Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Thiết kế chủ đề giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức và kỹ năng cho học sinh khi dạy học bài Phân bón hóa học – Hóa học 11CB

Chia sẻ: Cỏ Xanh | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:62

Thêm vào BST

Báo xấu

36
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài Thiết kế chủ đề giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức và kỹ năng cho học sinh khi dạy học bài Phân bón hóa học – Hóa học 11CB với mục đích chuyển hóa kiến thức, kỹ năng, thái độ thành năng lực và hơn hết là truyền cảm hứng học tập, phát triển năng lực vận dụng kiến thức và kỹ năng đã học vào thực tiễn trong cuộc sống. Với đề tài này, tác giả muốn góp phần nâng cao chất lượng dạy, học cho học sinh THPT và đó cũng là cách thể hiện nhận thức của tôi về vấn đề đổi mới giáo dục.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Thiết kế chủ đề giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức và kỹ năng cho học sinh khi dạy học bài Phân bón hóa học – Hóa học 11CB

MỤC LỤC Nội dung Trang PHẦN I – ĐẶT VẤN ĐỀ 4 1. Lý do chọn đề tài 4 2. Mục đích nghiên cứu 4 3. Nhiệm vụ nghiên cứu 5 4. Phạm vi nghiên cứu 5 5. Phương pháp nghiên cứu 5 6. Những đóng góp của đề tài 5 PHẦN II: NỘI DUNG 6 A. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 6 1. Năng lực. 6 1.1. Năng lực 6 1.2. Năng lực vận dụng kiến thức và kĩ năng đã học 7 2. Dạy học theo định hướng phát triển năng lực 8 2.1. Khái niệm 8 2.2. Đặc điểm dạy học định hướng phát triển năng lực 9 3. Giáo dục STEM 9 3.1. Khái niệm 9 3.2. Mục tiêu của giáo dục STEM 9 3.3. Đặc điểm của giáo dục STEM 10 3.4. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM 10 3.5. Mối liên hệ tương tác giữa các lĩnh vực trong giáo dục STEM 10 3.6. Định hướng giáo dục STEM trong Chương trình Giáo dục phổ 10 thông 2018 4. Khảo sát thực trạng giáo dục STEM ở một số trường THPT huyện 11 Anh Sơn 1
5. Thiết kế chủ đề giáo dục STEM 14 5.1. Nguyên tắc thiết kế 14 5.2. Cơ sở thiết kế 16 5.3. Quy trình thiết kế 17 B. THIẾT KẾ CHỦ ĐỀ GIÁO DỤC STEM NHẰM PHÁT TRIỂN 17 NĂNG LỰC VẬN DỤNG KIẾN THỨC VÀ KỸ NĂNG CHO HỌC SINH KHI DẠY HỌC BÀI ‘‘ PHÂN BÓN HÓA HỌC ’’ – HÓA HỌC 11 BAN CƠ BẢN 1. Lí do chọn chủ đề 17 2. Mục tiêu chủ đề 18 2.1. Kiến thức, kĩ năng 18 2.2. Phát triển phẩm chất 18 2.3. Phát triển năng lực 19 3. Kiến thức STEM trong chủ đề 19 4. Nguyên liệu để thực hiện 19 5. Thiết kế nhiệm vụ học tập 19 6. Câu hỏi định hướng hoạt động học tập 20 7. Kế hoạch thực hiện chủ đề 20 8. Tổ chức các hoạt động dạy học thiết kế sản phẩm 20 C. HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI 39 PHẦN III. KẾT LUẬN 42 1. Đóng góp của đề tài 42 2. Hướng dẫn áp dụng đề tài 42 3. Kiến nghị, đề xuất 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 PHỤ LỤC 46 2
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG SÁNG KIẾN Nội dung Viết tắt Trung Học Phổ Thông THPT Học Sinh HS Giáo viên GV Phương trình phản ứng PTPƯ Kế hoạch dạy học KHDH Kỹ năng KN Giáo dục đào tạo GDĐT Bảo toàn khối lượng BTKL Bảo toàn điện tịch BTĐT Sách giáo khoa SGK Dạy học dự án DHDA Chủ đề dạy học CĐDH Năng lực NL Phương pháp dạy học PPDH Phát triển năng lực PTNL S: Science (Khoa học), T: Technology (Công nghệ), E: STEM Engineering (Kĩ thuật), M: Mathematics (Toán học) Sách giáo khoa SGK Phương pháp PP Trung bình TB Trung học phổ thông THPT Vận dụng kiến thức VDKT 3
PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lý do chọn đề tài Trong Nghị quyết số 29 Hội nghị lần thứ 8 của Ban Chấp hành Trung ương Đảng (Khoá XI) xác định nội dung đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo với các định hướng như sau: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kỹ năng của người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc; tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kỹ năng, phát triển năng lực; chuyển từ học chủ yếu trên lớp sang tổ chức hình thức học tập đa dạng, chú ý các hoạt động xã hội, ngoại khóa, nghiên cứu khoa học; đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông trong dạy và học”. Để thực hiện những định hướng nêu trên, các trường THPT đã và đang từng bước đổi mới nội dung, phương pháp, hình thức tổ chức dạy học và kiểm tra đánh giá theo định hướng năng lực người học, nhằm nâng cao chất lượng giáo dục, đáp ứng nguồn nhân lực phục vụ sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, đáp ứng yêu cầu hội nhập quốc tế. Đồng thời, trước xu hướng phát triển của cuộc cách mạng 4.0, ngày 4/7/2017 thủ tướng chính phủ đã ban hành chỉ thị số 16/CTTTg về tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4. Thủ tướng đã đặt ra giải pháp cho ngành giáo dục như sau: thay đổi mạnh mẽ các chính sách, nội dung, phương pháp giáo dục và dạy nghề nhằm tạo ra nguồn nhân lực có khả năng tiếp cận các xu thế công nghệ sản xuất mới, trong đó cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM), ngoại ngữ, tin học trong chương trình giáo dục phổ thông… nhằm tạo ra nguồn lao động đáp ứng yêu cầu của cuộc cách mạng Công nghiệp lần thứ 4 đưa Việt Nam trở thành quốc gia Công nghiệp hóa, hiện đại hóa và hội nhập quốc tế sâu rộng. Với tinh thần học hỏi, mạnh dạn đổi mới phương pháp dạy học, mong muốn giúp học sinh hình thành và phát triển năng lực, biết vận dụng kiến thức đã học vào giải quyết các vấn đề thực tiễn đồng thời giúp học sinh hứng thú trong vấn đề nghiên cứu khoa học, tôi đã chọn đề tài ‘‘Thiết kế chủ đề giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức và kỹ năng cho học sinh khi dạy học bài ‘‘ Phân bón hóa học’’ – Hóa học 11CB’’ với mục đích chuyển hóa kiến thức, kỹ năng, thái độ thành năng lực và hơn hết là truyền cảm hứng học tập, phát triển năng lực vận dụng kiến thức và kỹ năng đã học vào thực tiễn trong cuộc sống. Với đề tài này, tôi mong muốn góp phần nâng cao chất lượng dạy, học cho học sinh THPT và đó cũng là cách thể hiện nhận thức của tôi về vấn đề đổi mới giáo dục. 4
2. Mục đích nghiên cứu Thiết kế chủ đề giáo dục STEM trong dạy học bài ‘‘ Phân bón hóa học’’ – Hóa học 11CB nhằm nâng cao sự liên hệ giữa lý thuyết và thực tiễn của người học góp phần thực hiện có hiệu quả đổi mới phương pháp dạy học. Phát huy tính tích cực, chủ động, phát triển phẩm chất và năng lực của người học, đồng thời hạn chế sự áp đặt, truyền thụ kiến thức một chiều của người dạy. Nghiên cứu phương pháp tổ chức, hỗ trợ người học tự lực và tích cực lĩnh hội tri thức, khả năng giải quyết vấn đề, khả năng giao tiếp, khả năng làm việc nhóm, phát triển những năng lực chuyên biệt của bộ môn. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu Trên cơ sở mục đích nghiên cứu, đề tài xác định nhiệm vụ đi sâu nghiên cứu làm rõ: Dạy học theo định hướng phát triển năng lực. Dạy học STEM Thiết kế chủ đề giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức và kỹ năng cho học sinh khi dạy học bài ‘‘ Phân bón hóa học’’ – Hóa học 11CB Tiến hành thực nghiệm, thử nghiệm tại đơn vị công tác và các đơn vị khác. Khảo nghiệm kết quả thử nghiệm của đề tài thông qua lấy ý kiến của các đồng nghiệp và học sinh. 4. Phạm vi nghiên cứu Áp dụng đối với học sinh khối 11– ban cơ bản tại đơn vị công tác, trong năm học 2020 2021. Thiết kế chủ đề giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức và kỹ năng cho học sinh khi dạy học bài ‘‘Phân bón hóa học’’ – Hóa học 11CB 5. Phương pháp nghiên cứu Trong đề tài này, tôi tiến hành các phương pháp nghiên cứu sau: Phương pháp nghiên cứu tài liệu; phương pháp chuyên gia; phương pháp quan sát; phương pháp thực nghiệm sư phạm; phương pháp nghiên cứu các sản phẩm hoạt động (thông qua các bài tập, bài kiểm tra của học sinh); phương pháp phân tích, tổng hợp; phương pháp thống kê. 6. Những đóng góp của đề tài Đề tài góp phần định hướng dạy học một số chủ đề Hóa học Vô cơ THPT theo định hướng phát triển năng lực học sinh tiếp cận với giáo dục STEM. Đề tài áp dụng dạy học theo định hướng thực tiễn, góp phần kích thích hứng thú học tập môn hóa học của học sinh, đưa môn hóa học trở về với thực tiễn đời sống, giúp học sinh có được những trải nghiệm có ý nghĩa. Đề tài đã hình thành và phát triển các năng lực toàn diện, vận dụng linh hoạt kiến thức đã học vào thực tiễn lao động sản xuất tại địa phương, từ đó, 5
hình thành kỹ năng sống, rèn luyện và nâng cao các năng lực (nhất là năng lực giải quyết vấn đề và năng lực nghiên cứu khoa học) và phát triển các phẩm chất cần thiết hiện nay. 6
