TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “THIẾT KẾ HỆ THỐNG LỌC NƯỚC” (HÓA HỌC 12) THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM

VJE Tạp chí Giáo dục (2022), 22(12), 30-36 ISSN: 2354-0753 TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “THIẾT KẾ HỆ THỐNG LỌC NƯỚC” (HÓA HỌC 12) THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM Nguyễn Hồng Trang+, Phương Thị Bích Ngọc Trường Đại học Giáo dục - Đại học Quốc gia Hà Nội + Tác giả liên hệ ● Email: trangnh.ksp@vnu.edu.vn Article history Received: 06/4/2022 Accepted: 28/4/2022 Published: 20/6/2022 ABSTRACT Teaching in the direction of STEM education is one of the current educational trends and should be promoted to fulfil the requirements of the 2018 General Education Program This study presents a brief introduction on STEM, procedure and organisation of the “Design of water filtration system” teaching topic for grade 12 in the 2018 Chemistry Education program towards STEM education Empirical results show that this form of teaching brings comfort and interest in learning and helps to develop skills, qualities and competencies for students STEM education helps students enrich their experience, practice, and apply individual scientific knowledge to solve real-world problems Keywords STEM education, teaching topic, chemistry, high school, water filtration system Mở đầu Khái niệm “STEM” bắt đầu xuất Mỹ từ năm 90 kỉ XX (Sander, 2009) Cho đến nay, giáo dục STEM trở nên phổ biến giáo dục nhiều quốc gia giới Tuy nhiên, trường THPT Việt Nam nay, nội dung kiến thức chủ yếu truyền thụ cách đơn lẻ, khiến khả vận dụng tổng hợp kiến thức HS vào sống thực tiễn cịn gặp nhiều khó khăn Thực theo chủ trương Chính phủ việc tăng cường lực tiếp cận Cách mạng công nghiệp lần thứ 4, Bộ GD-ĐT tích cực triển khai giáo dục STEM chương trình giáo dục phổ thơng; tổ chức thí điểm số trường phổ thơng từ năm học 2017-2018 Chương trình giáo dục phổ thông 2018 quán triệt tinh thần giáo dục STEM tất môn học hoạt động giáo dục (Bộ GD-ĐT, 2018a) Nhằm đẩy mạnh giáo dục STEM trường phổ thông, ngày 14/8/2020, Bộ GD-ĐT (2020) ban hành Công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH việc triển khai thực giáo dục STEM giáo dục trung học Hóa học mơn khoa học gắn với thực tiễn, thực hành, trải nghiệm Chính thế, vận dụng giáo dục STEM dạy học Hóa học điều cần thiết Dạy học theo định hướng giáo dục STEM mơn Hóa học vận dụng phương pháp học tập dựa thực hành, hoạt động trải nghiệm sáng tạo HS đặt trước tình có vấn đề thực tiễn cần giải liên quan đến kiến thức khoa học Để giải vấn đề đó, HS phải tìm tịi, nghiên cứu kiến thức thuộc mơn học có liên quan đến vấn đề sử dụng chúng để giải vấn đề đặt Các hình thức tổ chức dạy học STEM gồm: + Dạy học môn khoa học theo học STEM; + Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM; + Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật (Bộ GD-ĐT, 2020) Để đáp ứng yêu cầu dạy học STEM giáo dục, có nhiều nghiên cứu vận dụng dạy học STEM môn học khác mơn hóa học (Nguyễn Mậu Đức Dương Thị Ánh Tuyết, 2018; Bùi Xn Vương, 2020), mơn Vật lí (Đặng Minh Tuấn cộng sự, 2020), môn Sinh học (Trần Thị Gái cộng sự, 2018) cho HS trường THPT Qua nghiên cứu trên, thấy tổ chức dạy học chủ đề giáo dục STEM tạo điều kiện cho HS làm việc nhóm nhau, chia sẻ bổ sung kiến thức cho nhau, vận dụng kiến thức vào thực tiễn, từ giúp phát triển lực lực giải vấn đề, lực hợp tác Bài báo trình bày sơ lược STEM dạy học Hóa học theo định hướng giáo dục STEM, cách thức tổ chức dạy học chủ đề “Thiết kế hệ thống lọc nước” theo định hướng giáo dục STEM mơn Hóa học nhằm tăng tính trải nghiệm, từ giúp HS phát triển lực giải vấn đề, hợp tác, vận dụng kiến thức vào thực tiễn, kĩ thực hành Kết nghiên cứu 2.1 Giáo dục STEM dạy học theo định hướng giáo dục STEM STEM thuật ngữ viết tắt từ Science (Khoa học), Technology (Cơng nghệ), Engineering (Kĩ thuật) Math (Tốn học) Trước đây, khái niệm STEM hiểu cách không rõ ràng, xuất tranh cãi cho rằng, STEM quan điểm giáo dục mà giống phép cộng học lĩnh vực riêng 30 VJE Tạp chí Giáo dục (2022), 22(12), 30-36 ISSN: 2354-0753 biệt là: Khoa học - Công nghệ - Kĩ thuật - Toán học (Sander, 2009) Tuy nhiên, STEM hiểu tích hợp phải có tương tác lĩnh vực với Trong nhiều năm, STEM áp dụng dạy học với mục đích cải thiện hiệu học tập HS mơn học riêng biệt Tốn, Khoa học Công nghệ (Sander, 2009; Wang cộng sự, 2011) Giáo dục STEM giáo dục dựa tảng tích hợp hai hay nhiều mơn học STEM mơn STEM với hay nhiều môn học khác (Sander & Binderup, 2000) NSTA (National Science Teachers Association) Mỹ cho giáo dục STEM mang tính chất liên ngành, HS áp dụng kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật toán vào bối cảnh cụ thể để giải vấn đề thực tiễn Thông qua giáo dục STEM, HS khơng hiểu biết ngun lí mà cịn áp dụng để thực hành tạo sản phẩm sống hàng ngày Trong giáo dục STEM, HS cần áp dụng kiến thức khoa học thuộc lĩnh vực khác nhau, kiến thức tốn học vào giải vấn đề có tính kĩ thuật sử dụng cơng nghệ để tìm giải pháp thực (Kennedy & Odell, 2014) Theo Bộ GD-ĐT (2020), Giáo dục STEM phương thức giáo dục nhằm trang bị cho HS kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng chúng thực tiễn Hiện nay, giới có nhiều mơ hình giáo dục STEM khác áp dụng thành cơng Các mơ hình giáo dục STEM chủ yếu khác chương trình, tài liệu học tập hình thức tổ chức (Hồ Thị Thu Hương, 2019) Nadelson cộng (2012) nhận thấy rằng, STEM giúp người học củng cố kiến thức học, tăng tính trải nghiệm, thực hành, kích thích hứng thú, tự tin tạo thoải mái học tập cho HS 2.2 Quy trình xây dựng chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM Trong nghiên cứu này, chúng tơi trình bày cụ thể quy trình xây dựng chủ đề dạy học “Thiết kế hệ thống lọc nước” theo định hướng giáo dục STEM dựa hướng dẫn Bộ GD-ĐT (Bộ GD-ĐT, 