Nội dung của sáng kiến kinh nghiệm
Cơ sở lý luận của sáng kiến kinh nghiệm
2.1.1 Khái niệm giáo dục STEM
STEM, viết tắt của Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học, là thuật ngữ quan trọng trong các chính sách phát triển liên quan đến lĩnh vực này tại mỗi quốc gia.
Giáo dục STEM (Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học) là một khái niệm quan trọng được Hiệp hội các giáo viên dạy khoa học quốc gia Mỹ (NSTA), thành lập năm 1944, đề xuất NSTA đóng vai trò hàng đầu trong việc thúc đẩy giáo dục khoa học trên toàn cầu, và định nghĩa giáo dục STEM như một phương pháp giáo dục tích hợp, nhằm phát triển kỹ năng và kiến thức cho học sinh trong các lĩnh vực khoa học và công nghệ.
Giáo dục STEM là một phương pháp học tập liên ngành, kết hợp các khái niệm học thuật với bài học thực tiễn, cho phép học sinh áp dụng kiến thức về KHOA HỌC, CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT và TOÁN vào các tình huống cụ thể Phương pháp này giúp tạo ra sự kết nối giữa trường học, cộng đồng, nơi làm việc và các tổ chức toàn cầu, từ đó phát triển năng lực trong lĩnh vực STEM và nâng cao khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế mới.
Các lĩnh vực trong giáo dục STEM
Từ cách định nghĩa trên, có 3 đặc điểm quan trọng khi nói về giáo dục STEM:
- CÁCH TIẾP CẬN LIÊN NGÀNH
- LỒNG GHÉP VỚI CÁC BÀI HỌC TRONG THẾ GIỚI THỰC
Giáo dục STEM tại Việt Nam, theo Chương trình giáo dục phổ thông năm 2018, được định nghĩa là một mô hình giáo dục liên môn, giúp học sinh áp dụng kiến thức khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể Mô hình này không chỉ kết nối với cộng đồng địa phương mà còn mở rộng ra toàn cầu, tạo cơ hội cho học sinh phát triển kỹ năng cần thiết cho tương lai.
2.1.2 Từ giáo dục STEM đến giáo dục STEAM
Giáo dục STEM đã mở rộng ra ngoài các lĩnh vực khoa học tự nhiên, hiện nay các giáo viên tích cực kết hợp thêm các yếu tố văn hóa, xã hội và nghệ thuật, dẫn đến sự phát triển thành STEAM Trong mô hình này, học sinh được khuyến khích sử dụng sự sáng tạo từ nghệ thuật và kiến thức nhân văn để tạo ra sản phẩm mới có giá trị và ý nghĩa cho xã hội.
Khái niệm STEAM đang ngày càng được ưa chuộng, với nhiều chương trình STEM được tích hợp thêm Nghệ thuật Điều này giúp học sinh không chỉ phát triển khả năng sáng tạo trong khoa học mà còn cả trong các lĩnh vực nhân văn và nghệ thuật Sự kết hợp STEM + Arts là xu hướng tất yếu trong giáo dục, đảm bảo sự phát triển toàn diện cho học sinh.
Tuy nhiên, cho đến nay, STEAM chưa được định nghĩa trên khía cạnh luật.
STEM vẫn là thuật ngữ chính được sử dụng trong các văn bản chính sách, cho đến năm 2019, Hạ viện Mỹ mới giới thiệu hai đạo luật quan trọng liên quan đến STEAM Vì vậy, trong bài viết này, tôi sẽ chủ yếu dựa vào các cơ sở lý luận từ nền tảng STEM.
2.1.3 Mục tiêu của giáo dục STEM
Mục tiêu của giáo dục STEM không chỉ là đào tạo các nhà khoa học hay sản phẩm thương mại, mà còn là phát triển những cá nhân tương lai với phẩm chất, năng lực và bản lĩnh cần thiết để thích nghi với cuộc sống hiện đại.