PHẦN II: NỘI DUNG A. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1. Năng lực. 1.1. Năng lực 1.1.1. Khái niệm năng lực “Năng lực là một thuộc tính tích hợp nhân cách, tổ hợp các đặc tính tâm lý của cá nhân, phù hợp với những yêu cầu của một hoạt động xác định, đảm bảo cho hoạt động đó có kết quả tốt đẹp”. “Năng lực của HS là khả năng làm chủ những hệ thống kiến thức, kỹ năng, thái độ... phù hợp với lứa tuổi và vận hành (kết nối) chúng một cách hợp lý vào thực hiện thành công nhiệm vụ học tập, giải quyết hiệu quả những vấn đề đặt ra cho chính các em”. Như vậy, có thể nhìn nhận một cách tổng quát, năng lực luôn gắn với khả năng thực hiện, nghĩa là phải biết làm chứ không dừng lại ở hiểu. Hành động “làm” ở đây lại gắn với những yêu cầu cụ thể về kiến thức, kĩ năng, thái độ để đạt được kết quả. 1.1.2. Cấu trúc của năng lực Về bản chất: NL là khả năng của chủ thể kết hợp linh hoạt và có tổ chức hợp lí các kiến thức kĩ năng với thái độ, động cơ nhằm đáp ứng yêu cầu phức tạp của một hoạt động đảm bảo cho hoạt động đó đạt kết quả tốt nhất trong tình huống nhất định. Về mặt biểu hiện: NL biểu hiện bằng sự biết sử dụng các kiến thức, kĩ năng, thái độ và giá trị động cơ trong một tình huống có thực chứ không phải là sự tiếp thu tri thức rời rạc, tách rời tình huống thực, tức là thể hiện trong hành vi, hành động và sản phẩm,… có thể quan sát được, đo đạc được. Về thành phần: NL được cấu thành bởi các thành tố kiến thức, kĩ năng, thái độ, giá trị, tình cảm và động cơ cá nhân, tư chất. 1.1.3. Các năng lực chuyên biệt cần hình thành và phát triển cho học sinh trong dạy học Hóa học a. Năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học Năng lực sử dụng biểu tượng hóa học: Học sinh nghe và hiểu được nội dung các thuật ngữ hóa học, danh pháp hóa học và các biểu tượng hóa học (kí hiệu, hình vẽ, mô hình cấu trúc phân tử các chất, liên kết hóa học…) Năng lực sử dụng thuật ngữ hóa học: Viết và biểu diễn đúng CTHH của các hợp chất vô cơ và hữu cơ, các dạng công thức (CTPT, CTCT…), đồng đẳng, đồng phân…. 7
Năng lực sử dụng danh pháp hóa học: Hiểu và rút ra được các quy tắc đọc tên và đọc đúng tên theo các danh pháp khác nhau đối với các hợp chất hữu cơ. Trình bày được các thuật ngữ hóa học, danh pháp hóa học và hiểu được ý nghĩa của chúng. Vận dụng ngôn ngữ hóa học trong các tình huống mới. b. Năng lực tính toán Tính toán theo khối lượng chất tham gia và tạo thành sau phản ứng: Vận dụng được thành thạo phương pháp bảo toàn (BTKL, BTĐT, bảo toàn electron... trong việc tính toán giải các bài toán hóa học. Tính toán theo mol chất tham gia và tạo thành sau phản ứng: Xác định mối tương quan giữa các chất hóa học tham gia vào phản ứng với các thuật toán để giải được với các dạng bài toán hóa học đơn giản c. Năng lực thực hành hóa học Năng lực tiến hành thí nghiệm, sử dụng thí nghiệm an toàn NL quan sát, mô tả , giải thích các hiện tượng thí nghiệm và rút ra kết luận. NL xử lý thông tin liên quan đến thí nghiệm d. Năng lực giải quyết vấn đề thông qua môn hóa học Phân tích được tình huống trong học tập môn hóa học; Phát hiện và nêu được tình huống có vấn đề trong học tập môn hóa học; Xác định được và biết tìm hiểu các thông tin liên quan đến vấn đề phát hiện trong các chủ đề hóa học; Đề xuất được giải pháp giải quyết vấn đề đã phát hiện. Lập được kế hoạch để giải quyết một số vấn đề đơn giản Thực hiện được kế hoạch đã đề ra có sự hỗ trợ của GV Thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề và nhận ra sự phù hợp hay không phù hợp của giải pháp thực hiện đó. Đưa ra kết luận chính xác và ngắn gọn nhất. e. Năng lực vận dụng kiến thức hoá học vào cuộc sống Có năng lực hệ thống hóa kiến thức. Năng lực phân tích tổng hợp các kiến thức hóa học vận dụng vào cuộc sống thực tiễn. Năng lực phát hiện các nội dung kiến thức hóa học được ứng dụng trong các vấn để các lĩnh vực khác nhau. Năng lực phát hiện các vấn đề trong thực tiễn và sử dụng kiến thức hóa học để giải thích. Năng lực độc lập sáng tạo trong việc xử lý các vấn đề thực tiễn 1.2. Năng lực vận dụng kiến thức và kĩ năng đã học 1.2.1. Khái niệm về năng lực vận dụng kiến thức 8
‘‘Năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn là khả năng hệ thống hóa và phân loại kiến thức, hiểu rõ đặc điểm, nội dung thuộc tính của loại kiến thức đó để lựa chọn kiến thức phù hợp với mỗi hiện tượng, tình huống cụ thể xảy ra trong cuộc sống, tự nhiên và xã hội’’. 1.2.2. Các thành tố của năng lực vận dụng kiến thức Cũng như các loại năng lực khác, NLVDKT được cấu thành bởi: Hệ thống kiến thức mà người học có được. Khả năng quan sát, phân tích tình huống. Khả năng tìm ra giải pháp để giải quyết tình huống. Xây dựng kế hoạch để giải quyết tình huống. Thực hiện kế hoạch, rút kinh nghiệm. 