2020): - Bước 1: Lựa chọn nội dung dạy học GV cần vào nội dung kiến thức chương trình học, từ lựa chọn kiến thức liên quan đến vấn đề thực tiễn để triển khai nội dung dạy học STEM GV xuất phát từ vấn đề thực tiễn, xác định kiến thức liên quan chương trình học để xây dựng nội dung dạy học Đối với chủ đề “Thiết kế hệ thống lọc nước”, xuất phát từ chuyên đề chương trình giáo dục phổ thơng mơn Hóa học 12 “Trải nghiệm, thực hành hóa học vơ cơ: Xử lí nước sinh hoạt”, GV phát triển mở rộng nội dung chủ đề thành hoạt động xử lí nước thải phịng thí nghiệm - Bước Xác định vấn đề cần giải GV cần nêu vấn đề thực tiễn làm cho HS xuất nhu cầu giải vấn đề thực tiễn cách đặt câu hỏi định hướng giúp HS hình thành ý tưởng thực chủ đề, hệ thống kiến thức STEM chủ đề, ví dụ như: + Tại xơ dừa lại giúp loại bỏ kim loại nặng khỏi nước? + Vì than hoạt tính lại sử dụng phổ biến hệ thống xử lí nước thải nước sinh hoạt? + Vai trò sỏi, cát quy trình xử lí nước sinh hoạt? + Nghiên cứu bình lọc nước thị trường giải thích chế hoạt động? - Bước 3: Xây dựng tiêu chí sản phẩm/ giải pháp giải vấn đề Đối với hệ thống lọc nước, GV xây dựng phiếu đánh giá sản phẩm hệ thống lọc nước HS theo tiêu chí hình thức, kĩ thuật lắp đặt, vận hành, thành phẩm, chi phí Với tiêu chí, GV đánh giá mức độ “chưa đạt”, “đạt”, “tốt” - Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học GV cần xác định đối tượng, thời gian, hình thức tổ chức chủ đề từ xây dựng quy trình dạy học chủ đề STEM Hoặc mức độ cao hơn, GV nêu mục tiêu chủ đề, yêu cầu cần đạt, cung cấp sở vật chất cần thiết yêu cầu HS tự xây dựng bước thực chủ đề 2.3 Xây dựng chủ đề “Thiết kế hệ thống lọc nước” (Hóa học 12) 2.3.1 Lí chọn chủ đề Hiện nay, hầu hết trường phổ thông có phịng thí nghiệm phục vụ cho việc dạy học mơn Hố học, Sinh học Tuy nhiên, hố chất sau tiết học thực hành, đặc biệt hóa chất có chứa kim loại nặng thải trực tiếp môi trường theo đường nước thải sinh hoạt Lượng kim loại nặng từ phịng thí nghiệm tích tụ theo thời gian gây ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng nguồn nước môi trường sống người Vì thế, thiết kế hệ thống lọc nước cho phịng thí nghiệm vấn đề cần thiết Tổ chức dạy học vấn đề xử lí nước thải phịng thí nghiệm bị nhiễm kim loại nặng không giúp bảo vệ HS, nhân viên, GV nhà trường mà cịn giúp giáo dục ý thức bảo vệ môi trường sống cho HS 2.3.2 Các kiến thức STEM chủ đề Đối với chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM, cần xác định rõ ràng thành tố STEM Đây “kim nam” để GV xây dựng quy trình thực chủ đề kế hoạch tổ chức dạy học Kiến thức khoa học (S): Dựa vào tính chất vật lí, hóa học chất, xác định vật liệu hóa chất thơng dụng sử dụng xử lí nước bẩn, đặc biệt nước bị nhiễm kim loại 31 VJE Tạp chí Giáo dục (2022), 22(12), 30-36 ISSN: 2354-0753 Kiến thức công nghệ (T): Sử dụng nguyên vật liệu dễ kiếm thân thiện với môi trường than hoạt tính, sỏi đỡ, cát thạch anh,… xơ dừa Thiết kế hệ thống lọc nước phù hợp với quy mơ phịng thí nghiệm từ ngun vật liệu nhằm đạt hiệu tốt Kiến thức kĩ thuật (E): Kĩ thuật lắp đặt hệ thống lọc nước nhằm đảm bảo phù hợp dòng chảy nước thải với hệ thống lọc Kiến thức toán học (M): Định lượng vật liệu để đưa vào hệ thống lọc Tính tốn kích thước bình, kích thước chiều dài ống dẫn nước thải phù hợp để hệ thống lọc hiệu 2.3.3 Mục tiêu chủ đề - Kiến thức: + HS trình bày thành phần Xenlulozơ xơ dừa; + HS trình bày chế hấp phụ, đặc biệt hấp phụ ion kim loại nặng Cu2+, Zn2+, Pb2+ lơ lửng hữu xơ dừa; + HS giải thích khả hấp phụ tạp chất nước nhiễm bẩn than hoạt tính; + HS phân tích vai trị sỏi hệ thống lọc nước sinh hoạt; + HS giải thích vai trò cát thạch anh hệ thống lọc nước - Phẩm chất: + HS biết tôn trọng khác biệt ý tưởng thiết kế hệ thống lọc nước thải từ phịng thí nghiệm quy mơ nhỏ bạn lớp; + HS đầu tư công sức, chịu khó tìm hiểu nhiều tài liệu, sách báo cách thiết kế hệ thống lọc nước; + HS nghiêm túc nhìn nhận hạn chế thân, nhóm thiết kế hệ thống lọc nước thải từ phịng thí nghiệm quy mơ nhỏ; + HS có trách nhiệm việc sử dụng vật liệu tái chế rẻ tiền, thân thiện với môi trường - Năng lực: + Vận dụng kiến thức, kĩ học (HS biết vận dụng kiến thức hóa học học xenlulozo, than hoạt tính để thiết kế hệ thống lọc nước); + Giao tiếp hợp tác (HS lựa chọn hình thức làm việc nhóm có quy mơ phù hợp với u cầu nhiệm vụ); + Giải vấn đề sáng tạo (HS phát hiện, phân tích nêu tình có vấn đề học tập, sống) 2.3.4 Chuẩn bị - Dụng cụ nguyên liệu: + Dụng cụ: Bình thủy tinh bình nhựa cứng có dung tích từ 20-30 lít; cưa dùng để cắt ống nhựa; máy khoan kính; + Nguyên liệu: xơ dừa, than hoạt tính, sỏi, cát,… - Cơ sở vật chất phương tiện học tập: + Cơ sở vật chất: phịng thí nghiệm, phịng mơn Hóa học; + Phương tiện dạy học: máy tính, máy chiếu, dụng cụ, nguyên liệu, phiếu học tập,… 2.3.5 Tiến trình tổ chức hoạt động Hoạt động Tìm hiểu chất thải phịng thí nghiệm trường phổ thông - Mục tiêu: + HS dự đốn chất thải từ phịng thí nghiệm hóa học sinh học; + HS hiểu tầm quan trọng việc thiết kế hệ thống lọc nước thải từ phịng thí nghiệm Bảng Thực hoạt động sản phẩm HS Nội dung Sản phẩm HS - HS thảo luận nhóm để dự đốn hóa chất thải - Căn vào hóa chất sử dụng buổi thí nghiệm hóa phịng thí nghiệm trường phổ thông theo học phổ thông, HS đưa câu trả lời hóa chất thải u cầu GV phịng thí nghiệm - HS thảo luận tác hại việc xả thải trực tiếp - HS đưa câu trả lời phân tích tích lũy các hóa chất phịng thí nghiệm mơi trường hóa chất, đặc biệt kim loại nặng môi trường ảnh mối nguy hại lâu dài hóa chất đối hưởng đến nguồn nước, động thực vật, từ ảnh hưởng đến với môi trường môi trường, hệ sinh thái sức khỏe người Hoạt động Chuẩn bị nguyên liệu - Mục tiêu: + HS tìm hiểu lựa chọn vật liệu để sử dụng hệ thống lọc nước thải từ phịng thí nghiệm trường; + HS đưa bước tiến hành lắp hệ thống lọc nước thải từ phịng thí nghiệm