2.1.4 Các bước triển khai dạy và học theo định hướng giáo dục STEAM
Mục tiêu của giáo dục STEM
* Bước 1: Lựa chọn chủ đề STEM
Chủ đề dạy học STEM trong trường trung học được xây dựng dựa trên các vấn đề thực tiễn, kết hợp với chuẩn kiến thức và kỹ năng của các môn khoa học trong chương trình giáo dục phổ thông Trong quá trình giảng dạy, giáo viên tổ chức cho học sinh làm việc nhóm, sử dụng các công cụ truyền thống và hiện đại, cùng với công cụ toán học, nhằm tạo ra sản phẩm ứng dụng thực tiễn, đồng thời phát triển kỹ năng và tư duy cho học sinh.
Chủ đề STEM cần đảm bảo các tiêu chí:
- Chủ đề STEM hướng tới giải quyết các vấn đề trong thực tiễn
- Chủ đề STEM phải hướng tới việc HS vận dụng các kiến thức trong lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề
- Chủ đề STEM định hướng hoạt động - thực hành
- Chủ đề STEM khuyến khích làm việc nhóm giữa các HS
* Bước 2: Xác định sản phẩm trên cơ sở những kiến thức học
Sau khi lựa chọn chủ đề bài học, việc xác định vấn đề cần giải quyết là rất quan trọng Điều này giúp học sinh thực hành và tiếp thu những kiến thức, kỹ năng cần thiết theo chương trình môn học đã chọn Đối với phương pháp STEM kiến tạo, học sinh sẽ học hỏi thông qua việc giải quyết vấn đề mới, trong khi với STEM vận dụng, học sinh sẽ áp dụng những kiến thức và kỹ năng đã có để xây dựng bài học hiệu quả.
Trong bước 3 của quy trình, việc xác định sản phẩm trong thử nghiệm là rất quan trọng Mục tiêu học tập bao gồm việc phát triển kiến thức, kỹ năng và thái độ của học sinh, đặc biệt là năng lực được hình thành từ hoạt động STEAM.
* Bước 4: Phân tích các nội dung STEAM liên quan chủ đề
Bài viết này khám phá cách áp dụng kiến thức khoa học để giải quyết vấn đề, sử dụng các công cụ để phát triển công nghệ, và kỹ năng thực hiện quy trình kỹ thuật Nó cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tính toán các thông số và phân tích số liệu trong toán học, đồng thời thể hiện tính nghệ thuật và nhân văn trong quá trình giải quyết vấn đề.
* Bước 5: Dự kiến sản phẩm, xây dựng tiêu chí của sản phẩm/giải pháp giải quyết vấn đề
Sau khi xác định vấn đề cần giải quyết hoặc sản phẩm cần chế tạo, việc thiết lập tiêu chí cho giải pháp hoặc sản phẩm là rất quan trọng Những tiêu chí này sẽ là cơ sở để đề xuất các giả thuyết khoa học, giúp giải quyết vấn đề hoặc thiết kế mẫu sản phẩm một cách hiệu quả.
* Bước 6: Xây dựng bộ câu hỏi định hướng chủ đề STEAM
Các câu hỏi từ khái quát đến cụ thể giúp học sinh hình thành kiến thức nền và đề xuất giải pháp nhằm đạt được mục tiêu giáo dục Bộ câu hỏi này đóng vai trò quan trọng trong chủ đề STEAM, phát triển năng lực sáng tạo và định hướng tương lai Trong quá trình dạy và học, giáo viên cần thường xuyên đặt câu hỏi định hướng hoặc thiết kế bộ câu hỏi qua phiếu học tập để kích thích tư duy và sự sáng tạo của học sinh.
*Bước 7: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học STEAM
Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học được xây dựng dựa trên các phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực, với mục đích rõ ràng, nội dung cụ thể và sản phẩm học tập mà học sinh cần hoàn thành Các hoạt động này có thể diễn ra trong và ngoài lớp học, bao gồm ở trường, tại nhà và trong cộng đồng Để đảm bảo hiệu quả, giáo viên cần thực hiện các công việc tương ứng với mỗi hoạt động.
- Xác định mục tiêu hoạt động.
- Xây dựng các nội dung học dưới dạng tư liệu học tập: phiếu học tập, thông tin.
- Chuẩn bị phương tiện, thiết bị dạy học cho hoạt động.
- Dự kiến nguồn nhân, vật lực để tổ chức hoạt động.
Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm
Giáo viên trong tiết dạy truyền thống 45 phút chỉ có thể cung cấp kiến thức lý thuyết cơ bản, điều này dẫn đến việc không đạt được đầy đủ các mục tiêu giáo dục, đặc biệt là những mục tiêu phát triển năng lực cho học sinh.
Hiện nay, các môn học thường tách biệt, gây khó khăn cho giáo viên trong việc áp dụng kiến thức liên môn vào giảng dạy, dẫn đến hiệu quả học tập không cao.
Hiện nay, phương pháp học tập chủ yếu tập trung vào lý thuyết mà thiếu thực hành, không phát huy được năng lực cá nhân và vai trò hợp tác nhóm Điều này khiến học sinh không thể hiện được vai trò trung tâm trong quá trình học, dẫn đến việc các em thiếu kỹ năng áp dụng kiến thức vào giải quyết các vấn đề trong cuộc sống hàng ngày.
Các SKKN hoặc các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề
2.3.1 Nghiên cứu chương trình phát sinh sáng kiến Đặc điểm của chương Sự điện li: Trong chương trình lớp 8 trung học cơ sở, học sinh đã được trang bị những khái niệm cơ bản về chất, dung dịch, quá trình hòa tan, axit, bazo, muối, chất chỉ thị màu Chương trình lớp 11 tiếp nối, phát triển, mở rộng thêm các khái niệm đó: chất (chất điện li, chất không điện li, chất điện li manh, chất điện li yếu), phát triển khái niệm axit, bazo, muối, chất chỉ thị axit – bazo, điều kiện phản ứng hóa học xảy ra trong dung dịch chất điện li Vì vậy chương Sự điện li có thể được triển khai dạy học trên nền tảng kiến thức cũ học sinh đã nắm bắt trước đó, không quá nặng nề về lý thuyết như những phần khác; hơn nữa chương này cũng có nhiều kiến thức gắn với bối cảnh thực tiễn, nếu học theo phương pháp truyền thống học sinh sẽ không có cơ hội tìm hiểu.
Tôi quyết định áp dụng phương pháp giảng dạy chương sự điện li theo định hướng giáo dục STEAM để tăng cường hứng thú và hiệu quả học tập cho học sinh, đồng thời đáp ứng mục tiêu đổi mới phương pháp dạy học và nâng cao chất lượng giáo dục.
2.3.2 Quá trình triển khai nội dung của dự án dạy học “EM LÀ NHÀ KHOA HỌC TƯƠNG LAI”
Bước 1: Xác định các chủ đề STEAM:
Trong quá trình giảng dạy chương Sự điện li, tôi nhận thấy nhiều kiến thức có thể áp dụng vào thực tiễn cuộc sống Những kiến thức này không chỉ đơn giản mà còn là những gì học sinh đã được học từ lớp 8 Do đó, tôi đã lựa chọn ba chủ đề phù hợp với học sinh.
Chủ đề 1 Chế tạo thiết bị thử tính dẫn điện của dung dịch.
Chế tạo chất chỉ thị màu tự nhiên từ củ nghệ có thể ứng dụng hiệu quả trong việc xác định độ pH của axit và bazo, đồng thời giúp nhận biết hàn the trong thực phẩm bẩn Sử dụng chất chỉ thị này không chỉ an toàn cho sức khỏe mà còn mang lại giải pháp thân thiện với môi trường trong việc kiểm tra chất lượng thực phẩm Việc phát triển và ứng dụng chất chỉ thị từ củ nghệ góp phần nâng cao nhận thức về an toàn thực phẩm và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.
Chủ đề 3 Chế tạo tên lửa với baking soda.
- Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh:
Một bản phân công nhiệm vụ của các thành viên trong nhóm;
Trong buổi học kéo dài 45 phút, giáo viên và lớp sẽ thực hiện nhiệm vụ chuyển giao học tập cho dự án “Em là nhà khoa học tương lai” Tôi chia lớp 11A với 36 học sinh thành 3 nhóm, mỗi nhóm gồm 9 học sinh Nội dung buổi học sẽ tập trung vào việc phát triển kỹ năng nghiên cứu và khám phá khoa học.