1.2.3. Các biểu hiện của năng lực vận dụng kiến thức Theo chúng tôi, NLVDKT của HS THPT với các biểu hiện như sau: Nêu đúng các kiến thức về tình huống cần giải quyết. Phân tích được tình huống; phát hiện được vấn đề đặt ra của tình huống. Lập kế hoạch để giải quyết tình huống đặt ra. Xác định được và biết tìm hiểu các thông tin liên quan đến tình huống. Đưa ra được giải pháp giải quyết tình huống. Đặt ra các tình huống mới, trao đổi với bạn bè, thầy cô và tiến hành giải quyết tình huống đó. Bước đầu nghiên cứu khoa học. 1.2.4. Một số biện pháp phát triển năng lực vận dụng kiến thức cho học sinh Trước hết, giáo viên cần trang bị cho học sinh của mình nền tảng kiến thức cơ bản một cách vững chắc. Đưa ra các tình huống để học sinh vận dụng kiến thức theo các cấp độ từ dễ đến khó, tăng cường các tình huống gắn liền với bối cảnh cụ thể (thực tiễn đời sống, thí nghiệm thực hành), tăng cường câu hỏi mở, câu hỏi yêu cầu học sinh sử dụng kiến thức nhiều bài, nhiều lĩnh vực, câu hỏi tích hợp. Tạo điều kiện cho HS tự đưa ra các tình huống cần giải quyết cho các bạn cùng nhóm, lớp. Khuyến khích học sinh lập nhóm, cùng tìm hiểu, nghiên cứu một số vấn đề mang tính thực tế, cấp thiết: lập kế hoạch, thực nghiệm, báo cáo kết quả (dù thành công hay thất bại). 2. Dạy học theo định hướng phát triển năng lực 2.1. Khái niệm 9
Dạy học theo định hướng phát triển năng lực là mô hình dạy học nhằm phát triển tối đa năng lực của người học, trong đó, người học tự mình hoàn thành nhiệm vụ nhận thức dưới sự tổ chức, hướng dẫn của người dạy. Quá trình giáo dục từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện năng lực và phẩm chất người học trên nguyên lý: Học đi đôi với hành; Lý luận gắn với thực tiễn; Giáo dục nhà trường kết hợp với giáo dục gia đình và giáo dục xã hội. 2.2. Đặc điểm dạy học định hướng phát triển năng lực Lấy người học làm trung tâm. Mục tiêu dạy học tập trung vào vận dụng kiến thức, kỹ năng có thể quan sát và đánh giá được. Nội dung học tập thiết thực, bổ ích gắn với các tình huống trong thực tiễn. Phương pháp dạy học định hướng hoạt động, thực hành, sản phẩm, hình thức học tập đa dạng, chú ý hoạt động xã hội, ngoại khóa, nghiên cứu khoa học. Tăng cường dạy học giải quyết vấn đề thực tiễn. Đánh giá và tự đánh giá được tiến hành ngay trong dạy học. 3. Giáo dục STEM 3.1. Khái niệm STEM là viết tắt của các từ tiếng Anh: Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Math (Toán học). Giáo dục STEM trang bị cho người học những kiến thức và kĩ năng liên quan đến các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Các kiến thức và kĩ năng này được lồng ghép, tích hợp và bổ trợ cho nhau giúp HS phát triển NLGQVĐ, tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày. STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học), thường được sử dụng khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học của mỗi quốc gia. Thuật ngữ này lần đầu tiên được giới thiệu bởi Quỹ Khoa học Mỹ vào năm 2001. 3.2. Mục tiêu của giáo dục STEM Thứ nhất: Đưa trải nghiệm sáng tạo vào trong quá trình học tập. Học sinh đượ c học trên cơ sở dự án, đượ c giao nhiệm vụ theo từng dự án, từ đó phát huy tối đa khả năng tư duy sáng tạo và ứng dụng các kiến thức khoa học vào cuộc sống. Bên cạnh kiến thức khoa học, h ọc sinh cũng đượ c thấm dần 10
các thói quen tư duy, nhìn nhận và đánh giá hiện tượ ng, sự kiện một cách logic. Thứ 2: Đem lại sự hứng thú trong học t ập. Nhi ệm v ụ giao cho h ọc sinh phải đủ hấp dẫn để kích thích trí sáng tạo và tò mò. Để đạt đượ c điề u này, ngoài thiết kế bài giảng thì ngườ i giáo viên STEM cũng đóng vai trò vô cùng quan trọng, giúp duy trì sự hứng thú học tập của học sinh trong quá trình học tập. Vì vậy, cách thức truyền tải kiến th ức và hướ ng dẫn học sinh trên lớp của giáo viên phải đượ c đào tạo thật bài bản. Thứ 3: Ở trong cách đánh giá năng lực học sinh. Thay vì những bài thi quyết định kết quả học tập của một cá nhân, giáo dục STEM đánh giá sự tiến bộ của nhóm theo một quá trình. Trong đó, học sinh đượ c cọ xát, tranh luận, bảo vệ ý kiến của bản thân cũng như tạo thói quen hợp tác vớ i các thành viên trong nhóm. Có thể hiểu, giáo dục STEM trang bị cho HS những kĩ năng phù hợp để phát triển trong thế kỉ 21: Tư duy phản biện và kĩ năng VDKT, GQVĐ, kỹ năng trao đổi và cộng tác, tính sáng tạo và kĩ năng phát triển, văn hóa công nghệ và thông tin truyền thông, kĩ năng làm việc theo dự án và kĩ năng thuyết trình. Những HS học theo cách tiếp cận giáo dục STEM đều có những ưu thế nổi bật như: kiến thức khoa học, kỹ thuật, công nghệ và toán học chắc chắn, khả năng sáng tạo, tư duy logic, hiệu suất học tập và làm việc vượt trội và có cơ hội phát triển các kĩ năng mềm toàn diện hơn trong khi không hề gây cảm giác nặng nề, quá tải đối với HS 3.3. Đặc điểm của giáo dục STEM Quan tâm đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học Tích hợp của bốn lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học Tích hợp từ hai lĩnh vực về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học trở lên Học thông qua thực hành: Giáo dục STEM không chỉ cung cấp cho HS những kiến thức về mặt lí thuyết mà còn tạo cơ hội cho HS được trải nghiệm, vận dụng kiến thức đã học để giải quyết các vấn đề của cuộc sống gắn với bối cảnh thực tiễn thông qua đó phát triển các NL đặc biệt NLVDKT, NLGQVD. 3.4. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM Đảm bảo giáo dục toàn diện: Nâng cao hứng thú học tập các môn STEM: Kết nối trường học với cộng đồng: Hướng nghiệp, phân luồng: 3.5. Mối liên hệ tương tác giữa các lĩnh vực trong giáo dục STEM 11
