Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Vận dụng dạy học STEM phần hóa học phi kim lớp 11 nhằm phát triển năng lực và phẩm chất cho học sinh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:71

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sáng kiến kinh nghiệm THPT "Vận dụng dạy học STEM phần hóa học phi kim lớp 11 nhằm phát triển năng lực và phẩm chất cho học sinh" giúp giáo viên có thể tổ chức cho các nhóm học sinh nghiên cứu về thực trạng, nguyên nhân, tác hại của phân bón hóa học và hiệu ứng nhà kính. Học sinh tự tay làm ra những sản phẩm, đồ dùng, vật dụng từ những nguyên liệu bỏ đi, biết bảo vệ môi trƣờng sống, đồng thời đƣợc rèn kỹ năng thực hành thí nghiệm. Từ đó học sinh biết ứng dụng kiến thức vào trong thực tế đời sống.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Vận dụng dạy học STEM phần hóa học phi kim lớp 11 nhằm phát triển năng lực và phẩm chất cho học sinh

1 BÁO CÁO SÁNG KIẾN I. ĐIỀU KIỆN HOÀN CẢNH TẠO RA SÁNG KIẾN Để đáp ứng xu thế phát triển và hội nhập của thế kỷ XXI , nhiều nƣớc trên thế giới đã và đang quan tâm đến vấn đề đổi mới giáo dục phổ thông và giáo dục đại học. Ở nƣớc ta trong những năm qua, công cuộc đổi mới giáo dục đã đƣợc Đảng, nhà nƣớc và toàn xã hội quan tâm. Hiện nay, ngành giáo dục đang tích cực triển khai đổi mới một cách mạnh mẽ, đồng bộ, toàn diện về cả mục tiêu, nội dung, phƣơng pháp, phƣơng tiện dạy học, cũng nhƣ phƣơng pháp kiểm tra đánh giá kết quả học tập của học sinh (HS) để tạo ra đƣợc những lớp ngƣời lao động mới mà xã hội đang cần. Đó là con ngƣời có khả năng đáp ứng đƣợc những đòi hỏi của sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nƣớc. Trong chƣơng trình giáo dục phổ thông, Hoá học là môn học thuộc nhóm môn khoa học tự nhiên, đƣợc học sinh lựa chọn theo định hƣớng nghề nghiệp, sở thích và năng lực của bản thân. Cùng với Toán học, Vật lí, Sinh học, Tin học và Công nghệ, môn Hoá học góp phần thúc đẩy giáo dục STEM, một trong những xu hƣớng giáo dục đang đƣợc coi trọng ở nhiều quốc gia trên thế giới. Giáo dục STEM sẽ phá đi khoảng cách giữa hàn lâm và thực tiễn, tạo ra những con ngƣời có năng lực làm việc “tức thì” trong môi trƣờng làm việc có tính sáng tạo cao với những công việc đòi hỏi trí óc của thế kỷ 21. Chính vì vậy, Giáo dục STEM đòi hỏi ngƣời GV dạy học thông qua việc giao các nhiệm vụ cho HS. Khi đó HS đƣợc tiến hành thí nghiệm, đƣợc vận dụng kiến thức, kĩ năng hóa để giải thích các hiện tƣợng có trong đời sống, nghiên cứu bản chất hóa học của các quá trình sản xuất. 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; đƣợc làm quen hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học qua đó HS phát triển năng lực nhận thức và năng lực hành động, hình thành, phát triển phẩm chất của ngƣời lao động mới năng động, sáng tạo. Điều này phù hợp với cách tiếp cận tích
2 hợp trong Chƣơng trình GDPT mới. Vì thế, tƣ tƣởng này của giáo dục STEM cần đƣợc khai thác và đƣa vào mạnh mẽ trong Chƣơng trình GDPT mới. Qua quá trình nghiên cứu và giảng dạy, tôi thấy kiến thức phần phi kim Hóa học 11 có rất nhiều ứng dụng trong đời sống và sản xuất. Giáo viên có thể tổ chức cho các nhóm học sinh nghiên cứu về thực trạng, nguyên nhân, tác hại của phân bón hóa học và hiệu ứng nhà kính. Học sinh tự tay làm ra những sản phẩm, đồ dùng, vật dụng từ những nguyên liệu bỏ đi, biết bảo vệ môi trƣờng sống, đồng thời đƣợc rèn kỹ năng thực hành thí nghiệm. Từ đó học sinh biết ứng dụng kiến thức vào trong thực tế đời sống. Chính vì những lí do trên, tôi lựa chọn đề tài nghiên cứu: “Vận dụng dạy học STEM phần hóa học phi kim lớp 11 nhằm phát triển năng lực và phẩm chất cho học sinh” với mong muốn góp phần vào việc đổi mới nâng cao chất lƣợng và hiệu quả dạy học môn Hóa học. II. MÔ TẢ GIẢI PHÁP II.1. Mô tả giải pháp trước khi tạo ra sáng kiến Qua công tác giảng dạy ở trƣờng THPT nói chung và THPT C Nghĩa Hƣng nói riêng, tôi thấy còn tồn tại một số thực trạng nhƣ sau: * Đối với giáo viên : - Phần lớn một số giáo viên chỉ chú trọng đến dạy học truyền thụ kiến thức vì áp lực thi cử mà chƣa quan tâm nhiều đến việc dạy học phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh. Dạy học chƣa định hƣớng đƣợc nghề nghiệp cho học sinh. - Có nhiều giáo viên đã tiếp cận với các phƣơng pháp dạy và kỹ thuật dạy học tích cực để giảng dạy trên lớp nhằm phát huy các năng lực của học sinh, tuy nhiên thời lƣợng có hạn nên các phƣơng pháp chỉ là hình thức mà chƣa đi sâu cụ thể để giải quyết một vấn đề cụ thể đặc biệt là vấn đề liên quan đến thực tế, đời sống. - Bản thân tôi là một giáo viên hóa học, mặc dù trong các tiết dạy tôi đã sử dụng nhiều phƣơng pháp và kỹ thuật dạy học tích cực nhƣ hoạt động nhóm, chuyên gia, nêu vấn đề, phát vấn học sinh nhƣng hiệu quả chƣa đƣợc cao do thời gian trên lớp hạn chế.
