NỘI DUNG
Cơ sở lý luận
1.1 STEM là gì? Hiểu đúng về giáo dục STEM
Phân tích chương trình giáo dục STEM tại Mỹ, nơi khởi nguồn của khái niệm này, cho thấy sự kết hợp giữa Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học STEM không chỉ thúc đẩy tư duy phản biện mà còn khuyến khích sự sáng tạo và khả năng giải quyết vấn đề trong học sinh Việc áp dụng giáo dục STEM giúp học sinh chuẩn bị tốt hơn cho các thách thức trong tương lai và phát triển kỹ năng cần thiết cho thị trường lao động hiện đại.
Engineering (Kỹ thuật) và Mathematics (Toán) Tuy nhiên, trong tiếng Anh
Thuật ngữ STEM thường đi kèm với các từ khác, tạo ra những nghĩa bổ sung quan trọng Ban đầu, "STEM fields" xuất hiện trong các văn bản liên quan đến ngân sách giáo dục và vấn đề cấp visa nhập cư tại Mỹ Sau đó, các cụm từ như "giáo dục STEM", "nguồn nhân lực trong lĩnh vực STEM", "học trong lĩnh vực STEM", "các ngành nghề trong lĩnh vực STEM", "khung chương trình dạy học STEM", và "nhận thức về các ngành nghề STEM" đã được sử dụng rộng rãi, làm nổi bật sự đa dạng và tầm quan trọng của STEM trong xã hội hiện đại.
Giáo dục STEM được xây dựng trên nền tảng giáo dục khoa học, với vai trò quan trọng trong việc phát triển các chương trình giáo dục hiện nay Tại Mỹ, giáo dục khoa học được coi là ngành nghiên cứu cơ bản, góp phần nâng cao nền khoa học thông qua việc đào tạo giáo viên và phát triển các chương trình giáo dục chính quy và không chính quy, từ giáo dục mầm non đến đại học Trong khi đó, Việt Nam chưa có ngành nghiên cứu giáo dục khoa học và chưa tham gia vào các diễn đàn giáo dục khoa học quốc tế.
Hiệp hội các giáo viên dạy khoa học quốc gia Mỹ (NSTA), được thành lập vào năm 1944, là tổ chức uy tín hàng đầu trong lĩnh vực giáo dục khoa học trên thế giới NSTA đã đề xuất khái niệm giáo dục STEM (STEM education) với định nghĩa ban đầu rõ ràng và cụ thể.
STEM education integrates science, technology, engineering, and mathematics with real-world applications, fostering connections between academic concepts and practical experiences This interdisciplinary approach enhances STEM literacy, equipping students with the skills needed to thrive in a competitive global economy.
Giáo dục STEM là một phương pháp học tập liên ngành, kết hợp các khái niệm học thuật với các bài học thực tiễn Qua đó, học sinh áp dụng kiến thức từ khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán vào các tình huống cụ thể Phương pháp này giúp kết nối trường học với cộng đồng, nơi làm việc và các tổ chức toàn cầu, từ đó phát triển năng lực trong lĩnh vực STEM, chuẩn bị cho học sinh cạnh tranh trong nền kinh tế mới.
Từ cách định nghĩa trên, có 3 đặc điểm quan trọng khi nói về giáo dục STEM:
1.1.1 Cách tiếp cận liên ngành
Liên ngành khác với đa ngành, trong khi đa ngành chỉ đơn thuần là sự hiện diện của nhiều lĩnh vực, liên ngành nhấn mạnh vào sự kết nối và hỗ trợ lẫn nhau giữa các ngành Do đó, một chương trình học hoặc trường học chỉ có nhiều môn học và giáo viên từ các ngành khác nhau mà thiếu sự liên kết và bổ trợ không thể được coi là giáo dục STEM.