Giáo dục STEM bản chất là dạy học tích hợp các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. 3.6. Định hướng giáo dục STEM trong Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 Đảm bảo giáo dục toàn diện: Triển khai giáo dục STEM ở nhà trường, bên cạnh các môn học đang được quan tâm như Toán, Khoa học, các lĩnh vực Công nghệ, Kỹ thuật cũng sẽ được quan tâm, đầu tư trên tất cả các phương diện về đội ngũ giáo viên, chương trình, cơ sở vật chất. Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM: Các dự án học tập trong giáo dục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn, học sinh được hoạt động, trải nghiệm và thấy được ý nghĩa của tri thức với cuộc sống, nhờ đó sẽ nâng cao hứng thú học tập của học sinh. Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh: Khi triển khai các dự án học tập STEM, học sinh hợp tác với nhau, chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm vụ học; được làm quen hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học. Các hoạt động nêu trên góp phần tích cực vào hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh. Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu quả giáo dục STEM, cơ sở giáo dục phổ thông thường kết nối với các cơ sở giáo dục nghề nghiệp, đại học tại địa phương nhằm khai thác nguồn lực về con người, cơ sở vật chất triển khai hoạt động giáo dục STEM. Hướng nghiệp, phân luồng: Thực hiện tốt giáo dục STEM ở trường phổ thông cũng là cách thức thu hút học sinh theo học, lựa chọn các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM, các ngành nghề có nhu cầu cao về nguồn nhân lực trong cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư. 4. Khảo sát thực trạng dạy học chủ đề giáo dục STEM ở một số trường THPT huyện Anh Sơn .4.1. Mục đích khảo sát Để có những thông tin cơ sở tiến hành thực hiện đề tài tôi tiến hành tìm hiểu, đánh giá thực trạng việc dạy và học môn Hóa học ở hai trường THPT Anh Sơn 1 và trường THPT Anh Sơn 2 huyện Anh Sơn, tỉnh Nghệ An theo định hướng dạy học chủ đề giáo dục STEM cho HS. 4.2. Đối tượng khảo sát Tôi đã tiến hành phát phiếu khảo sát tham khảo ý kiến của GV và HS ở trường THPT Anh Sơn 2, trường THPT Anh Sơn 1, huyện Anh Sơn, tỉnh Nghệ An. Tên trường Số lượng GV Tên lớp Số lượng HS 11A1 39 THPT Anh Sơn 1 7 11A2 44 11A1 41 THPT Anh Sơn 2 6 11A2 41 Tổng 13 4 lớp 165 12
4.3. Nội dung khảo sát 4.3.1. Đối với HS Khảo sát về mức độ được học PPDH VDKT và KN, khả năng vận dụng kiến thức trong thực tiễn, tìm tòi mâu thuẫn, mức độ quan sát chú ý thí nghiệm, thái độ khi được tham gia hoạt động trải nghiệm, khả năng hiểu biết về STEM. 4.3.2. Đối với GV Khảo sát các NL mà GV quan tâm trong quá trình dạy học, mức độ sử dụng các phương pháp dạy học truyền thống và các phương pháp dạy học tích cực, tầm quan trọng của việc phát triển NLVDKT và KN, trong quá trình dạy học GV có thường xuyên hướng dẫn HS vận dụng các kiến thức, kỹ năng vào cuộc sống. Việc tổ chức dạy học trải nghiệm như thế nào. GV có tìm hiểu, nghiên cứu về giáo dục STEM chưa, ý nghĩa của giáo dục STEM trong dạy học môn Hóa học. 4.4. Phương pháp khảo sát Sử dụng phiếu khảo sát ở phụ lục 1 (được tiến hành trước khi dạy học chủ đề môn Hóa học theo định hướng phát triển năng lực học sinh tiếp cận với giáo dục STEM) 4.5. Kết quả khảo sát 4.5.1. Kết quả khảo sát đối với học sinh Ý kiến Câu A B C 10/165 74/165 81/165 1 6,06% 44,84% 49,09% 19/165 106/165 40/165 2 11,51% 64,10% 24,24% 9/165 81/165 75/165 3 5,45% 49,09% 45,45% 8/165 71/165 86/165 4 4,88% 43,90% 52,12% 9/165 154/165 2/165 5 5,45% 93,33% 1,21% 6 8/165 72/165 85/165 13