Giao nhiệm vụ (giao cho học sinh nhiệm vụ học tập chứa đựng vấn đề, Phân nhóm, cách thực hiện, yêu cầu sản phẩm phải hoàn thành.
Học sinh thực hiện nhiệm vụ bằng cách bầu chọn nhóm trưởng và thư ký Nhóm trưởng sẽ điều hành nhóm, lên kế hoạch về thời gian, địa điểm và phương thức hoạt động, đồng thời phân công nhiệm vụ cho từng thành viên trong nhóm.
3 Kết quả: Một bản phân công nhiệm vụ của các thành viên trong nhóm
Một số hình ảnh bản phân công nhiệm cụ thể của từng nhóm trong dự án
“EM LÀ NHÀ KHOA HỌC TƯƠNG LAI”
Bước 2 trong quá trình học tập là nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp Dưới sự hướng dẫn của giáo viên, học sinh sẽ tự khám phá kiến thức mới dựa trên nền tảng đã học Qua đó, học sinh không chỉ tiếp thu kiến thức mà còn có khả năng đưa ra giải pháp hiệu quả để thực hiện nhiệm vụ liên quan đến chủ đề được giao.
- Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Xác định được đơn vị kiến thức của các môn học khác nhau có thể áp dụng vào dự án
- Cách thức tổ chức hoạt động:
Giáo viên điều hành, “chốt” kiến thức mới + hỗ trợ HS đề xuất giải pháp.
Học sinh nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu, làm thí nghiệm (cá nhân, nhóm); Báo cáo, thảo luận.
Một số hình ảnh phiếu ý tưởng của từng nhóm trong dự án
“EM LÀ NHÀ KHOA HỌC TƯƠNG LAI”
Bước 3: Lựa chọn giải pháp
HS trình bày phương án thiết kế và áp dụng kiến thức, kỹ năng để bảo vệ ý tưởng của mình Giáo viên và các bạn HS khác tham gia phản biện, giúp nhóm HS ghi nhận ý kiến, điều chỉnh và đề xuất phương án tối ưu cho sản phẩm Cuối tiết học, giáo viên giao nhiệm vụ cho nhóm lập kế hoạch chi tiết cho quá trình chế tạo.
- Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Mỗi nhóm một bản thiết kế sản phẩm
- Cách thức tổ chức hoạt động:
Học sinh cần trình bày, báo cáo, giải thích và bảo vệ các giải pháp hoặc thiết kế của mình một cách rõ ràng Giáo viên sẽ điều hành quá trình này, đồng thời nhận xét, đánh giá và hỗ trợ học sinh trong việc lựa chọn giải pháp phù hợp.
Các nhóm báo cáo bản thiết kế, các nhóm khác thảo luận, chất vấn
Một số hình ảnh bản thiết kế của từng nhóm trong dự án “EM LÀ NHÀ
Bước 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá
Trong hoạt động chế tạo mô hình, học sinh thực hiện theo bản thiết kế đã hoàn thiện và tiến hành thử nghiệm, đánh giá trong suốt quá trình Họ có thể cần điều chỉnh thiết kế ban đầu để đảm bảo tính khả thi của sản phẩm.
- Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Một mô hình cụ thể
- Cách thức tổ chức hoạt động:
Giáo viên giao nhiệm vụ (mô tả rõ yêu cầu và sản phẩm trình bày);
Giáo viên tiến hành đánh giá và cho điểm dựa trên tiêu chí đã được xác định cho sản phẩm, đồng thời đưa ra định hướng để các nhóm tiếp tục hoàn thiện Các đại diện của từng nhóm lần lượt trình bày sản phẩm của mình.
Các nhóm khác thảo luận và nêu câu hỏi. Đại diện các nhóm tranh luận và phản biện.
Một số hình ảnh báo cáo của từng nhóm trong dự án “EM LÀ NHÀ KHOA
Bước 5 Chia sẻ và thảo luận
HS báo cáo và thử nghiệm sản phẩm GV và HS nhận xét và nêu câu hỏi.
HS giải thích sự thành công hoặc thất bại của thiết bị và đề xuất các phương án cải tiến.
- Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh:
+Bản đề xuất cải tiến sản phẩm chế tạo của nhóm.
