Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM nhằm phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh thông qua một số nội dung trong Hoá học 11 THPT

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:88

Thêm vào BST

Báo xấu

7
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sáng kiến "Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM nhằm phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh thông qua một số nội dung trong Hoá học 11 THPT" được hoàn thành với mục tiêu nhằm phát triển năng lực, phẩm chất của HS thông qua việc tổ chức các HĐTN sáng tạo, giúp cho các em có nhiều nguồn kiến thức, hiểu rõ tường tận nguồn kiến thức Hoá học, từ đó PTNL NCKH, nhen nhóm và khơi dậy trong các em động lực tìm hiểu kiến thức, nắm bắt quy trình, biết cách đánh giá vấn đề và trực tiếp thực hành, thử nghiệm trong NCKH.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM nhằm phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh thông qua một số nội dung trong Hoá học 11 THPT

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Đề tài: TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG TRẢI NGHIỆM STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CHO HỌC SINH THÔNG QUA MỘT SỐ NỘI DUNG TRONG HOÁ HỌC 11 THPT LĨNH VỰC: HÓA HỌC Năm học 2023 – 2024
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT NGHI LỘC 2 ---o0o--- SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Đề tài: TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG TRẢI NGHIỆM STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CHO HỌC SINH THÔNG QUA MỘT SỐ NỘI DUNG TRONG HOÁ HỌC 11 THPT LĨNH VỰC: HÓA HỌC Tác giả: 1. Nguyễn Thị Vân Anh 2. Lương Tú Nam Điện thoại: 0912 683 905 - 0979 162 776 Năm học 2023 – 2024
MỤC LỤC PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ .......................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài .............................................................................................. 1 2. Mục đích nghiên cứu ....................................................................................... 2 3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu. ..................................................................... 2 4. Phương pháp nghiên cứu. ............................................................................... 2 5. Nhiệm vụ của đề tài ........................................................................................ 3 6. Tính mới của đề tài. ......................................................................................... 3 7. Tính khả thi khi ứng dụng thực tiễn. ............................................................. 4 PHẦN II: NỘI DUNG ............................................................................................. 4 I. Cơ sở lý luận ......................................................................................................... 4 1. Tổng quan về năng lực, năng lực nghiên cứu khoa học ............................... 4 1.1. Khái niệm về năng lực, năng lực nghiên cứu khoa học .............................. 4 1.1.1. Khái niệm về năng lực ........................................................................ 4 1.1.2. Khái niệm về năng lực nghiên cứu khoa học ...................................... 4 1.2. Quy trình NCKH ......................................................................................... 5 1.3. Các biểu hiện của năng lực NCKH của học sinh ........................................ 7 1.4. Một số công cụ đánh giá năng lực............................................................... 8 2. Hoạt động trải nghiệm và hoạt động trải nghiệm STEM ............................ 8 2.1. Hoạt động trải nghiệm ................................................................................. 8 2.1.1. Khái niệm hoạt động trải nghiệm ....................................................... 8 2.1.2. Mục đích, bản chất của hoạt động trải nghiệm .................................. 9 2.1.3. Hoạt động trải nghiệm trong môn Hoá học ........................................ 9 2.2. Hoạt động trải nghiệm STEM ................................................................... 11 2.2.1. Nội dung hoạt động trải nghiệm STEM ............................................ 11 2.2.2. Hình thức tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM .............................. 11 2.2.3. Quy trình lựa chọn và thực hiện một số chủ đề giáo dục STEM ...... 11 II. Cơ sở thực tiễn .................................................................................................. 12 1. Đặc điểm về nhận thức NCKH của HS THPT Nghi Lộc 2 ........................ 12 2. Thực trạng dạy học PTNL NCKH cho HS theo định hướng STEM ........ 13 III. Một số giải pháp đã được sử dụng để giải quyết vấn đề ............................. 17 1. Mục tiêu, cấu trúc, nội dung liên quan trong chương trình Hoá học 11 .. 17 2. Các biện pháp rèn luyện để PTNL NCKH cho HS theo hướng STEM ... 18 2.1. Rèn luyện năng lực phát hiện vấn đề nghiên cứu ..................................... 18 2.2. Rèn luyện năng lực lập kế hoạch nghiên cứu............................................ 19 2.3. Rèn luyện năng lực tìm kiếm, lựa chọn và tổng hợp tài liệu .................... 23 2.4. Rèn luyện năng lực làm việc nhóm ........................................................... 25
