Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Thiết kế chủ đề phân bón hóa học theo hướng tích hợp giáo dục bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế địa phương dựa trên mô hình giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực học sinh

Chia sẻ: Cỏ Xanh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:80

Thêm vào BST

Báo xấu

32
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu sáng kiến là nhằm thực hiện chủ trương nâng cao chất lượng giảng dạy và học tập bộ môn, đổi mới phương pháp dạy học và kiểm tra đánh giá theo hướng phát triển năng lực người học. Vận dụng mô hình giáo dục STEM gắn với thực tế địa phương vào chủ đề phân bón hóa học, nhằm đưa trải nghiệm sáng tạo vào trong quá trình học tập; đem lại sự hứng thú trong học tập và phát triển một số năng lực cho học sinh.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Thiết kế chủ đề phân bón hóa học theo hướng tích hợp giáo dục bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế địa phương dựa trên mô hình giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực học sinh

MỤC LỤC PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ ...................................................................................... 4 1. Lí do chọn đề tài ............................................................................................... 4 2. Mục đích nghiên cứu ....................................................................................... 5 3. Phạm vi đối tượng nghiên cứu ......................................................................... 5 4. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 5 5. Thời gian nghiên cứu........................................................................................ 5 6. Dự kiến đóng góp mới của đề tài ...................................................................... 5 PHẦN II: NỘI DUNG ....................................................................................... 7 1. Cơ sở lý luận: ................................................................................................... 7 1.1. Một số khái niệm cơ bản: .............................................................................. 7 1.1.1. Dạy học tích hợp ........................................................................................ 7 1.1.2. Năng lực và tiếp cận năng lực ................................................................... 7 1.1.2.1. Năng lực .................................................................................................. 7 1.1.2.2. Tiếp cận năng lực .................................................................................... 7 1.1.2.3. Một số năng lực cơ bản ........................................................................... 7 a) Năng lực tự học ................................................................................................ 7 b) Năng lực giải quyết vấn đề .............................................................................. 8 c) Năng lực hợp tác .............................................................................................. 8 d) Năng lực ứng dụng công nghệ thông tin ........................................................... 8 1.2. Giáo dục STEM trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018 ...................... 9 1.3. Ý nghĩa giáo dục STEM với môn Hóa học .................................................... 9 2. Cơ sở thực tiễn: ................................................................................................ 10 2.1. Tìm hiểu về thực trạng giáo dục STEM ở trường THPT Quỳ Hợp 2 ............. 10 2.1.1. Thực trạng chung ........................................................................................ 10 2.1.2. Xuất phát từ thực trạng giáo dục STEM ở trường THPT Quỳ Hợp 2 .......... 10 2.1.3. Thực trạng hiểu biết của học sinh về việc sử dụng phân bón và tác động của phân bón đến môi trường...................................................................................... 14 3. Giải pháp thiết kế chủ đề: ................................................................................. 15 3.1. Tiêu chí xây dựng chủ đề/ bài học STEM ...................................................... 15 3.2. Các bước để thiết kế chủ đề Hóa học theo định hướng giáo dục STEM ........ 17
