VJE Tạp chí Giáo dục, Số 456 (Kì - 6/2019), tr 42-46 PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀ SÁNG TẠO CHO HỌC SINH THÔNG QUA CHỦ ĐỀ DẠY HỌC STEM PHẦN “DẪN XUẤT HIĐROCACBON” - HÓA HỌC 11 Nông Thủy Kiều - Sở Giáo dục Đào tạo Lạng Sơn Phạm Thị Mây - Trường Cao Đẳng Sư phạm tỉnh Thái Bình Trần Trung Ninh - Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Ngày nhận bài: 15/04/2019; ngày sửa chữa: 28/04/2019; ngày duyệt đăng: 03/05/2019 Abstract: In the present context, the industrial revolution 4.0 is going strong, which has a tremendous impact on the global economy, society and environment, and also brings opportunities and challenges for Vietnam STEM education has been selected and directed by the Ministry of Education and Training to train students to achieve the necessary skills to meet the increasing demands of human resources in the 21st century The article introduce the process of developing and orgnizing topic STEM “Vinegar and its uses in life” in “Hydrocarbon derivative” in Chemistry grade 11 The experimental results at two high schools in Lang Son province showed that through learning this topic has contributed to the development of problem solving and creative competency for students Keywords: STEM teaching, vinegar, Chemistry grade 11, problem solving and creative competency, Lang Son Mở đầu Việt Nam hội nhập ngày sâu, rộng vào kinh tế toàn cầu, để chủ động nắm bắt hội, đưa giải pháp thiết thực tận dụng tối đa lợi thế, đồng thời giảm thiểu tác động tiêu cực Cách mạng công nghiệp lần thứ Việt Nam, Thủ tướng Chính phủ có Chỉ thị số 16/CT-TTg [1] Trong đó, việc đưa giáo dục STEM vào nhà trường phổ thông mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi giáo dục phổ thông Học sinh (HS) giáo dục STEM nâng cao kiến thức khoa học, cơng nghệ, kĩ thuật tốn học cách vượt trội, mà phát triển cho học sinh lực (NL), lực giải vấn đề sáng tạo (NLGQVĐ&ST) NL quan trọng mà giáo dục cần trọng đào tạo phát triển [2] Theo Thông tư số 32/2018/TTBGDĐT ngày 26/12/2018 Bộ trưởng Bộ GD-ĐT việc Ban hành Chương trình giáo dục phổ thơng, nêu rõ: “Giáo dục khoa học tự nhiên giúp học sinh dần hình thành phát triển NL khoa học tự nhiên qua quan sát thực nghiệm, vận dụng tổng hợp kiến thức, kĩ để giải vấn đề sống; đồng thời với mơn Tốn, Vật lí, Hố học, Sinh học, Cơng nghệ, Tin học thực giáo dục STEM, xu hướng giáo dục coi trọng nhiều quốc gia giới quan tâm thích đáng đổi giáo dục phổ thông Việt Nam” [3] 42 Để phát triển NLGQVĐ&ST cho HS, giáo viên (GV) cần đưa HS vào hoạt động học tập có tính thực tiễn Bài viết giới thiệu khái quát quy trình xây dựng tổ chức thực dạy học STEM thông qua chủ đề “Giấm ăn - hương vị sống” chương trình Hóa học lớp 11 nhằm phát triển NLGQVĐ&ST cho HS Nội dung nghiên cứu 2.1 Khái niệm lực giải vấn đề sáng tạo NLGQVĐ&ST HS khả cá nhân sử dụng hiệu trình nhận thức, hành động thái độ, động cơ, cảm xúc để phân tích, đề xuất biện pháp, lựa chọn giải pháp thực giải tình huống, vấn đề học tập thực tiễn mà khơng có sẵn quy trình, thủ tục, giải pháp thơng thường, đồng thời đánh giá giải pháp giải vấn đề để điều chỉnh vận dụng linh hoạt hoàn cảnh, nhiệm vụ [3] Các