1.1.2 Lồng ghép với các bài học trong thế giới thực Đó là thể hiện tính thực tiễn và tính ứng dụng kiến thức trong việc giải quyết các vấn đề thực tế Ở đây, không còn rào cản của việc học kiến thức lý thuyết với ứng dụng Do vậy, các chương trình giáo dục STEM nhất thiết phải hướng đến các hoạt động thực hành và vận dụng kiến thức để tạo ra sản phẩm hoặc giải quyết các vấn đề của thực tế cuộc sống
1.1.3 Kết nối từ trường học, cộng đồng đến các tổ chức toàn cầu
Chúng ta đang sống trong kỷ nguyên của thế giới phẳng và cách mạng công nghiệp 4.0, nơi tự động hóa và điều khiển từ xa qua thiết bị di động trở nên phổ biến nhờ Internet Vì vậy, giáo dục STEM cần không chỉ tập trung vào các vấn đề địa phương mà còn phải liên kết với bối cảnh kinh tế toàn cầu và các xu hướng lớn, như biến đổi khí hậu và dịch bệnh toàn cầu.
Giáo dục STEM định nghĩa một cách tiếp cận liên ngành, bao gồm bốn lĩnh vực chính: khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học Phương pháp này giúp học sinh nhận thức rõ tầm quan trọng của kiến thức từ các môn học trên và khuyến khích việc áp dụng kỹ thuật để giải quyết vấn đề Tại Mỹ, giáo dục STEM rất đa dạng và thường được giảng dạy theo chủ đề, không chỉ giới hạn ở các hoạt động như làm robot Ngay từ bậc mẫu giáo và tiểu học, trẻ em đã được tiếp cận các chương trình tích hợp STEM thông qua các trò chơi như làm mô hình núi lửa, làm bong bóng bay hay chong chóng quay Dù chỉ là những trò chơi đơn giản, nhưng chúng được thiết kế một cách hệ thống, kết nối các nhóm kiến thức một cách hiệu quả.
Mục đích chính của các chương trình giáo dục STEM là truyền cảm hứng trong học tập và giúp học sinh nhận ra mối liên hệ giữa các kiến thức, đặc biệt là khoa học và toán Điều này không chỉ nâng cao nhận thức về tầm quan trọng của STEM đối với thế giới và sự phát triển xã hội trong tương lai mà còn phát triển các kỹ năng thực hành khoa học và kỹ thuật, qua đó hỗ trợ học sinh áp dụng kiến thức vào việc giải quyết vấn đề và tạo ra sản phẩm.
Thông qua hoạt động dạy học "Chế tạo nước sát khuẩn", giáo viên kết hợp kiến thức khoa học về hóa học, toán, vật lý, sinh học, công nghệ và tin học, giúp học sinh không chỉ nắm vững kiến thức chuyên môn mà còn phát triển kỹ năng thực hành và tư duy liên ngành Giáo dục tích hợp STEM tại Mỹ không chỉ nhằm đào tạo chuyên ngành hẹp, mà còn hướng đến nâng cao năng lực STEM, hay STEM literacy, để đáp ứng yêu cầu của xã hội tương lai Xu hướng này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc có hiểu biết liên ngành và khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế mới dựa vào sức mạnh của các lĩnh vực STEM.
Khi đề cập đến thuật ngữ STEM, cần sử dụng từ ngữ chính xác để phản ánh đúng bản chất của chương trình giáo dục Nếu chương trình cho phép học sinh áp dụng kiến thức từ bốn lĩnh vực STEM một cách liên kết, nên gọi là “giáo dục tích hợp STEM” hoặc “giáo dục liên môn STEM” Ngược lại, nếu chỉ đơn thuần là sự ghép nối các môn học mà không có sự hỗ trợ lẫn nhau, thì nên sử dụng thuật ngữ “chương trình học các môn STEM” Để đảm bảo chất lượng cho giáo dục tích hợp STEM, cần xây dựng nền tảng vững chắc từ tiêu chuẩn NGSS, tránh việc tổ chức rời rạc và không giúp học sinh phát triển kỹ năng liên ngành Hơn nữa, cần tạo điều kiện cho học sinh trải nghiệm và khám phá khoa học từ những điều gần gũi, giúp họ nhận thức được tầm quan trọng của khoa học trong đời sống và yêu quý thiên nhiên Giáo dục STEM không chỉ nhằm đào tạo nhà khoa học hay kỹ sư, mà còn chuẩn bị cho thế hệ công dân toàn cầu mới.
