(Skkn 2023) phát triển năng lực tƣ duy, sáng tạo cho học sinh thông qua bài dạy stem kỹ thuật trong chƣơng trình hóa học 10

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN SÁNG KIẾN PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƢ DUY, SÁNG TẠO CHO HỌC SINH THÔNG QUA BÀI DẠY STEM KỸ THUẬT TRONG CHƢƠNG TRÌNH HĨA HỌC 10 LĨNH VỰC: HĨA HỌC Năm thực hiện: 2022- 2023 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƢỜNG TRUNG HỌC PHỔ THƠNG HỒNG MAI SÁNG KIẾN PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƢ DUY, SÁNG TẠO CHO HỌC SINH THÔNG QUA BÀI DẠY STEM KỸ THUẬT TRONG CHƢƠNG TRÌNH HĨA HỌC 10 LĨNH VỰC: HĨA HỌC Nhóm tác giả: Nguyễn Thị Trang - SĐT: 0986434827 Nguyễn Thị Nga - SĐT: 0988269899 Năm thực hiện: 2022- 2023 MỤC LỤC Trang Phần I Đặt vấn đề 1 Lý chọn đề tài Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài Phương pháp nghiên cứu đề tài Những đóng góp đề tài 5.1 Về lý luận 5.2 Về thực tiễn Phần II Nội dung nghiên cứu Chƣơng Cơ sở lý luận vấn đề nghiên cứu 1.1 Bài dạy STEM kỹ thuật gì? 1.2 Vai trị Bài dạy STEM kỹ thuật phát triển lực tư duy, sáng tạo 1.3 Quy trình xây dựng kế hoạch Bài dạy STEM kỹ thuật 1.4 Định hướng phương pháp công cụ đánh giá dạy học Bài dạy STEM kỹ thuật Chƣơng Cơ sở thực tiễn vấn đề nghiên cứu 2.1 Phân tích đánh giá thực trạng phát triển lực tư duy, sáng tạo cho học sinh thơng qua Bài dạy STEM kỹ thuật chương trình hóa học 10 dựa thực tế khảo sát 2.2 Nguyên nhân dẫn đến thực trạng 12 Chƣơng Giải pháp thực nghiệm đề tài 13 3.1 Xây dựng kế hoạch Bài dạy STEM kỹ thuật 13 3.1.1 Mơ hình mơ cấu trúc lớp vỏ electron ngun tử Aluminium 13 3.1.2 Bảng tuần hoàn nguyên tố hóa học 3D 28 3.1.3 Mơ hình mơ cấu trúc phân tử methane (CH4) 19 3.2 Tổ chức thực Bài dạy STEM kỹ thuật 47 3.3 Đánh giá kết thực nghiệm 17 3.4 Khảo sát cấp thiết tính khả thi giải pháp đề xuất 49 3.4.1 Mục đích khảo sát 49 3.4.2 Nội dung phương pháp khảo sát 50 3.4.2.1 Nội dung khảo sát 50 3.4.2.2 Phương pháp khảo sát thang đánh giá 50 3.4.3 Đối tượng khảo sát 51 3.4.4 Kết khảo sát cấp thiết tính khả thi giải pháp đề xuất 51 Phần III Kết luận kiến nghị 55 Đánh giá kết đạt được, đóng góp mới, tính sáng tạo sáng kiến 55 Kiến nghị đề xuất 55 Tài liệu tham khảo 56 Phụ lục DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT GDPT Giáo dục phổ thông ĐC Đối chứng GV Giáo viên HS Học sinh THPT Trung học phổ thông SGK Sách giáo khoa BTH Bảng tuần hoàn SL Số lượng TL Tỉ lệ % TN Thực nghiệm PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ Lí chọn đề tài Dạy học phát triển lực, phẩm chất học sinh tư tưởng đổi chủ đạo giáo dục đào tạo Việt Nam Đối với giáo dục phổ thông, tư tưởng thể đầy đủ toàn diện Chương trình giáo dục phổ thơng 2018 Có nhiều phương thức để phát triển phẩm chất, lực