3.3. Thiết kế chủ đề phân bón hóa học dựa trên mô hình giáo dục STEM ............ 18 4. Thực nghiệm sư phạm ...................................................................................... 46 4.1. Chuẩn bị cho thực nghiệm sư phạm ............................................................... 46 4.2. Tổ chức thực hiện .......................................................................................... 46 5. Kết quả thực nghiệm sư phạm .......................................................................... 47 5.1. Nhận xét định lượng ...................................................................................... 49 5.2. Nhận xét định tính ......................................................................................... 49 PHẦN 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................ 52 1. Kết quả đạt được của đề tài .............................................................................. 52 1.1. Đối với giáo viên ........................................................................................... 52 1.2. Đối với học sinh ............................................................................................ 52 2. Phạm vi áp dụng ............................................................................................... 53 3. Vận dụng vào thực tiễn ..................................................................................... 53 4. Kiến nghị .......................................................................................................... 53 4.1. Với giáo viên ................................................................................................. 53 4.2. Với tổ chuyên môn ........................................................................................ 54 4.3. Với nhà trường .............................................................................................. 54 5. Hướng phát triển của đề tài............................................................................... 55
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CHỮ VIẾT ĐẦY ĐỦ CHỮ VIẾT TẮT Năng lực giải quyết vấn đề NLGQVĐ Giải quyết vấn đề GQVĐ Công nghệ thông tin CNTT Giáo dục và đào tạo GD & ĐT Giáo viên GV Học sinh HS Sách giáo khoa SGK Khoa học tự nhiên KHTN Trung học phổ thông THPT Thực nghiệm TN Năng lực NL Đối chứng ĐC Bảo vệ thực vật BVTV
PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lý do chọn đề tài: Việt Nam là quốc gia đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa và hội nhập quốc tế. Trước sự bùng nổ của cuộc cách mạng 4.0, giáo dục có vai trò ngày càng quan trọng trong sự phát triển của xã hội. Giáo dục hiện đại chuyển từ dạy học tiếp cận nội dung sang tiếp cận năng lực - là một xu hướng đem lại hiệu quả cao trong giáo dục nhưng cũng đòi hỏi người dạy và người học đều phải thay đổi cách dạy và cách học. STEM là viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Math (Toán học). Giáo dục STEM về bản chất được hiểu là trang bị cho người học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Trong đó, nội dung học tập được gắn với thực tiễn, phương pháp dạy học theo quan điểm dạy học định hướng hành động. Thực tế cho thấy, tình trạng học sinh ngại học môn Hóa học dẫn đến chất lượng và kết quả học tập bộ môn chưa cao. Tỉ lệ học sinh lựa chọn khối môn khoa học tự nhiên thấp. Theo số liệu thống kê: năm học 2019- 2020 ở trường THPT Quỳ Hợp 2 chỉ có 67/441 em học sinh khối 12 (chiếm tỉ lệ 15,19%) lựa chọn ban khoa học tự nhiên. Nguyên nhân của thực trạng này có từ nhiều phía: gia đình, xã hội, cơ chế thi cử, cơ hội tìm việc làm, thu nhập. Và nguyên nhân chủ yếu là do học sinh ngại khó, môn học còn nặng kiến thức hàn lâm xa rời thực tiễn, nặng bài tập tính toán. Và còn một thực tế cần phải thừa nhận đó là do sự chậm đổi mới của một số bộ phận giáo viên. Trước thực trạng đó để thu hút được học sinh đến với bộ môn Hóa học, tôi đã tìm tòi và học hỏi một số phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực để tạo hứng thú học tập cho học sinh. Dạy học theo định hướng STEM gắn với thực tế địa phương mang lại cho tôi nhiều kết quả khả quan. Học sinh vừa học được kiến thức khoa học, vừa học được cách vận dụng kiến thức đó vào thực tiễn. Bằng phương pháp giáo dục “học thông qua hành”, giáo dục STEM sẽ phá đi khoảng cách giữa hàn lâm và thực tiễn, tạo ra những con người có năng lực làm việc có tính sáng tạo đáp ứng với yêu cầu của xã hội. Ở huyện Quỳ Hợp trong tháng 7 năm 2020 tại nhiều nơi xảy ra hiện tượng cam rụng hàng loạt. Sâu bệnh phát triển, chất đất thoái hóa nghiêm trọng. Ước tính hàng trăm tấn cam đã phải chôn lấp, dẫn đến thiệt hại lớn về kinh tế cho nhà vườn. Trước thực trạng thiếu hiểu biết, lạm dụng phân bón của một bộ phận người làm nông nghiệp, và ý thức tự học tự tìm tòi, nghiên cứu còn nhiều hạn chế của học sinh tôi thấy rằng việc vận dụng dạy học định hướng STEM để thiết kế chủ đề phân bón hóa học nhằm giáo dục bảo vệ môi trường và hướng dẫn học sinh tự làm phân hữu cơ tại nhà nhằm phát triển kinh tế địa phương là hết sức quan trọng. Ngoài việc trang bị cho các em những chủ nhân tương lai về việc sử dụng phân bón một cách hợp lý và hiệu quả, còn giúp các em tự thiết kế các dụng cụ đơn giản 4