3 * Đối với học sinh: - Phần lớn HS chƣa có định hƣớng nghề nghiệp cho tƣơng lai nên ý thức học tập bộ môn chƣa cao, HS chỉ thích môn nào mình học có kết quả cao. - Đa số HS còn học thụ động, chƣa hứng thú tham gia xây dựng bài. - Nhiều HS tỏ ra lúng túng, không tìm ra cách xử lí, ngay cả những vấn đề tƣởng chừng hết sức cơ bản trong cuộc sống hàng ngày. Vì thế, làm sao để HS có thể yêu thích học bộ môn? - Trong quá trình học tập, HS ít đƣợc hoạt động, nặng về nghe giảng, ghi chép rồi học thuộc, ít đƣợc suy luận, động não. Thời gian dành cho HS hoạt động trong một tiết học là quá ít, kể cả hoạt động tay chân và hoạt động tƣ duy. HS chƣa đƣợc trở thành chủ thể hoạt động. - Hình thức hoạt động của HS cũng đơn điệu, chủ yếu là nghe thầy đọc và chép vào vở, HS ít đƣợc động não và thƣờng ít đƣợc chủ động tích cực. Do vậy, phƣơng pháp học của HS là thụ động, ít tƣ duy, sáng tạo và thƣờng gặp khó khăn khi giải quyết những bài tập liên quan đến thực tế. Các hình thức hoạt động của thầy cô và các phƣơng pháp dạy chƣa chú trọng vào việc hình thành phƣơng pháp tƣ duy, rèn luyện cho HS năng lực sáng tạo. Các hiện tƣợng đƣợc giải thích chƣa đúng nhận thức khoa học bộ môn. Đối với hoá học, phƣơng pháp nhận thức khoa học là GV phải rèn luyện cho HS biết giải quyết vấn đề từ đơn giản đến phức tạp trong học tập chính là chuẩn bị cho các em có khả năng sáng tạo, giải quyết các vấn đề trong thực tiễn cuộc sống. II.1.2. Tính cấp thiết của đề tài. Qua các phiếu điều tra khảo sát cho thấy số lƣợng HS yêu thích và thích môn hóa học rất thấp chỉ chiếm 23,1%; HS thích học vì môn hóa học là do môn hóa học là một trong những môn thi tốt nghiệp THPT chiếm 41,7% và kiến thức gắn với thực tiễn 31,7%. HS cũng rất chú trọng các nội dung dạy học gắn với các kì thi chiếm 41,7%. Qua phân tích thì các em vẫn chủ yếu học theo lối truyền thống nặng về thi cử đối phó, do vậy mà các em ít có yếu tố đam mê nghiên cứu và thực sự yêu thích là rất ít,
4 kĩ năng thực hành rất hạn chế và là nguyên nhân năng lực làm việc hạn chế sau khi tốt nghiệp, đặc biệt là trong thời đại 4.0 với kỉ nguyên của thế giới phẳng thì khả năng đáp ứng đầu ra sau khi ra trƣờng lại càng rất khó khăn. Nhƣ vậy với phƣơng pháp dạy học truyền thống, học sinh khó có thể rèn luyện, phát triển đƣợc các năng lực của bản thân.Việc đƣa phƣơng pháp giáo dục STEM vào giảng dạy là góp phần tích cực vào hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh. II.2. Cơ sở lý luận và thực tiễn áp dụng sáng kiến II.2.1. Cơ sở lý luận II.2.1.1. Một số vấn đề về STEM và phát triển năng lực II.2.1.1.1. Khái niệm STEM[6] STEM là thuật ngữ xuất phát từ phƣơng pháp giảng dạy và học tập tích hợp nội dung và các kỹ năng khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Giáo dục STEM là phƣơng thức giáo dục tích hợp theo cách tiếp cận liên môn (interdisciplinary) và thông qua thực hành, ứng dụng. Thay vì dạy bốn môn học nhƣ các đối tƣợng tách biệt và rời rạc, STEM kết hợp chúng thành một mô hình học tập gắn kết dựa trên các ứng dụng thực tế. Qua đó, học sinh vừa học đƣợc kiến thức khoa học, vừa học đƣợc cách vận dụng kiến thức đó vào thực tiễn. Thuật ngữ STEM đƣợc hiểu nhƣ một “tổ hợp đa lĩnh vực” bao gồm: Khoa học (Science), Công nghệ (Technology), Kỹ thuật (Engineering) và Toán học (Mathconatics). Bốn lĩnh vực này đƣợc mô tả nhƣ sau: Khoa học, là việc nghiên cứu thế giới tự nhiên, bao gồm các quy luật tự nhiên của Vật lý, Hoá học, Sinh học và giải quyết hoặc ứng dụng các hiện tƣợng, nguyên lý, quan niệm hoặc quy tắc của các môn này. Khoa học vừa là một chỉnh thể kiến thức đƣợc tích luỹ qua thời gian, vừa là một tiến trình - mang tính khoa học - tạo ra kiến thức mới. Kiến thức từ khoa học sẽ cung cấp thông tin cho tiến trình thiết kế kỹ thuật.