2.5. Rèn luyện năng lực báo cáo đề tài khoa học ............................................. 26 2.6. Rèn luyện năng lực tự kiểm tra đánh giá .................................................. 27 3. Thiết kế bộ công cụ đánh giá để PTNL NCKH .......................................... 28 3.1. Cơ sở thiết kế bộ công cụ đánh giá năng lực NCKH ................................ 28 3.2. Phiếu hỏi HS về mức độ PTNL NCKH trong dạy học STEM ................. 28 4. Thiết kế một số chủ đề HĐTN STEM .......................................................... 29 5. Một số hình ảnh đã thực hiện ....................................................................... 41 IV. Khảo sát sự cấp thiết và tính khả thi của các giải pháp ............................. 42 1. Mục đích khảo sát .......................................................................................... 42 2. Nội dung và phương pháp khảo sát ............................................................. 42 2.1. Nội dung khảo sát. ..................................................................................... 42 2.2. Phương pháp khảo sát và thang đánh giá. ................................................. 42 3. Đối tượng khảo sát ......................................................................................... 42 4. Kết quả khảo sát về sự cấp thiết, tính khả thi của các giải pháp .............. 43 4.1. Sự cấp thiết của các giải pháp đã đề xuất .................................................. 43 4.2. Tính khả thi của các giải pháp đề xuất ...................................................... 43 V. Thực nghiệm sư phạm ..................................................................................... 44 1. Mục đích khảo sát. ......................................................................................... 44 2. Nội dung và phương pháp khảo sát.............................................................. 44 3. Đối tượng khảo sát ......................................................................................... 44 4. Kết quả khảo sát ............................................................................................ 45 PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................... 47 1. Kết luận ........................................................................................................... 47 1.1. Đánh giá quá trình thực hiện đề tài ........................................................... 47 1.2. Ý nghĩa của đề tài đối với hoạt động giáo dục .......................................... 47 1.2.1. Đối với bản thân, giáo viên............................................................... 48 1.2.2. Đối với học sinh. ............................................................................... 48 1.2.3. Bài học kinh nghiệm.......................................................................... 48 1.3. Khả năng áp dụng và phát triển của đề tài ................................................ 48 2. Kiến nghị ......................................................................................................... 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 50
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG ĐỀ TÀI TT CỤM TỪ VIẾT TẮT Ý NGHĨA 1 GDPT Giáo dục phổ thông 2 HS Học sinh 3 GV Giáo viên 4 THPT Trung học phổ thông 5 PPDH Phương pháp dạy học 6 HĐTN Hoạt động trải nghiệm 7 NCKH Nghiên cứu khoa học 8 GD&ĐT Giáo dục và đào tạo 9 PTNL Phát triển năng lực 10 Lớp TN Lớp thực nghiệm 11 Lớp ĐC Lớp đối chứng 12 TNSP Thực nghiệm sư phạm
PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lý do chọn đề tài Sự đột phá về tốc độ phát triển của Khoa học và Công nghệ hết sức nhanh chóng, với những biến đổi liên tục khiến cho không chỉ Việt Nam mà nhiều nước đang phát triển trong khu vực và trên thế giới đều phải đối mặt với những thách thức lớn về sự thiếu hụt lao động có trình độ cao và kỹ năng chuyên nghiệp để đáp ứng được nhu cầu việc làm. Thay đổi, cải tiến chương trình, thậm chí cải cách giáo dục đã được nhiều nước tiến hành để hiện đại hóa chương trình giáo dục, mà trọng tâm là hướng vào các năng lực, phẩm chất nhằm đáp ứng những đòi hỏi của cuộc sống và nguồn nhân lực trong bối cảnh cách mạng công nghiệp 4.0. Đại hội XIII của Đảng đã chỉ ra: “Chất lượng nguồn nhân lực, nhất là nhân lực chất lượng cao, chưa đáp ứng yêu cầu; khoa học, công nghệ và đổi mới sáng tạo chưa thực sự trở thành động lực phát triển”. Chính vì thế mà một trong các định hướng phát triển đất nước giai đoạn 2021 – 2030 là: “Tạo đột phá trong đổi mới căn bản, toàn diện GD&ĐT, phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao, thu hút và trọng dụng nhân tài”. NCKH là một quá trình nhận thức khoa học và hoạt động trí tuệ đặc thù bằng phương pháp nghiên cứu nhất định để tìm ra những vấn đề mà con người chưa biết đến hoặc biết chưa đầy đủ. Trong quá trình đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục đào tạo ở nước ta hiện nay thì đổi mới giáo dục phổ thông đóng vai trò quan trọng đối với hoạt động NCKH, là sân chơi bổ ích giúp HS áp dụng những kiến thức đã học vào cuộc sống, giúp HS tiếp cận, làm quen với phương pháp, các kỹ năng NCKH, tạo đà cho các bậc học tiếp theo. NCKH trong trường phổ thông còn là một trong những nội dung được đẩy mạnh nhằm thực hiện mục tiêu đổi mới căn bản toàn diện nền giáo dục, đó là cơ sở xây dựng và phát triển đội ngũ nhân lực chất lượng cao cho xã hội. Bên cạnh đó, NCKH là cách HS bổ sung những kiến thức về đời sống xã hội, làm giàu vốn sống bản thân. Trong quá trình đi khảo sát, HS sẽ sử dụng những kỹ năng như phỏng vấn, điều tra, phân tích xử lý số liệu… các em sẽ đóng vai như một nhà khoa học. Trong quá trình đó, HS được hình thành và bồi dưỡng những phẩm chất cần thiết của một nhà khoa học, đó là khả năng phân tích, tổng hợp, liên tưởng, rèn luyện tính trung thực, kiên trì, nhẫn nại, khắc phục khó khăn, tìm tòi sáng tạo, đồng thời rèn luyện khả năng tư duy độc lập và làm việc nhóm. NCKH cũng là cách giúp HS rèn luyện phương pháp nghiên cứu và lĩnh hội các kiến thức phổ thông đang học. Mặt khác, Việt Nam là nước nông nghiệp nên hàng năm đều sử dụng một lượng lớn phân bón. Phân bón là nhu cầu không thể thiếu đối với cây trồng, nó đóng vai trò quan trọng trong việc tăng năng suất và chất lượng nông sản, đáp ứng nhu cầu của xã hội hiện đại. Tuy nhiên, điều quan trọng là phải sử dụng đúng kĩ thuật nhằm đạt được năng suất cây trồng cao nhất, góp phần ngăn ngừa tình trạng đất bị ô nhiễm, thoái hóa và bạc màu, đảm bảo sức khỏe của cộng đồng. Trong đời sống có nhiều loại rác thải sinh hoạt có thể tạo ra những loại phân bón hữu cơ vi sinh có nhiều ưu 1
điểm vượt trội: cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng đầy đủ, cân đối, bền vững, giúp cây trồng phát triển ổn định, cân bằng vi sinh vật trong đất, không gây ô nhiễm môi trường, tăng chất lượng nông sản, tốt cho con người... Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi quyết định chọn đề tài: “Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM nhằm phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh thông qua một số nội dung trong Hoá học 11 THPT”. Hi vọng thông qua những biện pháp được đưa ra trong đề tài sẽ góp phần nâng cao chất lượng dạy học và tạo được sự hứng thú bộ môn Hoá học và đặc biệt hơn giúp HS làm quen với NCKH. 2. Mục đích nghiên cứu - Phát triển năng lực, phẩm chất của HS thông qua việc tổ chức các HĐTN sáng tạo, giúp cho các em có nhiều nguồn kiến thức, hiểu rõ tường tận nguồn kiến thức Hoá học, từ đó PTNL NCKH, nhen nhóm và khơi dậy trong các em động lực tìm hiểu kiến thức, nắm bắt quy trình, biết cách đánh giá vấn đề và trực tiếp thực hành, thử nghiệm trong NCKH. - Thiết kế và tổ chức HĐTN STEM phần Hóa học lớp 11 nhằm PTNL NCKH cho HS, góp phần nâng cao chất lượng dạy học hóa học ở trường THPT, thực hiện đổi mới phương pháp giảng dạy tạo điều kiện cho HS hình thành, phát triển phẩm chất và năng lực cần thiết. - Quá trình thực hiện đề tài, chúng tôi cũng rút ra một số kinh nghiệm, chia sẻ các hiệu quả và khó khăn cùng với đồng nghiệp để từ đó nâng cao hiệu quả giảng dạy. Kết quả nghiên cứu, thông tin của đề tài là nguồn tài liệu tham khảo rất hữu ích cho những ai yêu thích và quan tâm đến hóa học. 3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu. - Đối tượng dạy học: Việc PTNL NCKH cho HS thông qua tổ chức HĐTN STEM một số nội dung cụ thể trong Hóa học 11 THPT. - Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy và học môn hoá học ở trường THPT, cụ thể chủ đề nitrogen, phần phương pháp tách biệt và tinh chế hợp chất hữu cơ, chuyên đề 1 - Phân bón và chuyên đề 2 - Trải nghiệm và thực hành hóa học hữu cơ Hóa học 11. - Phạm vi nội dung nghiên cứu: đề tài tập trung nghiên cứu một số biện pháp tổ chức HĐTN STEM thông qua một số nội dung Hóa học 11 nhằm PTNL NCKH cho HS. - Thời gian nghiên cứu: năm học 2022 - 2023 và trong năm học 2023 - 2024. 4. Phương pháp nghiên cứu. Sử dụng phối hợp các phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp nghiên cứu, thu thập tài liệu: tìm kiếm, chọn lọc và tham khảo 2