4,88% 43,63% 51,51% 5/165 160/165 0/165 7 3,03% 96,97% 0,00% 4.5.2. Kết quả khảo sát đối với giáo viên Ý kiến Câu A B C D 0/13 2/13 6/13 5/13 1 0,00% 15,38% 46,15% 38,46% 0/13 4/13 8/13 1/13 2 0,00% 30,77% 61,54% 7,69% 0/13 5/13 3/13 5/13 3 0,00% 38,46% 23,07% 38,46% 1/13 1/13 7/13 4/13 4 7,69% 7,69% 53,85% 30,77% 0/13 0/13 0/13 13/13 5 0,00% 0,00% 0,00% 100% 7/13 5/13 1/13 0/13 6 53,85% 38,46% 7,69% 0,00% 1/13 0/13 6/13 6/13 7 7,69% 0,00% 46,15% 46,15% 7/13 4/13 1/13 1/13 8 53,85% 30,77% 7,69% 7,69% 4/13 6/13 3/13 0/13 9 30,77% 46,15% 23,07% 0,00% 3/13 4/13 2/13 3/13 10 23,07% 30,77% 15,38% 23,07% 14
Kết quả khảo sát cho thấy: * Đối với HS: Học sinh chưa thực sự hiểu về bản chất của giáo dục STEM cũng như ý nghĩa mà các chủ đề STEM mang lại. Chính vì vậy, HS có thái độ thờ ơ, không hứng thú khi nhắc tới khái niệm tích hợp trong bộ môn Hóa học. Vì vậy, GV cần nghiên cứu và đầu tư nhiều hơn cho tiết dạy và có công cụ đánh giá năng lực phù hợp đảm bảo tính công bằng và không gây quá nhiều áp lực cho HS. * Đối với GV: GV vẫn thường xuyên sử dụng nhiều các PPDH truyền thống như thuyết trình, đàm thoại gợi mở. Trong khi đó các PPDH hiện đại như: PPDH theo góc, PPDH dự án, PPDH bàn tay nặn bột…giáo viên ít sử dụng hơn. Từ kết quả điều tra cho thấy có không nhiều GV nhận thức đúng đắn về STEM, giáo dục STEM, chỉ một số ít biết về STEM từ việc nghe, đọc, hay biết được các hoạt động STEM, liên quan đến STEM hiện nay ở Việt Nam. Tuy nhiên bên cạnh đó trong số GV được khảo sát, có nhiều GV rất muốn được tìm hiểu và nghiên cứu về STEM. Đây chính là những cơ sở quan trọng cho việc đề xuất và thiết kế chủ đề giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho HS đối với bộ môn Hóa học. 5. Thiết kế chủ đề giáo dục STEM 5.1. Nguyên tắc thiết kế 5.1.1. Nguyên tắc bảo đảm tính khoa học Nguyên tắc này bao gồm một số nguyên tắc bộ phận hẹp hơn: Nguyên tắc về vai trò chủ đạo của lí thuyết. Nguyên tắc tương quan hợp lí của lí thuyết và sự kiện. Nguyên tắc tương quan hợp lí giữa kiến thức lí thuyết và kĩ năng. 5.1.2. Nguyên tắc đảm bảo tính tư tưởng Nội dung môn học phải mang tính giáo dục, phải góp phần thực hiện mục tiêu chủ yếu của trường phổ thông phải đảm bảo HS vận dụng các kiến thức và kĩ năng của môn học vào cuộc sống. Nội dung SGK hóa học phổ thông phải chứa đựng các sự kiện và các quy luật duy vật biện chứng của sự phát triển của tự nhiên và các tư liệu phản ánh chính sách của Đảng và Nhà nước về cải tạo tự nhiên. Tính tư tưởng xã hội chủ nghĩa của nội dung môn học được thể hiện ở việc làm sáng tỏ một cách liên tục và cụ thể về các tư tưởng có tính thế giới quan, các chuẩn mực đạo đức xã hội chủ nghĩa của người lao động ở thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa. 5.1.3. Nguyên tắc bảo đảm tính thực tiễn và giáo dục kĩ thuật tổng hợp 15
Để thực hiện tối ưu nguyên tắc này, môn Hóa học phải chứa đựng những nội dung sau: Cơ sở của nền sản xuất hóa học. Hệ thống các khái niệm công nghệ cơ bản và những sản xuất cụ thể. Những kiến thức ứng dụng, phản ánh mối liên hệ của hóa học với cuộc sống, những thành tựu của chúng và phương hướng phát triển. Hệ thống kiến thức làm sáng tỏ bản chất và ý nghĩa của hóa học, công nghiệp hóa học và công cuộc hóa học nền kinh tế quốc dân như là một nhân tố quan trọng của cách mạng khoa học kĩ thuật. Những kiến thức bảo vệ thiên nhiên, môi trường. Giới thiệu những nghề nghiệp phổ thông và thực hiện việc hướng nghiệp. 5.1.4. Nguyên tắc bảo đảm tính sư phạm a. Nguyên tắc phù hợp với độ tuổi học sinh Nguyên tắc này đặt ra việc lựa chọn và phân chia tài liệu giáo khoa theo đặc điểm lứa tuổi và tâm lí của việc tiếp thu tài liệu đó; yêu cầu tính phức tạp của tài liệu giáo khoa phải tăng lên dần dần; các vấn đề lí thuyết và tài liệu thực nghiệm, vấn đề trừu tượng và vấn đề cụ thể phải được xếp xen kẽ. Nguyên tắc này còn xét đến mối liên hệ với điều đã học trước đây, thiết lập những mối liên hệ bộ môn và nội bộ môn. b. Nguyên tắc đường thẳng và nguyên tắc đồng tâm Xét đến việc mở rộng liên tục, có theo giai đoạn và làm phức tạp dần dần các tài liệu lí thuyết của chương trình. c. Nguyên tắc phát triển các khái niệm Để HS vận dụng được kiến thức và kĩ năng của môn học vào thực tiễn. Các chủ đề STEM cần xét đến sự phát triển vừa sức các khái niệm quan trọng nhất của toàn bộ chương trình Hóa học phổ thông và yêu cầu có sự liên hệ với chương trình ở cấp học trên và cấp học dưới. d. Nguyên tắc bảo đảm tính lịch sử Trong nội dung học tập cần thể hiện rõ ràng những thành tựu của hóa học hiện đại, là sản phẩm của thực tiễn lịch sử xã hội. Mục đích của việc sử dụng tài liệu lịch sử trong môn học là giới thiệu những quy luật của nhận thức lịch sử, những phương pháp hoạt động sáng tạo của các nhà khoa học, xây dựng các tình huống có vấn đề, tích cực hóa hoạt động của học sinh, giáo dục tư tưởng và đạo đức cho học sinh. e. Nguyên tắc bảo đảm tính đặc trưng bộ môn 16