5 Công nghệ, mặc dù không phải là một lĩnh vực, theo nghĩa chặt chẽ nhất, bao gồm toàn bộ hệ thống con ngƣời và tổ thức, kiến thức, tiến trình, và thiết bị dùng để tạo ra và thao tác các đồ vật (tạo tác) công nghệ, cũng nhƣ chính các đồ vật đó. Kỹ thuật, vừa là một chỉnh thể kiến thức - về thiết kế và chế tạo các sản phẩm nhân tạo - vừa là một quá trình giải quyết vấn đề. Quá trình này chịu ảnh hƣởng của các ràng buộc. Một trong số đó là các quy luật tự nhiên, hoặc khoa học. Kỹ thuật sử dụng các khái niệm khoa học và toán học nhƣ những công cụ công nghệ. Toán học, là việc nghiên cứu các mô hình và mối quan hệ giữa số lƣợng và không gian. Các loại khái niệm toán đặc thù của 12 năm học phổ thông bao gồm số và số học, đại số, hàm số, hình học, xác suất, thống kê. Toán học đƣợc dùng trong khoa học, kỹ thuật và công nghệ. Hình 1: Khái niệm STEM Không chỉ đơn thuần mô tả bốn lĩnh vực STEM, đoạn trích nói trên còn cho thấy bốn lĩnh vực này không phải hiện diện một cách riêng lẻ mà cần phải đƣợc tích hợp, liên kết chặt chẽ với nhau.
6 Giáo dục STEM là phƣơng pháp tiếp cận, khám phá trong giảng dạy và học tập giữa hai hay nhiều hơn các môn học STEM, hoặc giữa một chủ đề STEM và một hoặc nhiều môn học khác trong nhà trƣờng. STEM trong trƣờng phổ thông đƣợc hiểu là trang bị cho ngƣời học những kiến thức và kĩ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học. Những kiến thức và kĩ năng này phải đƣợc tích hợp, lồng ghép và bổ trợ nhau giúp học sinh không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể áp dụng để thực hành và tạo ra đƣợc những sản phẩm trong cuộc sống thƣờng ngày. Những sản phẩm này không nhất thiết phải là sản phẩm mới, đừng suy nghĩ rằng các em phải tạo ra điều gì đó mới mẻ mới là STEM, nhƣ vậy các em đã là những nhà sáng chế rồi, tất nhiên nếu tạo ra sản phẩm mới thì càng tốt. II.2.1.1.2. Xu thế tất yếu của dạy học STEM trong thời gian tới. Chƣơng trình giáo dục phổ thông 2018 định hƣớng phát triển phẩm chất và năng lực học sinh, mục tiêu của chƣơng trình nhằm để trả lời cho câu hỏi: Học xong chƣơng trình học sinh làm đƣợc gì? Chính vì vậy mà cần phải đổi mới phƣơng pháp dạy học, kiểm tra đánh giá theo định hƣớng phát triển phẩm chất và năng lực học sinh. Các phƣơng pháp và hình thức tổ chức dạy học cần phải gắn nội dung bài học với những vấn đề thực tiễn và giáo viên tổ chức hoạt động để học sinh tìm hiểu và giải quyết đƣợc vấn đề, thông qua đó tiếp thu tri thức một cách chủ động. Giáo dục STEM cũng xuất phát từ vấn đề nảy sinh trong thực tiễn đƣợc xây dựng thành các chủ đề/bài học STEM, thông qua việc giáo viên tổ chức các hoạt động học sẽ giúp học sinh tìm ra đƣợc những giải pháp để giải quyết vấn đề mà chủ đề/bài học STEM nêu ra. Trong những năm qua, Đảng, Chính phủ, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã có nhiều văn bản chỉ đạo, hƣớng dẫn thực hiện và đổi mới giáo dục trong có liên quan đến giáo dục STEM đƣợc ban hành, cụ thể nhƣ: Nghị quyết số 29/NQ–TW Hội nghị lần thứ 8 của Ban chấp hành Trung ƣơng Đảng về đổi mới căn bản, toàn diện Giáo dục và Đào tạo; Quyết định 522/QĐ–TTg ngày 14 tháng 5 năm 2018 của Thủ tƣớng Chính phủ phê