+Hồ sơ học tập hoàn chỉnh của dự án được giao.
- Cách thức tổ chức hoạt động: GV tổ chức buổi báo cáo theo tiến trình:
2 Thử nghiệm sản phẩm trong lớp học hoặc trong phòng thí nghiệm
Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục, với bản thân, đồng nghiệp và nhà trường
Trong năm học 2020 – 2021, chúng tôi đã thực hiện dạy thực nghiệm sư phạm tại hai lớp 11A và 11D của trường THPT Như Xuân II Cả hai lớp này đều có điều kiện học tập tương đương và đều theo chương trình sách giáo khoa Hóa học 11 Cơ bản.
- Lớp 11A (Thực Nghiệm): Tiến hành dạy theo giáo án áp dụng sáng kiến kinh nghiệm.
- Lớp11D (Đối Chứng): Tiến hành dạy theo giáo án truyền thống.
Trong quá trình giảng dạy, chúng tôi luôn theo dõi sát sao hoạt động học tập của học sinh Sau khi kết thúc mỗi chương, chúng tôi tổ chức một bài kiểm tra 15 phút giống nhau để đánh giá kết quả học tập.
Kết quả thu được như sau:
Nhiệm vụ học tập của học sinh được thiết lập trong bối cảnh thực tiễn sinh động, giúp tạo sự hứng thú và sôi nổi, khác hẳn với phương pháp học tập khô khan, nhàm chán trước đây.
Trong cả quá trình học, HS hoạt động đúng nghĩa học mà chơi, chơi mà học.
Học sinh không còn bị gò bó trong không gian lớp học truyền thống mà được trải nghiệm và sáng tạo thoải mái bên ngoài lớp học Các em tự do khám phá và tìm hiểu kiến thức mới thông qua hoạt động nhóm, đồng thời trao đổi ý tưởng với thầy cô Nhờ đó, các em trở nên hòa đồng và mạnh dạn hơn, giúp tiếp nhận kiến thức lý thuyết một cách tự nhiên và sâu sắc Giờ học luôn diễn ra sôi nổi và hiệu quả.
Trong các chủ đề STEAM, tôi luôn tích hợp các yếu tố xã hội, và qua quan sát, tôi nhận thấy rằng ý thức của các em về cộng đồng và môi trường sống được thể hiện một cách rõ ràng.
Trong lớp đối chứng, đa số học sinh cảm thấy áp lực trong việc tiếp thu kiến thức, dẫn đến việc hoàn thành nhiệm vụ học tập chỉ vì điểm số mà không có sự hứng thú Hầu hết các em thực hiện các yêu cầu của giáo viên một cách đối phó, điều này ảnh hưởng đến khả năng hiểu và ghi nhớ kiến thức Kết quả là giờ học không sôi nổi và hiệu quả chưa đạt yêu cầu cao.
2.4.2 Kết quả định lượng Đối với phân tích định lượng kết quả kiểm tra,chúng tôi cho HS hai lớp đối chứng và thực nghiệm cùng làm 1 bài kiểm tra 15 phút sau khi học xong chương Sự điện li Kết quả thu được như sau:
Giỏi Khá Trung bình Yếu – Kém
Qua phân tích định lượng, kết quả học tập ở các lớp thực nghiệm cao hơn rõ rệt so với các lớp đối chứng Cụ thể, tỷ lệ học sinh đạt điểm khá giỏi ở các lớp thực nghiệm luôn vượt trội, trong khi tỷ lệ học sinh có điểm yếu, kém và trung bình ở các lớp thực nghiệm lại thấp hơn Điều này chứng tỏ rằng học sinh ở các lớp thực nghiệm có khả năng hiểu bài và vận dụng kiến thức tốt hơn so với các lớp đối chứng.
Phương pháp giáo dục STEM/STEAM, dù còn mới mẻ, đã thúc đẩy giáo viên khám phá kiến thức đa dạng từ nhiều môn học để giải quyết các vấn đề thực tiễn Chúng tôi đang từng bước đổi mới phương pháp giảng dạy theo hướng này, với những bước đầu làm quen và áp dụng ở mức cơ bản.