Hóa học là khoa học thực nghiệm, vì vậy trong dạy học hóa học cần coi trọng thí nghiệm và một số kĩ năng cơ bản, tối thiểu về thí nghiệm hóa học. 5.1.5. Đảm bảo thời gian hợp lí Mỗi chủ để STEM đều đòi hỏi một quỹ thời gian nhất định. GV cần lưu ý đến điều này khi lựa chọn bài để quá trình thực hiện dự án không rơi vào những khoảng thời gian quá eo hẹp như kiểm tra, thi cử…Thiếu sự đầu tư về thời gian, chất lượng sản phẩm dự án sẽ bị thấp kém và không tránh khỏi nhiều sai sót. Thiếu thời gian, kết quả học tập của HS cũng bị giảm sút. Vì vậy, GV cần chọn ra những nội dung bài thực sự bổ ích và cần thiết cũng như cân nhắc đến mức độ, phạm vi của dự án để tiến hành chủ đề một cách hiệu quả. 5.1.6. Phù hợp với điều kiện thực tế Điều kiện thực tế ở đây bao gồm cơ sở vật chất, trang thiết bị của nhà trường; điều kiện học tập, khả năng, đặc điểm lứa tuổi của người học; ưu thế và khả năng hỗ trợ của người dạy cũng như những điểm đặc thù của địa phương. Chẳng hạn như: những bài phù hợp với kiểu dự án tham quan tìm hiểu sẽ khả thi nếu địa điểm tham quan không quá xa trường học và kinh phí cho phép; nếu nội dung bài là tìm hiểu mức độ ô nhiễm không khí và đề xuất các giải pháp thì sẽ phù hợp cho khu vực thành thị hơn là nông thôn; những dự án có ứng dụng CNTT thì không chỉ HS phải có những hiểu biết tin học cần thiết mà người dạy cũng cần có một trình độ nhất định để hướng dẫn và đánh giá… 5.2. Cơ sở thiết kế Từ kết quả khảo sát và phân tích thực trạng việc thiết kế chủ đề giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức trong dạy học đối với bộ Hóa học THPT, tôi thấy: Nhận thức của GV về mức độ thực hiện và mức độ hiệu quả của dạy học theo giáo dục STEM có những ưu điểm nhất định. Tuy nhiên, đa số GV còn lúng túng việc chọn chủ đề, các mạch kiến thức, tổ chức dạy học trải nghiệm gắn với giáo dục STEM hay tích hợp các bài dạy chưa được GV lồng ghép, các chủ đề STEM mới dừng lại ở mức độ cho HS quan sát. Đây là những cơ sở thực tiễn cho việc đề xuất các biện pháp để thiết kế chủ đề giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức trong dạy học đối với bộ môn Hóa học THPT đạt hiệu quả hơn. Bên cạnh đó, thực tế cuộc sống vốn rất sinh động và chứa đựng nhiều điều bí ẩn. Tạo cơ hội cho HS nhìn thấy quá trình khám phá, chinh phục và cải tạo tự nhiên vì sự ấm no, hạnh phúc và tiến bộ của loài người; giúp HS hiểu rõ giá trị và sức mạnh của tri thức chính là GV đang khơi dậy trí tò mò, lòng ham hiểu biết và hứng thú học tập ở HS. GV luôn phải nhìn thấy những vấn đề thực tiễn liên quan đến nội dung bài học. Đó là những vấn đề toàn cầu (như khủng hoảng năng lượng, ô nhiễm môi trường…); những vấn đề của quốc gia dân tộc (như giữ gìn và phát huy bản sắc dân tộc, những nét văn hóa truyền thống…) và những vấn đề liên quan đến địa phương, đến chính cuộc sống của các em. Từ đó, xây dựng nên những chủ đề 17
STEM lôi cuốn HS tham gia không chỉ bằng nhận thức mà bằng những hành động thiết thực góp phần xây dựng quê hương, chung tay vì một hành tinh xanh và tránh đi những việc làm hủy hoại chính môi trường sống của mình. Xuất phát từ chính đặc thù môn Hóa Học bậc THPT, việc thiết kế các chủ đề STEM, yêu cầu các nội dung bài phải thiết thực, hữu ích đối với người học. Yêu cầu các chủ đề STEM càng thiết thực và hữu ích bao nhiêu thì càng thu hút được sự quan tâm, hứng thú và trở nên hấp dẫn với người học bấy nhiêu. Một chủ đề là thiết thực và bổ ích nếu nó liên quan đến chính cuộc sống của người học, phù hợp với năng lực, sở thích, nhu cầu của HS. Nó không chỉ mở rộng tri thức về thế giới, về cộng đồng xã hội mà quan trọng hơn là còn giúp HS có một cuộc sống tốt đẹp hơn, khỏe mạnh hơn và hạnh phúc hơn. Những tri thức không còn là lí thuyết nữa khi được HS vận dụng vào chính cuộc sống của mình. 5.3. Quy trình thiết kế Bước 1: Lựa chọn chủ đề bài học Căn cứ vào nội dung kiến thức trong chương trình môn học và các hiện tượng, quá trình gắn với các kiến thức đó trong tự nhiên; quy trình hoặc thiết bị công nghệ có sử dụng của kiến thức đó trong thực tiễn... để lựa chọn chủ đề của bài học. Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết Sau khi chọn chủ đề của bài học, cần xác định vấn đề cần giải quyết để giao cho học sinh thực hiện sao cho khi giải quyết vấn đề đó, học sinh phải học được những kiến thức, kĩ 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 bài học. 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 kĩ 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 học sinh phải hoàn thành. Các hoạt động học đó có thể được tổ chức cả ở trong và ngoài lớp học (ở trường, ở nhà và cộng đồng). B. THIẾT KẾ CHỦ ĐỀ GIÁO DỤC STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬN DỤNG KIẾN THỨC VÀ KỸ NĂNG CHO HỌC SINH KHI DẠY HỌC BÀI ‘‘ PHÂN BÓN HÓA HỌC ’’ – HÓA HỌC 11 BAN CƠ BẢN 18