7 duyệt Đề án “Giáo dục hƣớng nghiệp và định hƣớng phân luồng học sinh trong giáo dục phổ thông giai đoạn 2018 – 2025”; Thông tƣ 32/2018/TT–BGDĐT của Bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành Chƣơng trình giáo dục phổ thông năm 2018; Công văn số 4612/BGDĐT–GDTrH ngày 03/10/2017 của Bộ Giáo dục và Đào tạo về việc hƣớng dẫn thực hiện chƣơng trình giáo dục phổ thông hiện hành theo định hƣớng phát triển năng lực và phẩm chất học sinh. II.2.1.1.3. Vì sao nên vận dụng phương pháp dạy học STEM vào môn hóa học trung học phổ thông. Hóa học đƣợc giảng dạy chính thức ở cấp độ THCS và THPT, là một môn khoa học tƣởng chừng xa lạ nhƣng trên thực tế rất gần gũi với cuộc sống của chúng ta. Ví dụ nhƣ trong lúc nấu ăn, các biến đổi chất xảy ra một cách rất phức tạp đã góp phần tạo nên hƣơng vị đặc trƣng cho món ăn, hay bột giặt, phân bón, dƣợc phẩm… là những ứng dụng của hóa học trong cuộc sống. Hóa học đƣợc đƣa vào chƣơng trình giảng dạy và trở thành một trong những môn học quan trọng trong các môn khoa học tự nhiên. Tuy nhiên, Hóa học lại đƣợc coi là một trong những môn học khó nhất bởi lƣợng kiến thức lý thuyết dày đặc và đòi hỏi khả năng ghi nhớ tốt. Đặc biệt bảng tuần hoàn 118 nguyên tố hóa học trở thành “nỗi sợ” của nhiều ngƣời trên hành trình theo học bộ môn này. Hình 2: Bảng tuần hoàn nguyên tố hóa học
8 Hiện nay, phƣơng pháp giảng dạy truyền thống thƣờng chỉ tập trung vào các lý thuyết, khái niệm “khô khan”, bắt học sinh phải học thuộc mà thiếu đi phần thực hành để ngƣời học có thể trải nghiệm và hiểu đƣợc bản chất của vấn đề đƣợc dạy. Điều này dễ sinh ra tâm lý chán nản, không gợi đƣợc sự hứng thú trong môn học cho nhiều bạn học sinh . Để môn học này trở nên thú vị và dễ hiểu hơn, trong chƣơng trình giảng dạy cần lồng ghép khéo léo lý thuyết và thực hành, khiến học sinh có thể vận dụng các kiến thức học đƣợc vào thực tế. Điều này sẽ khiến môn học tƣởng nhƣ khô khan này trở nên gần gũi và đạt đƣợc hiệu quả cao hơn trong quá trình truyền đạt và tiếp thu kiến thức. Đặc biệt, khi bƣớc vào cấp 3, đa phần học sinh sẽ bƣớc vào tuổi dậy thì và có sự thay đổi lớn trong tâm lý. Môi trƣờng học tập mới, bạn bè mới, môn học mới với những áp lực vô hình về điểm số khiến một số học sinh cảm thấy chán nản, dễ sinh ra cảm xúc tiêu cực với việc học tập, đến trƣờng. Giáo dục STEM rất phù hợp cho học sinh ở giai đoạn này bởi STEM không chỉ giúp các em chủ động tiếp thu kiến thức và khơi dậy sự hứng thú với môn học, mà còn khiến các em tƣơng tác, hòa đồng với nhau hơn qua các hoạt động STEM. II.2.1.1.4. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM[6] Việc đƣa giáo dục STEM vào trƣờng trung học mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hƣớng đổi mới giáo dục phổ thông. Cụ thể là: - Đảm bảo giáo dục toàn diện: Triển khai giáo dục STEM ở nhà trƣờng, bên cạnh các môn học đang đƣợc quan tâm nhƣ Toán, Khoa học, các lĩnh vực Công nghệ, Kỹ thuật cũng sẽ đƣợc quan tâm, đầu tƣ trên tất cả các phƣơng diện về đội ngũ giáo viên, chƣơng trình, cơ sở vật chất. - Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM: Các dự án học tập trong giáo dục STEM hƣớng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn, học sinh đƣợc hoạt động, trải nghiệm và thấy đƣợc ý nghĩa của tri thức với cuộc sống, nhờ đó sẽ nâng cao hứng thú học tập của học sinh.