các tài liệu có liên quan đến mục đích của sáng kiến, phương pháp so sánh, phân tích, thống kê và tổng hợp. - Phương pháp điều tra, quan sát: tìm hiểu về nhận thức, năng lực, phẩm chất của HS sau khi áp dụng sáng kiến. - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Tiến hành TNSP để kiểm nghiệm được hiệu quả của đề tài. Điều tra thực trạng tổ chức HĐTN STEM trong môn hóa học nhằm PTNL NCKH của HS THPT hiện nay. Điều tra năng lực NCKH Hóa học trong thực tiễn đời sống. Xây dựng thang đo năng lực NCKH của HS và đánh giá sự tiến bộ của HS qua quá trình dạy học bằng STEM, dạy học PTNL NCKH. Xin ý kiến của các chuyên gia, GV Hóa học về áp dụng PP phát triển và đánh giá năng lực. Trao đổi, rút kinh nghiệm với các giáo viên về các biện pháp tổ chức HĐTN STEM trong môn hóa học nhằm PTNL NCKH của HS THPT. Đánh giá tính khả thi và hiệu quả sử dụng các biện pháp được đề xuất. - Phương pháp phân tích số liệu: Xử lý thống kê toán học các số liệu, rút ra kết luận về sự đúng đắn và cần thiết của đề tài. Đối chứng kết quả trước và sau khi áp dụng biện pháp về nhận thức, năng lực, phẩm chất HS đánh giá hiệu quả của sáng kiến. 5. Nhiệm vụ của đề tài - Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài: tổng quan vấn đề nghiên cứu, năng lực NCKH, các phương pháp NCKH, dạy học phát triển phẩm chất năng lực. - Đề xuất các biện pháp để PTNL NCKH cho HS. Tổng hợp tư liệu theo các biện pháp. - Thiết kế và tổ chức các chủ đề dạy học STEM theo định hướng PTNL NCKH cho HS ở trường THPT. - Thiết kế thang đo để đánh giá năng lực NCKH cho HS, bộ công cụ đánh giá kết quả học tập và sự hứng thú của HS THPT với môn Hóa học. - Thực nghiệm sư phạm để đánh giá chất lượng các chủ đề đã xây dựng, đánh giá tính khả thi, tính hiệu quả của các chủ đề đã đề xuất trong dạy học thực tế ở trường THPT và rút ra bài học kinh nghiệm. 6. Tính mới của đề tài. - Góp phần hệ thống hóa cơ sở lý luận và thực tiễn của việc PTNL NCKH cho HS thông qua dạy học trải nghiệm STEM. - Thiết kế được các giải pháp phù hợp nhằm PTNL NCKH STEM cho HS. - PTNL NCKH cho HS thông qua dạy học trải nghiệm STEM nội dung cụ thể chủ đề nitrogen, phần phương pháp tách biệt và tinh chế hợp chất hữu cơ, chuyên đề 1- Phân bón và chuyên đề 2 - Trải nghiệm và thực hành hóa học hữu cơ Hóa học 11. Thiết kế một số kế hoạch dạy học nội dung đó theo hướng PTNL, PC của HS. 3
- Điều tra, đánh giá thực trạng, điều tra đánh giá tính cấp thiết, tính khả thi, thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính hiệu quả của việc tổ chức HĐTN STEM nhằm PTNL NCKH cho HS thông qua một số nội dung trong Hoá học 11 ở trường THPT Nghi Lộc 2- Nghi Lộc- Nghệ An. 7. Tính khả thi khi ứng dụng thực tiễn. - Thiết kế và tổ chức một số HĐTN STEM Hóa học lớp 11 và sử dụng chúng hiệu quả trong dạy học, kiểm tra đánh giá nhằm phát triển NL NCKH cho HS, nâng cao chất lượng dạy học Hóa học, qua đó góp phần tích cực vào việc đổi mới PPDH Hóa học ở trường THPT. - Các giải pháp mà đề tài đưa ra được lựa chọn đều có nhiều ưu điểm, đễ dàng ứng dụng với nhiều hình thức tổ chức dạy học khác nhau, phát triển kĩ năng thực hành, PTNL vận dụng kiến thức hóa học và giải quyết các vấn đề thực tiễn, từ đó có thể thấy được tính khả thi của đề tài khi áp dụng vào thực tiễn. PHẦN II: NỘI DUNG I. Cơ sở lý luận 1. Tổng quan về năng lực, năng lực nghiên cứu khoa học 1.1. Khái niệm về năng lực, năng lực nghiên cứu khoa học 1.1.1. Khái niệm về năng lực Năng lực là một phạm trù từng được bàn đến trong mọi lĩnh vực của cuộc sống xã hội. Có rất nhiều định nghĩa khác nhau về năng lực nhưng chúng ta có thể hiểu một cách tổng quát, NL phải gắn với khả năng thực hiện, nghĩa là phải biết làm chứ không dừng lại ở việc hiểu. “Làm” có nghĩa là gắn với các yêu cầu cụ thể về kiến thức, kĩ năng, thái độ để được kết quả. Trong chương trình giáo dục phổ thông tổng thể 2018 viết : “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 thc kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí,...thực hiện thành công một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong điều kiện cụ thể.” 1.1.2. Khái niệm về năng lực nghiên cứu khoa học Năng lực NCKH có thể hiểu là khả năng phối hợp kiến thức, kỹ năng, thái độ của người học để thực hiện thành công nhiệm vụ nghiên cứu nhằm tạo ra sản phẩm trong quá trình học tập ở trường phổ thông. Nói cách khác, NCKH của HS là hoạt động trí tuệ, góp phần biến quá trình đào tạo thành quá trình tự đào tạo. NCKH sẽ tạo ra những bước đi ban đầu để HS tiếp cận với những tri thức mới, thông qua đó nhằm rèn luyện cho HS khả năng tư duy sáng tạo. Năng lực NCKH là tổng hòa của nhiều năng lực thành phần nên việc PTNL NCKH cho học sinh sẽ giúp nâng cao chất lượng dạy học. 4