và biết tận dụng những nguồn có sẵn ở địa phương để tạo ra nguồn phân bón hữu cơ sạch phục vụ cho sản xuất nông nghiệp. Từ đó phát triển cho các em năng lực tự học, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực ứng dụng công nghệ thông tin, năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Đồng thời các em cũng chính là cầu nối thông tin để tuyên truyền đến gia đình và cộng đồng. Đó là lí do tôi chọn đề tài: “Thiết kế chủ đề phân bón hóa học theo hướng tích hợp giáo dục bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế địa phương dựa trên mô hình giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực học sinh”. 2. Mục đính nghiên cứu Nhằm thực hiện chủ trương nâng cao chất lượng giảng dạy và học tập bộ môn, đổi mới phương pháp dạy học và kiểm tra đánh giá theo hướng phát triển năng lực người học. Vận dụng mô hình giáo dục STEM gắn với thực tế địa phương vào chủ đề phân bón hóa học, nhằm đưa trải nghiệm sáng tạo vào trong quá trình học tập; đem lại sự hứng thú trong học tập và phát triển một số năng lực cho học sinh. Nâng cao nhận thức của học sinh về tác hại của việc lạm dụng phân bón ở địa phương. Nâng cao ý thức bảo vệ môi trường trong việc sử dụng hợp lý phân bón và giảm thiểu rác thải sinh hoạt bằng cách thu gom, phân loại và sử dụng trong sản xuất phân bón. 3. Phạm vi nghiên cứu của đề tài Đề tài này tôi nghiên cứu chủ đề phân bón hóa học hóa học 11, chương trình - sách giáo khoa ban cơ bản. Phạm vi nghiên cứu: Học sinh lớp 11 Trường THPT Quỳ Hợp 2 4. Phương pháp nghiên cứu 4.1. Nhóm phương pháp nghiên cứu lí thuyết Tiến hành thu thập tài liệu qua sách, báo, các văn bản liên quan đến đề tài. Trên cơ sở đó để phân tích, tổng hợp và rút ra những vấn đề cần thiết của đề tài. 4.2. Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn Sử dụng các phương pháp như: Thực nghiệm sư phạm, điều tra, khảo sát, quan sát sản phẩm, tổng kết kinh nghiệm, trao đổi, lấy ý kiến góp ý của giáo viên, lấy ý kiến điều tra học sinh.… 5. Thời gian nghiên cứu Từ đầu tháng 9/2019 đến hết tháng 11/2020 6. Những đóng góp mới của đề tài 5
Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề phân bón hóa học theo hướng tích hợp giáo dục bảo vệ môi trường gắn với thực trạng địa phương dựa trên mô hình giáo dục STEM nhằm đưa trải nghiệm sáng tạo góp phần nâng cao năng lực HS và nâng cao chất lượng dạy học môn Hóa học ở trường THPT Quỳ Hợp 2. 6
PHẦN 2: NỘI DUNG 1. Cơ sở lý luận 1.1. Một số khái niệm cơ bản 1.1.1. Dạy học tích hợp Dạy học tích hợp là phương pháp giảng dạy kết hợp một hoặc nhiều môn học nhằm làm sáng tỏ cho môn học mà giáo viên thấy sự cần thiết trong việc giảng dạy. Có thể hiểu một cách đơn giản hơn dạy học tích hợp là vừa dạy nội dung lý thuyết và thực hành trong cùng một bài dạy. 1.1.2. Năng lực và tiếp cận năng lực 1.1.2.1. Năng lực Năng lực là thuộc tính cá nhân được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con người huy động tổng hợp các kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí,... thực hiện thành công một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể. 1.1.2.2. Tiếp cận năng lực Tiếp cận năng lực thực chất là những định hướng quan điểm tiếp cận đầu ra, lấy năng lực như là một yếu tố quá trình đánh giá, nghiên cứu, đào tạo nó. 1.1.2.1. Một số năng lực cơ bản a) Năng lực tự học - Năng lực tự học là năng lực hết sức quan trọng vì tự học là chìa khoá tiến vào thế kỉ 21, một thế kỉ với quan niệm học suốt đời, xã hội học tập. Năng lực tự học là khả năng tự mình tìm tòi, nhận thức và vận dụng kiến thức vào tình huống mới hoặc tương tự với chất lượng cao. Giáo dục năng lực tự học của người học là một phương thức giáo dục cơ bản, trong đó, nhà trường và xã hội tạo ra các nhân tố có tính quy định việc hình thành, phát triển nhân cách, tính tự chủ, tự sáng tạo và tự chịu trách nhiệm của người học đối với mọi hoạt động học tập, nhận thức khoa học, hoạt động sống của chính mình. - Biểu hiện của năng lực tự học: + Biết xây dựng kế hoạch tự học. + Biết lựa chọn hình thức tự học. + Cá nhân và nhóm biết tự đọc SGK và lựa chọn tài liệu tham khảo, đặc biệt là khai thác thông tin trên mạng Internet. + Biết tự tìm kiếm thông tin, xử lý thông tin và báo cáo kết quả. + Biết vận dụng kiến thức hóa học tích lũy được vào thực tiễn cuộc sống. 7