trường - Thực hiện: + HS thảo luận nhóm để xác định nguyên vật liệu sử dụng xử lí nước nhiễm bẩn theo yêu cầu GV; + GV yêu cầu HS chụp ảnh mơ chi tiết q trình chuẩn bị ngun liệu bước lắp hệ thống lọc - Sản phẩm HS: + HS xác định nguyên vật liệu dễ kiếm, thân thiện với môi trường phù hợp để sử dụng hệ thống xử lí nước nhiễm bẩn là: xơ dừa, than hoạt tính, cát thạch anh, sỏi, chai nhựa; + HS xác định vai trò, tác dụng nguyên vật liệu; + Ảnh chụp chi tiết nguyên vật liệu HS chuẩn bị 32 VJE Tạp chí Giáo dục (2022), 22(12), 30-36 Hình Cát thạch anh Cát thạch anh rửa phơi khô Tác dụng: giữ lại kết tủa nước dạng bơng, có độ nhớt cao, khó tách, lọc ISSN: 2354-0753 Hình Than hoạt tính Than hoạt tính sử dụng than dạng khối Tác dụng: Có khả hấp phụ tạp chất, hữu hòa tan, chất độc hại khử mùi Hình Sỏi Sỏi rửa phơi khô Tác dụng: Giữ lại tạp chất hữu nước giúp nước hệ thống lưu thơng dễ dàng Hình Chai nhựa Hình Xơ dừa qua xử lí Xơ dừa tách, rửa nhiều lần qua nước để làm Sử dụng chai nhựa có dung tích 1,5 lít Tác dụng: phơi khơ ngồi trời khoảng Tác dụng: hấp phụ vật chứa kết nối lớp nguyên vật liệu thành thể thống ion kim loại, lơ lửng hợp chất hữu Hoạt động Thực lắp đặt hệ thống lọc nước - Mục tiêu: HS lắp đặt thành công hệ thống lọc nước phịng thí nghiệm - Thực sản phẩm (minh họa hình ảnh thực HS): + Bước 1: Chế tạo hình dáng chai nhựa phù hợp với mục đích thí nghiệm, gồm chai nhựa: chai dùng để chứa nước cần lọc, chai dùng làm lọc (hình 6) + Bước 2: Ở chai 2, xếp nguyên liệu thành lớp, theo thứ tự từ lên theo thứ tự: lớp sỏi to - lớp sỏi nhỏ - lớp cát nhỏ - lớp than hoạt tính - lớp cát thạch anh - lớp xơ dừa Mỗi lớp có độ dày từ 4-6 cm, xơ dừa nén chặt tạo khối đặc (hình 7) + Bước 3: Lắp ráp phận ống dẫn truyền số dụng cụ có sẵn phịng thí nghiệm (hình 8) Hình HS lắp đặt hệ thống chai nhựa dùng làm lọc Hình HS xếp nguyên liệu thành lớp, theo thứ tự chai lọc Hình Hệ thống lọc nước sau hoàn thiện Hoạt động Trình bày sản phẩm “Thiết kế hệ thống lọc nước thải phịng thí nghiệm quy mơ nhỏ” thảo luận - Mục tiêu: HS giới thiệu hệ thống lọc nước thải phịng thí nghiệm quy mơ nhỏ đáp ứng tiêu chí đánh giá sản phẩm đặt ra; biết thuyết trình, đưa ý kiến nhận xét, phản biện, giải thích kiến thức liên quan từ đưa ý kiến cải tiến, phát triển sản phẩm - Thực sản phẩm (minh họa hình ảnh thực HS): +Bước 1: GV tổ chức cho HS trưng bày sản phẩm Các nhóm thực trưng bày sản phẩm, poster, phân cơng người giới thiệu sản phẩm nhóm 33 VJE Tạp chí Giáo dục (2022), 22(12), 30-36 ISSN: 2354-0753 +Bước 2: Các nhóm giới thiệu sản phẩm HS nhóm đóng vai cơng ty xử lí nước thải, giới thiệu sản phẩm công ty qua poster PowerPoint, đưa dịch vụ ưu đãi, tính lọc hiệu để kí hợp đồng với bên sử dụng HS nhóm khác với vai trị bên sử dụng đưa câu hỏi vấn (xem bảng 2) Bảng Nội dung thảo luận nhóm Câu hỏi Khi thay đổi vị trí đưa ngun liệu vào hệ thống lọc có ảnh hưởng đến hiệu lọc hay không? Không