cho người học, giáo dục STEM phương thức phù hợp hiệu Khi triển khai dạy STEM nói chung dạy STEM kỹ thuật nói riêng, học sinh hợp tác với nhau, chủ động tự lực thực nhiệm vụ học; làm quen với hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học, kỹ thuật Các hoạt động nêu góp phần tích cực vào hình thành phát triển phẩm chất, lực cho học sinh, đặc biệt lực tư duy, sáng tạo Để phát triển lực vận dụng kiến thức, kĩ học, dạy STEM kỹ thuật tạo hội cho học sinh đọc, tiếp cận, trình bày thơng tin vấn đề thực tiễn cần đến kiến thức hố học đưa giải pháp Qua rèn luyện kĩ phát vấn đề; lập kế hoạch nghiên cứu; giải vấn đề (thu thập, trình bày thơng tin, xử lí thơng tin để rút kết luận); đánh giá kết giải vấn đề; nêu giải pháp khắc phục, cải tiến; đồng thời phát triển cho học sinh khả tích hợp kiến thức, kĩ mơn Tốn, Cơng nghệ Hoá học vào việc nghiên cứu giải số tình thực tiễn Bên cạnh đó, chúng tơi nhận thấy có tương đồng phương pháp, hình thức tổ chức dạy học dạy học hóa học giáo dục STEM Đó trọng vào hoạt động, thực hành, trải nghiệm định hướng sản phẩm Bài dạy STEM nói chung dạy STEM kỹ thuật nói riêng hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu nhà trường Hình thức thực thông qua dạy học học, mạch nội dung, chuyên đề học tập, bám sát chương trình giáo dục phổ thơng, gắn kết với chất, nguyên lí khoa học giới tự nhiên vấn đề thực tiễn, xã hội Trong bối cảnh cách mạng công nghiệp lần thứ tư, với tinh thần đổi Chương trình giáo dục phổ thông 2018, việc thúc đẩy giáo dục STEM nhà trường phổ thông tất yếu Xuất phát từ lí trên, chúng tơi nghiên cứu đề tài: “Phát triển lực tư duy, sáng tạo cho học sinh thông qua Bài dạy STEM kỹ thuật chương trình Hóa học 10.” Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu Vận dụng sở lí luận thực tiễn Bài dạy STEM kỹ thuật dạy học nhằm phát triển lực tư duy, sáng tạo cho học sinh Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu Xây dựng kế hoạch dạy STEM kỹ thuật chương trình Hóa học 10 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Đề tài nghiên cứu vấn đề liên quan đến hoạt động phát triển lực tư duy, sáng tạo cho học sinh thơng qua Bài dạy STEM kỹ thuật chương trình hóa học 10 - Thực nghiệm đề tài học sinh lớp 10 trường THPT Hoàng Mai Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu tài liệu - Phương pháp quan sát - Phương pháp vấn - Phương pháp thực nghiệm sư phạm Những đóng góp đề tài 5.1 Về lý luận Đề tài làm rõ sở lý luận quy trình tổ chức dạy STEM kỹ thuật Đây hình thức giáo dục STEM chủ yếu nhà trường trung học Giáo viên thiết kế dạy STEM kỹ thuật để triển khai q trình dạy học mơn Hóa học theo hướng tiếp cận tích hợp nội mơn liên mơn Nội dung dạy bám sát chương trình giáo dục phổ thơng thời lượng theo quy định chương trình.Vì