b) Năng lực giải quyết vấn đề: - Năng lực giải quyết vấn đề (NLGQVĐ) có thể được hiểu là khả năng con người phát hiện ra vấn đề cần giải quyết và biết vận dụng những kiến thức, kĩ năng, kinh nghiệm của bản thân sẵn sàng hành động để giải quyết thành công vấn đề đặt ra. NLGQVĐ là tổ hợp các năng lực thể hiện các kĩ năng trong hoạt động nhằm giải quyết có hiệu quả những nhiệm vụ của vấn đề. - Biểu hiện của NLGQVĐ: + Biết phát hiện vấn đề, tìm hiểu một vấn đề. + Đề xuất được các giải pháp để GQVĐ. + Lập được kế hoạch thực hiện để GQVĐ. + Thực hiện kế hoạch độc lập sáng tạo hoặc hợp tác để: thu thập thông tin, xử lý thông tin, chọn giả thuyết đúng/sai. + Tự đánh giá và rút ra kết luận chính xác. + Vận dụng vào tình huống mới. c) Năng lực hợp tác - Năng lực hợp tác bao gồm:Sự đồng cảm, sự định hướng sự phục vụ, khả năng biết cách tổ chức, khả năng phát triển người khác, khả năng tạo ảnh hưởng, kỹ năng giao tiếp, kĩ năng kiểm soát xung đột, kĩ năng lãnh đạo có tầm nhìn, khôn ngoan, những xúc tác để thay đổi, khả năng xây dựng các mối quan hệ, tinh thần đồng đội và sự hợp tác với người khác trong các hoạt động nhận thức. - Biểu hiện của năng lực hợp tác: + Biết lắng nghe nhiệm vụ chung của nhóm và nhận nhiệm vụ của nhóm phân công. + Thực hiện tích cực có kết quả các nhiệm vụ do nhóm giao cho theo cá nhân, theo cặp hoặc theo nhóm nhỏ. + Biết trình bày, chia sẻ kết quả với các thành viên trong nhóm. + Biết lắng nghe các ý kiến của thành viên khác. + Biết tự đánh giá và đánh giá kết quả của thành viên trong nhóm và giữa các nhóm với thái độ chia sẻ, xây dựng. d) Năng lực ứng dụng công nghệ thông tin - Năng lực ứng dụng công nghệ thông tin (CNTT) Trong hoạt động dạy học bao gồm các yếu tố khách quan và yếu tố chủ quan thuộc về cá nhân, tích hợp với nhau dẫn đến mức độ thành thạo sử dụng các phương pháp khoa học, công nghệ và công cụ kỹ thuật hiện đại nhằm tổ chức, khai 8
thác và sử dụng có hiệu quả các tài nguyên thông tin trong hoạt động dạy học, đảm bảo cho hoạt động dạy học đạt kết quả cao. - Biểu hiện của năng lực ứng dụng CNTT: + Có khả năng tìm được các thông tin, dữ liệu một cách chính xác, khoa học và phù hợp với nội dung bài học. + Biết lựa chọn và sử dụng hiệu quả các thiết bị CNTT và truyền thông phù hợp với mục đích như tìm kiếm thông tin, hệ thống kiến thức, chia sẻ, trao đổi thông tin và hợp tác với người khác an toàn, hiệu quả… + Biết lựa chọn và tham khảo nhiều trang web đáng tin cậy phù hợp với mục đích đề ra. + Biết mã hóa kiến thức thành các từ khóa để tìm kiếm hiệu quả. + Biết lưu trữ dữ liệu an toàn và bảo mật trên các bộ nhớ khác nhau, với những định dạng khác nhau. 1.2. Giáo dục STEM trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018 Giáo dục STEM trong Chương trình giáo dục phổ thông năm 2018 (Bộ Giáo dục và Đào tạo) được phát biểu: “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”. 1.3. Ý nghĩa giáo dục STEM với môn Hóa học Hóa học là ngành khoa học thuộc lĩnh vực khoa học tự nhiên, nghiên cứu về thành phần cấu trúc, tính chất và sự biến đổi của các đơn chất và hợp chất. Hóa học có sự kết hợp chặt chẽ giữa lí thuyết và thực nghiệm, là cầu nối các ngành khoa học tự nhiên khác như Vật lí, Sinh học, Y dược và địa chất học. Những tiến bộ trong lĩnh vực Hoá học gắn liền với sự phát triển của những phát hiện mới trong các lĩnh vực của các ngành Sinh học, Y học và Vật lí. Hoá học đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống, sản xuất, góp phần vào sự phát triển kinh tế – xã hội. Những thành tựu của hoá học được ứng dụng vào các ngành vật liệu, năng lượng, y dược, công nghệ sinh học, nông – lâm – ngư nghiệp và nhiều lĩnh vực khác. Trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018 môn Hóa học là môn học thuộc giai đoạn giáo dục định hướng nghề nghiệp ở cấp trung học phổ thông, được học sinh lựa chọn theo định hướng nghề nghiệp, sở thích và năng lực của bản thân. Các kiến thức trong Hóa học đều có mối quan hệ hữu cơ với các môn học khác như Toán học, Vật lí, Sinh học. Ví dụ: Cấu tạo nguyên tử, phương trình hóa học, điều chế, thu khí, tính chất vật lí của các chất… có mối quan hệ đến kiến thức Toán học, Vật lí; Các kiến thức về quang hợp, axit lipit, gluxit, protein… gắn liền với kiến thức Sinh học. Do đó, việc dạy học Hóa học bằng phương thức giáo dục tích hợp theo cách tiếp cận liên môn là cần thiết. Bên cạnh đó, các kiến thức về phân bón hóa học, ứng dụng của các chất… đều gắn kết với công nghệ; các bài học 9