1.2. Quy trình NCKH Quy trình NCKH gồm 7 bước sau đây: Hình 1: Quy trình NCKH trong dạy học Hóa học Giải thích quy trình: Bước 1: Quan sát và xác định vấn đề nghiên cứu: HS chỉ ra được bản chất của sự vật, hiện tượng và mối quan hệ với các sự vật, hiện tượng khác. Từ đó đặt câu hỏi nghiên cứu dựa vào kiến thức, kinh nghiệm của HS. Các bước thực hiện: - Quan sát sự vật, hiện tượng để phát hiện bản chất của sự vật, hiện tượng. - Huy động vốn kiến thức đã biết về sự vật, hiện tượng đó. - Tư duy để tìm ra mối quan hệ giữa các sự vật, hiện tượng theo logic khoa học để tìm ra kiến thức mới, qua đó nhận ra vấn đề nghiên cứu. - Đặt tên vấn đề nghiên cứu. Tên vấn đề nghiên cứu phải rõ ràng, chứa mục tiêu nghiên cứu; có thể chỉ ra phương tiện thực hiện, môi trường chứa đựng mục tiêu. Bước 2: Đặt câu hỏi nêu vấn đề: Đặt câu hỏi nêu vấn đề nhằm tìm ra mối quan hệ bản chất và mâu thuẫn giữa kiến thức HS đã biết và kiến thức chưa biết để tìm ra cách giải quyết vấn đề nghiên cứu. Câu hỏi đặt ra phải đơn giản, cụ thể, rõ ràng, xác định giới hạn, phạm vi nghiên cứu và có khả năng thực hiện được thí nghiệm để kiểm chứng. Các bước thực hiện: - Tìm ra mối quan hệ bản chất giữa kiến thức HS đã biết và kiến thức chưa biết. 5
- Đặt câu hỏi nêu vấn đề. Bước 3: Nêu giả thuyết nghiên cứu: HS hình thành ý tưởng, tìm ra câu trả lời hoặc sự giải thích vấn đề chưa biết (đặt giả thuyết) để hình thành cơ sở lý luận cho vấn đề nghiên cứu. Các bước thực hiện: - Xem xét bản chất chung - riêng của sự vật, hiện tượng; xác định mối quan hệ. - Đưa ra các nhận định sơ bộ, các phỏng đoán, luận điểm về vấn đề nghiên cứu. Bước 4: Nghiên cứu tài liệu: HS cần chọn được căn cứ chặt chẽ và có thêm kiến thức rộng, sâu về vấn đề đang nghiên cứu, đồng thời đề xuất phương pháp thực nghiệm thích hợp. Các bước thực hiện: - Thu thập nguồn tài liệu liên quan tới vấn đề nghiên cứu. - Phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa các tài liệu. - Đưa ra cơ sở lý thuyết của vấn đề nghiên cứu. Bước 5: Thiết kế thí nghiệm (bước này có thể không sử dụng trong một số nghiên cứu): Trong bước này, HS cần tiến hành các công việc sau: - Xác định mục tiêu thí nghiệm: HS chỉ ra những sản phẩm dự kiến đạt được trong thí nghiệm và phân tích, chỉ rõ kết quả, các thao tác kĩ thuật cần đạt được. - Chuẩn bị các yêu cầu của thí nghiệm: nguyên liệu, dụng cụ, hóa chất. - Thao tác thí nghiệm: HS cần làm thành thạo các bước thí nghiệm và giải thích được cơ sở khoa học của từng thao tác. - Quan sát hiện tượng và giải thích kết quả của thí nghiệm: HS quan sát, ghi chép và thu thập dữ liệu để giải thích kết quả thu được. - Tổng kết đánh giá – thu hoạch thí nghiệm: HS đưa ra đánh ra đánh giá, nhận xét tổng kết về bài thực hành và ý thức hoạt động nhóm. Các bước thực hiện: - Xác định vị trí của bài thực hành trong cấu trúc nội dung chương trình. - Xác định nội dung cơ bản của bài thực hành. Đưa ra mục tiêu của bài thực hành. - GV lựa chọn hoặc hướng dẫn HS lựa chọn các mẫu vật, dụng cụ, hóa chất thích hợp để tiến hành được các thí nghiệm. - GV hướng dẫn hoặc gợi ý để HS làm thí nghiệm. - HS thu thập dữ liệu, ghi chép những gì quan sát được. - GV đưa ra các câu hỏi gợi ý giúp HS giải thích kết quả thu được. 6
- HS nhận xét, đánh giá thành viên trong nhóm và các nhóm đánh giá, nhận xét lẫn nhau căn cứ vào ý thức hoạt động nhóm, ý thức thực hành và đưa ra nhận xét chung về bài thực hành thí nghiệm. Bước 6: Kết luận vấn đề nghiên cứu. Các bước thực hiện: - HS so sánh kết quả thực nghiệm thu được với giả thuyết ban đầu. - Đưa ra kết luận về vấn đề nghiên cứu. Nếu giả thuyết được xác nhận thì tiếp tục bước 7, nếu giả thuyết bị bác bỏ quay lại bước 3. Bước 7: Viết báo cáo và thuyết trình: HS trình bày khái quát toàn bộ sự kiện, thành tựu và vấn đề liên quan tới vấn đề nghiên cứu, giải thích được các nội dung cơ bản của vấn đề nghiên cứu. Các bước thực hiện: - Nêu các yêu cầu của một bài báo cáo theo phương pháp NCKH. - Sắp xếp các sự kiện, viết bài báo cáo theo phương pháp NCKH hoàn chỉnh. - Thuyết trình bài báo cáo trước lớp. - Trao đổi, thảo luận, nhận xét. - GV tổng kết chung. 1.3. Các biểu hiện của năng lực NCKH của học sinh Dựa trên các bước của phương pháp NCKH, chúng tôi đã xác định cấu trúc và biểu hiện của NL NCKH như sau: Hình 2. Cấu trúc năng lực nghiên cứu khoa học 7