1.2 Quan điểm giáo dục STEM ở Việt Nam trong chương trình giáo dục phổ thông mới Ở Việt Nam hiện nay, khái niệm giáo dục STEM là chương trình giảng dạy dựa trên ý tưởng trang bị cho người học những kiến thức, kĩ năng liên quan đến khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học, theo cách tiếp cận liên môn và người học có thể áp dụng để giải quyết vấn đề trong cuộc sống hàng ngày
Mô hình học tập STEM kết hợp các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học, tạo ra một trải nghiệm học tập gắn kết thông qua các ứng dụng thực tế Người học được đặt vào vai trò của một nhà phát minh, từ đó hiểu sâu sắc và thực chất các kiến thức mà mình tiếp thu.
Thực trạng vấn đề
Tương Dương, huyện vùng núi cao phía Tây Nghệ An, có diện tích tự nhiên lớn nhất tỉnh này với địa hình chủ yếu là núi cao và thung lũng hẹp Hệ thống sông suối và ao hồ dày đặc tạo nên nguồn nước tự nhiên phong phú, điều này rất quan trọng cho việc nghiên cứu chế tạo máy lọc nước mini Nhờ vào nguồn nước dồi dào, học sinh có thể lấy nước từ nhiều nguồn khác nhau để so sánh độ sạch và tìm ra các biện pháp xử lý nước sạch hiệu quả.
Học sinh khối 11 trường THPT Tương Dương 1 chủ yếu là con em các dân tộc thiểu số như Thái, Kinh, Mông, Khơ-Mú, Tày, và Ơ đu Dù đến từ các nền văn hóa khác nhau, các em thể hiện tinh thần hiếu học mạnh mẽ và luôn nỗ lực tìm tòi, sáng tạo trong các hoạt động học tập tại trường khi có cơ hội.
Nhà trường và Tổ Tự Nhiên, đặc biệt là nhóm Hóa học, đã tích cực động viên và tạo điều kiện thuận lợi cho chúng tôi trong suốt quá trình phát triển ý tưởng và xây dựng đề tài.
- Bạn đồng hành là một người hết sức nhiệt tình, tâm huyết, có nhiều ý tưởng hay sáng tạo góp phần làm nên thành công cho đề tài này
Mô hình học tập STEM đã phát triển nhưng việc áp dụng trong giáo dục tại huyện miền núi cao vẫn gặp khó khăn do địa hình và điều kiện kinh tế Điều này dẫn đến việc giáo viên và học sinh chưa hiểu rõ đầy đủ các đặc điểm của mô hình dạy học này.
Mặc dù học sinh rất tích cực, nhưng do hoàn cảnh sống, việc khám phá và sáng tạo trong học tập và làm các mô hình STEM của các em chưa phong phú Đặc biệt, trong dự án này, học sinh cần tìm hiểu thêm về các ứng dụng của carbon từ nhiều nguồn khác nhau, chủ yếu là từ Internet.
Huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An, với địa hình chủ yếu là đồi núi và giao thông khó khăn, đã nỗ lực đưa nước sạch đến từng hộ dân Tuy nhiên, ở một số vùng sâu, việc cung cấp nước sạch vẫn gặp nhiều thách thức do địa hình hiểm trở Thêm vào đó, một số khu vực sau thời gian sử dụng đã gặp phải tình trạng hư hỏng đường ống, khiến người dân phải sử dụng nước từ khe, suối đầu nguồn hoặc các lưu vực sông cho sinh hoạt hàng ngày.
2.3 Thực trạng dạy học STEM trong trường phổ thông hiện nay
Hiện nay, hầu hết giáo viên ở các trường trung học phổ thông tại Nghệ An đã nắm rõ về giáo dục STEM Tại đơn vị chúng tôi, với đội ngũ giáo viên trẻ và nhiệt huyết, tỉ lệ giáo viên hiểu biết về STEM đạt khoảng 90% Tuy nhiên, một số môn học khó áp dụng STEM trong giảng dạy vẫn gặp phải sự quan tâm hạn chế từ giáo viên.
Các giáo viên được khảo sát đều nhất trí rằng phương pháp dạy học hiện nay cần chuyển từ việc tập trung vào nội dung sang tiếp cận năng lực, nhằm phù hợp với chương trình đổi mới giáo dục và chương trình phổ thông 2018.