có tích hợp giáo dục môi trường như chống ô nhiễm môi trường nước, hiệu ứng nhà kính, mưa axit, dầu mỏ, nhiên liệu… đều liên quan đến việc giáo dục ý thức bảo vệ môi trường, đến lĩnh vực kinh tế - xã hội. Thông qua mô hình STEM, học sinh được học Hóa học trong một chỉnh thể có tích hợp với Toán học, Công nghệ, kĩ thuật và các môn khoa học khác; không những thế học sinh còn được trải nghiệm, được tương tác với xã hội, với các doanh nghiệp. Từ đó kích thích được sự hứng thú, tự tin, chủ động trong học tập của học sinh; hình thành và phát triển các năng lực chung và năng lực đặc thù học tập; tạo ra sản phẩm giáo dục đáp ứng với nhu cầu nguồn nhân lực hiện đại. 2. Cơ sở thực tiễn 2.1.Tìm hiểu về thực trạng giáo dục STEM ở trường THPT Quỳ Hợp 2.1.1. Thực trạng chung Năm 2012, giáo dục STEM bắt đầu xuất hiện từ các cơ sở giáo dục tư nhân ở Việt Nam. Tới nay, giáo dục STEM đã được nhắc tới nhiều nhưng chưa được GV quan tâm và thực hiện nhiều do nhiều vấn đề, trong đó có 3 lí do: + Học sinh vẫn còn tâm lý học để lấy điểm, học để thi THPT Quốc gia; học sinh chưa tìm kiếm và tự nghiên cứu tài liệu liên quan đến môn học. + Thiếu cơ sở vật chất, hành trang cho giáo viên và học sinh + Giáo viên chưa được đầu tư cho hoạt động giảng dạy theo định hướng STEM đúng mức, có nhiều người thờ ơ với hoạt động giảng dạy này bởi đây là phương pháp đòi hỏi thời gian, công sức và chất xám cho mỗi tiết học lớn hơn giảng dạy thông thường trong trường học. Năm 2020- 2021, Bộ Giáo dục và Đào tạo gửi Công văn- 3089 về việc triển khai thực hiện giáo dục STEM trong giáo dục trung học. Những năm trước đó giáo dục STEM mới chỉ thực hiện được tại một số nhà trường phổ thông dưới hình thức thu hút một số học sinh tham gia nghiên cứu khoa học. 2.1.2. Xuất phát từ thực trạng giáo dục STEM ở trường THPT Quỳ Hợp 2 a) Đối với giáo viên Năm 2020-2021, Sở GD&ĐT Nghệ An đã gửi Công văn số1677/SGD&ĐT- GDTrH ngày 26/8/2020 của Sở GDĐT về việc hướng dẫn thực hiện giáo dục STEM trong trường trung học. Tổ KHTN ở trường THPT Quỳ Hợp 2 đã thực hiện một số chủ đề dạy học theo định hướng STEM để tiếp cận với mô hình dạy học mới. Những năm trước đó ở trường THPT Quỳ Hợp 2, việc dạy học theo định hướng STEM mới tập trung ở một số ít GV hướng dẫn các HS tham gia cuộc thi “Khoa học kĩ thuật dành cho học sinh trung học”. Để khảo sát việc dạy học theo định hướng STEM và hiểu biết của GV về mô hình dạy học mới này tôi tiến hành phát phiếu điều tra cho GV thuộc các môn Hóa 10
học (7GV), Vật lí (8GV), Sinh học (4GV), Công nghệ (2GV) của trường THPT Quỳ Hợp 2 1.Thầy (cô) đã từng thực hiện một chủ đề/ bài học theo định hướng STEM? Thường xuyên Mức độ Đã từng dạy Chưa từng dạy dạy SL 0 15 6 Ý kiến % 0,00% 71,42% 28,58% 2.Theo thầy (cô) STEM có phải là một phương pháp dạy học mới? Nội dung Ý kiến SL % Là một phương pháp dạy học hiện đại 5 23,08% Là một mô hình dạy học trong đó có thể kết hợp các 16 76,92% phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực 3. Thầy (cô) có gặp khó khăn khi lựa chọn các chủ đề STEM theo nội dung của SGK hiện hành? Nội dung Ý kiến SL % Không khó khăn 7 33,33% Khó khăn khi chọn các chủ đề STEM 14 66,67% 4. Theo thầy (cô) mô hình giáo dục STEM ở trường thầy cô có cần thiết và quan trọng không? Vì sao? Ý kiến Mức độ nhận thức SL % Rất cần thiết. 2 9,52% Cần thiết. 12 57,14% Không cần thiết 7 33,34% B. Các lí do 11
Học sinh học tập tích cực, hợp tác và chủ động với 13 61,9% nhiệm vụ được giao thông qua hoạt động trải nghiệm, báo cáo và thảo luận, vận dụng được kiến thức vào thực tiễn. Môn học trở nên gần gũi với cuộc sống, gắn kiến thức lí 14 66,67% thuyết với đời sống thực tế. Phát triển các năng lực, kĩ năng mềm cần thiết như: kĩ 10 47,61% năng thuyết trình; năng lực giao tiếp, tự học, hợp tác và sử dụng công nghệ thông tin. Chuẩn bị công phu, mất nhiều thời gian, hiệu quả bài học 5 23,80% không cao. Không thi cử 2 9,45% 5. Theo thầy (cô) trong giáo dục STEM học sinh có phải tạo ra sản phẩm vật chất hay không? Nội dung Ý kiến SL % Phải có sản phẩm vật chất 9 42,85% Tùy theo giáo viên vận dụng mô hình giáo dục STEM 12 57,15% nào mà sẽ có yêu cầu học sinh tạo ra sản phẩm vật chất hay không 6. Thầy (cô) có muốn tiếp tục dạy học và tăng thời lượng dạy học theo định hướng STEM không? Nội dung Ý kiến SL % Không muốn vì mất nhiều thời gian công sức. 2 9,52% Muốn tìm hiểu và dạy nhưng chỉ thực hiên 1 chủ đề (bài 18 85,71% học)/1 năm học. Muốn tìm hiểu và tăng thời lượng dạy vì mô hình có 1 4,77% nhiều ý nghĩa thực tiễn và nâng cao hứng thú HS và chất lượng dạy học bộ môn. Từ kết quả điều tra các GV về giáo dục STEM ở trên, tôi thấy rằng GV tham gia dạy học theo định hướng STEM có 16 GV (Ứng với mỗi một nhóm môn là một 12