cần sử dụng xơ dừa than hoạt tính hấp phụ kim loại nặng có khơng? Sau thay lọc, nguyên liệu lọc cũ xử lí nào? Sử dụng bình thủy tinh có lo bị vỡ khơng? Sau phải thay lọc cho hệ thống lọc nước? Làm để cát hệ thống lọc không trôi nước thải làm tắc đường ống dẫn nước? Câu trả lời Chỉ cần thay đổi vị trí nguyên liệu vào hệ thống lọc làm giảm hiệu lọc hệ thống (lớp cát đen mỏng đáy có tác dụng giảm trọng lực vào đáy; lớp sỏi to tránh tắc màng lọc tạo khoảng trống để thu om nước; lớp sỏi nhỏ để giảm khoảng trống để nguyên liệu bên không bị trôi xuống đáy; lớp cát đen - than hoạt tính cát thạch anh giúp lớp than hoạt tính khơng bị xói mịn; xơ dừa nhẹ để cuối Than hoạt tính có khả hấp phụ kim loại nặng, thử mẫu với hệ thống lọc truyền thống không sử dụng xơ dừa hiệu lọc thấp Các chế phẩm xơ dừa, than hoạt tính dùng để làm giá thể trồng xanh, cảnh để tạo vẻ đẹp khuôn viên trường; chế phẩm cát, sỏi thu gom làm vật liệu xây dựng Khi đó, tránh việc tích luỹ ngược lại ion kim loại vào mơi trường Khi sử dụng bình thủy tinh khơng lo bị vỡ hệ thống đưa vào sử dụng dính lớp băng dính xốp chịu lực đàn hồi cao Có thể sử dụng bình nhựa cứng làm vật chứa cho hệ thống lọc Hệ thống lọc sau khoảng năm học (10 tháng) thay lọc khác để đảm bảo chất lượng lọc Trong trình thiết kế đường cấp nước vào đường cấp nước ra, sử dụng khoan kính để kht lỗ có đường kính khoảng 42-48 mm, sau sử dụng ren trong, ren ngồi kèm với vịng đệm cao su để xiết chặt chống rò rỉ nước Đối với đường cấp nước cần lót thêm màng lọc cát tiếp xúc với thành bình bên để tránh cát làm tắc đường dẫn nước Giữa lớp nguyên liệu xếp bình lọc nên đưa thêm màng lọc cát giúp lớp không bị xô lẫn vào giúp hệ thống lọc lưu thông tốt + Bước 3: Đánh giá sản phẩm GV vào tính thuyết phục nhóm trả lời vấn đánh giá sản phẩm hệ thống lọc nước theo tiêu chí (hình thức, kĩ thuật lắp đặt, vận hành, thành phẩm, chi phí) để chọn hệ thống lọc phù hợp lắp đặt phịng thí nghiệm trường Hoạt động Thiết kế lắp đặt hệ thống lọc nước cho phịng thí nghiệm quy mơ nhỏ - Mục tiêu: Sau thiết kế thử nghiệm hệ thống lọc nước chai nhựa, HS biết đánh giá, chọn lựa sản phẩm tốt Sau đó, HS biết cải tiến thành hệ thống lọc nước để lắp trực tiếp vào ống xả nước thải phịng thí nghiệm trường học - Thực sản phẩm: HS sử dụng bình chứa có dung tích lớn từ 20 lít trở lên để phù hợp với lượng nước thải lưu lượng dịng nước xả thải phịng thí nghiệm Tiến hành lắp đặt trực tiếp hệ thống lọc vào ống xả nước thải phịng thí nghiệm Hệ thống lọc nước cần đảm bảo tính bền hiệu lọc nước tốt - Sản phẩm HS: Hình 10 Lắp đặt hệ thống lọc nước Hình 11 Các mẫu nước thải trước sau lọc vào ống xả nước thải hệ thống lọc nước phịng thí nghiệm Xenlulozơ xơ dừa nghiên cứu rộng rãi giới Việt Nam khả hấp phụ kim loại nặng hợp chất hữu lơ lửng nước (Shukla cộng sự, 2006; Đỗ Thu Hà cộng sự, 2011) Xơ dừa chưa biến tính chưa hoạt hóa có khả hấp phụ kim loại nặng hiệu