Mặc dù đội ngũ giáo viên có kiến thức về giáo dục STEM khá đông, tỷ lệ áp dụng phương pháp dạy học STEM vẫn chưa cao, chủ yếu tập trung vào các môn Toán, Công nghệ, Sinh học, Vật lý và Hóa học Hàng năm, nhà trường phối hợp với các tổ nhóm chuyên môn tổ chức ngày hội STEM nhằm tạo sân chơi sáng tạo cho học sinh Tuy nhiên, trong bối cảnh dịch bệnh diễn biến phức tạp trong những năm gần đây, việc tổ chức dạy học STEM gặp nhiều khó khăn hơn Bài viết này sẽ trình bày khảo sát về việc áp dụng dạy học STEM tại các trường phổ thông trong huyện.
Tỉ lệ giáo viên áp dụng STEM trong giảng dạy chỉ đạt 35%, chủ yếu do cơ sở vật chất chưa đáp ứng đủ yêu cầu để học sinh thực hiện sản phẩm STEM và thời gian thực hiện kéo dài hơn dự kiến Hơn nữa, chương trình học hiện tại chỉ phân bổ 1 đến 2 tiết cho các bài có nhiều nội dung, trong khi để triển khai một chủ đề STEM, cần từ 2 đến 3 tiết để học sinh có thể hiểu rõ ý tưởng và kết nối các kiến thức.
Tỉ lệ GV biết về STEM
Gv chưa biết về STEM suốt quá trình thực hiện ý tưởng
HS và GV cần duy trì sự trao đổi liên tục để tìm ra phương án tối ưu cho việc áp dụng STEM trong giảng dạy Thời gian không đảm bảo có thể dẫn đến tình trạng chậm tiến độ chương trình học Bên cạnh đó, sản phẩm STEM thường liên quan đến kiến thức ứng dụng trong các tiết học, nhưng phần này thường bị bỏ qua do tư tưởng học để thi vẫn chiếm ưu thế ở nhiều HS.
Một số nguyên nhân đã khiến giáo viên còn e ngại trong việc triển khai dạy học STEM, dẫn đến việc ứng dụng STEM trong giảng dạy ở trường phổ thông hiện nay vẫn còn hạn chế.
Giải quyết vấn đề
3.1 Xây dựng chủ đề học tập với nội dung “ Carbon và chế tạo máy lọc nước mini - Hóa học 11 cho học sinh Huyện miền núi Tương Dương, Nghệ An.”
Chúng tôi đã nghiên cứu và xây dựng bảng nội dung kiến thức cho chủ đề "Carbon và chế tạo máy lọc nước mini" dựa trên các nguyên tắc xây dựng nội dung dạy học theo định hướng giáo dục STEM và các môn học liên quan.
Hóa học Vật Lý Sinh học Tin học Toán học Công nghệ
Nghiên cứu trạng thái tự nhiên, tính chất vật lý, hóa học và ứng dụng của carbon
Nghiên cứu ô nhiễm môi trường nước
Sử dụng các kiến thức về áp suất chất lỏng và áp suất khí quyển (bài
8 và 9 SGK vật lý lớp
Các nguyên tố hóa học và nước ( bài
Virus gây bệnh và ứng dụng của virus trong thực tiễn (bài
Khai thác, tham khảo thông tin trên mạng, thiết kế bản thuyết trình trên phần mềm powerpoint
Sử dụng công thức của chương thống kê trong chương 5 - đại số lớp
Vẽ được bản thiết kế mô phỏng dựa vào kiến thức bản vẽ chi tiết và bản vẽ lắp (bài
Khảo sát GV sử dụng STEM
Gv áp dụng STEM vào dạy học
Gv chưa thể áp dụng STEM hóa 12)
Nghiên cứu khái niệm, tính chất nước cứng
Bệnh truyền nhiễm và miễn dịch (bài 32 SGK sinh
3.2 Các hoạt động và nhiệm vụ học tập của học sinh
Trong giáo dục STEM, có nhiều quy trình khác nhau được áp dụng Trong đề tài này, chúng tôi tổ chức học sinh hoạt động theo quy trình giáo dục STEM, bắt đầu bằng bước xác định vấn đề.
