thực hiện Bƣớc 1: Chuyển giao nhiệm vụ 15