Bảng 1. Các biểu hiện của NL NCKH của HS Các tiêu chí biểu hiện của từng NL thành phần thành phần 1. Phát hiện vấn đề nghiên cứu Nêu được vấn đề nghiên cứu Thu thập thông tin liên quan đến vấn 2. Nêu được giả thuyết khoa học đề nghiên cứu 3. Đề xuất phương án giải quyết Lập kế hoạch giải quyết 4. Thu thập dữ liệu chứng minh giả thuyết Thực hiện kế hoạch nghiên cứu 5. Rút ra kết luận từ nghiên cứu đã thực Trình bày kết quả nghiên cứu, Kết hiện luận 1.4. Một số công cụ đánh giá năng lực. Hình 3. Công cụ đánh giá năng lực 2. Hoạt động trải nghiệm và hoạt động trải nghiệm STEM 2.1. Hoạt động trải nghiệm 2.1.1. Khái niệm hoạt động trải nghiệm HĐTN là hoạt động giáo dục do nhà giáo dục định hướng, thiết kế và hướng dẫn thực hiện, tạo cơ hội cho HS tiếp cận thực tế, thể nghiệm các cảm xúc tích cực, khai 8
thác những kinh nghiệm đã có và huy động tổng hợp kiến thức, kĩ năng của các môn học khác nhau để thực hiện những nhiệm vụ được giao hoặc giải quyết những vấn đề của thực tiễn đời sống nhà trường, gia đình, xã hội phù hợp với lứa tuổi; thông qua đó, chuyển hoá những kinh nghiệm đã trải qua thành tri thức mới, kĩ năng mới góp phần phát huy tiềm năng sáng tạo và khả năng thích ứng với cuộc sống, môi trường và nghề nghiệp tương lai. 2.1.2. Mục đích, bản chất của hoạt động trải nghiệm HĐTN giúp phát triển các phẩm chất chủ yếu, năng lực cốt lõi của trong các mối quan hệ với bản thân, xã hội, môi trường tự nhiên và nghề nghiệp; được triển khai qua bốn mạch nội dung hoạt động chính: hoạt động hướng vào bản thân, hoạt động hướng đến xã hội, hoạt động hướng đến tự nhiên và hoạt động hướng nghiệp. 2.1.3. Hoạt động trải nghiệm trong môn Hoá học 2.1.3.1. Tổ chức hoạt động trải nghiệm trong lớp học a) Tổ chức trò chơi Hoạt động này lồng ghép được nội dung kiến thức đa dạng, phong phú, có tác dụng giáo dục “chơi mà học, học mà chơi” làm cho HS được thư giãn đầu óc, mang lại nhiều bổ ích và là món ăn tinh thần không thể thiếu đối với bất kỳ HS nào cũng như không thể thiếu với bất kỳ môn học nào, tạo ra “Môi trường thân thiện” làm cho “HS tích cực”. b) Phương pháp đóng vai HS được hóa thân, được đặt mình vào một nhân vật giả định nào đó, một môi trường nào đó để thể hiện những biểu cảm, cảm xúc, tính cách của nhân vật. HS được thể hiện mình, tự tin vào bản thân và khả năng ghi nhớ cũng được cải thiện đáng kể. c) Sử dụng thí nghiệm hóa học Đây là hình thức trải nghiệm đặc trưng của môn Hóa học. HS được tiến hành các thí nghiệm hoặc quan sát, trải nghiệm những hiện tượng thí nghiệm do GV tiến hành,… từ đó HS tự rút ra được những nhận xét, những kết luận và lĩnh hội kiến thức mới một cách dễ dàng hơn, chính xác hơn làm tăng hứng thú, niềm tin vào khoa học cho HS. 2.1.3.2. Tổ chức hoạt động trong nhà trường a) Hoạt động câu lạc bộ hóa học Là hình thức sinh hoạt ngoại khóa của nhóm HS có cùng sở trường, năng khiếu, yêu thích hóa học có cơ hội phát huy năng lực của mình, đồng thời củng cố, mở rộng kiến thức hóa học cho HS, trang bị những kĩ năng cần thiết góp phần phát triển và hoàn thiện nhân cách HS: những buổi biểu diễn thí nghiệm vui, ảo thuật về hóa học hay những buổi thảo luận về một chủ đề trao đổi kinh nghiệm học tập môn hóa,.. . Như vậy đã tạo được môi trường học tập tích cực để HS được thử sức mình, được 9
giao lưu, học hỏi, mở rộng tầm nhìn chân trời tri thức. b) Hội thi/cuộc thi về hóa học Là một trong những hình thức tổ chức hoạt động hấp dẫn, lôi cuốn HS và đạt hiệu quả cao trong việc tập hợp, giáo dục, rèn luyện và định hướng giá trị cho HS , giúp HS thể hiện được bản thân và phát hiện, khơi dậy được những tiềm năng. Có nhiều cách tổ chức: thi tìm hiểu và vẽ chân dung của các nhà Hóa học; thi hiểu biết về các chất; thi rung chuông vàng; thi đường lên đỉnh olympia; thi đuổi hình bắt chữ về hóa học; thi kể chuyện, sáng tác văn thơ, bài hát, kịch liên quan đến hóa học,… sao cho “linh hoạt, sáng tạo và đậm chất hóa học” c) Hoạt động nghiên cứu khoa học HS được tập dượt theo cách làm việc của nhà NCKH, có thể thông qua một số chủ đề STEM. Với hoạt động này, HS được làm việc và thể hiện mình như một nhà khoa học thực thụ, được học cách tìm hiểu về khoa học thay về chỉ biết được về một nội dung khoa học nhất định, HS được trải nghiệm thực tế. d) Hoạt động trải nghiệm STEM HS được khám phá các thí nghiệm, ứng dụng KHKT trong thực tiễn đời sống. Qua đó, nhận biết được ý nghĩa của khoa học, kĩ thuật và toán học đối với đời sống con người, nâng cao hứng thú học tập môn học; Như vậy, HS được “học đi đôi với hành”, được kiểm nghiệm và phát triển các giả thuyết khoa học,... Đồng thời, trang bị cho HS những kiến thức, kĩ năng để HS có thể giải quyết được các vấn đề trong quá trình học tập, làm việc và trong cuộc sống. 2.1.3.3. Tổ chức hoạt động ngoài nhà trường a) Đi tham quan, dã ngoại Mục đích của hình thức