Tên chủ đề: Trồng cây với dung dịch thủy canh từ phân bón hóa học 1. Lí do chọn chủ đề Dung dịch thủy canh là loại dung dịch chứa các chất dinh dưỡng, các khoáng chất cần thiết để cây có thể sinh trưởng và phát triển tốt. Hiện nay do có nhiều lo ngại về an toàn thực phẩm, trong đó lo ngại về dư lượng thuốc trừ sâu và phân bón hóa học tồn dư trên rau, củ, quả nên nhiều gia đình tìm giải pháp tự trồng rau sạch. Vấn đề đặt ra là thực hiện trồng như thế nào? Chăm sóc ra sao? Các sản phẩm cây trồng liệu có đảm bảo an toàn khi sử dụng? là những câu hỏi lớn cần giải đáp. Trong dạy học chủ đề, học sinh sẽ thực hiện dự án “Trồng cây với dung dịch thủy canh từ phân bón hóa học” dựa trên những nghiên cứu và thử nghiệm ở mức độ cơ bản của các kiến thức môn Hóa học 11, Sinh học 10, Vật lí 10 và Công nghệ 10. Việc thực hiện dự án nhằm tìm ra căn cứ của việc sử dụng dung dịch thủy canh từ phân bón hóa học cho một số loại cây trồng phát triển tốt và đảm bảo an toàn sinh học. Dự án học tập này có khả năng tổ chức để HS thực hiện các hoạt động học tập môn khoa học như Hóa học, Sinh học, Vật lí và nghiên cứu thử nghiệm theo quy trình khoa học, kĩ thuật. Trồng rau sạch bằng công nghệ thủy canh ra đời bằng phân bón hóa học. Giống như con người, chúng ta vẫn thường sử dụng các loại thuốc cung cấp Đạm (N), Sắt (Fe), Kẽm (Zn), Canxi (Ca) … để cung cấp cho cơ thể. Thông qua việc ăn uống điều độ, con người có thể tự cung cấp dinh dưỡng qua thức ăn. Dinh dưỡng thuỷ canh cũng là thức ăn của cây bao gồm các nguyên tố đa lượng như Đạm (N), Photpho (P), Kali (K) … Trung lượng như Canxi (Ca), Magie (Mg) hay Vi lượng như Sắt (Fe), Kẽm (Zn), Đồng (Cu), Boric (Bo) … giúp cây phát triển bình thường. 2. Mục tiêu chủ đề 2.1. Kiến thức, kĩ năng Nắm được khái niệm phân bón hóa học và phân loại phân bón hóa học; Nắm được tính chất, ứng dụng, điều chế phân đạm, lân, kali, NPK và vi lượng; Trình bày được vai trò của của các nguyên tố hóa học đối với cây trồng Liệt kê được tên, thành phần hóa học và ứng dụng của một số phân bón hóa học thông dụng; Trình bày được cách chăm sóc, sử dụng phân bón cho cây trồng đúng cách, an toàn, tiết kiệm, hiệu quả, tránh ô nhiễm môi trường; Yêu thích nghiên cứu khoa học, học tập bộ môn; Nêu được cơ chế hút nước và phân bón; Trình bày được toàn bộ quá trình sinh trưởng của thực vật; Phân tích được vai trò của thực vật đối với con người và ngược lại; 19
Vai trò của các nguyên tố hóa học đối với sự phát triển của thực vật, tác hại nếu bón quá nhiều phân hóa học; Trình bày được một số kỹ thuật cơ bản trong trồng trọt và sử dụng phân bón; 2.2. Phát triển phẩm chất Quan tâm đến vấn đề sử dụng phân bón trong việc trồng cây. Có ý thức bảo vệ môi trường và sử dụng thực phẩm sạch để đảm bảo sức khỏe; Có tinh thần trách nhiệm, hòa đồng, giúp đỡ nhau trong nhóm, lớp. Yêu thích môn học, thích khám phá, tìm tòi và vận dụng các kiến thức liên môn học vào giải quyết các vấn đề về sử dụng phân bón vào việc trồng cây. Có thái độ ứng xử thích hợp trong phát triển bền vững xã hội và bảo vệ môi trường sử dụng phân bón hợp lý và sử dụng rau quả sạch. 2.3. Phát triển năng lực Năng lực hợp tác, thảo luận, lập quy trình, kế hoạch Năng lực vận dụng kiến thức hóa học để giải quyết các vấn đề của cuộc sống Năng lực thực hành, thí nghiệm Năng lực tự chủ và tự học về những vấn đề liên quan đến tính chất của phân bón hóa học. Năng lực khoa tự nhiên khi thực hiện trồng cây thủy canh. Thực hiện được một số kĩ năng cơ bản trong tìm kiếm, khám phá quá trình sinh trưởng, phát triển của cây, quan sát, thu thập thông tin; phân tích, xử lí số liệu; dự đoán kết quả nghiên cứu dự án. 3. Kiến thức STEM trong chủ đề * Khoa học (S): Phân tích được vai trò của các nguyên tố hóa học với quá trình phát triển của thực vật. Vận dụng được cách tính độ dinh dưỡng để bón phân hợp lý cho cây trồng. Sử dụng được các phần mềm cơ bản để liên lạc (email, facebook, ...), báo cáo (word, powerpoint...), xử lý số liệu, khảo sát (exel,..) khi thực hiện dự án * Công nghệ (T): Dùng công nghệ truyền thống; Sử dụng nguyên vật liệu dê tìm và an toàn v ̃ ệ sinh thực phẩm: hạt giống, thùng xốp, xơ dừa, ly nhựa. * Kĩ thuật (E): 20