biểu NLGQVĐ&ST thơng qua mơn Hóa học gồm: - Phân tích tình học tập, sống; - Phát nêu tình có vấn đề học tập, sống; - Thu thập làm rõ thơng tin có liên quan đến vấn đề phát chủ đề hóa học; - Đề xuất giải thuyết khoa học khác nhau; - Lập kế hoạch để giải vấn đề (GQVĐ) đặt sở biết kết hợp thao tác tư phương pháp phán đoán, tự phân tích, tự gải vấn đề mới; - Thực kế hoạch độc lập sáng tạo hợp tác nhóm; - Thực đánh giá giải Email: thuykieu.cl@gmail.com VJE Tạp chí Giáo dục, Số 456 (Kì - 6/2019), tr 42-46 pháp GQVĐ; - Suy ngẫm cách thức tiến trình GQVĐ để điều chỉnh vận dụng tình mới; - Đặt nhiều câu hỏi có giá trị để làm rõ tình ý tưởng trìu tượng; - Xác định làm rõ thông tin, ý tưởng phức tạp từ nguồn thông tin khác nhau; - Phân tích nguồn thơng tin độc lập để thấy khuynh hướng độ tin cậy ý tưởng mới; - Xem xét vật với góc nhìn khác nhau; - Hình thành kết nối ý tưởng; - Nghiên cứu để thay đổi giải pháp trước thay đổi bối cảnh; - Đánh giá rủi ro có dự phịng; - Lập luận q trình suy nghĩ, nhận yếu tố sáng tạo; - Phát điểm hạn chế quan điểm mình; - Vận dụng kiến thức tổng hợp để đề xuất số phương pháp, biện pháp mới, thiết kế mơ hình, kế hoạch GQVĐ; - Chủ động sáng tạo lựa chọn phương pháp, cách thức GQVĐ; - Có hiểu biết tham gia thảo luận vấn đề hóa học liên quan đến sống thực tiễn bước đầu biết tham gia nghiên cứu khoa học để giải vấn đề 2.2 Khái niệm STEM STEM thuật ngữ viết tắt từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) Mathematics (Toán học), thường sử dụng bàn đến sách phát triển Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Toán học quốc gia Thuật ngữ lần giới thiệu Quỹ Khoa học Mĩ vào năm 2001 Rodger W Bybee cho rằng, STEM hầu hết, có nghĩa Khoa học Toán học, sản phẩm cơng nghệ kĩ thuật có ảnh hưởng lớn đến sống hàng ngày [4] Với tiếp cận khác nhau, giáo dục STEM hiểu triển khai theo cách khác Khi đề cập tới STEM, hiểu theo hai cách: Một là, tư tưởng giáo dục, định hướng giáo dục toàn diện, thúc đẩy giáo dục bốn lĩnh vực chủ yếu Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật, Tốn với mục tiêu định hướng chuẩn bị nguồn nhân lực đáp ứng nhu cầu ngày tăng ngành nghề liên quan Hai là, phương pháp tiếp cận liên môn (khoa học, cơng nghệ, kĩ thuật, tốn) dạy học với mục tiêu nâng cao hứng thú học tập môn học thuộc lĩnh vực trên; vận dụng kiến thức liên môn để giải vấn đề thực tiễn; kết nối trường học cộng đồng; định hướng hành động, trải nghiệm học tập; hình thành phát triển lực phẩm chất người học Như vậy, thuật ngữ STEM dùng hai ngữ cảnh: ngữ cảnh giáo dục ngữ cảnh nghề nghiệp [2], [5] Phần Dẫn xuất hiđrocacbon, Hóa học 11 có nội dung phong phú, xây dựng số chủ đề dạy học STEM sau: Chế tạo nến chứa tinh dầu xua đuổi muỗi côn trùng; Giấm ăn - hương vị sống; Rượu Mẫu Sơn - sản phẩm độc đáo xứ Lạng; Fomon vấn đề an toàn vệ sinh thực phẩm; Xăng sinh học vấn đề bảo vệ môi trường 2.4 Thiết kế chủ đề dạy học STEM “Giấm ăn - hương vị sống” 2.4.1 Mục tiêu chủ đề - Kiến thức: + Hóa học: Trình bày ngun liệu làm giấm ăn, thành phần hóa học giấm ăn, cơng dụng giấm ăn, biện pháp kỹ thuật để nâng cao hiệu suất làm giấm ăn; + Sinh học: Nêu tác dụng giấm ăn với sức khỏe