9 - 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; đƣợc 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 thƣờng kết nối với các cơ sở giáo dục nghề nghiệp, đại học tại địa phƣơng nhằm khai thác nguồn lực về con ngƣời, cơ sở vật chất triển khai hoạt động giáo dục STEM. Bên cạnh đó, giáo dục STEM phổ thông cũng hƣớng tới giải quyết các vấn đề có tính đặc thù của địa phƣơng. - Hướng nghiệp, phân luồng: Tổ chức tốt giáo dục STEM ở trƣờng trung học, học sinh sẽ đƣợc trải nghiệm trong các lĩnh vực STEM. Thực hiện tốt giáo dục STEM ở trƣờng trung học 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 tƣ. II.2.1.1.5. Một số vấn đề về phẩm chất và năng lực Theo từ điển tâm lí học, : “NL là tập hợp các tính chất hay phẩm chất của tâm lí cá nhân, đóng vai trò là điều khiển bên trong, tạo thuận lợi cho việc thực hiện tốt một dạng hoạt động nhất định”. Theo Chƣơng trình Giáo dục phổ thông – Chƣơng trình tổng thể của Bộ Giáo dục và Đào tạo xác định: “NL là thuộc tính cá nhân đƣợc hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con ngƣời huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác nhƣ 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” [8] Trong sáng kiến này tôi sử dụng khái niệm NL theo chƣơng trình Giáo dục phổ thông tổng thể.
10 Hình 3: Năng lực và phẩm chất của HS
11 II.2.1.1.6. Giáo dục STEM với phát triển năng lực của HS Mục tiêu giáo dục STEM Định hướng Phát triển năng Phát triển năng nghề nghiệp lực đặc thù STEM lục cốt lõi - Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc về STEM cho học sinh đó là những kiến thức, kỹ năng liên quan đến các môn học Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học trong đó HS biết liên kết các kiến thức để giải quyết các vấn đề thực tiễn .Học sinh biết về quy trình thiết kế và chế tạo ra các sản phẩm. - Phát triển các năng lực cốt lõi cho HS trong giáo dục STEM nhằm trang bị cho HS những cơ hội và thách thức trong nền kinh tế cạch tranh toàn cầu, HS sẽ đƣợc phát huy khả năng phản biện, khả năng hợp tác để thành công. - Giáo dục STEM định hƣớng nghề nghiệp cho học sinh là tạo cho HS có những kiến thức, kỹ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng nhƣ cho nghề nghiệp tƣơng lai của HS. Từ đó góp phần xây dựng lực lƣợng lao động có năng lực phẩm chất tốt, đặc biệt trong lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng và phát triển đất nƣớc. II.2.1.1.7. Quy trình xây dựng bài học STEM Theo hƣớng dẫn thực hiện giáo dục STEM trong trƣờng trung học từ năm học 2019-2020, quy trình xây dựng bài học STEM gồm các bƣớc sau: * Bước 1: Lựa chọn chủ đề bài học
12 Căn cứ vào nội dung kiến thức trong chƣơng trình các môn học và các hiện tƣợng, 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 đƣợc những kiến thức, kĩ năng cần dạy trong chƣơng trình môn học đã đƣợc 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 Mỗi bài học STEM đƣợc tổ chức theo 5 hoạt động: Xác định vấn đề; Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp; Lựa chọn giải pháp; Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá; Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh. Tiến trình bài học STEM tuân theo quy trình kĩ thuật nêu trên nhƣng các "bƣớc" trong quy trình không đƣợc thực hiện một cách tuyến tính (hết bƣớc nọ mới sang bƣớc kia) mà có những bƣớc đƣợc thực hiện song hành, tƣơng hỗ lẫn nhau. Việc "Nghiên cứu kiến thức nền" đƣợc thực hiện đồng thời với "Đề xuất giải pháp"; "Chế tạo mô hình" đƣợc thực hiện đồng thời với "Thử nghiệm và đánh giá", trong đó bƣớc này vừa là mục tiêu vừa là điều kiện để thực hiện bƣớc kia. Tiến trình mỗi bài học STEM đƣợc thực hiện phỏng theo quy trình kĩ thuật, trong đó việc "Nghiên cứu kiến thức nền" trong tiến trình dạy học mỗi bài học STEM chính là việc học để chiếm lĩnh nội dung kiến thức trong chƣơng trình giáo dục phổ thông tƣơng ứng với vấn đề cần giải quyết trong bài học, trong đó học sinh là ngƣời chủ động
