Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố Hà Nội.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÊ HỒNG CHUNG HIỆU ỨNG CỦA GIÁO DỤC STEM ĐẾN KẾT QUẢ HỌC TẬP CỦA HỌC SINH TRUNG HỌC TẠI THÀNH PHỐ HÀ NỘI LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC Hà Nội – 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÊ HỒNG CHUNG HIỆU ỨNG CỦA GIÁO DỤC STEM ĐẾN KẾT QUẢ HỌC TẬP CỦA HỌC SINH TRUNG HỌC TẠI THÀNH PHỐ HÀ NỘI Ngành: Lý luận Phương pháp dạy học Mã số: 9140110 LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Nguyễn Văn Hạnh Hà Nội – 2023 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án cơng trình nghiên cứu cá nhân thực hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Văn Hạnh tham gia đóng góp ý kiến số cộng khác nhóm nghiên cứu Số liệu kết nghiên cứu luận án hoàn toàn trung thực chưa sử dụng công bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng 10 năm 2023 Tác giả luận án Lê Hồng Chung i LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Văn Hạnh Người Thầy tận tình hướng dẫn, bảo để tơi hồn thành luận án Tơi xin trân trọng cảm ơn Ban Đào tạo, tập thể Bộ môn Khoa học Công nghệ Giáo dục - Viện Sư phạm Kỹ thuật Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ suốt thời gian học tập, nghiên cứu Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo, tập thể Sở Giáo dục Đào tạo Hà Nội động viên, hỗ trợ để tơi hồn thành nhiệm vụ giao Tơi xin trân trọng cảm ơn chuyên gia dành thời gian đọc góp ý luận án cho tơi Xin gửi lời cảm ơn tới gia đình – người thân, vợ bên cạnh, thông cảm ủng hộ tơi tình u thương vơ điều kiện Hà Nội, ngày tháng 10 năm 2023 Tác giả luận án Lê Hồng Chung ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài 1.1 Cơ sở pháp lý 1.2 Cơ sở lý luận 1.3 Cơ sở thực tiễn Mục đích nghiên cứu Khách thể đối tượng nghiên cứu 3.1 Khách thể nghiên cứu 3.2 Đối tượng nghiên cứu 3.3 Giới hạn phạm vi nghiên cứu Giả thuyết khoa học Nhiệm vụ nghiên cứu 6 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 6.1 Cách tiếp cận 6.2 Các phương pháp nghiên cứu 7 Những luận điểm cần bảo vệ luận án 8 Đóng góp luận án 9 Cấu trúc luận án CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HIỆU ỨNG CỦA GIÁO DỤC STEM ĐẾN CÁC KẾT QUẢ HỌC TẬP CỦA HỌC SINH PHỔ THÔNG 10 1.1 Giới thiệu vấn đề tổng quan 10 1.2 Khung lý thuyết hiệu ứng giáo dục STEM đến kết học tập học sinh 11 1.2.1 Lý giáo dục STEM lại quan trọng cho học sinh 11 1.2.2 Khái niệm STEM giáo dục STEM 13 1.2.3 Các cách tích hợp giáo dục STEM 19 1.2.4 Các kết học tập học sinh giáo dục STEM 22 1.2.5 Khái niệm hiệu ứng giáo dục STEM đến kết học tập học sinh 25 1.2.6 Các câu hỏi nghiên cứu tổng quan 25 iii 1.3 Phương pháp tổng hợp liệu hiệu ứng giáo dục STEM đến kết học tập học sinh phổ thông 26 1.3.1 Nguồn thơng tin chiến lược tìm kiếm 27 1.3.2 Các giai đoạn lựa chọn nghiên cứu 28 1.3.3 Trích xuất tổng hợp liệu 31 1.4 Kết trích xuất tổng hợp liệu hiệu ứng giáo dục STEM đến kết học tập học sinh phổ thông 32 1.4.1 Trích xuất liệu 32 1.4.2 Tổng hợp câu sinh thái hiệu ứng giáo dục STEM đến kết học tập học sinh phổ thông 38 1.5 Hiệu ứng giáo dục STEM đến kết học tập học sinh phổ thông 43 1.5.1 Hiệu ứng giáo dục STEM dựa vào đồng đến kết học tập học sinh phổ thông 43 1.5.2 Hiệu ứng STEM dựa vào chủ đề đến kết học tập học sinh phổ thông 45 1.5.3 Hiệu ứng giáo dục STEM dựa vào dự án đến kết học tập học học sinh phổ thông 46 1.5.4 Hiệu ứng giáo dục STEM dựa vào chương trình giảng dạy chéo đến kết học tập học sinh phổ thông 47 1.5.5 Hiệu ứng giáo dục STEM dựa vào trường chuyên ngành đến kết học tập học sinh phổ thông 48 1.5.6 Hiệu ứng giáo dục STEM tập trung vào cộng đồng đến kết học tập học sinh phổ thông 48 1.6 Tình hình cập nhật nghiên cứu hiệu ứng giáo dục STEM