Bước 2 Xác định giải pháp: Nghiên cứu kiến thức nền, động não tìm giải pháp
Bước 3 Đề xuất các giải pháp/bản thiết kế
Bước 4 Lựa chọn giải pháp/bản thiết kế
Bước 5 Chế tạo mô hình
Bước 6 Thử nghiệm và đánh giá
Bước 7 Chia sẻ: Báo cáo, thảo luận, trả lời các câu hỏi
Bước 8 Điều chỉnh thiết kế
Trong quá trình học tập về chủ đề "Carbon và chế tạo máy lọc nước mini" theo định hướng giáo dục STEM, học sinh cần hoàn thành các nhiệm vụ học tập đã được đề ra.
3.3 Thiết kế giáo án dạy học chủ đề STEM “Carbon và chế tạo máy lọc nước mini”
1 Tên chủ đề: Carbon và chế tạo máy lọc nước mini
Tương Dương là một huyện miền núi còn nhiều khó khăn, nơi người dân chủ yếu sử dụng nước sinh hoạt từ các khe, suối chưa qua xử lý, dẫn đến tình trạng ô nhiễm, đặc biệt trong mùa mưa lũ Nguồn nước này không đảm bảo an toàn vệ sinh, nhưng do điều kiện kinh tế hạn chế, nhiều xã vẫn chưa đầu tư được hệ thống lọc nước hiện đại Để khắc phục tình trạng này, học sinh có thể áp dụng kiến thức để chế tạo máy lọc nước mini, phục vụ nhu cầu sinh hoạt cho gia đình Địa điểm tổ chức hoạt động này là Bản Chà Lâng, xã Hữu Khuông, huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An.
Môn học phụ trách chính: Hóa học
- Nghiên cứu ô nhiễm môi trường nước (bài 45 SGK Hóa học 12)
- Nghiên cứu khái niệm, tính chất nước cứng (bài 26 SGK Hóa học 11) Đồng thời, HS phải vận dụng các kiến thức của môn học khác:
- Các nguyên tố hóa học và nước ( bài 3 SGK Sinh học 10)
- Virus gây bệnh và ứng dụng của virus trong thực tiễn (bài 31 SGK Sinh học 10)
- Bệnh truyền nhiễm và miễn dịch (bài 32 SGK Sinh học 10)
- Áp suất chất lỏng (Bài 8 – Vật lí 8)
- Áp suất khí quyển (Bài 9 – Vật lí 8)
- Bản vẽ chi tiết (Bài 9 – Công nghệ 8)
- Bản vẽ lắp (Bài 13 – Công nghệ 8)
- Thống kê (Chương 5 – Đại số 10)
- Khai thác, tham khảo thông tin trên mạng, thiết kế bản thuyết trình trên phần mềm powerpoint ( Tin học)
Sau chủ đề học sinh hiểu được:
- Nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường của rác thải nhựa và tác hại của việc sử dụng nước không đảm bảo an toàn
- Mô tả được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của bình lọc nước mini
- Viết được công thức tính áp suất chất lỏng, nêu được tên và đơn vị các đại lượng có trong công thức
- Carbon vô định hình (than gỗ, than xương, mồ hóng) có tính hấp phụ và hoạt động hoá học mạnh
- Ảnh hưởng của virus, vi khuẩn đến sức khỏe con người
- Áp dụng kiến thức toán thống kê, ghi chép xác định độ trong của nước trong quá trình làm thí nghiệm nghiên cứu
Bằng cách áp dụng kiến thức về thiết kế và chế tạo, bạn có thể tạo ra một bình lọc nước mini thân thiện với môi trường từ các vật liệu tái chế như bình đựng nước đã qua sử dụng, cát, sỏi và than Việc này không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn mang lại nguồn nước sạch và an toàn cho người sử dụng.