chủ đề). Đa số cho rằng giáo dục STEM cho học sinh trường THPT Quỳ Hợp 2 là cần thiết và rất cần thiết (66,66%) và mong muốn dạy học môn học theo định hướng giáo dục STEM (90,48%). Vì GV cũng nhận thấy mô hình giáo dục này giúp cho HS học tập tích cực, chủ động với nhiệm vụ được giao(61,9%), môn học trở nên gần gũi với cuộc sống, gắn kiến thức lí thuyết với đời sống thực tế (66,67%), phát triển được cho HS các năng lực, kĩ năng mềm cần thiết như: kĩ năng thuyết trình, năng lực giao tiếp, tự học, hợp tác và sử dụng công nghệ thông tin. Tuy nhiên đa số GV chưa nắm bắt được mô hình dạy học mới, chưa tìm hiểu và chưa được tập huấn kỹ, đang còn mơ hồ về STEM, khó khăn trong việc lựa chọn chủ đề STEM và đặc biết là khó khăn trong việc soạn giảng giáo án chủ đề theo định hướng STEM. a) Đối với học sinh Trước khi tiến hành áp dụng dạy học chủ đề STEM, tôi phát phiếu điều tra cho 121 học sinh thuộc các lớp 11B3 (42 HS), 11B4 (39 HS), 11B10 (40 HS) tại Trường THPT Quỳ Hợp 2. Kết quả thu được như sau: 1. Theo em, kiến thức môn Hóa học có cần thiết Rất hữu Có hữu Không và hữu ích cho cuộc sống không? ích ích hữu ích Số lượng 38 33 50 Tỉ lệ 31,40% 27,27% 41,33% Đa số HS chưa nhận thấy tầm quan trọng của kiến thức môn Hóa học trong đời sống cũng như ích lợi của việc học môn Hóa học (41,33%). Đây cũng là một trong những nguyên nhân khiến các em học yếu môn Hóa học. 2. Nguyên nhân HS học yếu môn Hóa học Ý kiến SL % Lí thuyết trừu tượng, khó hiểu, liên quan nhau 49 40,49% Khó vận dụng lí thuyết vào bài tập 40 33,06% Môn học khó, nặng kiến thức hàn lâm, ít gắn nhiều với 97 80,16% thực tiễn Phương pháp dạy học chưa hấp dẫn 0 0% Đa số HS cho rằng môn Hóa học khó, nặng kiến thức, ít gắn liền với thực tế. Đó cũng là một nguyên nhân môn học chưa thu hút được nhiều HS lựa chọn. 3. Em đã học môn Hóa học theo định hướng STEM? Ý kiến SL % 13
Chưa được học 79 65,29% Đã được học 42 34,71% 4. Em có muốn học môn Hóa học theo mô hình giáo dục Ý kiến STEM? SL % Muốn học 117 96,69% Bình thường 4 3,34% Không muốn học 0 0% Đa số HS quan tâm và muốn học theo mô hình giáo dục mới. 2.1.3. Thực trạng hiểu biết của HS về việc sử dụng phân bón hóa học, tác động của phân bón đến môi trường. Do những thói quen sinh hoạt, sản xuất đặc thù của người dân miền núi tôi đã tiến hành thu thập thông tin từ phía học sinh như sau: 80% HS các lớp tôi khảo sát là gia đình có nguồn thu nhập chính từ nông nghiệp 99% các em HS chưa biết cách phân loại rác thải, và gia đình chưa có ý thức về việc phân loại rác thải Tác động của rác thải đến môi trường và cuộc sống các em đang hiểu rất mơ hồ, chung chung . 95% gia đình HS được khảo sát chưa biết tận dụng rác thải để làm phân bón hữu cơ. Sau khi tiến hành bài kiểm tra nhanh hiểu biết của các em về kiến thức phân bón và tác động của phân bón hóa học đến môi trường, tôi rút ra một số nhận xét sau: + Đa số các em hiểu biết rất hạn chế kiến thức về phân bón, những tác động của việc bón phânhóa học dư thừa các em hiểu rất chung chung, đa số cho rằng hiện tượng chất đất bị thoái hóa, tuổi thọ của cây cam thấp, hiện tượng cam rụng hàng loạt ở địa phương là do thời tiết và lạm dụng thuốc trừ sâu mà các em không nhận ra việc lạm dụng phân bón học cũng là một trong những nguyên nhân quan trọng làm cho chất đất bị thoái hóa và kéo theo rất nhiều tác động xấu như hệ vi sinh vật trong đất bị hủy diệt, sâu bệnh phát triển, ô nhiễm môi trường.... Cho nên nếu kiến thức trừu tượng, chung chung sẽ gây cản trở trên con đường tiếp nhận tri thức trong quá trình học và khả năng vận dụng về sau. Đồng thời các em sẽ là cầu nối quan trọng có vai trò tuyên truyền, nâng cao nhận thức của người dân. 14
Xuất phát từ cơ sở lí luận và yêu cầu thực tiễn trên, để bổ sung kiến thức cho chính bản thân mình và để giúp các em học sinh học tập môn Hóa học đạt kết quả cao đồng thời tạo hứng thú học tập của học sinh với bộ môn Hóa học được tốt hơn, tôi mạnh dạn chọn đề tài này để nghiên cứu. Việc nghiên cứu và thử nghiệm để đi đến ứng dụng cho tất cả giáo viên Hóa học có ý nghĩa lí luận và thực tiễn rất lớn. Đề tài có thể làm tài liệu tham khảo cho giáo viên trong quá trình dạy và học. 3. Giải pháp thiết kế chủ đề 3.1. Tiêu chí xây dựng chủ đề/ bài học STEM Tiêu chí 1: Chủ đề bài học STEM tập trung vào các vấn đề của thực tiễn Trong các bài học STEM, học sinh được đặt vào các vấn đề thực tiễn xã hội, kinh tế, môi trường và yêu cầu tìm các giải pháp. Tiêu chí 2: Cấu trúc bài học STEM kết hợp tiến trình khoa học và quy trình thiết kế kĩ thuật Tiến trình bài học STEM cung cấp một cách thức linh hoạt, đưa HS từ việc xác định một vấn đề – hoặc một yêu cầu thiết kế – đến sáng tạo và phát triển một giải pháp. Quy trình xây dựng bài học định hướng giáo dục STEM, HS thực hiện các hoạt động theo 8 bước sau: Bước 1 Xác định vấn đề Bước 2 Nghiên cứu kiến thức nền Bước 3 Đề xuất các giải pháp/thiết kế Bước 4 Lựa chọn giải pháp/thiết kế Bước 5 Chế tạo mô hình (nguyên mẫu) Bước 6 Thử nghiệm và đánh giá Bước 7 Chia sẻ và thảo luận Bước 8 Điều chỉnh thiết kế Trong thực tiễn dạy học, quy trình 8 bước này được thể hiện qua 5 hoạt động chính: Hoạt động 1 Xác định vấn đề (yêu cầu thiết kế, chế tạo) Hoạt động 2 Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất các giải pháp thiết kế Hoạt động 3 Trình bày và thảo luận phương án thiết kế 15