13 nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu bổ trợ, tiến hành các thí nghiệm theo chƣơng trình học (nếu có) dƣới sự hƣớng dẫn của giáo viên; Vận dụng kiến thức đã học để đề xuất, lựa chọn giải pháp giải quyết vấn đề; Thực hành thiết kế, chế tạo, thử nghiệm mẫu; Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh thiết kế. Thông qua quá trình học tập đó, học sinh đƣợc rèn luyện nhiều kĩ năng để phát triển phẩm chất, năng lực. II.2.1.1.8. Các hình thức tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM Hoạt động giáo dục STEM trong nhà trƣờng có thể tổ chức dƣới hai dạng là: tích hợp trong các môn học đƣợc thực hiện trong hoạt động dạy học bộ môn và tích hợp trong các hoạt động giáo dục mang tính tập thể, phong trào, cuộc thi, ngoại khóa nhƣng vẫn luôn đảm bảo mục tiêu là phát triển năng lực HS theo định hƣớng thế kỷ 21, đặc biệt là năng lực sáng tạo. * Dạy học các môn học thuộc lĩnh vực STEM Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trƣờng. Theo cách này, các bài học, hoạt động giáo dục STEM đƣợc triển khai ngay trong quá trình dạy học các môn học STEM theo hƣớng tiếp cận liên môn. Các chủ đề, bài học, hoạt động STEM bám sát chƣơng trình các môn học thành phần. Hình thức giáo dục STEM này không làm phát sinh quá trình học tập. * Hoạt động trải nghiệm Trong hoạt động trải nghiệm STEM , HS đƣợc khám phá các thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kĩ thuật trong thực tiễn đời sống. Qua đó, nhận biết đƣợc ý nghĩa của khoa học công nghệ, kĩ thuật và toán học đối với đời sống con ngƣời, nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM. Đây cũng là cách thức để thu hút sự quan tâm của xã hội tới giáo dục STEM. Để tổ chức thành công các hoạt động trải nghiệm STEM, cần có sự tham gia, hợp tác của các bên liên quan nhƣ trƣờng phổ thông, cơ sở giáo dục nghề nghiệp, các trƣờng đại học, doanh nghiệp.
14 Trải nghiệm STEM còn có thể đƣợc thực hiện thông qua sự hợp tác giữa trƣờng phổ thông với các cơ sở giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp. Theo cách này sẽ kết hợp đƣợc thực tiễn phổ thông với ƣu thế về cơ sở vật chất của giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp. Các trƣờng phổ thông có thể triển khai giáo dục STEM thông qua hình thức câu lạc bộ. Tham gia câu lạc bộ STEM, HS đƣợc học tập nâng cao trình độ, triển khai các dự án nghiên cứu, tìm hiểu các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM. Đây là hoạt động theo sở thích, năng khiếu của HS, diễn ra định kỳ, trong cả năm học. Tổ chức tốt hoạt động câu lạc bộ STEM cũng là tiền đề phát triển các dự án nghiên cứu trong khuôn khổ cuộc thi khoa học kĩ thuật dành cho HS trung học. Bên cạnh đó, tham gia câu lạc bộ STEM còn là cơ hội để HS thấy đƣợc sự phù hợp về năng lực, sở thích, giá trị của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM. * Hoạt động nghiên cứu khoa học- kĩ thuật Giáo dục STEM có thể đƣợc triển khai thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học – kĩ thuật và tổ chức các cuộc thi sáng tạo khoa học – kĩ thuật với nhiều chủ đề khác nhau thuộc các lĩnh vực robot, năng lƣợng tái tạo, môi trƣờng, biến đổi khí hậu, nông nghiệp công nghiệp cao….. Hoạt động này không mang tính đại trà mà dành cho những HS có năng lực, sở thích và hứng thú với các hoạt động tìm tòi, khám phá khoa học, kĩ thật giải quyết các vấn đề thực tiễn. Tổ chức tốt hoạt động sáng tạo khoa học – kĩ thuật là tiền đề để triển khai các dự án nghiên cứu trong khuôn khổ cuộc thi khoa học – kĩ thuật dành cho HS trung học đƣợc tổ chức thƣờng niên. Đây là cơ hội để HS phát triển năng lực sáng tạo và biết vận dụng kiến thức giải quyết các vấn đề thực tiễn. II.2.1.2. Phân tích chương trình phi kim hóa học 11 II.2.1.2.1. Vị trí phần Phi kim Hóa học – Hóa học 11 Theo chƣơng trình của Bộ GD và ĐT, phần hóa học phi kim 11 là nội dung mở
15 đầu trong chƣơng trình SGK Hóa học lớp 11, gồm 2 chƣơng: Chƣơng 2: Nhóm Nito – Photpho và chƣơng 3: Nhóm Cacbon- Silic. II.2.1.2.2. Cấu trúc nội dung phần phi kim hóa học lớp 11ở trường THPT Tuần Chương Tiết Nội dung 11 Bài 7: Nitơ. 6 12 Bài 8: Amoniac và muối amoni 13 Bài 8: Amoniac và muối amoni(tt) 7 14 Bài 9: Axit nitric và muối nitrat. 15 Bài 9: Axit nitric và muối nitrat.(tt) 8 16 Bài 10: Photpho 17 Bài 11: Axit photphoric và muối photphat 9 Chƣơng 2: 18 Bài 12: Phân bón hóa học NITƠ- PHOTPHO Bài 13: Luyện tập: Tính chất của nitơ, photpho 19 và các hợp chất của chúng. 10 Bài 13: Luyện tập: Tính chất của nitơ, photpho 20 và các hợp chất của chúng(tt) Bài 14: Bài thực hành số 2: Tính chất của một số 21 11 hợp chất nitơ, photpho.(lấy điềm 1 tiết) 22 Kiểm tra 1 tiết 23 Bài 15; Cacbon 12 24 Bài 16 Hợp chất của cacbon. 25 Bài 17: Silic và hợp chất của silic. Chƣơng 3: 13 Luyện tập: Tính chất của cacbon, silic và hợp CACBON- SILIC 26 chất của chúng. Luyện tập: Tính chất của cacbon, silic và hợp 14 27 chất của chúng.