đến kết học tập học sinh phổ thông Việt Nam 49 1.7 Kết luận chương 56 CHƯƠNG 2: HIỆU ỨNG CỦA DẠY HỌC MÔN KHOA HỌC TỰ NHIÊN THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM DỰA VÀO MƠ HÌNH 5E KẾT HỢP VỚI LẬP LUẬN TOULMIN ĐẾN CÁC KẾT QUẢ HỌC TẬP CỦA HỌC SINH THCS 58 2.1 Đề xuất ý tưởng dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh THCS 58 2.2 Khung khái niệm liên quan 59 iv 2.2.1 Giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E (5E-based STEM education) 59 2.2.2 Giáo dục STEM dựa vào lập luận Toulmin (Toulmin's argumentation-based STEM education) 61 2.2.3 Dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin 62 2.3 Tại nên dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin 63 2.4 Khung lý thuyết hiệu ứng dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin đến kết học tập học sinh 65 2.4.1 Hiệu ứng dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E đến kết học tập học sinh 65 2.4.2 Tiến trình dạy học mơn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E 67 2.4.3 Hiệu ứng dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào lập luận Toulmin đến kết học tập học sinh 70 2.4.4 Tích hợp mơn học STEM vào mơ hình lập luận Toulmin 71 2.4.5 Luận giải cho việc dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin 73 2.5 Tiến trình thiết kế dạy học mơn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mô hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin cho học sinh THCS 76 2.5.1 Các nguyên tắc dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin 76 2.5.2 Yêu cầu sở vật chất dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin 79 2.5.3 Tiến trình thiết kế dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin 81 2.6 Bối cảnh thực tiễn cho phép thực dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM cho sinh THCS Thành phố Hà Nội 86 2.6.1 Từ góc độ sách thúc đẩy giáo dục STEM 86 v 2.6.2 Từ góc độ chương trình mơn Khoa học Tự nhiên 89 2.7 Kết luận chương 91 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 93 3.1 Mục đích, câu hỏi giả thuyết nghiên cứu thực nghiệm 93 3.1.1 Mục đích thực nghiệm 93 3.1.2 Các câu hỏi giả nghiên cứu thực nghiệm 93 3.2 Thiết kế phương pháp thực nghiệm 95 3.2.1 Lựa chọn phương pháp thực nghiệm 95 3.2.2 Thiết kế học thực nghiệm: học “Tách chất khỏi hỗn hợp” môn Khoa học Tự nhiên lớp 96 3.2.3 Học sinh tham gia thực nghiệm 107 3.2.4 Cách tiến hành thủ tục thực nghiệm 108 3.2.5 Công cụ thu thập liệu 110 3.2.6 Kỹ thuật phân tích thống kê 116 3.3 Kết thực nghiệm 117 3.3.1 Trả lời Câu hỏi 1: Thành tích học tập học sinh khác dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM, 5E-STEM phương pháp giáo khoa thông thường? 117 3.3.2 Trả lời Câu hỏi 2: Động lực học tập học sinh khác dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục A5E-STEM, 5E-STEM phương pháp giáo khoa thông thường? 119 3.3.3 Trả lời Câu hỏi 3: Sự quan tâm học tập học sinh khác dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM, 5E-STEM phương pháp giáo khoa thông thường? 122 3.3.4 Trả lời Câu hỏi 4: Các kỹ tư bậc cao học sinh khác dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM, 5E-STEM phương pháp giáo khoa thông thường? 125 3.4 Thảo luận kết thực nghiệm 128 3.4.1 Thảo luận Câu hỏi 1: Thành tích học tập học sinh khác dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM, 5E-STEM phương pháp giáo khoa thông thường? 129 3.4.2 Thảo luận Câu hỏi 2: Động lực học tập học sinh khác dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo vi dục A-5E-STEM, 5E-STEM phương pháp giáo khoa thông thường? 130 3.4.3 Thảo luận Câu hỏi 3: Sự quan tâm học tập học sinh khác dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM, 5E-STEM phương pháp giáo khoa thông thường? 131 3.4.4 Thảo luận Câu hỏi 4: Các kỹ tư bậc cao học sinh khác dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM, 5E-STEM phương pháp giáo khoa thông thường? 132 3.5 Kết luận chương 133 3.5.1 Kết luận thực nghiệm 133 3.5.2 Ý nghĩa thực tiễn cho dạy học môn Khoa học Tự nhiên 134 3.5.3 Hạn chế nghiên cứu thực nghiệm khuyến nghị nghiên cứu 134 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 136 Kết luận 136 Khuyến nghị 138 2.1 Đối với Sở Giáo dục Đào tạo 138 2.2 Đối với trường trung học sở 138 3.3 Đối với giáo viên môn Khoa học Tự nhiên 138 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 139 TÀI LIỆU KHẢM KHẢO 140 Phụ lục 1: Phiên tiếng Anh tóm tắt “trích xuất liệu câu sinh thái” Bảng 1.3 Phụ lục 2: Giáo án lớp đối chứng Phụ lục 3: Thang đo thành tích học tập 12 Phụ lục 4: Thang đo động lực học tập 13 Phụ lục 5: Thang đo quan tâm học tập 14 Phụ lục 6: Thang đo kỹ tư bậc cao 15 Phụ lục 7: Bài kiểm tra trước thực nghiệm 16 vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ Hình 1.1 Quá trình lựa chọn tài liệu 27 Hình 1.2 Phân loại nghiên cứu theo cách tiếp tích hợp STEM 37 Hình 2.1 Mơ tả tiến trình học STEM dựa vào mơ hình 5E 68 Hình 2.2 Mơ hình lập luận Toulmin giáo dục STEM [62] 71 Hình 2.3 Sự kết hợp mơ hình giảng dạy 5E lập luận Toulmin học STEM 74 Hình 2.4 Phịng học STEM nội dung hóa học Trường THCS Lê Ngọc Hân, Quận Hai Bà Trưng, Thành phố Hà Nội 79 Hình 2.5 Tiến trình thiết kế dạy học mơn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM 82 Hình 3.1: Một số hình ảnh thực nghiệm 110 viii Ültay et al (2020) / STEM-focused Turkey / Quasiactivities using 5E experimental design instructional model [68] Science curriculum Learning achievements, learning interest and motivation Grade Tsai et al (2021) /Taiwan / Experimental method [50] STEM-focused activities using 5E instructional model Science curriculum Learning motivation and interest Grade Wahyu et al (2020) / Indonesia / Quasiexperimental method [69] Mobile augmented reality assisted STEM-based learning Science curriculum Scientific achievement Grade Chang et al (2021) / Taiwan / Quasiexperiment design [70] Peer assessmentfacilitated STEM Mathematics curriculum Learning achievement, higher-order thinking skills Middle school Krkỗ (2021) / Turkey / Survey [71] STEM-based teaching Technology and Design Curriculum Learning achievement and STEM attitudes Grades 7–8 Thematic-based integrated STEM approach (n = 7) Crotty et al (2017) / Integrating U.S / Mixed design engineering in [72] science units Science curriculum Learning achievement in engineering Grades 4–9 Guzey et al (2019) Integrating / U.S / Mixedengineering in methods design [15] science units Science curriculum Learning achievement Middle school Acar et al (2018) / Engineering design- Science and Turkey / Quasi based STEM mathematics experimental design activities curriculum [43] Learning achievement, STEM career interest Grade Sarican (2018) / Engineering design- Science Turkey / Quasibased STEM curriculum experimental design activities [73] Learning achievement Middle school Kurt (2020) / Engineering design- Science Turkey / Quasibased STEM curriculum experimental design activities [74] Learning achievement, STEM career interest, and problem solving skills Grade Hacioglu (2021) / Turkey / Mixed design [75] Engineering design- Science based STEM curriculum activities Critical thinking skills, STEM perceptions, career awareness Grade Sarı et al (2018) / Turkey / Singlegroup experimental design [76] Problem-based STEM activities Learning motivation, STEM career interest Grade Science curriculum Project-based integrated STEM approach (n = 10) Nugent et al (2010) STEM-oriented / U.S / Quasirobotics course experimental design [77] STEM summer Camp Learning achievement and motivation Middle school Barak (2018) / Israel / Experimental design [78] STEM-oriented robotics course School classrooms Learning motivation Middle school Han et al (2015) / U.S / Linear model [79] STEM projectbased learning activities Mathematics curriculum Mathematic achievement High and middle School Siew (2018) / STEM projectMalaysia / Quasibased learning experimental design activities [80] Science Curriculum Scientific creativity Grade English (2019) / Australia / Quantitative design [81] STEM projectbased learning activities Science curriculum STEM knowledge Grades Kartini et al (2021) STEM project/ Indonesia / Onebased learning group experiment activities design [82] Science curriculum Problemsolving skills Grade Mohr‐Schroeder et al (2014) / U.S / Embedded mixed design [83] STEM Motivation and Middle summer camp interest in school on college STEM fields campus Out-of-school STEM through hands-on projectbased learning experiences Shahali et al (2016) Out-of-school / Malaysia / Quasi- STEM through experimental design hands-on project[84] Bitara-STEM: STEM career Science of interest Smart Middle school based learning experiences Communities Program Mohd Shahali et al (2019) / Malaysia / Survey and interviews [85] Out-of-school STEM through hands-on projectbased learning experiences Bitara-STEM: STEM career Science of interest Smart Communities Program Middle school Chittum et al (2017) / U.S / Survey and Interviews [86] Out-of-school STEM through hands-on projectbased learning experiences Studio STEM: STEM career Engineering interest design-based science learning environment Grades 57 Cross-curricular-based integrated STEM approach (n = 12) Miller et al (2018) / Robotics, science U.S / Survey [87] fair, information technology STEM related STEM career after-school interest program: STEM competitions High school Allen et al (2019) / U.S / Survey and observations [88] State after-school STEM related STEM networks across the after-school identity, career US program interest, critical thinking, and perseverance Grades 412 Stringer et al (2020) / U.S / Survey [89] Girls in STEM, Science Olympiad, and Math Counts STEM related after-school program: STEM extracurricula r programs Middle school (Girls) Asigigan (2021) / Turkey / Mixed design [90] Science Club: Gamified STEM activities STEM related Critical after-school thinking program: Science Club Grades 3–4 STEM related STEM interest after-school and motivation program Middle school Hite (2021) / U.S / Robotics, Science Experimental single Olympiad, Girls case study [91] Who Code, Gilliam et al (2017) Alternate Reality STEM / U.S / Interviews Games: The Source summer and survey [92] camp STEM career identity and science motivation STEM interest High School Kitchen et al (2018) / U.S / Survey [93] College‐and university‐run STEM activities STEM STEM career summer camp interest High school Baran et al (2019) / Hands-on STEM Turkey / Survey and activities Interviews [94] University STEM interest Grade Saw et al (2019) / U.S / Multiple regression [95] Hands-on STEM activities University interests toward math and mathrelated careers Grade Parker et al (2020) / U.S / Survey [96] Hands-on STEM activities University Interest in science and engineering Lớp 3–5 Ng (2021) / Hong Kong / Survey [97] Hands-on STEM activities University Learning motivation Middle school Wang et al (2021) / Informal STEM China / Survey [98] learning experiences Informal STEM interest STEM-related programs Grade 10 Specialized school-based integrated STEM approach (n = 2) Alemdar et al (2018) / U.S / Mixed-methods design [99] Engineering courses Applied STEM courses (career and technical education programs) Science and mathematic achievement, STEM interest Lớp 6-8 Plasman (2018) / U.S / Survey [100] Information Technology, and Scientific Research and Engineering courses Mathematic achievement and STEM interest Grade 10 Applied STEM courses (career and technical education programs) Community-focused integrated STEM approach (n = 2) Collins et al (2020) STEM service/ U.S / Observations learning and survey [101] experiences STEM summer program Learning motivation and STEM career interest High school Benek (2021) / Turkey / Nested mixed design [102] Science curriculum 21st century skills Middle school Socio-scientific STEM activities Phụ lục 2: Giáo án lớp đối chứng BÀI 17: TÁCH CHẤT KHỎI HỖN HỢP Môn học: KHTN - Lớp Thời gian thực hiện: 02 tiết I Mục tiêu Kiến thức: - Chỉ mối liên hệ tính chất vật lí số chất thông thường với phương pháp tách chúng khỏi hỗn hợp ứng dụng chất thực tiễn - Trình bày số phương pháp đơn giản để tách chất khỏi hỗn hợp ứng dụng cách tách - Sử dụng số dụng cụ, thiết bị để tách khỏi hỗn hợp cách lọc, cô cạn, chiết Năng lực: 2.1 Năng lực chung - Năng lực tự chủ tự học: tìm kiếm thơng tin, đọc sách giáo khoa, quan sát tranh ảnh để tìm hiểu số cách đơn giản để tách chất khỏi hỗn hợp ứng dụng cách tách - Năng lực giao tiếp hợp tác: thảo luận nhóm để tìm số cách đơn giản để tách chất khỏi hỗn hợp, ứng dụng cách tách sử dụng số dụng cụ, thiết bị để tách chất khỏi hỗn hợp cách lọc, cô cạn, chiết - Năng lực giải vấn đề sáng tạo: GQVĐ việc mối liên hệ tính chất khác số chất thơng thường với phương pháp tách chúng khỏi hỗn hợp ứng dụng chất thực tiễn 2.2 Năng lực khoa học tự nhiên - Trình bày tính chất chất hỗn hợp - Nêu nguyên tắc tách chất - Trình bày số cách tách chất: lọc, lắng, cô cạn, chiết - Đề xuất cách tách chất khỏi hỗn hợp - Thực thí nghiệm tách chất khỏi hỗn hợp: lọc, lắng, cô cạn, chiết - Thực cách lọc xử lí nước bẩn thành nước thông thường Phẩm chất: Thông qua thực học tạo điều kiện để học sinh: - u nước - Chăm học, chịu khó tìm tịi tài liệu thực nhiệm vụ cá nhân nhằm tìm hiểu thời gian - Có trách nhiệm hoạt động nhóm, chủ động nhận thực nhiệm vụ thí nghiệm, thảo luận dụng cụ, cách làm thao tác làm thí nghiệm - Trung thực, cẩn thận thực hành, ghi chép kết thí nghiệm tách chất khỏi hỗn hợp II Thiết bị dạy học học liệu - Hình ảnh số tượng tách chất khỏi hỗn hợp - Đoạn video thực hành thí nghiệm tách muối khỏi hỗn hợp nước muối: YouTube https://youtu.be/I18oaCzndFk Chế tạo máy lọc nước từ chai Coca https://youtu.be/808brh6E7zo - Phiếu học tập KWL phiếu học tập Bài 17: TÁCH CHẤT KHỎI HỖN HỢP (đính kèm) - Giáo viên chuẩn bị (mỗi nhóm học sinh): + Nhóm 1( tổ 1): đất, nước, cốc thủy tinh, phễu lọc, giấy lọc + Nhóm 2( tổ 2): dầu ăn, nước, cốc thủy tinh, phễu chiết, chai nhựa, giá sắt, kẹp sắt + Nhóm (tổ 3): video thực hành thí nghiệm tách muối khỏi hỗn hợp nước muối + Nhóm (tổ 4): video chế tạo máy lọc nước từ chai Coca III Tiến trình dạy học Hoạt động 1: Xác định vấn đề học tập ôn lại kiến thức Bài 16 tìm hiểu số hỗn hợp tự nhiên, lại cần phải tách chất a) Mục tiêu: Giúp học sinh xác định vấn đề cần học tập ôn lại khái niệm chất tinh khiết, hỗn hợp, dung dịch, huyền phù, nhũ tương, khả tan nước chất tìm hiểu số hỗn hợp tự nhiên, lại cần phải tách chất b) Nội dung: Học sinh thực nhiệm vụ cá nhân phiếu học tập KWL để kiểm tra kiến thức học sinh cũ số hỗn hợp tự nhiên, cách tách chất c) Sản phẩm: Câu trả lời học sinh phiếu học tập, ôn lại khái niệm chất tinh khiết, hỗn hợp, dung dịch, huyền phù, nhũ tương, khả tan nước chất tìm hiểu số hỗn hợp tự nhiên, cách tách chất, lại cần phải tách chất d) Tổ chức thực hiện: - GV phát phiếu học tập KWL yêu cầu học sinh thực cá nhân theo yêu cầu viết phiếu - GV gọi ngẫu nhiên học sinh trình bày đáp án, HS trình bày nội dung phiếu, HS trình bày sau khơng trùng nội dung với HS trình bày trước GV liệt kê đáp án HS bảng Hoạt động 2: Hình thành kiến thức Hoạt động 2.1: Tìm hiểu nguyên tắc tách chất a) Mục tiêu: - Trình bày tính chất vật lí số chất thơng thường - Chỉ mối liên hệ tính chất vật lí số chất thơng thường với phương pháp tách chúng khỏi hỗn hợp từ rút nguyên tắc tách chất - Trình bày số cách đơn giản để tách chất khỏi hỗn hợp tự nhiên đời sống b) Nội dung: - Trên thực tế em thường gặp chất tinh khiết hay hỗn hợp? - Trong tự nhiên sống, ta gặp nhiều tượng tách chất khỏi hỗn hợp theo cách khác GV chiếu hình ảnh giới thiệu số tượng tách chất khỏi hỗn hợp HS đọc nội dung SGK trả lời cá nhân kết hợp hoạt động nhóm để hồn thiện Phiếu học tập phần I theo bước hướng dẫn GV Học sinh làm việc cá nhân phút, quan sát H2.1, tìm hiểu nội dung sách giáo khoa trả lời câu hỏi sau vào phiếu học tập: - Tại đãi cát lại tìm vàng? - Tại phù sa nước sông lắng xuống, tách khỏi nước? - Tại phơi nước biển ánh nắng gió lại thu muối? Học sinh làm việc cặp đôi phút, trả lời câu hỏi sau vào PHT - Mây hình thành từ đâu? - Lấy số ví dụ q trình tách chất tự nhiên đời sống mà em biết? - Các chất tự nhiên tồn trạng thái rắn, lỏng, khí Mỗi chất có tính chất riêng Vậy để tách chất khỏi hỗn hợp dựa vào đâu? - Liệt kê tính chất khác để tách chất khỏi hỗn hợp? Từ rút nguyên tắc tách chất? c) Sản phẩm: Đáp án HS, có thể: - Học sinh đưa câu trả lời: + Trên thực tế em thường gặp hỗn hợp + Vàng nặng cát nên đãi hỗn hợp nước vàng lắng xuống + Hạt phù sa nặng nước nên lắng xuống đáy sông + Muối ăn không bị bay nên làm cho nước biển bay bới gió lượng mặt trời thu muối rắn - Học sinh tìm kiếm tài liệu, thơng tin thảo luận nhóm đơi Đáp án + Mây tạo thành nước bốc lên, gặp lạnh ngưng tụ khơng khí + Chưng cất rượu, chưng cất tinh dầu… + Để tách chất khỏi hỗn hợp ta dựa vào khác tính chất + Sự khác về: kích thước hạt, nặng hay nhẹ, tính bay hơi, khả tan dung môi khác Nguyên tắc tách chất: Dựa vào tính chất khác áp dụng cách phù hợp để tách chất khỏi hỗn hợp d) Tổ chức thực hiện: - GV giao nhiệm vụ học tập cá nhân, HS trả lời câu hỏi ban đầu - GV cho HS đọc mục Em có biết - GV yêu cầu HS thực theo cặp đôi trả lời câu hỏi phiếu học tập HS thảo luận cặp đôi, thống đáp án ghi chép nội dung hoạt động phiếu GV gọi ngẫu nhiên HS đại diện cho nhóm trình bày, nhóm khác bổ sung (nếu có) GV nhận xét chốt nội dung nguyên tắc tách chất Hoạt động 2.2: Tìm hiểu số cách tách chất a) Mục tiêu: - Trình bày số cách đơn giản để tách chất khỏi hỗn hợp ứng dụng cách tách - Sử dụng số dụng cụ, thiết bị để tách chất khỏi hỗn hợp cách lọc, cô cạn, chiết - Chỉ mối liên hệ tính chất vật lí số chất thông thường với phương pháp tách chúng khỏi hỗn hợp ứng dụng chất thực tiễn b) Nội dung: - GV chia lớp thành nhóm ứng với tổ Mỗi nhóm có từ 10-12 HS - Các nhóm đọc cách tiến hành phiếu học tập riêng nhóm, làm thí nghiệm xem video mà GV cung cấp -> thảo luận đến thống nhất, ghi chép đầy đủ kết thu vào bảng trả lời câu hỏi phiếu học tập Mỗi nhóm có phút để hồn thành + Nhóm 1( tổ 1): Lọc nước từ hỗn hợp nước lẫn đất + Nhóm 2( tổ 2): Tách dầu ăn khỏi nước + Nhóm (tổ 3): Video thực hành thí nghiệm tách muối khỏi hỗn hợp nước muối + Nhóm (tổ 4): Video chế tạo máy lọc nước từ chai Coca - Rút kết luận cách tách chất c) Sản phẩm: - Đáp án Phiếu học tập phần II Bài 17: TÁCH CHẤT KHỎI HỖN HỢP - Quá trình hoạt động nhóm: thao tác làm thí nghiệm, ghi chép đầy đủ kết thu trả lời câu hỏi phiếu d) Tổ chức thực hiện: - Giao nhiệm vụ học tập: + GV yêu cầu HS đọc cách tiến hành PHT, làm thí nghiệm xem video mà GV cung cấp ghi chép đầy đủ kết thu trả lời câu hỏi phiếu + GV yêu cầu HS tiến hành thảo luận theo nhóm hồn thiện nội dung Phiếu học tập - Thực nhiệm vụ: + HS làm thí nghiệm, tìm tịi thơng tin video, thảo luận đến thống ghi chép đầy đủ kết thu trả lời câu hỏi phiếu - Báo cáo, thảo luận: GV gọi nhóm trình bày nội dung Phiếu học tập, nhóm cịn lại theo dõi nhận xét bổ sung (nếu có) - Kết luận: GV nhận xét kết hoạt động nhóm - Học sinh làm việc cá nhân thời gian phút để hoàn thành bảng PHT - GV cho HS chốt nội dung kiến thức Hoạt động 3: Luyện tập a) Mục tiêu: Hệ thống số kiến thức học b) Nội dung: - HS thực cá nhân phần “Con học học” phiếu học tập KWL - HS tóm tắt nội dung học sơ đồ tư c) Sản phẩm: - HS trình bày quan điểm cá nhân đáp án phiếu học tập KWL d) Tổ chức thực hiện: - GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi: Vì lại cần phải tách chất? - GV gọi đến HS trả lời đưa đáp án Trong tự nhiên hầu hết chất hỗn hợp Hỗn hợp tự nhiên hỗn hợp hai hay nhiều chất khác Do nhu cầu sử dụng nên trình tách chất đời sống cơng nghệ hóa học cần thiết Một ví dụ điển hình cho q trình tách chất cơng nghệ hóa học cơng nghệ lọc hóa dầu Dầu thơ gồm hỗn hợp nhiều hidrocacbon khác nhau, để sử dụng cho 10 mục đích khác nhau, hỗn hợp dầu thô cần phải tách thành sản phẩm có ích xăng, diezel, dầu nhờn, nhựa đường.v.v - Đề xuất phương pháp tách muối khỏi cát - Giao nhiệm vụ học tập: GV yêu cầu HS thực cá nhân phần “Con học học” phiếu học tập KWL tóm tắt nội dung học dạng sơ đồ tư vào ghi - Thực nhiệm vụ: HS thực theo yêu cầu giáo viên - Báo cáo: GV gọi ngẫu nhiên HS trình bày ý kiến cá nhân - Kết luận: GV nhấn mạnh nội dung học sơ đồ tư bảng Hoạt động 4: Vận dụng a) Mục tiêu: Phát triển lực tự học lực tìm hiểu đời sống b) Nội dung: GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi sau: - Quá trình làm muối tinh từ nước biển sử dụng phương pháp tách chất nào? - Khi có cố tràn dầu biển, người ta làm để thu hồi dầu thơ? - Khơng khí thành phố Hà Nội bị ô nhiễm bụi mịn, tham gia giao thơng cần tạo thói quen để hạn chế tác hại bụi mịn tác động đến sức khỏe? - Đề xuất phương pháp làm bể cá cảnh - GV cho HS đọc mục Em có biết - Tìm hiểu trình lọc bột sắn dây bột nghệ c) Sản phẩm: - Quá trình làm muối tinh từ nước biển sử dụng phương pháp lọc cạn - Khi có cố tràn dầu biển, người ta sử dụng phao quây để ngăn dầu mặt nước dùng loại máy hút dầu (hoặc máng hót dầu) để thu hồi phần dầu lơ lửng sát mặt nước - Chúng ta cần tạo thói quen sử dụng trang tham gia giao thông - HS đề xuất phương pháp làm bể cá cảnh - HS đọc mục Em có biết để biết tác dụng máy lọc khơng khí máy lọc nước - HS tìm hiểu trình lọc bột sắn dây bột nghệ Người ta làm để tách bột sắn bột nghệ khỏi hỗn hợp? d) Tổ chức thực hiện: - GV giao nhiệm vụ học tập cá nhân, HS trả lời câu hỏi ban đầu - GV cho HS đọc mục Em có biết - Giao cho học sinh thực học lớp nộp sản phẩm vào tiết sau 11 Phụ lục 3: Thang đo thành tích học tập BÀI KIỂM TRA (Thời gian làm bài: 30 phút) Giới tính: □ Nam, □ Nữ Họ tên: Bài 1: Hãy nối thông tin hai cột cho phù hợp với (3 điểm) Phương pháp lọc để loại bỏ chất lỏng khỏi chất rắn cách làm bay Phương pháp cô cạn để tách chất rắn khỏi chất lỏng chất khí cách sử dụng màng lọc Phương pháp chiết để tách chất lỏng khỏi hỗn hợp chất lỏng không đồng Bài 2: Hãy chọn phương pháp phù hợp để tách chất khỏi hỗn hợp (3 điểm) (Đánh dấu X vào thích hợp) Hỗn hợp Đường nước Bột mì nước Dầu ăn nước Lọc Cơ cạn Chiết Bài 3: Có hỗn hợp gồm đường trắng bột mì Em viết quy trình bước để tách riêng chất khỏi hỗn hợp Em sử dụng cách làm dựa vào khác tính chất chúng? (4 điểm) 12 Phụ lục 4: Thang đo động lực học tập BẢNG HỎI (Cảm nhận động lực học tập) Họ tên: Giới tính: □ Nam, □ Nữ Em thích học mơn nhất: Em cho biết cảm nhận phát biểu đây: (khoang trịn “O” vào mức điểm em cho phù hợp với suy nghĩ mình) Mức điểm Nhóm Phát biểu Em thấy vấn đề đặt học “tách hỗn hợp” hấp dẫn, thú vị, tò mò thách thức với em Sự Em thấy bị hút vào tồn q trình giải vấn đề “tách hỗn hợp” ý Em thấy hoạt động thực hành “tách hỗn hợp” học thú vị Em thấy hoạt động thảo luận ý tưởng giải pháp tách hỗn hợp thú vị Em thấy vấn đề học tập thiết thực với sống khơi ngợi tò mò em Sự Em thấy hoạt động thực hành “tách hỗn hợp” cần sử liên dụng kiến thức nhiều môn học khác nhau, chẳng quan hạn Cơng nghệ, Tốn Em thấy hoạt động thảo luận khuyến khích ý tưởng giải pháp khác để “tách hỗn hợp” Em nhìn thấy nghề nghiệp liên quan đến chủ đề “tách hỗn hợp” Em tự tin giải vấn đề liên quan đến tách hỗn hợp, ví dụ tách “đường ăn bị lẫn cát”? Sự tự Em tự tin đưa ý tưởng giải pháp hiệu tin để tách hỗn hợp, ví dụ tách đường cát Em tự tin thực hành “tách hỗn hợp” theo ý tưởng giải pháp đưa Em tự tin thảo luận với bạn lớp ý tưởng giải pháp khác cho vấn đề tách hỗn hợp Em hài lòng với vấn đề học tập Em hài lòng với kiến thức thu nhận Sự hài Em hài lòng với hoạt động thực hành “tách hỗn hợp” lòng Em hài lòng với thảo luận liên quan đến ý tưởng giải pháp để “tách hỗn hợp” Xin cảm ơn em! 13 5 5 5 5 5 5 1 2 3 4 5 5 Phụ lục 5: Thang đo quan tâm học tập BẢNG HỎI (Cảm nhận quan tâm “tách hỗn hợp”) Họ tên: Giới tính: □ Nam, □ Nữ Em cho biết cảm nhận phát biểu đây: (khoang tròn “O” vào mức điểm em cho phù hợp với suy nghĩ mình) Mức điểm Nhóm Phát biểu Em trì ý vào học lâu học trước Em ý có chọn lọc ý tưởng giải pháp hiệu để tách hỗn hợp, ví dụ giải pháp hiệu để tách muối cát Em tập trung lắng nghe, suy nghĩ hợp lý ý tưởng giải pháp thảo luận 1 2 3 4 5 Em cảm thấy thích thú tham gia hoạt động thực hành Em cảm thấy hoạt động thảo luận học khơi gợi trí tị mị em Em cảm thấy học cải thiện khả lập luận kỹ giải vấn đề em Hoạt hiệu “tách hỗn hợp” động Em quan tâm đến việc sử dụng học tư môn học vào môn học khác, 5 Sự ý nhận thức Tôi tham gia tích cực thảo luận Em cảm thấy vui thích học Cảm xúc học tập Em cảm thấy kiến thức học hữu ích Em quan tâm đến ý tưởng giải pháp nâng cao chẳng hạn Cơng nghệ, Tốn Em quan tâm tìm hiểu đến nghề nghiệp liên quan đến học Xin cảm ơn em! 14 Phụ lục 6: Thang đo kỹ tư bậc cao BẢNG HỎI (Cảm nhận kỹ tư “tách hỗn hợp”) Họ tên: Giới tính: □ Nam, □ Nữ Em cho biết cảm nhận phát biểu đây: (khoang tròn “O” vào mức điểm em cho phù hợp với suy nghĩ mình) Mức điểm Nhóm Phát biểu Xu hướng hợp tác Nhận thức tư phản biện Xu hướng giải vấn đề Trong hoạt động nhóm, em tin bạn khác cố gắng để hồn thành tốt nhiệm vụ Trong hoạt động nhóm, em tin nhóm hợp tác tốt để hồn thành nhiệm vụ Khi cộng tác với bạn khác, em thường giao tiếp tốt với họ Các nhiệm vụ phân công hợp lý cho thành viên nhóm Trong học này, em suy nghĩ liệu học có đúng/hiệu với thực tế “tách hỗn hợp” không Trong học này, em suy nghĩ giải pháp khả thi khác cho vấn đề “tách hỗn hợp” Trong học này, em xem xét ý kiến khác để xem ý kiến hợp lý cho vấn đề “tách hỗn hợp” Trong học này, em cung cấp lý chứng cho ý kiến “tách hỗn hợp” Em tin em có khả giải vấn đề “tách hỗn hợp” tương tự em gặp phải Em tin em tự giải vấn đề “tách hỗn hợp” học Khi gặp vấn đề tương tự, em sẵn sàng đối mặt giải Em cố gắng để giải vấn đề em gặp phải Xin cảm ơn em! 15 Phụ lục 7: Bài kiểm tra trước thực nghiệm BÀI KIỂM TRA (Thời gian làm bài: 15 phút) “Bài 16: Hỗn hợp chất” Giới tính: □ Nam, □ Nữ Họ tên: Bài 1: Hãy nối thông tin hai cột cho phù hợp với (3 điểm) Nước chất Là hỗn hợp đồng Nước muối Là chất tinh khiết Dầu ăn nước Là hỗn hợp không đồng Bài 2: Hãy xác định loại chất tan phù hợp (3 điểm) (Đánh dấu X vào ô thích hợp) Hỗn hợp Rượu Nước Bột sắn Nước Nước muối dây chanh đường Nước có gas Chất tan chất lỏng Chất tan chất khí Chất tan chất rắn Bài 3: Nước cam nước bột mỳ có phải dung dịch khơng? Cốc huyền phù? Vì sao? (4 điểm) 16