- Tiến hành được thí nghiệm nghiên cứu và tìm ra điều kiện phù hợp để thiết kế bình lọc nước mini
- Vẽ được bản thiết kế bình lọc nước mini
- Chế tạo được bình lọc nước mini theo bản thiết kế
- Trình bày, bảo vệ được ý kiến của mình và phản biện ý kiến của người khác
- Vai trò của nước sạch từ đó đề xuất biện pháp bảo vệ nguồn nước sạch và sử dụng hợp lí
- Có ý thức bảo vệ sức khỏe, bảo vệ môi trường
- Vận dụng kiến thức vào thực tế trong việc sử dụng nước sạch một cách hợp lí, tiết kiệm
Về định hướng phát triển năng lực:
TT Năng lực Các kỹ năng thành phần
Xác định mục tiêu học tập Xây dựng kế hoạch học tập chủ đề (HS thực hiện theo mẫu):
TT Họ tên Vai trò Nhiệm vụ
Quản lý, tổ chức chung, phụ trách bài trình bày trên powerpoint
2 Thư ký Ghi chép, lưu trữ hồ sơ học tập của nhóm
3 Thành viên Phát ngôn viên
4 Thành viên Photo hồ sơ, tài liệu học tập
5 Thành viên Chụp ảnh, ghi hình minh chứng của nhóm
6 Thành viên Mua vật liệu
Phát hiện và giải quyết vấn đề
- Phân tích để biết carbon có tính hấp phụ và hoạt động hóa học mạnh
- Phân tích để nhận biết được sự có mặt của áp suất chất lỏng
- Biết vai trò của từng nguyên vật liệu
- Thu thập thông tin từ sách, báo, internet, thư viện, thực địa để thực hiện các bài báo cáo
Quan sát và thu thập thông tin là bước quan trọng trong nghiên cứu, bao gồm việc tìm hiểu kiến thức nền, phân tích hình ảnh và video, cũng như tìm kiếm tài liệu liên quan đến chủ đề Việc này giúp thu thập thông tin về cacbon và các học nguyên vật liệu, từ đó cung cấp cái nhìn sâu sắc hơn về các vấn đề liên quan.
- Nghiên cứu, thử nghiệm, điều chỉnh và hoàn thiện
- Lập bảng biểu, tính toán, xử lý số liệu, vẽ biểu đồ liên quan
- Động não phát kiến các ý tưởng thực hiện các hoạt động học tập chủ đề như thiết kế, lựa chọn và bố trí nguyên vật liệu
- Áp dụng kiến thức về bình lọc nước mini trong thực tiễn đời sống và sản xuất
- Sử dụng ngôn ngữ nói phù hợp trong các ngữ cảnh giao tiếp giữa HS với HS (thảo luận), HS với GV (thảo luận, hỗ trợ kiến thức),
- Sử dụng sách, báo, internet tìm kiếm thông tin liên quan
- Sử dụng các thiết bị để quay phim, chụp ảnh
- Sử dụng các phần mềm: Word, Exel, PowerPoint, để ghi chép, phân tích số liệu, trình chiếu sản phẩm, trình bày báo cáo
7 Hợp tác - Hợp tác với bạn cùng nhóm, cùng lớp; hợp tác với GV
- Biết lắng nghe, chia sẻ quan điểm và thống nhất với kết luận
- Thành thạo các phép tính cơ bản
- Xử lí số liệu, lập bảng biểu, vẽ đồ thị
- Sử dụng chính xác các thuật ngữ chuyên ngành
- Trình bày kết quả hoạt động, bài báo cáo đúng văn phong khoa học, rõ ràng, logic
Để quản lý hiệu quả việc học tập, hãy lập một thời gian biểu cá nhân phù hợp với từng chủ đề và các nội dung học khác Đồng thời, cần chủ động theo dõi và kiểm soát chi phí liên quan đến việc học để đảm bảo sự hợp lý và hiệu quả trong quá trình học tập.
+ Biết cách thực hiện các biện pháp đảm bảo an toàn
+ Xác định đúng quyền và nghĩa vụ học tập chủ đề: chủ động thực hiện nhiệm vụ phân công, tích cực đóng góp ý kiến xây dựng,
- Quản lí nhóm: Phân công công việc phù hợp với năng lực, điều kiện của các cá nhân trong nhóm
- Các thiết bị dạy học: Giấy A0, bút lông, nam châm…
- Nguyên liệu và dụng cụ làm máy lọc nước mini:
+ Than gỗ hoặc than hoạt tính
+ Bình tái chế 2 lit hoặc 5 lit
Hoạt động 1: XÁC ĐỊNH YÊU CẦU CHẾ TẠO MÁY LỌC NƯỚC MINI
Sau hoạt động này HS có khả năng:
- Nêu được quy trình chế tạo máy lọc nước mini
- Xác định được nhiệm vụ học tập của mình là chế tạo máy lọc nước mini với các yêu cầu sau đây:
(1) Nguyên vật liệu để chế tạo máy lọc nước mini lấy từ các nguồn nguyên liệu sẵn có ở địa phương
(2) Nước sau khi lọc sử dụng được, đảm bảo an toàn vệ sinh
- Liệt kê được các tiêu chí đánh giá sản phẩm, từ đó định hướng thiết kế quy trình chế tạo b Nội dung:
GV đã trình bày thực trạng nguồn nước và nhu cầu về nước sạch trong cuộc sống hiện nay Dự án được giới thiệu nhằm chế tạo máy lọc nước mini, đáp ứng các yêu cầu thiết yếu để cải thiện chất lượng nước sinh hoạt.