Hoạt động 4 Chế tạo mô hình/thiết bị... theo phương án thiết kế (đã được cải tiến theo góp ý); thử nghiệm và đánh giá Hoạt động 5 Trình bày và thảo luận về sản phẩm được chế tạo; điều chỉnh thiết kế ban đầu. Trong quy trình kĩ thuật, các nhóm học sinh thử nghiệm các ý tưởng dựa trên nghiên cứu của mình, sử dụng nhiều cách tiếp cận khác nhau, mắc sai lầm, chấp nhận và học từ sai lầm, và thử lại. Sự tập trung của học sinh là phát triển các giải pháp để giải quyết vấn đề đặt ra, nhờ đó học được và vận dụng được kiến thức mới trong chương trình giáo dục. Tiêu chí 3: Phương pháp dạy học bài học STEM đưa học sinh vào hoạt động tìm tòi và khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm và tạo ra sản phẩm Quá trình tìm tòi khám phá được thể hiện trong tất cả các hoạt động của chủ đề STEM, tuy nhiên trong hoạt động 2 và hoạt động 4 quá trình này cần được khai thác triệt để. Trong hoạt động 2 học sinh sẽ thực hiện các quan sát, tìm tòi, khám phá để xây dựng, kiểm chứng các quy luật. Qua đó, học được kiến thức nền đồng thời rèn luyện các kĩ năng tiến trình như: Quan sát, đưa ra dự đoán, tiến hành thí nghiệm, đo đạc, thu thập số liệu, phân tích số liệu… Trong hoạt động 4, quá trình tìm tòi khám phá được thể hiện giúp học sinh kiểm chứng các giải pháp khác nhau để tối ưu hoá sản phẩm. Trong các bài học STEM, hoạt động học của học sinh được thực hiện theo hướng mở có "khuôn khổ" về các điều kiện mà học sinh được sử dụng (chẳng hạn các vật liệu khả dụng). Hoạt động học của học sinh là hoạt động được chuyển giao và hợp tác, các quyết định về giải pháp giải quyết vấn đề là của chính học sinh. Học sinh thực hiện các hoạt động trao đổi thông tin để chia sẻ ý tưởng và tái thiết kế nguyên mẫu của mình nếu cần. Học sinh tự điều chỉnh các ý tưởng của mình và thiết kế hoạt động tìm tòi, khám phá của bản thân. Tiêu chí 4: Hình thức tổ chức bài học STEM lôi cuốn học sinh vào hoạt động nhóm kiến tạo Giúp học sinh làm việc trong một nhóm kiến tạo là một việc khó khăn, đòi hỏi tất cả giáo viên STEM ở trường làm việc cùng nhau để áp dụng phương thức dạy học theo nhóm, sử dụng cùng một ngôn ngữ, tiến trình và yêu cầu về sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành. Làm việc nhóm trong thực hiện các hoạt động của bài học STEM là cơ sở phát triển năng lực giao tiếp và hợp tác cho học sinh. Tiêu chí 5: Nội dung bài học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa học và toán mà học sinh đã và đang học Trong các bài học STEM, giáo viên cần kết nối và tích hợp một cách có mục đích nội dung từ các chương trình khoa học, Công nghệ, Tin học và Toán. Lập kế 16
hoạch để hợp tác với các giáo viên Toán, Công nghệ, Tin học và khoa học khác để hiểu rõ nội hàm của việc làm thế nào để các mục tiêu khoa học có thể tích hợp trong một bài học đã cho. Từ đó, học sinh dần thấy rằng khoa học, Công nghệ, Tin học và Toán không phải là các môn độc lập, mà chúng liên kết với nhau để giải quyết các vấn đề. Điều đó có liên quan đến việc học Toán, Công nghệ, Tin học và khoa học của học sinh. Tiêu chí 6: Trong tiến trình bài học STEM một nhiệm vụ có thể có nhiều đáp án đúng và coi sự thất bại như là một phần cần thiết trong học tập 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. Trong các giả thuyết khoa học, chỉ có một giả thuyết đúng. Ngược lại, các phương án giải quyết vấn đề đều khả thi, chỉ khác nhau ở mức độ tối ưu khi giải quyết vấn đề. Tiêu chí này cho thấy vai trò quan trọng của năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong dạy học STEM. 3.2. Các bước để thiết kế chủ đề Hóa học theo định hướng giáo dục STEM - Bước 1: Lí do chọn chủ đề - Bước 2: Xây dựng nội dung học tập theo các yếu tố STEM - Bước 3: Xác định mục tiêu chủ đề về kiến thức, kĩ năng, thái độ, năng lực - Bước 4: Thiết kế nhiệm vụ học tập cho HS a) Xây dựng bộ câu hỏi định hướng kiến thức nền liên quan. b) Chuẩn bị của GV và HS, dự kiến sản phẩm c) Tổ chức nhóm và xây dựng bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm, đánh giá hoạt động cá nhân, hoạt động nhóm. d) Dự kiến thời gian học chủ đề. e) Tiến trình thực hiện: STT Nội dung Thời Ghi chú gian 1 Tiếp nhận nhiệm vụ Kế hoạch dự án, phân Tìm hiểu thực tiễn, phát hiện vấn nhóm, bầu nhóm trưởng đề 2 Tìm hiểu kiến thức nền, kĩ năng HS làm việc theo nhóm liên quan HS báo cáo tại lớp Báo cáo kiến thức nền, kĩ năng liên quan 17