suất thấp so với xơ dừa Hình Hệ thống lọc nước dành cho phịng thí nghiệm quy mơ nhỏ 34 VJE Tạp chí Giáo dục (2022), 22(12), 30-36 ISSN: 2354-0753 biến tính, xơ dừa hoạt hóa Chính thế, sử dụng kết hợp xơ dừa than hoạt tính lọc giúp nâng cao hiệu khử kim loại nặng khỏi nước Sau tiến hành bước lắp đặt hệ thống tiến hành thí nghiệm kiểm tra mẫu nước thải khác phịng thí nghiệm, đánh giá định tính cho thấy nước thải lúc đầu có mùi khó chịu, có cặn màu xanh ion Cu2+ sau qua hệ thống nước lọc suốt khơng màu, đồng thời khơng cịn mùi khó chịu Từ thấy cặn lơ lửng hữu giữ lại, đồng thời ion Cu2+ giữ lại hệ thống lọc Tuy nhiên kết thu mức đánh giá định tính Để phát triển hệ thống lọc nước, GV HS mong muốn cấp thêm kinh phí để xác định kiểm tra nguồn nước sau lọc biện pháp phân tích hố học định kì theo tháng để đánh giá hiệu lọc nước cách xác 2.4 Kết thực nghiệm Thực nghiệm thực lớp 12A2 (28 HS) 12A8 (26 HS) Trường THPT Minh Quang, huyện Ba Vì, Hà Nội Sau thực xong chủ đề “Thiết kế hệ thống lọc nước”, phát phiếu hỏi ý kiến đánh giá HS phát triển lực giải vấn đề, kĩ làm việc nhóm, thực hành, trải nghiệm, vận dụng kiến thức vào thực tiễn… tham gia học tập chủ đề STEM ba mức độ (Mức 1: Chưa thực được; Mức 2: Thực chưa đầy đủ; Mức 3: Thực đầy đủ) Bảng Kết khảo sát HS sau thực nghiệm (số mẫu N = 54 HS) Mức độ (tỉ lệ %) Nội dung Mức Mức Mức Nắm vững kiến thức cacbon, cacbon hoạt tính, kim loại nặng, vấn đề xử lí 1,9 29,6 68,5 nước sinh hoạt Vận dụng kiến thức vào giải vấn đề liên quan đến xử lí nước thải 1,9 46,3 51,8 Tương tác nhóm diễn thường xuyên thông qua hoạt động: thảo luận, 27,8 72,2 phản biện, khái quát, kết luận Kĩ thực hành cải thiện 0 100 Tăng tính trải nghiệm, hình thành kinh nghiệm xử lí tình 0 100 tương tự Phát triển lực giải vấn đề 37,0 63 Thông qua chủ đề “Thiết kế hệ thống lọc nước”, HS củng cố kiến thức học trước kim loại, cacbon, cacbon hoạt tính vấn đề xử lí nước sinh hoạt Sau chủ đề, đa số HS cho lực giải vấn đề, hợp tác (làm việc nhóm) đạt mức độ Đặc biệt kĩ thực hành, hình thành kinh nghiệm xử lí tính tương tự 100% HS lựa chọn mức độ Đối với việc vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tỉ lệ HS đạt mức độ gần tương đương Như để HS vận dụng kiến thức, kĩ học cẩn tổ chức dạy học STEM cách thường xuyên Qua thực nghiệm thấy rằng, dạy học STEM giúp HS phát triển phẩm chất, lực cá nhân, phù hợp với định hướng giáo dục phổ thông Kết luận Giáo dục STEM định hướng giáo dục nhằm phát triển lực, phẩm chất người học Giáo dục STEM cần đẩy mạnh triển khai trường phổ thông nhằm đáp ứng yêu cầu đổi Chương trình giáo dục phổ thơng 2018 Nghiên cứu trình bày quy trình thiết kế chủ đề dạy học “Thiết kế hệ thống lọc nước” theo hướng dẫn Bộ GD-ĐT, cách thức tổ chức dạy học chủ theo định hướng giáo dục STEM Những kết đánh giá HS cho thấy dạy học theo định hướng giáo dục STEM giúp phát triển tổng hợp kĩ năng, lực phẩm chất người học lực