(1) Nguyên vật liệu để chế tạo máy lọc nước mini lấy từ các nguồn nguyên liệu sẵn có ở địa phương
(2) Nước sau khi lọc sử dụng được, đảm bảo vệ sinh
GV hướng dẫn HS quan sát hình ảnh máy lọc nước mini tự chế từ nguyên vật liệu có sẵn, giúp các em hình thành ý tưởng sáng tạo trong việc chế tạo máy lọc nước mini của riêng mình.
GV thông báo và phân tích kế hoạch triển khai cùng các tiêu chí đánh giá sản phẩm của các nhóm học sinh, bao gồm cả phiếu đánh giá Dự kiến, sản phẩm của học sinh sẽ được hoàn thiện theo các tiêu chí đã thống nhất.
- Bản ghi chép kiến thức mới, bản ghi nhận nhiệm vụ, kế hoạch và phân công công việc cho các thành viên trong nhóm
- Bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm d Cách thức tổ chức hoạt động:
Bước 1: Đặt vấn đề, chuyển giao nhiệm vụ
Giáo viên đã giao nhiệm vụ cho học sinh tìm hiểu thông tin về thực trạng nguồn nước tại địa phương Sau đó, giáo viên đặt câu hỏi để học sinh trả lời về tình hình nguồn nước hiện nay ở khu vực của mình.
GV tổng kết bổ sung, chỉ ra được: Nguồn nước suối đang sử dụng tại các thôn bản chưa đảm bảo an toàn vệ sinh
Bước 2: Quan sát hình ảnh, đọc thông tin khám phá kiến thức
GV cho HS quan sát hình ảnh về máy lọc nước mini có sử dụng than
GV đặt câu hỏi về khả năng tạo ra nguồn nước sạch từ máy lọc nước mini chế tạo từ than Điều này làm nổi bật vai trò của than trong việc lọc nước bẩn, nhờ vào khả năng hấp thụ tạp chất và vi khuẩn, giúp cải thiện chất lượng nước Sử dụng than để lọc nước không chỉ mang lại hiệu quả cao mà còn là giải pháp tiết kiệm và thân thiện với môi trường.
HS hoạt động cá nhân kết hợp nhóm nhỏ để trả lời câu hỏi
GV nhận xét, chốt kiến thức: Carbon vô định hình (than gỗ, than xương, mồ hóng) có tính hấp phụ và hoạt động hoá học mạnh
Bước 3: Giao nhiệm vụ và xác lập tiêu chí đánh giá sản phẩm
Dựa trên thông tin quan sát từ hình ảnh và kiến thức thực tiễn, nhiệm vụ của dự án là chế tạo bình lọc nước mini bằng các nguyên liệu có sẵn tại địa phương như than, sỏi, cát, bông hoặc vải.
GV tổ chức cho học sinh chia thành 3-4 nhóm tùy thuộc vào số lượng học sinh trong lớp Thời gian dành cho việc chia nhóm và phân công nhiệm vụ trong nhóm là khoảng 5 phút.
HS chia nhóm và báo nhóm trưởng, nhóm phó và phân công nhiệm vụ cho các thành viên trong nhóm
GV thông báo: Sản phẩm bình lọc nước mini cần đạt được các yêu cầu về tính thẩm mĩ và tính ứng dụng cụ thể như sau:
Phiếu đánh giá số 1: Đánh giá sản phẩm “máy lọc nước mini”
Tiêu chí Điểm tối đa
Nước sau khi lọc sử dụng vệ sinh, đảm bảo sức khỏe hơn so với khi chưa lọc
30 Vật liệu đơn giản, thân thiện với môi trường 30
Bình lọc đơn giản, mọi học sinh có thể làm được để sử dụng trong gia đình
Chi phí làm bình lọc tiết kiệm 10
Bước 4: GV thống nhất với HS kế hoạch triển khai
Nội dung các hoạt động Thời lượng
Hoạt động 1: Giao nhiệm vụ Tiết 1 (thực hiện trên lớp)
Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và chuẩn bị phương án thiết kế sản phẩm
1 tuần (HS tự học ở nhà theo nhóm)
Hoạt động 3: Báo cáo phương án thiết kế Tiết 2 (thực hiện trên lớp)
Hoạt động 4 bao gồm việc chế tạo và thử nghiệm sản phẩm, diễn ra trong 1 tuần, với học sinh tự làm tại nhà theo nhóm Sau đó, trong tiết 3, học sinh sẽ thực hiện hoạt động 5, báo cáo và trưng bày sản phẩm trên lớp.
Trong đó GV nêu rõ nhiệm vụ của mỗi cá nhân và của cả nhóm thực hiện ở nhà trong hoạt động 2 như sau:
Thực nghiệm sư phạm
Thí nghiệm nhằm kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết khoa học, đánh giá tính khả thi và hiệu quả của đề xuất dạy về “Carbon và chế tạo máy lọc nước mini” theo định hướng giáo dục STEM Mục tiêu là phát triển năng lực học sinh thông qua phân tích khách quan và khoa học kết quả thí nghiệm.
4.2 Kế hoạch thực nghiệm (Phụ lục 3)
- Địa điểm: Quá trình TN được tiến hành tại trường THPT Tương Dương 1
- Thời gian: Học kỳ I năm học 2021-2022
Đối tượng nghiên cứu là học sinh lớp 11 tại trường THPT Tương Dương 1, trong đó lựa chọn cặp lớp ĐC và lớp TN với yêu cầu tương đương nhau về chất lượng học tập.
- Xử lí kết quả: Số liệu được nhập và xử lí bằng phần mềm Excel
4.3 Kết quả thực nghiệm sư phạm
Trong quá trình thực hiện kiểm tra năng lực (TN), chúng tôi đã tiến hành khảo sát và kiểm tra kiến thức của học sinh lớp 11 để đánh giá trình độ nhận thức trước khi có sự can thiệp giáo dục Dựa trên kết quả thu được, chúng tôi đã chọn lớp TN 11A và lớp ĐC 11C với trình độ tương đương nhau.
NHÓM LỚP SỐ HS MỨC ĐỘ NHẬN THỨC
Sau khi tổ chức dạy học về “Carbon và hợp chất carbon” theo phương pháp truyền thống ở lớp ĐC (11C) và theo định hướng giáo dục STEM ở lớp TN (11A), chúng tôi đã tiến hành khảo sát và kiểm tra để đánh giá trình độ nhận thức của học sinh sau tác động sư phạm Kết quả khảo sát được thể hiện trong bảng dưới đây.
NHÓM LỚP SỐ HS MỨC ĐỘ NHẬN THỨC
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 số h ọc s in h điể m số
Biểu đồ đường tích lũy điểm số trước khi thực nghiệm
Sau khi tiến hành TN, mức độ nhận thức và khả năng lĩnh hội tri thức của
Học sinh ở các lớp thực nghiệm (TN) đạt kết quả tốt hơn so với các lớp đối chứng (ĐC) Tỉ lệ học sinh có nhận thức khá và giỏi tăng 13,34% so với thời điểm trước khi thực nghiệm, trong khi đó, tỉ lệ học sinh có nhận thức trung bình và yếu giảm rõ rệt.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, học sinh trong nhóm TN có kiến thức sâu hơn và đạt kết quả học tập cao hơn so với nhóm ĐC, mặc dù cả hai nhóm đều có đặc điểm và trình độ tương đương Điều này khẳng định tính hiệu quả và khả thi của việc áp dụng giáo dục STEM trong tổ chức dạy học chủ đề “Carbon và chế tạo máy lọc nước mini”, đồng thời góp phần tích cực vào việc hình thành và phát triển tư duy cho học sinh.
Chương trình học cấp THPT giúp học sinh tiếp thu kiến thức Hóa học một cách chủ động và sáng tạo, từ đó áp dụng vào thực tiễn và quá trình học tập Điều này không chỉ hình thành những kỹ năng cần thiết mà còn hỗ trợ học sinh định hướng nghề nghiệp trong tương lai.