người; + Tin học: Tra cứu thông tin cần thiết để tìm hiểu giấm ăn, biết sử dụng máy tính xách tay, trình chiếu PowerPoint phần mềm hỗ trợ thực dự án; + Công nghệ: Sử dụng nguyên liệu điều chế giấm ăn, sử dụng dụng cụ thực nghiệm - Kĩ năng: + Phát nêu số vấn đề thực tiễn, giải vấn đề thông qua kiến thức biết; thu thập thơng tin xử lí thông tin; + Hợp tác làm việc, lập kế hoạch thực nhiệm vụ cá nhân để hoàn thành nhiệm vụ chung nhóm Lên ý tưởng, thiết kế sản phẩm Tổ chức thực nghiệm - Thái độ: + Nâng cao ý thức, thái độ tích cực vấn đề dinh dưỡng an toàn vệ sinh thực phẩm; biết quan tâm, chăm sóc bảo vệ sức khỏe thân người khác; + Tích cực chủ động làm việc cách khoa học, hiệu quả; + Nâng cao tinh thần hợp tác, làm việc theo nhóm Bồi dưỡng hứng thú, say mê mơn Hóa học, ham tìm tịi, khám phá - Phát triển lực: NLGQVĐ&ST; NL sử dụng ngơn ngữ Hóa học; NL vận dụng kiến thức Hóa học; NL sử dụng cơng nghệ thơng tin truyền thông; NL giao tiếp; NL tự học 2.4.2 Xác định kiến thức STEM chủ đề - Khoa học (S): Thành phần hóa học giấm ăn; phản ứng hóa học xảy q trình làm thành sản phẩm giấm ăn; kiến thức khoa học có liên quan đến tác động tích cực sức khỏe đời sống kinh tế người - Công nghệ (T): Các thiết bị, dụng cụ dùng để thực nghiệm; máy tính; phần mềm hỗ trợ - Kĩ thuật (E): Sơ đồ/bản vẽ quy trình điều chế giấm ăn; trình chiếu PowerPoint sơ đồ mơ tả vai trò giấm ăn 2.3 Một số chủ đề STEM phần dẫn xuất hiđrocacbon 43 VJE Tạp chí Giáo dục, Số 456 (Kì - 6/2019), tr 42-46 - Tốn học (M): Tính tốn lượng ngun liệu cần tài liệu tra cứu; Nội dung kiến thức chốt sau dự án hoàn dùng để làm giấm ăn giá trị kinh tế giấm ăn thành; Trang thiết bị dạy học cần thiết để thực dự đem lại án, nguyên liệu cần dùng để làm thí nghiệm thực hành 2.4.3 Chuẩn bị - Học sinh: Sách giáo khoa, sách tham khảo, máy - Giáo viên: Phương pháp dạy học dự án chủ yếu; tính… kiến thức liên quan đến giấm ăn; dụng cụ, thiết bị kết hợp dạy học nhóm; Bảng kiểm quan sát; Bộ câu hỏi học tập phầm mềm hỗ trợ khác định hướng; Phiếu đánh giá dự án GV HS; Nguồn 2.4.4 Quy trình triển khai dạy học chủ đề STEM Lịch trình Các hoạt động GV Các hoạt động HS hoạt động Hoạt động 1: Tìm hiểu thực tiễn, phát vấn đề - Đưa số tình liên quan đến - Căn tình để xác định vấn đề cần giấm ăn tổ chức cho HS đề xuất tên dự án giải Đặt vấn đề - Thống đề tài: “Giấm ăn - hương vị - Thảo luận đề tài dự án sống” - Thống lựa chọn tên đề tài dự án - Tổ chức chia lớp thành nhóm (mỗi nhóm 8-10 HS) - Các nhóm bàn bạc, thống bầu nhóm - Yêu cầu nhóm bầu nhóm trưởng trưởng thư kí nhóm thư kí - Cả lớp nghiên cứu tìm hiểu nội dung yêu - Yêu cầu HS thảo luận nhóm để nêu cầu GV số nội dung, nhiệm vụ - Các nhóm thảo luận để đưa kế hoạch - GV đưa câu hỏi định hướng yêu thực nhiệm vụ nhóm: cầu HS thực nhiệm vụ + Xác định mục tiêu dự án Phân công - GV cung cấp cho HS: nhiệm vụ nhóm + Phân cơng nhiệm vụ thành viên + Phiếu hướng dẫn thực dự án; + Dự kiến thời gian hoàn thành sản phẩm tuần Báo cáo lớp 01 tiết + Sổ theo dõi dự án; + Viết sổ theo dõi dự án + Phiếu đánh giá sản phẩm dự án; - Tổ chức HS thảo luận nhóm để lập kế hoạch thực dự án Các nhóm thống GV lập kế - GV theo dõi, góp ý, tư