16 II.2.1.2.3. Mục tiêu phần phi kim hóa học lớp 11 ở trường THPT 1.Kiến thức - Nêu đƣợc vị trí trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử, tính chất vật lí, ứng dụng, trạng thái tự nhiên, điều chế của cacbon, nitơ, photpho và silic. - Mô tả đƣợc thành phần hóa học của các loại phân bón hoá học gồm phân đạm, phân lân, phân kali, phân hỗn hợp, phân phức hợp, phân vi lƣợng, tác dụng đối với cây trồng và điều chế các loại phân này. - Nêu đƣợc các dạng thù hình của cacbon và photpho và so sánh chúng với nhau. - Chứng minh đƣợc tính chất cơ bản của các hợp chất của cacbon, nitơ , photpho và silic. Giải thích đƣợc những tính chất đó dựa trên những cơ sở lí thuyết đã học hoặc qua các thí nghiệm. - Dự đoán, kiểm tra , kết luận tính chất hóa học của các đơn chất, hợp chất của các nguyên tố từ vị trí, cấu hình electron, cấu tạo nguyên tử và các thí nghiệm. - Sử dụng dụng cụ, hóa chất để tiến hành đƣợc an toàn, thành công các thí nghiệm. - Tiến hành thí nghiệm, quan sát hiện tƣợng, quan sát mẫu vật, giải thích và kết luận, viết đƣợc phƣơng trình hóa học của phản ứng. - Xử lí đƣợc một số chất thải sau thí nghiệm để bảo vệ môi trƣờng. - Vận dụng các kiến thức đã học để giải thích các hiện tƣợng trong thực tiễn. - Biết vận dụng lý thuyết để giải các bài tập hóa học - Biết cách đọc tài liệu tham khảo, nghiên cứu SGK 2. Năng lực Phần phi kim hóa học lớp 11 – THPT giúp HS hình thành và phát triển các năng lực: - NL vận dụng kiến thức kĩ năng Hóa học vào cuộc sống - NL GQVĐ và sáng tạo - NL sử dụng ngôn ngữ Hóa học - NL sử dụng CNTT & TT
17 - NL thực hành Hóa học - NL hợp tác, làm việc nhóm. - NL tự học 3. Phẩm chất - Phát triển phẩm chất chăm chỉ, ham học hỏi, có tinh thần tự học, chăm làm, nhiệt tình với công việc của tập thể. - Phát triển đƣợc phẩm chất trung thực trong tiến trình thí nghiệm, xử lý số liệu, tính toán. - Có tinh thần trách nhiệm đối với bản thân, gia đình và xã hội. - Có tinh thần yêu nƣớc: Biết yêu thiên nhiên, bảo vệ thiên nhiên. - Phát triển phẩm chất nhân ái: Hòa đồng, sẵn sàng giúp đỡ bạn bè. II.2.2. Các biện pháp đã tiến hành để giải quyết vấn đề. II.2.2.1. Chủ đề STEM theo phương thức học tập trên lớp Dạy học định hƣớng STEM theo phƣơng thức học tập trên lớp là phƣơng thức dạy học chủ yếu đã áp dụng từ lâu trong hầu hết các môn học. HS vận dụng kiến thức đã học trong chủ đề để giải thích các hiện tƣợng trong thực tiễn hoặc sử dụng kiến thức đã học để làm ra một số sản phẩm thực tế. Chủ đề : NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ LỌC NƢỚC A. Lí do chọn chủ đề Nƣớc là nguồn tài nguyên thiên nhiên có thể tái tạo nhƣng cũng có thể bị cạn kiệt tùy vào tốc độ khai thác và khả năng tái tạo của con ngƣời. Vấn đề thiếu nƣớc sinh hoạt đang trở nên rất nghiêm trọng với nhiều nƣớc trên thế giới. Đó cũng là nguyên nhân gây nên những bất đồng, chiến tranh giữa các nƣớc. Vì vậy, việc sử dụng và tái tạo nguồn nƣớc trở thành vấn đề cấp thiết và thực tiễn. Bên cạnh đó, HS khi tham gia hoạt động thiết kế, chế tạo máy lọc nƣớc có nhiều cơ hội để lĩnh hội và vận dụng kiến thức về khả năng hấp phụ của than hoạt tính, các vật liệu có khả năng lọc nƣớc…
18 B. Mục tiêu của chủ đề 1. Kiến thức - HS hiểu đƣợc cấu trúc và tính chất vật lí, tính chất hóa học của than hoạt tính - HS biết đƣợc vai trò của than hoạt tính trong quy trình chế tạo máy lọc nƣớc - HS hiểu đƣợc cơ chế của thiết bị lọc nƣớc là thẩm thấu ngƣợc - HS hiểu đƣợc vai trò của các nguyên liệu trong quy trình. - HS biết cách sử dụng các nguyên liệu để chế tạo đƣợc máy lọc nƣớc 2. Phát triển phẩm chất - Rèn đức tính chăm chỉ, tƣ duy nghiên cứu khoa học thông qua thực hiện các hoạt động trải nghiệm sáng tạo. - Rèn luyện đức tính trung thực thống nhất giữa kết quả báo cáo và thực hành. - Củng cố lòng yêu quê hƣơng đất nƣớc, trách nhiệm và nghĩa vụ bảo vệ làng nghề truyền thống, bảo vệ môi trƣờng xanh sạch đẹp . 3. Phát triển năng lực - Năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn. - Năng lực nhận thức hóa học. - Năng lực giải quyết vấn đề. - Năng lực sáng tạo. - Năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học. - Năng lực hợp tác nhóm.