hình thức dạy STEM triển khai thường xuyên 5.2 Về thực tiễn Đề tài nghiên cứu đúc rút từ kinh nghiệm có tính thực tiễn cao Bài dạy STEM kỹ thuật khắc phục hạn chế, khó khăn sở vật chất, thời gian kiến thức liên môn Ưu tiên sử dụng thiết bị, cơng nghệ sẵn có, dễ tiếp cận với chi phí tối thiểu, thời gian hồn thành sản phẩm nhanh, tạo hứng thú học tập mơn Hóa học phát triển lực tư duy, sáng tạo cho học sinh Bài dạy STEM kỹ thuật phương pháp dạy học tích cực đưa học sinh vào hoạt động tìm tịi khám phá, định hướng hành động sản phẩm Với hình thức tổ chức dạy học đa dạng, lơi học sinh vào hoạt động kiến tạo, tăng cường hoạt động nhóm, tự lực chiếm lĩnh kiến thức Học sinh thực dạy STEM kỹ thuật chủ động nghiên cứu SGK, tài liệu học tập để tiếp nhận vận dụng kiến thức thông qua hoạt động: lựa chọn giải pháp giải vấn đề; thực hành thiết kế, chế tạo, thử nghiệm mẫu thiết kế; chia sẻ, thảo luận, hoàn thiện điều chỉnh mẫu thiết kế hướng dẫn giáo viên Như vậy, đối tượng trực tiếp xử lý thơng tin HS Đề tài phù hợp với xu hướng đổi giáo dục toàn diện, đặt người học làm trung tâm phát huy tính chủ động, tích cực sáng tạo học sinh Đáp ứng quan tâm giáo viên đổi phương pháp dạy theo hướng phát triển lực học sinh phù hợp với Nghị số 29-NQ/TW ngày 04/11/2013 thông tư số 32/2018/TT-BGDĐT ban hành chương trình giáo dục phổ thông PHẦN II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Chƣơng Cơ sở lý luận vấn đề nghiên cứu 1.1 Bài dạy STEM kỹ thuật gì? STEM thuật ngữ viết tắt từ Science (Khoa học), Technology (Cơng nghệ), Engineering (Kỹ thuật) Mathematics (Tốn học) Theo Chương trình giáo dục phổ thơng 2018, giáo dục STEM mơ hình giáo dục dựa cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng kiến thức khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật tốn học vào giải số vấn đề thực tiễn bối cảnh cụ thể Giúp học sinh làm chủ kiến thức phổ thông, biết vận dụng hiệu kiến thức, kỹ học vào đời sống tự học suốt đời Giáo dục STEM hoạt động giáo dục hiệu việc hình thành phát triển phẩm chất, lực cho học sinh Bao gồm ba hình thức tổ chức giáo dục STEM bản: Bài dạy STEM (Bài dạy STEM khoa học, dạy STEM kỹ thuật); Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM; Tổ chức hoạt động nghiên cứu nghiên cứu khoa hoc – kỹ thuật Bài dạy STEM kỹ thuật hình thức tổ chức hoạt động giáo dục thiết kế dựa quy trình thiết kế kỹ thuật Bài dạy STEM kỹ thuật hướng tới phát hiện, đề xuất giải pháp giải vấn đề thực tiễn sở vận dụng ngun lí khoa học, tốn cơng nghệ có Bài dạy STEM kỹ thuật sử dụng môn học lĩnh vực STEM, kết hợp tìm tịi ngun lí khoa học vận dụng thiết kế, chế tạo sản phẩm giải vấn đề đặt hay đáp ứng nhu cầu người sử dụng Cấu trúc dạy STEM kỹ thuật gồm hoạt động sở quy trình bước hoạt động thiết kế kỹ thuật Tổ chức thực dạy STEM kỹ thuật thường kết hợp hoạt động lớp hoạt động học Trong đó, hoạt động xác định vấn đề; lựa chọn giải pháp; chia sẻ, thảo luận điều chỉnh thường bố trí lớp, có điều khiển, giám sát giáo viên Các hoạt động lại diễn phịng mơn, phịng thực hành STEM, câu lạc bộ, hay sở giáo dục, trải nghiệm kỹ thuật, cơng nghệ ngồi nhà trường 1.2 Vai trị Bài dạy STEM kỹ thuật phát triển lực tƣ duy, sáng tạo Bài dạy STEM kỹ thuật trọng thiết kế, chế tạo; định hướng sản phẩm giải vấn đề đặt Bên cạnh tư sáng tạo giải vấn đề, dạy STEM kỹ thuật yêu cầu học sinh có lực khám phá khoa học (để chiếm lĩnh tri thức khoa học); lực kỹ thuật, công nghệ vẽ thiết kế sản phẩm, lựa chọn gia công vật liệu khí; thiết kế, lập trình lắp ráp mạch điện điều khiển tự động hóa, in 3D, công nghệ IoT, Robotics,…(để thiết kế, chế tạo sản phẩm) Việc học học sinh giống công việc kỹ sư (Engineer) Thông qua dạy STEM kỹ thuật, học sinh tự khám phá tri thức khoa học, vận dụng tri thức để thiết kế, chế tạo sản phẩm giải vấn đề đặt ra, phát triển tư thiết kế, lực giải vấn đề sáng tạo 1.3 Quy trình xây dựng kế hoạch Bài dạy STEM kỹ thuật Bước Lựa chọn nội dung dạy STEM kỹ thuật - Dựa vào nội dung kiến thức chương trình mơn Hóa học 10 tượng, q trình gắn với kiến thức thực tiễn - Xuất phát từ việc đáp ứng số nhu cầu thiết thực học tập, sống, - Thông qua câu chuyện phát minh, sáng chế nhà khoa học tiếng dẫn đến nhu cầu mong muốn thử nghiệm, chứng minh thông qua dạy STEM - Tham khảo ý tưởng từ học, dự án có sẵn nguồn tài liệu nước quốc tế - Thường xuyên đặt câu hỏi “những kiến thức học ứng dụng đâu thực tiễn, dùng để giải vấn đề gì” Bước Xác định vấn đề cần giải Bước Xây dựng tiêu chí sản phẩm/giải pháp giải vấn đề Phụ lục 2.7 ĐỊNH HƢỚNG MỨC ĐỘ ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM Mơ hình mơ cấu trúc lớp vỏ electron nguyên t Aluminium (Al) Tiêu chí đánh giá sản phẩm (Điểm tối đa n=2) Điểm n n-1 - Dạng hình học, phân bố electron vào lớp vỏ nguyên tử Đáp ứng yêu cầu khoa học, kỹ thuật sản phẩm - Dạng hình học, phân bố electron vào lớp vỏ nguyên tử chưa đáp ứng xác theo yêu cầu - Kích thước lớp - Kích thước lớp electron, hạt electron, hạt electron hạt nhân electron hạt nhân khác khác chưa có khác Tính thẩm mỹ - Màu sắc trang trí, dạng hình học lớp vỏ đều, đẹp, phân biệt hạt (electron, hạt nhân) nguyên tử - Màu sắc trang trí, dạng hình học lớp vỏ chưa đều, đẹp, chưa phân biệt hạt (electron, hạt nhân) nguyên tử Tính thực tiễn sáng tạo sản phẩm - Chắc chắn, sử dụng - Chưa chắn, lâu dài không sử dụng lâu dài - Các lớp electron - Các lớp electron xoay (chuyển động) không xoay (chuyển xung quanh hạt động) xung nhân quanh hạt nhân 76 Phụ lục 2.8 ĐỊNH HƢỚNG MỨC ĐỘ ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM Bảng tuần hồn 3D Tiêu chí đánh giá sản phẩm (Điểm tối đa n=2) Điểm n - Đủ số nguyên tố nhóm A, ngun tố xếp theo nguyên tắc xếp nguyên tố hoá học Đáp ứng yêu cầu khoa học, vào bảng tuần hoàn, kỹ thuật sản phẩm kích tối đa khổ A2 - Thông tin giao diện đầy đủ, thể biến đổi theo chu kì nhóm Tính thẩm mỹ - Hình thức thể thơng tin (văn bản, hình ảnh, màu sắc, kích cỡ) trực quan, rõ nét, sinh động, bật thông số khác nhau, phân biệt giao diện dễ dàng - Bảng tuần hồn điều chỉnh (gập, xoay, kéo ) cách linh hoạt, dễ Tính thực tiễn sáng tạo dàng chuyển sản phẩm tối thiểu giao diện - Chắc chắn, sử dụng lâu dài n-1 - Chưa đủ số nguyên tố nhóm A, nguyên tố ô xếp theo nguyên tắc xếp ngun tố hố học vào bảng tuần hồn, kích tối đa khổ A2 - Thông tin giao diện chưa đầy đủ, thể biến đổi theo chu kì nhóm - Hình thức thể thơng tin (văn bản, hình ảnh, màu sắc, kích cỡ) chưa trực quan, chưa bật thông số khác nhau, khó phân biệt giao diện - Bảng tuần hồn điều chỉnh (gập, xoay, kéo ) khó khăn, chưa linh hoạt, chuyển tối thiểu giao diện - Không chắn, không sử dụng lâu dài 77 Phụ lục 2.9 ĐỊNH HƢỚNG MỨC ĐỘ ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM Mơ hình mơ cấu trúc phân t CH4 Tiêu chí đánh giá sản phẩm (Điểm tối đa n=2) Điểm n - Dạng hình học: Tứ diện đều, góc liên kết nhau, độ dài liên kết nhau, nguyên tử H Đáp ứng yêu cầu khoa học, kỹ nằm đỉnh thuật sản phẩm hình tứ diện, nguyên tử C nằm tâm hình tứ diện - Kích thước nguyên tử H C khác - Màu sắc trang trí ngun tử, dạng hình Tính thẩm mỹ học 3D đều, đẹp, phân biệt nguyên tử - Chắc chắn, sử dụng Tính thực tiễn sáng tạo lâu dài sản phẩm n-1 - Dạng hình học chưa đáp ứng xác theo yêu cầu - Kích thước ngun tử H C chưa có khác - Màu sắc trang trí nguyên tử, dạng hình học 3D chưa đều, đẹp, chưa phân biệt nguyên tử - Không chắn, không sử dụng lâu dài Phụ lục 2.10 QUY CÁCH TÍNH ĐIỂM Tiêu chí Chấm điểm Đánh giá sản phẩm Điểm trung bình Xi nhóm cịn lại đánh giá nhóm (Tối đa 10 điểm) Giáo viên đánh giá X Đánh giá làm việc cá nhân X4 (Tối đa 10 điểm) Làm test X5 (Tối đa 10 điểm) (Xi + X + X4 + X5):3 Tổng điểm 78 Phụ lục Hình ảnh, video thảo luận, thiết kế chế tạo sản phẩm Phụ lục 3.1 Mô mơ hình cấu trúc lớp vỏ electron ngun tử Aluminium a) Thảo luận nhóm đề xuất phương án thiết kế Nhóm Nhóm b) Bản thiết kế sản phẩm Nhóm 79 Nhóm Nhóm Nhóm 80 Nhóm Nhóm 81 Phụ lục 3.2 Mơ hình Bảng tuần hồn ngun tố hóa học 3D a) Bản thiết kế sản phẩm Nhóm Nhóm 82 Nhóm Nhóm 83 Nhóm Nhóm b) Báo cáo sản phẩm Nhóm 84 Phụ lục 3.3 Mơ mơ hình cấu trúc phân tử CH4 Mã QR code Link padlet Báo cáo tiến độ hoạt động nhóm a) Bản thiết kế sản phẩm Bản thiết kế nhóm Nhóm 85 Nhóm Nhóm 86 Nhóm Nhóm Nhóm 87 b)Hoạt động Báo cáo sản phẩm Nhóm Nhóm Nhóm 88 Nhóm Nhóm Nhóm Các nhóm đặt câu hỏi phản biện chéo 89 90