3 Lựa chọn giải pháp HS báo cáo tại lớp Tổ chức cho HS trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế kèm theo thuyết minh Góp ý, chỉnh sửa bản thiết kế, hoàn thiện bản thiết kế trước khi tiến hành chế tạo, thử nghiệm. 4 Chế tạo mẫu theo bản thiết kế đã HS làm việc theo nhóm được lựa chọn Thử nghiệm và đánh giá trong quá trình chế tạo 5 Báo cáo sản phẩm dự án, trao đổi, HS báo cáo tại lớp thảo luận, đánh giá, tiếp tục điều chỉnh và hoàn thiện sản phẩm. 3.3. Thiết kế chủ đề phân bón hóa học dựa trên mô hình giáo dục STEM Bước 1: Lí do chọn chủ đề Hiện nay nguồn rác thải đáng báo động hàng ngày đang là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Bài toán xử lý rác thải đang là vấn đề đau đầu của chính quyền địa phương. Vậy làm thế nào để tái sử dụng nguồn rác thải hữu cơ, tạo ra nguồn phân bón, nhằm phát triển kinh tế địa phương và giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường? Song song với sự phát triển của các nông sản địa phương là hiện tượng đất bị thoái hóa nghiêm trọng do việc lạm dụng phân bón hóa học, kéo theo là diện tích cây cam, cây mía bị thu hẹp, tuổi thọ của cây cam thấp, năng suất cây cam giảm gây thiệt hại kinh tế cho địa phương. Do đó tôi chọn chủ đề STEM “ Phân bón hóa học” với mục đích trang bị cho các em kiến thức và sự hiểu biết về cách sử dụng phân bón hợp lý, hiệu quả. Biết tận dụng những nguyên liệu có sẵn ở mỗi gia đình để tạo ra nguồn phân bón hữu cơ sạch vừa bảo vệ môi trường vừa phục vụ sản xuất nông nghiệp ngoài ra còn giúp HS trải nghiệm với dự án thiết kế và thực hiện một số dụng cụ ủ phân bón hữu cơ thân thiện với gia đình và môi trường: Từ khâu phân loại rác, lựa chọn nguyên liệu, thiết kế dụng cụ ủ phân, đến chế tạo dụng cụ ủ phân, thực hiện quy trình ủ phân;… Với các hoạt động đa dạng, HS sẽ phát triển được các năng lực cơ bản, vận dụng được kiến thức của nhiều lĩnh vực STEM. Thông tin về chủ đề 18
MỤC MÔ TẢ Tên chủ đề Chủ đề phân bón hóa học Lứa tuổi của học sinh 16 – 17 tuổi Mức độ tiếp thu Trung bình khá Thiết kế các dụng cụ ủ phân hữu cơ từ nguồn rác thải Vấn đề cần tập trung hữu cơ, nước thải sinh hoạt Rác thải sinh hoạt quá tải gây ô nhiễm môi trường Giảm thiểu rác thải ngay tại nguồn Đặt trong bối cảnh nào? Chất đất ở địa phương bị thoái hóa nghiêm trọng do lạm dụng phân bón hóa học Hướng tới nền nông nghiệp sạch và bền vững với việc sử dụng phân bón hữu cơ. Có những sự liên kết Sản xuất phân bón nào gắn với ngành nông Môi trường. nghiệp/ nghiên cứu? Số lượng người tham gia 10- 11 thành viên/ nhóm mỗi nhóm Nguồn lực cần thiết cho Các trang web liên quan đến chủ đề mỗi đội (nếu có) Không gian/ cơ sở vật Phòng học, máy chiếu. chất cần thiết Chủ đề sẽ được giới Khi học đến chủ đề phân bón hóa học thiệu như thế nào? Học sinh sẽ lên phương Hiểu và vận dụng được các vấn đề đã được học, phân án tiếp cận vấn đề như chia công việc trong nhóm để thực hiện các nhiệm vụ thế nào? khác nhau. - Thông tin từ Internet và từ góc thông tin đã được GV Học sinh sẽ sử dụng chuẩn bị bằng chứng/ kĩ thuật nào? - Đi trải nghiệm thực tế ở địa phương, quay phim, chụp ảnh. 19
Bước 2: Kiến thức STEM trong chủ đề - Khoa học (S): - Môn Hóa học: + 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. + 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. + Trình bày được các nguyên liệu để làm phân bón hữu cơ + Hiểu được quy trình thực hiện quá trình ủ phân + Giải thích được thành phần dinh dưỡng của các loại nguyên liệu lựa chọn làm phân - Môn Sinh học: + So sánh được sự phát triển của bộ rễ cây trồng khi sử dụng phân bón hóa học và phân bón hữu cơ + Phân tích được vai trò của thực vật đối với con người và ngược lại. + Giải thích được tác hại của rác thải với môi trường và cuộc sống + Vai trò của các nguyên tố hóa học đối với sự phát triển của thực vật, tác hại của việc bón phân hóa học dư thừa. + Áp dụng phương pháp ủ thiếu khí và các vi sinh vật trong rễ cây cải có lợi, các loại giun…. + Có ý thức bảo vệ môi trường và sử dụng các loại nông sản sạch để bảo vệ sức khỏe - Công nghệ (T): + Trình bày được một số kỹ thuật cơ bản trong trồng trọt và sử dụng phân bón. + Một số kĩ thuật khoan cắt, cần thiết trong chế tạo. + Đảm bảo tính thực tế, sản phẩm chế tạo có thể sử dụng trong đời sống. + Đảm bảo tính thẩm mỹ. 20