19 4. Kiến thức STEM có trong chủ đề Tên sản phẩm Khoa học Công nghệ Kỹ thuật Toán học đƣợc hình thành (S) (T) (E) (M) - Thiết bị lọc - Tính chất - Sử dụng các Bản kế hoạch - Tính khối lƣợng nƣớc. vật lí, tính nguyên vật liệu và quy trình các vật liệu sử - Bản vẽ quy trình chất hóa học thiết kế thiết bị thiết kế thiết bị dụng cho hợp lí. thiết kế thiết bị lọc của than hoạt lọc nƣớc. lọc nƣớc. - Tính thể tích, nƣớc. tính. - Sử dụng các diện tích của bể -Phiếu học tập số dụng cụ lọc và lọc và chứa nƣớc 1 chứa nƣớc. Chủ đề STEM này đƣợc thiết kế ở hoạt động khởi động của tiết dạy Cacbon, tạo ra tình huống có vấn đề, mâu thuẫn nhận thức. Từ đó giúp cho học sinh có hứng thú và tạo động lực để tìm hiểu bài mới. Sau khi tìm hiểu kiến thức mới, GV đánh giá giải quyết vấn đề nghiên cứu STEM (đề xuất các giải pháp, lựa chọn giải pháp tốt nhất và thực hiện giải pháp). C. Thiết kế giáo án Bài 15: Cacbon Ngày soạn: 1/11/2020 Tiết 23. Bài 15: CACBON Lớp 11 – Thời gian: 45 phút CHỦ ĐỀ STEM: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ LỌC NƢỚC. I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - HS trình bày đƣợc vị trí, cấu tạo nguyên tử, ứng dụng của Cacbon - HS trình bày đƣợc mối liên hệ giữa vị trí, cấu hình electron và tính chất hóa hoc, tính chất vật lý của Cacbon..
20 - HS trình bày đƣợc cấu trúc và tính chất vật lí, ứng dụng của các dạng thù hình cacbon. - HS nêu đƣợc vai trò của than hoạt tính và các nguyên liệu khác trong quy trình chế tạo máy lọc nƣớc. - HS trình bày và phân tích đƣợc cơ chế của thiết bị lọc nƣớc. - Đọc, tóm tắt thông tin về tính chất vật lí, các dạng thù hình, ứng dụng và trạng thái tự nhiên của cacbon. - Giải thích tính chất dựa vào đặc điểm cấu trúc tinh thể của các dạng thù hình của cacbon. - Dự đoán tính chất hóa học của cacbon dựa trên kiến thức về cấu tạo nguyên tử, các số oxi hóa của nguyên tố cacbon. Chọn phản ứng hóa học để minh họa. - Vận dụng đƣợc những tính chất vật lí và hoá học của cacbon để giải các bài tập có liên quan. - HS biết cách sử dụng các nguyên liệu để chế tạo đƣợc máy lọc nƣớc - HS biết tính toán các nguyên liệu cần sử dụng trong chủ đề. - Thu thập, lƣu giữ và xử lí thông tin từ nhiều nguồn khác nhau (internet, sách, báo…) và rút ra kết luận. - HS vận dụng đƣợc kiến thức để chế tạo ra thiết bị lọc nƣớc. 2. Phát triển phẩm chất: - Rèn luyện đức tính trung thực khi làm việc khoa học, nghiêm túc. - Xây dựng ý thức bảo vệ môi trƣờng, bảo vệ nguồn nƣớc và sức khỏe cộng đồng. - Đức tính chăm chỉ, nghiên cứu khoa học thông qua thực hiện các hoạt động trải nghiệm sáng tạo. 3. Phát triển năng lực: - NL giải quyết vấn đề thông qua Hóa học - NLvận dụng kiến thức kĩ năng hóa học vào cuộc sống. - NL hợp tác, làm việc nhóm. - NL thực hành, sử dụng ngôn ngữ hóa học.