này là HS được trải nghiệm thực tế từ đó có thể hiểu sâu và rõ hơn những kiến thức đã học. Phù hợp với quy mô sản xuất lớn: các nhà máy, xí nghiệp sản xuất (sản xuất xi măng, phân bón hóa học, xà phòng, nhôm, gang thép, chế biến thực phẩm…) để HS tìm hiểu về quy trình sản xuất các chất trong thực tiễn, quy luật của các phản ứng hóa học,… từ đó tìm cách giải thích các bước trong quy trình đó. b) Tổ chức các hoạt động học tập tại thực địa (cơ sở sản xuất, trang trại) GV cho HS trải nghiệm thực sự (làm, thao tác, hoạt động,…) các công việc tại cơ sở sản xuất chứ không chỉ đơn thuần là đi xem rồi phân tích, thảo luận. Điều này làm tăng hứng thú, giúp HS có cái nhìn bao quát hơn về các nghành nghề, làm tăng hứng thú học tập bộ môn, được định hướng nghề nghiệp cho HS. 2.1.3.4. Cuộc thi KHKT và ST TTNNĐ Từ năm 1997, tập đoàn Intel là nhà tài trợ chính cho hội thi và hội thi mang tên Intel ISEF, đến nay đây là hội thi KHKT quốc tế lớn nhất hàng năm dành cho HS Trung học (từ lớp 9 đến lớp 12). Tham gia cuộc thi Intel ISEF, HS gửi những 10
đề tài nghiên cứu của mình đến các nhà khoa học có trình độ cao để được nhận xét, đánh giá. Qua đây những nhà khoa học trẻ được tranh tài trên đấu trường quốc tế. Năm 2006 Bộ Giáo dục và Đào tạo Việt Nam đã có những bước chuẩn bị đầu tiên cho việc tham gia Intel ISEF bằng việc tổ chức hội thảo về công tác tổ chức cho HS nghiên cứu, sáng tạo KHKT. Năm 2009, HS Việt Nam (thuộc tỉnh Lâm Đồng) đầu tiên tham dự Intel ISEF. Cho đến nay, cuộc thi KHKT và cuộc thi ST TTNNĐ đã trở thành một trong những mục tiêu trọng điểm của các trường Trung học trên toàn quốc. Thông qua các cuộc thi này, GV và HS được tiếp cận quá trình NCKH thực sự. Từ đó hình thành và phát triển kỹ năng NCKH, kỹ năng hình thành ý tưởng nghiên cứu, sử dụng PP nghiên cứu, lập kế hoạch nghiên cứu, tiến hành NCKH và báo cáo kết quả nghiên cứu cũng như trình bày poster, ... Có thể nói cuộc thi KHKT và cuộc thi ST TTNNĐ đã trực tiếp góp phần phát triển NL NCKH cho HS cũng như GV. Tuy nhiên chỉ một bộ phận nhỏ GV và HS tham gia vào hoạt động này, việc phát triển NL NCKH cho đại đa số HS thông qua môn KHTN là rất ít đặc biệt là môn Hóa học là rất cần thiết. 2.2. Hoạt động trải nghiệm STEM 2.2.1. Nội dung hoạt động trải nghiệm STEM Nội dung hoạt động trải nghiệm STEM được lựa chọn phải gắn với việc thực hiện mục tiêu của chương trình giáo dục phổ thông, tạo hứng thú và động lực học tập nhằm phát triển phẩm chất và năng lực cho HS. Chú trọng những hoạt động liên quan, hoạt động tiếp nối ở mức vận dụng (thiết kế, thử nghiệm, thảo luận và chỉnh sửa) các hoạt động của bài học STEM trong chương trình, tập trung vào việc giải quyết các vấn đề của thực tiễn xã hội, khoa học và công nghệ. 2.2.2. Hình thức tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM Hình thức tổ chức HĐTN STEM cần phong phú, đa dạng, lôi cuốn HS vào hoạt động tìm tòi, khám phá và vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề trong thực tiễn xã hội, khoa học và công nghệ. Hình thức tổ chức HĐTN STEM có thể linh hoạt, kết hợp các hoạt động trong trường (dưới hình thức câu lạc bộ) và ngoài trường (tìm tòi, khám phá thực tiễn). Tăng cường tổ chức hoạt động theo nhóm để PTNL giao tiếp và hợp tác cho HS nhưng cần đảm bảo chỉ rõ nhiệm vụ và sản phẩm cụ thể của mỗi HS. 2.2.3. Quy trình lựa chọn và thực hiện một số chủ đề theo định hướng giáo dục STEM 11
Căn cứ vào kinh nghiệm bản thân và thực tế nội dung chương trình và sách giáo khoa môn Hóa học trong chương trình giáo dục phổ thông, chúng tôi xây dựng quy trình chung lựa chọn và thực hiện một số chủ đề theo định hướng giáo dục STEM gồm 5 bước cụ thể như sau: Hình 4. Quy trình lựa chọn và thực hiện một số chủ đề theo định hướng STEM. Căn cứ vào thực hiện kế hoạch dạy học bộ môn của nhà trường và năng lực HS chúng tôi đã xây dựng quy trình thực hiện chủ đề STEM cho từng lớp và từng đối tượng HS. Theo kế hoạch dạy học của nhà trường sau mỗi chuyên đề dạy học Hóa học lớp 11 đều có các tiết chuyên đề và tùy thuộc vào mỗi chuyên đề mà lựa chọn chủ đề thực hiện sao cho phù hợp với chuyên đề mà HS vừa học. II. Cơ sở thực tiễn 1. Đặc điểm về nhận thức NCKH của HS THPT Nghi Lộc 2 Trong nhà trường phổ thông nói chung, trường THPT nói riêng, NCKH là hoạt động quan trọng. Hoạt động NCKH có ý nghĩa lớn đối với HS THPT: Giúp HS vận dụng kiến thức đã học vào giải quyết những vấn đề thực tiễn cuộc sống; nâng cao khả năng tự học, tự nghiên cứu của HS; khơi dậy tiềm năng và phát huy tư duy sáng tạo, PTNL của HS; từ đó thắp lên ngọn lửa đam mê nghiên cứu cho HS. Hoạt động NCKH của HS THPT có những đặc điểm cơ bản như: Đối tượng hoạt động NCKH của HS THPT là những tình huống và những vấn đề nảy sinh trong thực tiễn có mối quan hệ gần gũi với kiến thức phổ thông mà các em đã được học; nội dung nghiên cứu đi vào chi tiết đối tượng nhưng vẫn thể hiện được sự sáng tạo; thiết kế nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu phù hợp điều kiện cơ sở vật chất, trình độ và năng lực HS… 12
Xuất phát từ tầm quan trọng trên, Bộ Giáo dục và Đào tạo, Sở Giáo dục và Đào tạo, liên hiệp hội các hội KHKT và Trung ương Đoàn đã tổ chức nhiều cuộc thi nhằm đẩy mạnh việc NCKH của HS như: Cuộc thi KHKT dành cho HS phổ thông, cuộc thi sáng tạo Thanh Thiếu niên- Nhi đồng, HS giỏi Tỉnh, Olympic Hóa Học Nghệ An,… Các cuộc thi đã thu hút được sự quan tâm đông đảo của các HS, GV, nhà trường, bậc phụ huynh, các nhà khoa học tham gia, tạo động lực mạnh mẽ cho các em HS học tập, nghiên cứu. Nhìn chung, kết quả NCKH ở trường THPT Nghi Lộc 2 những năm gần đây đã phát triển được phẩm chất, năng lực cho HS, đáp ứng khá gần với yêu cầu cần đạt cảu chương trình giáo dục phổ thông 2018, kết quả tiến bộ và đạt được nhiều thành tích nhất định. Hoạt động NCKH của HS đã được Nhà trường tạo điều kiện tốt và HS khá đam mê nghiên cứu, song thực tế khách quan vẫn cần cố gắng hơn nữa để xứng tầm với quy mô phát triển giáo dục THPT của Nhà trường. 2. Thực trạng dạy học PTNL NCKH cho học sinh theo định hướng dạy học trải nghiệm STEM ở một số trường THPT Mục đích khảo sát: Điều tra và đánh giá thực trạng việc tổ chức dạy học theo định hướng dạy học trải nghiệm STEM trong dạy học môn Hóa học nhằm phát triển NLNCKH cho HS ở một số trường ở Huyện Nghi Lộc và một số trường thuộc các huyện khác tỉnh Nghệ An. Đối tượng khảo sát: HS khối 11 trường THPT Nghi Lộc 2, THPT Nghi Lộc 5; GV các trường Huyện Nghi Lộc và trường khác trong tỉnh Nghệ An. Nội dung khảo sát: a) Đối với học sinh: Để thấy được sự quan tâm của HS đối với việc tổ chức dạy học theo định hướng dạy học trải nghiệm trong dạy học nói chung và môn Hóa học nói riêng nhằm phát triển NLNCKH. Chúng tôi làm khảo sát tiến hành trên 212 học sinh ở trường THPT Nghi Lộc 2, THPT Nghi Lộc 5 (Nội dung phiếu khảo sát PHỤ LỤC 1) Bảng 2: Kết quả điều tra về mức độ quan tâm và hứng thú của HS khi được GV sử dụng các hoạt động trải nghiệm STEM trong dạy học môn Hóa học nhằm phát triển NLNCKH 13
Tổng số Kết quả điều tra học sinh điều tra Câu hỏi 1 Câu hỏi 2 Câu hỏi 3 Rất Thường Không Rất Cần Không Rất Hứng Không thường xuyên thường cần thiết cần hứng thú hứng thú xuyên xuyên thiết thiết thú 212 37 68 107 170 34 8 176 28 8 Tỉ lệ % 17,5 32,1 50,5 80,2 16,0 3,8 83,0 13,2 3,8 Biểu đồ kết quả Câu hỏi 1 Biểu đồ kết quả Câu hỏi 2 Biểu đồ kết quả Câu hỏi 3 Như vậy qua khảo sát điều tra, tôi thấy rằng đa số HS đều đánh giá cao vai trò của việc phát triển NLNCKH trong dạy và học bộ môn Hóa học ở trường THPT trong khi GV chưa tổ chức thường xuyên các HĐTN này. Từ kết quả trên, chúng tôi nhận thấy rằng HS đã nhận thức rõ về vai trò của NCKH trong học Hoá học ở trường THPT. b) Đối với giáo viên. Tiến hành khảo sát 65 GV đang công tác ở trường THPT Nghi Lộc 2, THPT Nghi Lộc 5 với 2 nội dung: - Khảo sát nhận thức tầm quan trọng của việc tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM nhằm PTNL NCKH cho HS ở trường THPT. - Khảo sát mức độ sử dụng các biện pháp dạy học nhằm PTNL NCKH cho HS của GV ở trường THPT. (Nội dung phiếu khảo sát PHỤ LỤC 2) Bảng 3: Kết quả khảo sát về nhận thức tầm quan trọng của việc tổ chức HĐTN STEM nhằm phát triển NLNCKH cho HS ở trường THPT. 14
Mức độ đánh giá (Số lượng/%) STT Nội dung câu hỏi Rất Quan Ít quan Không quan quan trọng trọng trọng trọng Tạo điều kiện cho GV tìm kiếm tài 45 18 2 0 1 liệu dạy học 69,2% 27,7% 3,1% 0% Góp phần đổi mới phương pháp, hình 32 28 5 0 2 thức, KTDH và đánh giá 49,2% 43,1% 7,7% 0% Giúp GV tương tác với HS tích cực 15 28 15 7 3 hơn 23,1% 43,1% 23,1% 10,7% Giúp GV tự bồi dưỡng, nâng cao kiến 27 18 15 5 4 thức 41,5% 27,7% 23,1% 7,7% Giúp HS chủ động tiếp thu, tìm hiểu 40 20 5 0 5 kiến thức logic, khoa học hơn 61,5% 30,8% 7,7% 0% 34 21 10 0 6 Giúp HS dễ tiếp thu, tăng hứng thú 52,3% 32,3% 15,4% 0% Hình 5: Biểu đồ khảo sát mức nhận thức đối với GV Qua khảo sát thực trạng nhận thức của việc tổ chức HĐTN STEM nhằm phát triển NLNCKH cho HS ở trường THPT nhận thấy hầu hết GV đều đã nhận thức tầm quan trọng của việc tổ chức HĐTN STEM là rất cần thiết cho cả GV và HS, đa số GV đều đánh giá cao vai trò của NCKH trong dạy và học bộ môn Hoá học. Tuy nhiên do năng lực của 1 số GV, điều kiện CSVC và thời gian hạn chế, cộng với nhận thức chưa thực sự đổi mới, một vài bộ phận GV cho rằng sử dụng các biện pháp nhằm phát triển NLNCKH cho HS là chưa cần thiết, chưa quan trọng. Vì vậy cần làm tốt việc sử dụng các biện pháp dạy học nhằm phát triển NLNCKH cho HS, gắn 15