vấn cho nhóm hoạch để giải vấn đề HS xây dựng kế hoạch cách hợp lí Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức - Tham gia bốc thăm phân công chuẩn bị GV định hướng cho HS nội dung cần dụng cụ thực hành Nghiên cứu nghiên cứu kiến thức - HS tập trung nghiên cứu vấn đề có liên - Tổ chức bốc thăm chủ đề dự án có liên quan quan - Giao nhiệm vụ cho nhóm Đề xuất giả thuyết Thử nghiệm giải pháp Hoạt động 3: Giải vấn đề sáng tạo - Bao quát lớp - Hoạt động nhóm: đề xuất giải pháp - Khuyến khích HS thảo luận theo nhóm để - Đưa giải pháp khả thi nhất, ghi vào phiếu đề xuất ý tưởng khác nhau, sau thống hoạt động nhóm lựa chọn giải pháp khả thi - Thực theo kế hoạch đề Thường xuyên theo dõi, đơn đốc, hướng dẫn, - Phân tích, tổng hợp thơng tin thu thập giúp đỡ nhóm được, trao đổi ý tưởng thiết kế nội dung sản phẩm GV bao quát nhóm tham gia thực hành Các nhóm thực hành làm giấm ăn Hoạt động 4: Thu thập kết công bố sản phẩm 44 VJE Tạp chí Giáo dục, Số 456 (Kì - 6/2019), tr 42-46 Thu nộp sản phẩm, báo cáo dự án Nhận xét, đánh giá - Thu sản phẩm dự án nhóm - Tổ chức cho nhóm báo cáo kết quả, trình bày sản phẩm - Theo dõi phần trình bày nhóm, hoạt động HS - Nhận xét, góp ý câu hỏi trả lời HS GV HS tham gia đánh giá GV tổng hợp điểm công bố kết đánh giá nhóm GV nhận xét gợi ý cho HS hướng phát triển dự án 2.5 Thực nghiệm sư phạm 4,0 11A1 (TN) có 35 HS lớp 11A2 (ĐC) có 36 HS Trường Trung học phổ thông Chi Lăng Song song q trình TNSP có sử dụng cơng cụ đánh giá NLGQVĐ&ST HS, sau TNSP từ 10/3/2019 đến 11/4/2019 tiến hành kiểm tra HS, số liệu xử lí phương pháp thống kê tốn học Kết thu sau (xem biểu đồ bảng): THPT CAO LỘC THPT CHI LĂNG Các mức phát triển NLGQVĐ&ST Các mức phát triển NL GQVĐ&ST Chúng tiến hành thực nghiệm sư phạm (TNSP) chủ đề: “Giấm ăn - hương vị sống” 02 trường trung học phổ thông tỉnh Lạng Sơn: lớp 11A9 thực nghiệm (TN) có 39 HS lớp 11A12 đối chứng (ĐC) có 39 HS Trường Trung học phổ thơng Cao Lộc; lớp - Hoàn thiện nộp sản phẩm thời gian quy định - Đại diện nhóm trình bày sản phẩm báo cáo sổ theo dõi dự án - Các nhóm tích cực tham gia góp ý, nhận xét có câu hỏi phản biện chỉnh sửa, hồn thiện sản phẩm - Các nhóm tham gia đánh giá tự đánh giá (theo mẫu GV thiết kế) - Đề xuất ý tưởng phát triển dự án đề xuất dự án 3,0 T N 2,0 1,0 - 4,0 3,0 TN 2,0 ĐC 1,0 0,0 10 10 Biểu đồ biểu diễn đường phát triển NL GQVĐ&ST HS Trường Đối tượng Bài KT số Mod Giá trị trung bình Độ lệch chuẩn (SD) T-test độc lập (p) Mức độ ảnh hưởng (ES) V (%) Bảng thống kê tham số đặc trưng Trung học phổ thông Cao Lộc 11A9 -TN 11A12 - ĐC 7 6,92 5,97 7,18 6,10 1,44 1,68 1,30 1,45 0,0083 0,0009 0,56 0,74 20,80 28,12 18,11 23,76 45 Trung học phổ thông Chi Lăng 11A1 -TN 11A2 - ĐC 6,5 7,09 6,56 7,20 6,50 1,25 1,19 1,3 1,35 0,0378 0,0158 0,55 0,54 17,64 18,15 18,75 20,00 VJE Tạp chí Giáo dục, Số 456 (Kì - 6/2019), tr 42-46 Căn kết TNSP, nhận thấy, chất lượng học tập HS lớp TN tốt lớp ĐC chất lượng học tập lớp TN sau tác động TNSP tốt so với trước tác động TNSP, cụ thể: Biểu đồ biểu diễn đường phát triển NLGQVĐ&ST HS mô tả rõ phát triển NLGQVĐ&ST HS lớp TN cao so với lớp ĐC Bảng thống kê tham số đặc trưng cho thấy, điểm