hợp tác, giải vấn đề, kĩ thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn Giáo dục STEM giúp HS thoải mái, hứng thú tham gia học tập Dạy học theo định hướng giáo dục STEM cần nhân rộng, thực thường xun có đầu tư kinh phí từ phía trường phổ thơng, từ giúp phát huy hiệu phẩm chất, lực HS Lời cảm ơn: Nhóm tác giả cảm ơn tài trợ Trường Đại học Giáo dục - Đại học Quốc gia Hà Nội qua đề tài “Thiết kế sử dụng số chủ đề STEM dạy học Hóa học trường trung học phổ thông theo định hướng phát triển lực”, mã số: QS.NH.22.01 Tài liệu tham khảo Bộ GD-ĐT (2018a) 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) 35 VJE Tạp chí Giáo dục (2022), 22(12), 30-36 ISSN: 2354-0753 Bộ GD-ĐT (2018b) Chương trình giáo dục phổ thơng mơn Hóa học (ban hành kèm theo Thơng tư số 32/2018/TTBGDĐT ngày 26/12/2018 Bộ trưởng Bộ GD-ĐT) Bộ GD-ĐT (2020) Công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH ngày 14/8/2020 việc triển khai thực giáo dục STEM giáo dục trung học Bùi Xuân Vương (2020) Chế tạo pin điện hóa phịng thí nghiệm theo mơ hình dạy học STEM Tạp chí Khoa học, Đại học Quốc gia Hà Nội: Nghiên cứu giáo dục, 36(2), 52-58 Đặng Minh Tuấn, Nguyễn Vân Anh, Nguyễn Thị Phương Anh, Lê Quang Đạt, Nguyễn Thị Kim Huệ (2020) Xây dựng sử dụng chủ đề STEM dạy học Vật lí trường trung học phổ thơng Tạp chí Giáo dục, số đặc biệt tháng 5, 102-107 Đỗ Thu Hà, Hà Mạnh Thắng, Nguyễn Thanh Hòa, Phan Hữu Thành, Nguyễn Thị Thơm (2011) Nghiên cứu khả hấp thu kim loại nặng nước thải xơ dừa hoạt hóa Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam, 3(24), 19-24 Hồ Thị Thu Hương (2019) Giới thiệu nét mơ hình giáo dục STEM số quốc gia giới Tạp chí Giáo dục, số đặc biệt tháng 10, 325-328 Kennedy, T., & Odell, M (2014) Engaging students in STEM education Science Education International, 25(3), 246-258 Nadelson, L., Seifert, A., Moll, A., & Coats, B (2012) i-STEM summer institute: an integrated approach to teacher professional development in STEM Journal of STEM Education, 13(2), 69-83 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, 214-218; 228 Sanders, M (2009) STEM, STEM education, STEMmania The Technology Teacher, 68(4), 20-26 Sanders, M E., & Binderup, K (2000) Integrating technology education across the curriculum A monograph Reston,VA: International Technology Education Association Shukla, S R., Roshan, S P., & Amit, D S (2006) Adsorption of Ni(II), Zn(II) and Fe(II) on modified coir fibres Separation and Purification Technology, 47, 141-147 Trần Thị Gái, Nguyễn Thị Phương, Nguyễn Thị Hoài Thanh (2018) Thiết kế chủ đề giáo dục STEM dạy học phần “Chuyển hóa vật chất lượng thực vật”, Sinh học 11 - trung học phổ thơng Tạp chí Giáo dục, 443, 59-64 Wang, H., Moore, T J., Roehrig, G H., & Park, M S (2011) STEM integration: teacher perceptions and practice Journal of Pre-College Engineering Education Research, 1(2), 1-13 https://doi.org/10.5703/1288284314636 36