trung bình lớp TN cao lớp ĐC; độ lệch chuẩn (SD) hệ số biến thiên (V) lớp TN nhỏ lớp ĐC chứng tỏ, số liệu lớp TN phân tán so với lớp ĐC; Giá trị V dao động từ 17,64-28,12% (trong khoảng từ 10-30%) cho thấy, kết thu đáng tin cậy; kết giá trị p khoảng 0,0009-0,0158 (< 0,05), nên khác biệt điểm số lớp TN ĐC có ý nghĩa; mức độ ảnh hưởng ES đạt 0,54 đến 0,74 (trong khoảng 0,50-0,79), nên tác động nghiên cứu mức trung bình, nghiên cứu nhân rộng Sau thực nghiệm, kiểm tra độ tin cậy Spearman-Brown thông qua tương quan chẵn - lẻ phần mềm Excel [6] Kết tính được: rhh = 0,97, suy rSB = 2*0,97/(1+0,97) = 0,98 > 0,7 Do đó, số liệu thu đáng tin cậy Sau số hình ảnh hoạt động sản phẩm HS đạt thực giáo dục STEM chủ đề “Giấm ăn - hương vị sống”: Hình HS thuyết trình sản phẩm Hình HS thực hành làm giấm ăn Sau TNSP, kết sau xử lí thống kê cho thấy tiêu chí NL GQVĐ ST học sinh lớp thực nghiệm cao lớp đối chứng Giá trị p < 0,05 nên khác biệt điểm số lớp TN ĐC có ý nghĩa; mức độ ảnh hưởng ES đạt 0,54 đến 0,74 (trong khoảng 0,50-0,79), mức tác động trung bình, nghiên cứu nhân rộng 46 Kết luận Như vậy, dạy học theo định hướng STEM mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi giáo dục phổ thông HS giáo dục STEM nâng cao kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật toán học cách vượt trội, mà phát triển NL NLGQVĐ&ST, NL quan trọng mà giáo dục cần trọng đào tạo phát triển chương trình giáo dục phổ thơng Kết nghiên cứu góp phần nâng cao chất lượng dạy học mơn Hóa học trường trung học phổ thông giai đoạn Tài liệu tham khảo [1] Thủ tướng Chính phủ (2017) Chỉ thị số 16/CT-TTg việc tăng cường lực tiếp cận Cách mạng công nghiệp lần thứ [2] Bộ GD-ĐT (2017) Kỉ yếu Hội thảo “Giáo dục STEM trường phổ thông Việt Nam” Hà Nội [3] Bộ GD-ĐT (2018) Chương trình giáo dục phổ thơng - Chương trình tổng thể (Ban hành kèm theo Thơng tư số 32/2018/TT-BGDĐT ngày 26/12/2018 Bộ trưởng Bộ GD-ĐT) [4] Rodger W Bybee (2010) What Is STEM Education? Science 27 Aug 2010: Vol 329, Issue 5995, pp 996-1004 [5] Nguyễn Mậu Đức - Dương Thị Ánh Tuyết (2018) Dạy học chủ đề axit - bazơ (Hóa học 11) theo định hướng giáo dục STEM Tạp chí Giáo dục, số đặc biệt tháng 8, tr 214-218; 228 [6] Bộ GD-ĐT - Dự án Việt - Bỉ (2010) Phương pháp nghiên cứu sư phạm ứng dụng NXB Đại học Sư phạm [7] Trần Thị Huế - Nguyễn Đức Dũng (2018) Phát triển lực giải đề sáng tạo cho học sinh thơng qua số tập chương nhóm Nitơ (Hóa học 11 nâng cao) Tạp chí Giáo dục, số đặc biệt tháng 6, tr 194-199 [8] Đỗ Hương Trà (chủ biên, 2015) Dạy học tích hợp phát triển lực học sinh - Khoa học tự nhiên NXB Đại học Sư phạm [9] Nguyễn Xuân Trường (tổng chủ biên kiêm chủ biên, 2014) Hóa học 11 NXB Giáo dục Việt Nam [10] Phạm Thị Bích Đào - Bùi Thị Huệ (2017) Vận dụng phương pháp dạy học giải vấn đề nhằm phát triển lực giải vấn đề sáng tạo cho học sinh thông qua tình dạy học tập Hóa học (chương Oxi - Lưu huỳnh, Hóa học 10) Tạp chí Khoa học Giáo dục, Viện Khoa học Giáo dục Việt Nam, số 147, tr 75-80 [11] Lê Xuân Quang (2017) Dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục STEM Luận án tiến sĩ Khoa học giáo dục, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội