Hóa học là môn khoa học lí thuyết kết hợp với thực nghiệm, với nhiều kiến thức khó nhớ và trừu tượng. Vì vậy, việc đổi mới cách dạy là cần thiết, như khai thác đặc thù của Hóa học, tạo ra các hình thức hoạt động đa dạng, tích cực cho học sinh trong tiết học. Cụ thể là tăng cường sử dụng thí nghiệm hóa học, cả trực tiếp lẫn gián tiếp. Khi được tham gia các thí nghiệm trực quan sinh động, HS sẽ dần nảy sinh niềm đam mê khoa học. “Em thấy môn Hóa học thú vị nhất là lúc mà em được làm các thí nghiệm” Đó là chia sẻ của một bạn học sinh tại một trường THPT. Vì vậy ta có thể thấy giáo dục STEM sẽ đóng một vai trò quan trọng trong nền giáo dục hiện nay nói chung và với môn Hóa học nói riêng. Từ những thí nghiệm STEM đó, học sinh sẽ thu được kiến thức Hoá học vừa rèn luyện được các kỹ năng hoá học cơ bản, đồng thời nâng cao năng lực của mỗi học sinh, đặc biệt là năng lực giải quyết vấn đề. Trong chương trình Hóa học phổ thông lớp 11, nội dung phần ancol gồm những hợp chất có nhiều ứng dụng thực tế trong đời sống con người. Khi những thí nghiệm STEM được áp dụng vào bài dạy, thì không chỉ giúp HS tiếp thu kiến thức dễ dàng hơn, mà còn giúp các em phát triển nhiều năng lực, trong đó có năng lực giải quyết vấn đề.
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC
NGUYỄN QUANG TRUNG
PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH THÔNG QUA DẠY HỌC THÍ NGHIỆM STEM PHẦN ANCOL, HÓA HỌC 11 NÂNG CAO
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH SƯ PHẠM HÓA HỌC
Hà Nội – 2019
Trang 2TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC
PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH THÔNG QUA DẠY HỌC THÍ NGHIỆM
STEM PHẦN ANCOL, HÓA HỌC 11 NÂNG CAO
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH SƯ PHẠM HÓA HỌC
Người hướng dẫn khoa học: TS Vũ Minh Trang Sinh viên thực hiện khóa luận: Nguyễn Quang Trung
Hà Nội – 2019
Trang 3MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN iv
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT v
DANH MỤC CÁC BẢNG vi
DANH MỤC BIỂU ĐỒ vii
PHẦN I: MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM STEM TRONG DẠY HỌC HÓA HỌC NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH 6
1.1 Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể 6
1.2 Các biện pháp phát triển năng lực 7
1.2.1 Khái niệm 7
1.2.3 Năng lực đặc thù môn hóa học 8
1.3 Năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trung học phổ thông 10
1.3.1 Khái niệm 10
1.3.2 Biểu hiện năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trung học phổ thông 11
1.3.3 Phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trung học phổ thông 11
1.3.4 Ý nghĩa của sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trung học phổ thông trong xã hội hiện nay 12
1.3.5 Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề 12
1.4 Giáo dục theo định hướng STEM 13
1.5 Thí nghiệm STEM trong dạy học Hóa học 14
1.5.1 Một số khái niệm 14
1.5.2 Triển khai thí nghiệm STEM trong dạy học Hóa học 16
1.5.3 Chức năng dạy học của thí nghiệm STEM trong dạy học Hóa học 17
1.5.4 Ý nghĩa của việc sử dụng thí nghiệm STEM trong dạy học Hóa học 18
1.5.5 Những ưu điểm và hạn chế của phương pháp sử dụng thí nghiệm STEM trong dạy học Hóa học 19
1.5.6 Những lưu ý khi sử dụng TN STEM trong dạy học 20
1.6 Thực trạng của việc sử dụng thí nghiệm và phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trong dạy học hóa học phần Ancol lớp 11 20
1.6.1 Tổ chức điều tra khảo sát 20
Trang 41.6.2 Kết quả điều tra 21
CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM STEM TRONG DẠY HỌC HÓA HỌC PHẦN ANCOL LỚP 11 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH 25
2.1 Vị trí, mục tiêu, cấu trúc, nội dung phần Ancol – Hóa học 11 – Nâng cao 25
2.1.1 Vị trí, mục tiêu phần Ancol – Hóa học 11 – Nâng cao 25
2.1.2 Cấu trúc, nội dung phần Ancol – Hóa học 11 – Nâng cao 26
2.1.3 Những điểm lưu ý về nội dung và phương pháp dạy học phần Ancol – Hóa học 11 – Nâng cao 28
2.2 Nguyên tắc thiết kế thí nghiệm STEM trong dạy học hóa học 28
2.2.1 Nguyên tắc bám sát mục tiêu dạy học và khai thác tối ưu các đồ dùng, hóa chất phổ thông. 28
2.2.2 Nguyên tắc phù hợp đặc điểm tâm lý lứa tuổi 29
2.2.3 Nguyên tắc vừa sức, nâng cao hứng thú trong học tập 30
2.3 Quy trình thiết kế thí nghiệm STEM trong dạy học Hóa học 31
2.3.1 Xác định nội dung kiến thức cần hình thành từ đó xây dựng mục tiêu của thí nghiệm 31
2.3.2 Chuẩn bị kế hoạch và phương tiện thực hiện thí nghiệm 31
2.3.3 Giới thiệu thí nghiệm và đưa ra lưu ý 31
2.3.4 Thực hiện thí nghiệm 32
2.3.5 Đánh giá kết quả 32
2.3.6 Thảo luận và rút ra kiến thức 32
2.4 Nguyên tắc sử dụng thí nghiệm STEM trong dạy học hóa học 33
2.4.1 Nguyên tắc bảo đảm tính khoa học 33
2.4.2 Nguyên tắc đảm bảo tính giáo dục 33
2.4.3 Nguyên tắc bảo đảm tính thực tiễn 33
2.4.4 Nguyên tắc bảo đảm tính sư phạm 34
2.5 Quy trình sử dụng thí nghiệm STEM trong dạy học hóa học 34
2.6 Thiết kế một số thí nghiệm STEM trong dạy học hóa học phần Ancol – Hóa học 11 – Nâng cao 35
2.6.1 Thí nghiệm sản xuất rượu nho 35
2.6.2 Thí nghiệm thiết kế quy trình sơ cứu khi ngộ độc methanol 36
2.6.3 Thí nghiệm thiết kế quy trình sản xuất rượu hạn chế sự xuất hiện của methanol 38
Trang 52.6.4 Thí nghiệm xác định độ rượu trong đồ uống có cồn 39
2.7 Sử dụng thí nghiệm STEM trong dạy học hóa học phần Ancol – Hóa học 11 – Nâng cao nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh 40
2.7.1 Quy trình thiết kế giáo án dạy học hóa học sử dụng thí nghiệm STEM 40
2.7.2 Một số giáo án sử dụng thí nghiệm STEM trong dạy học hóa học phần Ancol – Hóa học 11 – Nâng cao nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh 41
2.8 Xây dựng bộ công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh THPT 87 2.8.1 Xây dựng các tiêu chí và mức độ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề 87
2.8.2 Thiết kế bảng kiểm quan sát đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học hóa học 88
2.8.3 Đánh giá qua bài kiểm tra 89
CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 91
3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 91
3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm 91
3.3 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm 91
3.3.1 Chọn địa bàn và đối tượng thực nghiệm 91
3.3.2 Trao đổi với GV 91
3.3.3 Thiết kế chương trình thực nghiệm 92
3.3.4 Tổ chức kiểm tra 92
3.4 Thu thập kết quả thực nghiệm sư phạm và xử lí thông tin thu được 92
3.4.1 Kết quả bảng kiểm quan sát của GV và HS 92
3.4.3 Kết quả bài kiểm tra 93
3.5 Đánh giá kết quả thực nghiệm 96
3.5.1 Đánh giá định tính 96
3.5.2 Đánh giá định lượng 96
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 98
TÀI LIỆU THAM KHẢO 99
PHỤ LỤC 101
Trang 6LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được khóa luận tốt nghiệp này, em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo đã hướng dẫn, giảng dạy trong suốt quá trình nghiên cứu, rèn luyện tại trường Đại học Giáo dục, Đại học Quốc gia Hà Nội Nhờ đó mà em đã tích lũy được nhiều kiến thức và kinh nghiệm nghiên cứu vô cùng quý báu
Em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo, các em học sinh của trường THPT Nhân Chính đã tạo điều kiện giúp đỡ để em trong quá trình khảo sát, thực nghiệm sư phạm
và thu thập dữ liệu phục vụ nghiên cứu
Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến giảng viên – TS.Vũ Minh Trang đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ em trong suốt quá trình xây dựng và hoàn thiện
đề tài này
Dù đã rất cố gắng hoàn thành nghiên cứu bằng lòng nhiệt tình và tâm huyết, song không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được sự góp ý chân thành từ quý thầy cô và các bạn Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 05 năm 2019
Sinh viên
Trang 7DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Chữ tương ứng
Trang 8DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Thực trạng giáo dục STEM của GV 21
Bảng 1.2: Thực trạng dạy học môn Hóa học của GV trường THPT Nhân Chính 21
Bảng 1.3: Thực trạng học tập môn Hóa của HS trường THPT Nhân Chính 21
Bảng 1.4: Thực trạng NLGQVĐ của HS 23
Bảng 1.5: Thực trạng về quan điểm STEM của HS 23
Bảng 3 1: Kết quả bảng kiểm quan sát của GV và HS……… 92
Bảng 3 2: Phân phối tần số kết quả của hai bài kiểm tra lớp 11A3 và 11A8 94
Bảng 3 3: Phân phối tần suất kết quả của hai bài kiểm tra lớp 11A3 và 11A8 94
Bảng 3 4: Phân phối tần suất lũy tích của hai bài kiểm tra lớp 11A3 và 11A8 95
Bảng 3 5: Tổng hợp phân loại kết quả 2 bài kiểm tra 95
Bảng 3 6: Tổng hợp các tham số đặc trưng 96
Trang 9DANH MỤC BIỂU ĐỒ
Biểu đồ 1: Lũy tích điểm kiểm tra của lớp 11A3 và 11A8 95 Biểu đồ 2: Đồ thị phân loại kết quả của hai bài kiểm tra 95
Trang 101 Lý do chọn đề tài
Thế giới đang phát triển từng ngày, điều đó dẫn đến ngành giáo dục nước ta cần có một sự đổi mới mạnh mẽ để có thể đào tạo được nguồn nhân lực toàn diện, đủ điều kiện đáp ứng cho sự phát triển khoa học – kĩ thuật và công nghệ Quan điểm giáo dục STEM đã được sử dụng phổ biến ở một số quốc gia trên thế giới như Anh,
Mỹ và đã đưa vào Việt Nam từ năm 2011 Sau 3 năm (2011-2014), chương trình giáo dục STEM mới được đưa vào trong khoảng 20 trường tiểu học trên cả nước dưới dạng các câu lạc bộ Với thời lượng hoạt động không nhiều, chỉ tương đương với các câu lạc bộ năng khiếu nên nội dung dạy chỉ ở mức độ cơ bản và kết quả đạt được là không cao Gần đây, Ngày hội STEM đã được tổ chức lần đầu tiên vào tháng 5/2015 tại Hà Nội, sau đó vào tháng 01 năm 2016 tại TP.HCM, ngày 15/5/2016 tại
Lý Thường Kiệt (HN) với chủ đề “Cỗ máy thời gian” đã thu hút rất nhiều HS tham gia Nội dung gồm các thí nghiệm, các phần thực hành rất thú vị, đã tạo được sự hứng thú của các em học sinh (HS) Các thí nghiệm đều được thiết kế ở dạng thực hành và vận dụng kiến thức vào cuộc sống theo tiêu chuẩn giáo dục STEM
Hóa học là môn khoa học lí thuyết kết hợp với thực nghiệm, với nhiều kiến thức khó nhớ và trừu tượng Vì vậy, việc đổi mới cách dạy là cần thiết, như khai thác đặc thù của Hóa học, tạo ra các hình thức hoạt động đa dạng, tích cực cho học sinh trong tiết học Cụ thể là tăng cường sử dụng thí nghiệm hóa học, cả trực tiếp lẫn gián tiếp Khi được tham gia các thí nghiệm trực quan sinh động, HS sẽ dần nảy sinh niềm đam mê khoa học “Em thấy môn Hóa học thú vị nhất là lúc mà em được làm các thí nghiệm”- Đó là chia sẻ của một bạn học sinh tại một trường THPT Vì vậy ta có thể thấy giáo dục STEM sẽ đóng một vai trò quan trọng trong nền giáo dục hiện nay nói chung và với môn Hóa học nói riêng Từ những thí nghiệm STEM đó, học sinh sẽ thu được kiến thức Hoá học vừa rèn luyện được các kỹ năng hoá học cơ bản, đồng thời nâng cao năng lực của mỗi học sinh, đặc biệt là năng lực giải quyết vấn đề Trong chương trình Hóa học phổ thông lớp 11, nội dung phần ancol gồm những hợp chất có nhiều ứng dụng thực tế trong đời sống con người Khi những thí nghiệm STEM được áp dụng vào bài dạy, thì không chỉ giúp HS tiếp thu kiến thức dễ dàng hơn, mà còn giúp các em phát triển nhiều năng lực, trong đó có năng lực giải quyết vấn đề
Chính vì vậy, tôi đã chọn đề tài: “Phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh thông qua dạy học thí nghiệm STEM phần Ancol, Hóa học 11 nâng cao”
với mong muốn góp phần vào việc giúp các HS có những trải nghiệm thú vị khi học
Trang 11môn Hóa học, đồng thời phát triển được năng lực giải quyết vấn đề, giúp nâng cao
chất lượng dạy học theo yêu cầu của xã hội
2 Lịch sử nghiên cứu vấn đề
2.1 Các công trình nghiên cứu nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh
- G M Bodner and J D Herron (2002), PROBLEM SOLVING IN
CHEMISTRY Ở đây, tác giả đã phân tích quá trình GQVĐ, chỉ ra phương pháp phát triển NL GQVĐ cho HS trong quá trình giảng dạy, đặt ra những câu hỏi định hướng
để người đọc có thể tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về NL GQVĐ trong môn bộ Hóa học
- TS Cao Thị Thặng (2010), Một số biện pháp phát triển năng lực giải quyết
vấn đề trong dạy học môn Hóa học ở trường phổ thông Bài báo đã chỉ ra một số cách thức để phát triển NL GQVĐ cho HS như: phát triển NL phát hiện và GQVĐ cho HS trọng dạy học bài hóa học mới, phát triển NL phát hiện và GQVĐ cho HS thông qua bài tập, phát triển NL phát hiện và GQVĐ cho HS trong bài thực hành hóa học hoặc khi tiến hành TN trên lớp Các cách thức được nêu ra đều có kèm theo ví
dụ trực quan, dễ hiểu và dễ dàng vận dụng vào quá trình giảng dạy
- Nguyễn Thị Hồng Luyến (2016), Phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho
học sinh thông qua dạy học các chủ đề tích hợp chương Nhóm nitơ - Hóa học 11 nâng cao Những đóng góp của luận văn: nghiên cứu cơ sở lí luận làm sáng tỏ vai trò của dạy học các chủ đề tích hợp trong việc phát triển NLGQVĐ cho HS, tìm hiểu cơ
sở và đề xuất nguyên tắc xây dựng nội dung các chủ đề tích hợp trong dạy học hoá học, đề xuất quy trình dạy học các chủ đề tích hợp trong dạy học chương Nhóm nitơ nhằm phát triển NLGQVĐ cho HS, xây dựng hệ thống gồm 3 chủ đề tích hợp chương Nhóm nitơ và đề xuất một số biện pháp dạy học các chủ đề tích hợp để phát triển NL cho HS, xây dựng bộ công cụ đánh giá NLGQVĐ của HS thông qua dạy học các chủ đề tích hợp
2.2 Các công trình nghiên cứu sử dụng thí nghiệm STEM trong dạy học
- Lê Xuân Quang (2015),“Vài nét về giáo dục STEM ở Mỹ”,Kỷ yếu hội thảo
Quốc gia – nâng cao năng lực đào tạo GV kĩ thuật tại các trường, khoa Sư phạm Kỹ thuật đáp ứng đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo
- Lê Xuân Quang (2017), Luận án “Dạy học môn Công nghệ phổ thông theo
định hướng giáo dục STEM” Luận án đã xây dựng được cơ sở lí luận và thực tiễn về dạy học môn Công nghệ theo định hướng STEM, đồng thời xây dựng được quy trình dạy học môn Công nghệ theo định hướng STEM
Trang 12- TS Đỗ Văn Tuấn (2017), “Tìm hiểu về giáo dục STEM – lạ nhưng không
mới”, Báo Tin học và nhà trường, số 182 Bài báo đã nêu ra những khái niệm cơ bản
về STEM, giáo dục STEM và tầm quan trọng của quan điểm này Đồng thời bài báo còn chỉ ra những kĩ năng mà người học phát triển được qua giáo dục STEM
Qua những công trình nghiên cứu trên, có thể thấy việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề và giáo dục STEM đã nhận được nhiều sự quan tâm, tuy nhiên đa phần mới chỉ nghiên cứu về lí thuyết và chưa có công trình cụ thể nghiên cứu cho bộ môn Hóa học
3 Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu thiết kế và sử dụng các thí nghiệm STEM trong dạy học hóa học nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh, đồng thời tạo ra sự thú vị cho bài học, góp phần nâng cao chất lượng dạy và học môn Hoá học trong trường phổ thông
4 Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài
- Nghiên cứu mục tiêu, nội dung và những lưu ý khi dạy học phần Ancol nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh
- Nghiên cứu nguyên tắc, quy trình thiết kế TN STEM
- Nghiên cứu nguyên tắc, quy trình sử dụng TN STEM
- Thiết kế một số thí nghiệm STEM trong dạy học hóa học phần Ancol nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho HS
- Thiết kế kế hoạch dạy học sử dụng các thí nghiệm STEM trong phần Ancol
- Thiết kế bộ công cụ đánh giá sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh thông qua dạy học thí nghiệm STEM phần Ancol – Hóa học 11 – Nâng cao
- Chuẩn bị nội dung và tiến hành thực nghiệm sư phạm, thu thập và xử lí dữ liệu để đánh giá tính khả thi, hiệu quả của đề tài
5 Khách thể, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
5.1 Khách thể nghiên cứu
- Quá trình dạy học hóa học phần Ancol – Hóa học 11 – Nâng cao
- Năng lực giải quyết vấn đề
5.2 Đối tượng nghiên cứu
- Các thí nghiệm STEM phần Ancol
- Kế hoạch dạy học có sử dụng thí nghiệm STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh THPT
5.3 Phạm vi nghiên cứu
- Thực nghiệm sư phạm tại trường THPT Nhân Chính – Thanh Xuân – Hà Nội
Trang 13- Nội dung nghiên cứu được giới hạn trong phần Ancol – Hóa học 11 – Nâng cao
6 Câu hỏi nghiên cứu
- Thiết kế và sử dụng thí nghiệm STEM trong dạy học phần Ancol lớp 11 như thế nào để phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh?
7 Giả thuyết khoa học
- Nếu GV biết cách thiết kế và sử dụng thí nghiệm STEM một cách hiệu quả trong dạy học phần Ancol lớp 11 thì sẽ làm giờ học trở nên thú vị, giúp phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh, góp phần nâng cao chất lượng dạy và học hóa học
ở trường THPT
8 Phương pháp nghiên cứu
8.1 Nhóm phương pháp nghiên cứu lý luận
- Nghiên cứu tổng quan và hệ thống hóa các vấn đề lý luận được trình bày trong sách, báo, các công trình nghiên cứu có liên quan đến đề tài như: Thí nghiệm STEM, năng lực giải quyết vấn đề, các kiến thức liên quan đến phần Ancol, các phương pháp dạy học tích cực…
8.2 Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn
- Sử dụng phương pháp điều tra, thu thập thông tin: Phát phiếu thăm dò cho HS và
GV để điều tra thực trạng việc sử dụng thí nghiệm STEM và phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trong dạy học hóa học phần Ancol
- Sử dụng phương pháp thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu quả của việc sử dụng thí nghiệm STEM trong dạy học hóa học phần Ancol nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh
- Phương pháp hỏi ý kiến chuyên gia: hỏi ý kiến giáo viên hóa học ở trường THPT
8.3 Phương pháp xử lý thống kê toán học kết quả thực nghiệm
- Dùng phương pháp toán học thống kê để xử lí các số liệu điều tra và các kết quả thực nghiệm sư phạm để rút ra những kết luận cần thiết và đánh giá tính khả thi của
đề tài
9 Dự kiến đóng góp mới của đề tài
- Điều tra, đánh giá thực trạng việc sử dụng thí nghiệm STEM và sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trong dạy học hóa học ở trường THPT thành phố
Trang 14giải quyết vấn đề cho học sinh thông qua dạy học thí nghiệm STEM phần Ancol
10 Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, kiến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn gồm 3 chương:
Chương 1 Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc sử dụng thí nghiệm STEM trong dạy học hóa học nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh
Chương 2 Thiết kế và sử dụng thí nghiệm STEM trong dạy học hóa học phần Ancol lớp 11 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh
Chương 3 Thực nghiệm sư phạm
Trang 15PHẦN II: NỘI DUNG CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM STEM TRONG DẠY HỌC HÓA HỌC NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH
1.1 Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể
- Chương trình giáo dục phổ thông là văn bản của Nhà nước thể hiện mục tiêu của giáo dục phổ thông; quy định các yêu cầu cần đạt đối với học sinh, phạm vi, cấu trúc nội dung giáo dục, phương pháp và hình thức tổ chức hoạt động giáo dục; phương pháp, hình thức đánh giá kết quả giáo dục ở mỗi lớp và mỗi cấp học của giáo dục phổ thông, làm căn cứ để từ đó quản lý chất lượng giáo dục Chương trình giáo dục phổ thông bao gồm chương trình tổng thể và các chương trình môn học
- Chương trình tổng thể là văn bản quy định những vấn đề chung nhất, có tính chất định hướng, bao gồm: quan điểm xây dựng chương trình, mục tiêu của chương trình giáo dục phổ thông, mục tiêu của chương trình từng cấp học, yêu cầu cần đạt về phẩm chất chủ yếu, năng lực cốt lõi của học sinh cuối mỗi cấp học, các lĩnh vực giáo dục, hệ thống môn học, thời lượng của từng môn học, định hướng nội dung giáo dục bắt buộc ở từng lĩnh vực giáo dục và phân chia vào các môn học ở từng cấp học đối với tất cả học sinh trên phạm vi toàn quốc, định hướng về phương pháp giáo dục và đánh giá kết quả giáo dục, điều kiện để thực hiện chương trình giáo dục phổ thông
- “Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể” trong chương trình giáo dục phổ thông mới sau năm 2015 của Bộ Giáo Dục và Đào Tạo đã đưa ra những định hướng xây dựng chương trình mới Theo [1]: “Chương trình giáo dục phổ thông nhằm giúp học sinh phát triển khả năng vốn có của bản thân, hình thành tính cách và thói quen; phát triển hài hoà về thể chất và tinh thần; trở thành người học tích cực, tự tin, có ý thức lựa chọn nghề nghiệp và học tập suốt đời; có những phẩm chất tốt đẹp và các năng lực cần thiết để trở thành người công dân có trách nhiệm, người lao động cần cù, có tri thức và sáng tạo”
- Theo [2]: “Môn Hoá học hình thành, phát triển ở học sinh năng lực hoá học; đồng thời góp phần cùng các môn học, hoạt động giáo dục khác hình thành, phát triển ở học sinh các phẩm chất chủ yếu và năng lực chung, đặc biệt là thế giới quan khoa học; hứng thú học tập, nghiên cứu; tính trung thực; thái độ tôn trọng các quy luật của thiên nhiên, ứng xử với thiên nhiên phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững; khả năng lựa chọn nghề nghiệp phù hợp với năng lực và sở thích, điều kiện và hoàn cảnh của bản thân.”
Trang 161.2 Các biện pháp phát triển năng lực
1.2.1 Khái niệm
- Theo [15] thuyết tâm lí học hoạt động X.L.Rubinstein, nhà tâm lý học người Nga:
“NL là toàn bộ các thuộc tính tâm lý của con người nhằm giúp con người có thể hoàn thành được các hoạt động đem lại lợi ích cho xã hội” Có thể thấy, theo ông NL là điều kiện để con người có thể hoạt động được
- Theo [3] John Erpenbeck (1996) cho rằng “NL được xây dựng trên cơ sở tri thức, thiết lập qua giá trị, cấu trúc như là các khả năng, hình thành qua trải nghiệm, củng
cố qua kinh nghiệm, hiện thực hoá qua ý chí” NL ở đây được hiểu là kết quả của quá trình hoạt động của con người
- Theo [19], một cách tiếp cận khác theo OECD (Tổ chức các nước kinh tế phát triển) (2002): “NL là khả năng cá nhân đáp ứng các yêu cầu phức hợp và thực hiện thành công nhiệm vụ trong một bối cảnh cụ thể”
Qua một số định nghĩa trên, chúng ta có thể thấy bản chất của NL chính là những khả năng, năng lực tiềm ẩn của con người, được phát triển thông qua các hoạt động, có vai trò giúp cá nhân thực hiện được các nhiệm vụ trong điều kiện cụ thể
- NL là sự tổng hòa kiến thức, kỹ năng và hành vi thái độ của mỗi cá nhân, phù hợp với yêu cầu đặc trưng của một hoạt động, đảm bảo hoạt động đó đạt hiệu quả cao
- NL vừa là tiền đề, vừa là kết quả của hoạt động, vừa là điều kiện cho hoạt động đạt kết quả nhưng đồng thời năng lực cũng phát triển ngay trong chính hoạt động đó
- Năng lực được hình thành trên cơ sở các tư chất tự nhiên của cá nhân, tuy nhiên năng lực của con người không phải tất cả do tự nhiên mà có, phần lớn do trau dồi, tập luyện mà được hình thành
1.2.1.1 Phân loại năng lực
Theo [4] NL thường được phân loại thành NL chung và NL chuyên môn
- Năng lực chung là năng lực cần thiết cho nhiều hoạt động khác nhau như năng lực
tự chủ và tự học, năng lực hợp tác và năng lực sáng tạo
- Năng lực chuyên môn là năng lực đặc trưng trong lĩnh vực nhất định của xã hội Năng lực chung và năng lực chuyên môn có quan hệ qua lại hữu cơ với nhau, năng lực chung là cơ sở của năng lực chuyên môn Ngược lại sự phát triển của năng lực chuyên môn trong những điều kiện nhất định lại có ảnh hưởng đối với sự phát triển của năng lực chung
1.2.1.2 Đặc điểm của năng lực
Có nhiều cách khác nhau để mô tả cấu trúc và các thành phần NL, tuy nhiên chúng đều có một số đặc điểm chung
Trang 17Về bản chất: NL là khả năng chủ thể kết hợp một cách linh hoạt và có tổ chức hợp lí
các kiến thức, kĩ năng, với thái độ, giá trị, động cơ… nhằm đáp ứng yêu cầu phức tạp của một hoạt động, đảm bảo cho hoạt động đó có chất lượng trong một bối cảnh (tình huống) nhất định
Về biểu hiện: NL thể hiện bằng sự biết sử dụng các kiến thức, kĩ năng, thái độ, giá trị
và động cơ trong một tình huống có thực chứ không phải là sự tiếp thu các tri thức rời rạc, tách rời tình huống thực Tức là thể hiện trong hành vi, hành động và sản phẩm… có thể quan sát hoặc đo đạc được
Về thành phần cấu tạo: NL được cấu thành bởi các thành tố kiến thức, kĩ năng, thái
độ, giá trị, tình cảm và động cơ cá nhân, tư chất …
Về cấu trúc: Có rất nhiều mô hình mô tả cấu trúc của NL, trong đó NL dựa trên mô
hình tảng băng trôi của tác giả Sigmund Freud cho thấy có sự phù hợp với bản chất
và biểu hiện và thành phần của NL
Mô hình tảng băng trôi của Sigmund Freud
1.2.3 Năng lực đặc thù môn hóa học
Năng lực đặc thù môn hóa học bao gồm 5 năng lực:
1.2.3.1 Năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học
- Năng lực sử dụng biểu tượng hóa học: Nghe và hiểu được nội dung các thuật ngữ hóa học, danh pháp hóa học; biểu diễn đúng công thức hóa học của các hợp chất vô
cơ và hữu cơ, các dạng công thức, đồng đẳng, đồng phân….và các biểu tượng hóa học (Kí hiệu, hình vẽ, mô hình cấu trúc phân tử các chất, liên kết hóa học…)
- Năng lực sử dụng thuật ngữ hóa học: Nghe và hiểu được nội dung các thuật ngữ hóa học, danh pháp hóa học; trình bày được các thuật ngữ hóa học và hiểu được ý nghĩa của chúng
Trang 18- Năng lực sử dụng danh pháp hóa học: Hiểu và rút ra được các quy tắc đọc tên và đọc đúng tên theo các danh pháp khác nhau đối với các hợp chất hữu cơ; vận dụng ngôn ngữ hóa học trong các tình huống mới
- Năng lực quan sát mô tả , giải thích các hiện tượng TN và rút ra kết luận: biết cách quan sát, nhận ra được các hiện tượng TN; mô tả chính xác các hiện tượng thí nghiệm
- Năng lực xử lý thông tin liên quan đến TN: giải thích một cách khoa học các hiện tượng thí nghiệm đã xảy ra, viết được các PTHH và rút ra những kết luận cần thiết
1.2.3.3 Năng lực tính toán
- Tính toán theo khối lượng chất tham gia và tạo thành sau phản ứng: vận dụng được thành thạo phương pháp bảo toàn ( bảo toàn khối lượng, bảo toàn điện tích, bảo toàn electron ) trong việc tính toán giải các bài toán hóa học
- Tính toán theo mol chất tham gia và tạo thành sau phản ứng: xác định mối tương quan giữa các chất hóa học tham gia vào phản ứng với các thuật toán để giải được với các dạng bài toán hóa học đơn giản
- Tìm ra được mối quan hệ và thiết lập được mối quan hệ giữa kiến thức hóa học với các phép toán học: sử dụng được thành thạo phương pháp đại số trong toán học và mối liên hệ với các kiến thức hóa học để giải các bài toán hóa học; sử dụng hiệu quả các thuật toán để biện luận và tính toán các dạng bài toán hóa học và áp dụng trong các tình huống thực tiễn
1.2.3.4 Năng lực giải quyết vấn đề
- Phát hiện và nêu được tình huống có vấn đề trong học tập môn hóa học, phân tích được tình huống trong học tập môn hóa học: phân tích được tình huống trong học tập, trong cuộc sống; phát hiện và nêu được tình huống có vấn đề trong học tập, trong cuộc sống
- Xác định và tìm hiểu các thông tin liên quan đến vấn đề phát hiện trong môn hóa học: thu thập và làm rõ các thông tin có liên quan đến vấn đề phát hiện trong các chủ
đề hóa học
Trang 19- Đề xuất được giải pháp giải quyết vấn đề đã phát hiện: đề xuất được giả thuyết khoa học khác nhau và lập được kế hoạch để giải quyết vấn đề đặt ra trên cơ sở biết kết hợp các thao tác tư duy và các phương pháp phán đoán, tự phân tích, tự giải quyết đúng với những vấn đề mới
- Thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề, đánh giá sự phù hợp hay không phù hợp của giải pháp đó: thực hiện và đánh giá giải pháp giải quyết vấn đề; suy ngẫm về cách thức và tiến trình giải quyết vấn đề để điều chỉnh và vận dụng trong tình huống mới
- Đưa ra kết luận về khả năng giải quyết vấn đề: dựa vào quá trình làm việc và những thông tin thu thập được, đưa ra kết luận về tính khả thi của những kế hoạch, giải pháp đã được tìm ra để GQVĐ
1.2.3.5 Năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào cuộc sống
- Có khả năng hệ thống hóa kiến thức: hệ thống hóa kiến thức , phân loại kiến thức hóa học , hiểu rõ đặc điểm, nội dung, thuộc tính của loại kiến thức hóa học đó Khi vận dụng kiến thức chính là việc lựa chọn kiến thức một cách phù hợp với mỗi hiện tượng, tình huống cụ thể xảy ra trong cuộc sống, tự nhiên và xã hội
- Phân tích, tổng hợp kiến thức hóa học và vận dụng vào thực tiễn: sử dụng kiến thức hóa học một cách tổng hợp và khi vận dụng kiến thức hóa học có ý thức rõ ràng về loại kiến thức hóa học đó được ứng dụng trong các lĩnh vực gì, ngành nghề gì, trong cuộc sống, tự nhiên và xã hội
- Phát hiện các nội dung kiến thức hóa học trong các vấn đề và các lĩnh vực khác nhau: phát hiện và hiểu được các ứng dụng của hóa học trong các vấn đề thực phẩm, sinh hoạt, y học, sức khỏe, KH thường thức, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp và môi trường
- Phát hiện các vấn đề trong thực tiễn và sử dụng kiến thức hóa học để giải thích: tìm
ra mối liên hệ và giải thích được các hiện tượng trong tự nhiên và các ứng dụng của hóa học trong cuộc sống và trong các lĩnh vực đã nêu trên dựa vào các kiến thức hóa học và các kiến thức liên môn khác
1.3 Năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trung học phổ thông
1.3.1 Khái niệm
Năng lực giải quyết vấn đề là một trong những năng lực quan trọng cần được chú ý hình thành và phát triển cho người học Giải quyết vấn đề là một hoạt động, mà ở đó người học nhận biết những khác biệt trong vấn đề hiện tại, nhận biết mục đích mà bản thân kì vọng, tìm ra giải pháp cho những khác biệt đó
Theo PISA, giải quyết vấn đề có thể chia thành 4 bước Đầu tiên, vấn đề là là sự khác biệt giữa tình trạng vấn đề hiện tại, với mục đích được kì vọng Thứ hai, người học tái hiện lại không gian vấn đề Thứ ba, người học xây dựng kế hoạch với các bước cụ
Trang 20thể giúp họ tiến gần hơn đến mục tiêu đã định Thứ tư, triển khai kế hoạch, và cuối cùng là theo dõi tiến độ hướng đến giải pháp cho vấn đề
Từ khái niệm về giải quyết vấn đề, có thể định nghĩa năng lực giải quyết vấn đề như sau: Năng lực giải quyết vấn đề là khả năng nhận diện vấn đề cần giải quyết, biết vận dụng các kiến thức, kĩ năng, kinh nghiệm của bản thân để thực hiện hành động giải quyết vấn đề được đặt ra Năng lực giải quyết vấn đề là tổ hợp của các năng lực khác, được thể hiện ở các kĩ năng trong quá trình hoạt động nhằm giải quyết có hiệu quả Năng lực giải quyết vấn đề là sự tổng hòa của các năng lực sau: năng lực nhận thức, năng lực tư duy độc lập, năng lực hợp tác, năng lực tự học, năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cuộc sống
1.3.2 Biểu hiện năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trung học phổ thông
Theo [1], năng lực giải quyết vấn đề bao gồm 5 năng lực thành phần với các biểu hiện của năng lực giải quyết vấn đề
Năng lực thành phần Biểu hiện của năng lực
Phát hiện và làm rõ
vấn đề
Phân tích được tình huống trong học tập, trong cuộc sống; phát hiện và nêu được tình huống có vấn đề trong học tập, trong cuộc sống
Đề xuất, lựa chọn giải
pháp
Thu thập và làm rõ các thông tin có liên quan đến vấn đề;
đề xuất và phân tích được một số giải pháp giải quyết vấn đề; lựa chọn được giải pháp phù hợp nhất
Nhận ra ý tưởng mới Xác định và làm rõ thông tin, ý tưởng mới và phức tạp từ
các nguồn thông tin khác nhau; phân tích các nguồn thông tin độc lập để thấy được khuynh hướng và độ tin cậy của ý tưởng mới
Hình thành và triển
khai ý tưởng mới
Nêu được nhiều ý tưởng mới trong học tập và cuộc sống; suy nghĩ không theo lối mòn; tạo ra yếu tố mới dựa trên những ý tưởng khác nhau; hình thành và kết nối các ý tưởng; nghiên cứu để thay đổi giải pháp trước sự thay đổi của bối cảnh; đánh giá rủi do và có dự phòng
1.3.3 Phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trung học phổ thông
Để phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho HS THPT, cần sử dụng những phương pháp dạy học tích cực, như dạy học theo nhóm, dạy học dự án…
Dạy học theo nhóm
Trang 21Theo [10] dạy học theo nhóm là trong đó HS được chia thành các nhóm nhỏ, trong khoảng thời gian giới hạn được quy định trước, mỗi nhóm sẽ tự lực hoàn thành các nhiệm vụ học tập trên cơ sở phân công và hợp tác làm việc Kết quả làm việc của nhóm sau đó sẽ được trình bày và đánh giá trước lớp Dạy học nhóm giúp phát huy được tính tích cực, tính trách nhiệm, phát triển NL cộng tác làm việc và NL giao tiếp của HS
Dạy học theo dự án
Theo [5] dạy học theo dự án là phương pháp trong đó HS thực hiện một nhiệm vụ học tập phức hợp, gắn với thực tiễn, kết hợp lí thuyết với thực hành Nhiệm vụ này được người học tự thực hiện, từ việc lập kế hoạch đến việc thực hiện và đánh giá kết quả thực hiện dự án Hình thức làm việc chủ yếu là theo nhóm Kết quả dự án là những sản phẩm có thể giới thiệu được
1.3.4 Ý nghĩa của sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trung học phổ thông trong xã hội hiện nay
- Năng lực giải quyết vấn đề giúp phát huy tính chủ động, tích cực, sáng tạo của HS, phát triển năng lực nhận thức cho HS Người học có thể giải thích được các sự sai khác giữa lí thuyết và thực tiễn, những mâu thuẫn nhận thức được tìm thấy Điều này giúp tạo động cơ trong học tập
- Năng lực giải quyết vấn đề có tác dụng trong mọi mặt của đời sống Khi HS THPT được rèn luyện năng lực này tốt ngay trên ghế nhà trường, các em sẽ dễ dàng thích ứng với sự thay đổi của xã hội hơn, học tập và làm việc hiệu quả hơn
1.3.5 Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề
- Trong quá trình dạy học tích cực, đánh giá là một yếu tố vô cùng quan trọng, vì thông qua việc đánh giá, người dạy mới có thể điều chỉnh và nâng cao chất lượng dạy và học Hơn nữa, khi đánh giá theo năng lực chính là khả năng vận dụng, thực hiện các nhiệm vụ cụ thể, thực tế…và phát triển tư duy phân tích, tổng hợp, đánh giá của học sinh chứ không chỉ dừng lại ở mức độ đánh giá riêng rẽ cá phương diện kiến thức, kĩ năng thái độ
- Đánh giá theo năng lực là sự đánh giá tổng hợp kiến thức, kỹ năng và thái độ trong một bối cảnh có ý nghĩa Đánh giá kết quả giáo dục phải hướng tới việc xác định sự tiến bộ của người học
- Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của người học không đặt nặng việc kiểm tra khả năng tái hiện kiến thức làm trọng tâm mà chú trọng đến khả năng vận dụng sáng tạo tri thức trong những tình huống khác nhau Đánh giá năng lực sẽ thông qua các sản phẩm học tập và quá trình học tập:
Trang 22Đánh giá qua quan sát: Đánh giá qua quan sát là thông qua quan sát mà đánh giá các
hành vi, kỹ năng thực hành và kỹ năng nhận thức, đánh giá cách giải quyết vấn đề trong một tình huống cụ thể
Đánh giá qua hồ sơ học tập: Hồ sơ học tập là tài liệu thể hiện bản thân và cho sự tiến
bộ của mình, trong đó bao gồm tự đánh giá về bản thân, nêu những điểm mạnh, điểm yếu, sở thích; tự ghi kết quả học tập, tự đánh giá đối chiếu với mục tiêu đã định ra để xác định sự tiến bộ hoặc chưa tiến bộ của mình, tìm nguyên nhân và cách khắc phục trong thời gian tới Hồ sơ học tập có ý nghĩa quan trọng đối với mỗi cá nhân, giúp tìm hiểu về bản thân và thực hiện hoạt động tự đánh giá Từ đó thúc đẩy sự chú tâm
và có trách nhiệm với nhiệm vụ học tập của mình
Tự đánh giá: Tự đánh giá là hình thức đánh giá cao nhất, người học tự đối chiếu
nhiệm vụ đã thực hiện với các mục tiêu của quá trình học, nhìn lại quá trình và phát hiện những điều cần thay đổi để hoàn thiện bản thân
Đánh giá qua bài kiểm tra: Đánh giá qua bài kiểm tra là một hình thức đánh giá năng
lực HS bằng cách giao đề kiểm tra trong một khoảng thời gian nhất định để HS hoàn thành, sau đó GV chấm bài, cho điểm và nhận xét Qua đó, GV đánh giá những kĩ năng và kiến thức của học sinh, nhờ vậy có thể điều chỉnh các hoạt động DH một cách phù hợp
Đánh giá về đồng đẳng: Là một quá trình trong đó các nhóm người học trong lớp sẽ
đánh giá công việc lẫn nhau dựa theo tiêu chí đã định sẵn Đánh giá đồng đẳng cho phép người học tham gia nhiều hơn vào quá trình học tập đánh giá Qua đó phản ánh năng lực của người đánh giá về tính trung thực, sự linh hoạt và tính đồng cảm
1.4 Giáo dục theo định hướng STEM
Trong những năm gần đây, giáo dục STEM đã trở thành chủ đề lớn và quan trọng trong các buổi hội thảo giáo dục của các nước đã và đang phát triển do tầm quan trọng của STEM trong xu hướng phát triển toàn cầu
Theo [5,6], giáo dục theo quan điểm STEM là phương pháp “học đi đôi với hành”,
“học theo dự án”, “học qua trải nghiệm”, học sinh sẽ sử dụng kiến thức tổng hợp của
4 môn khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học để giải quyết những vấn đề của thực tiễn cuộc sống Từ đó, các em sẽ có điều kiện hình thành những kĩ năng và tư duy quan trọng để làm việc và hội nhập trong thế kỷ 21 như tư duy phê phán và kỹ năng giải quyết vấn đề, kỹ năng trao đổi và cộng tác, tính sáng tạo và kỹ năng phát kiến, văn hóa công nghệ và thông tin truyền thông, kỹ năng học theo hoàn cảnh, kỹ năng học vấn thông tin và phương tiện
Theo [14], giáo dục STEM về bản chất là trang bị cho người học những kiến thức và
kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán
Trang 23học Các kiến thức và kỹ năng này (gọi là kỹ năng STEM) phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau giúp học sinh không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể áp dụng để thực hành và tạo ra được những sản phẩm phục vụ cuộc sống hằng ngày Và nguyên tắc đầu tiên khi thiết kế thí nghiệm STEM là phải đảm bảo thí nghiệm có thể mang lại cho học sinh các kĩ năng (kỹ năng khoa học; kỹ năng công nghệ; kỹ năng kỹ thuật; kỹ thuật toán học) sau khi học xong bài học
Quan điểm giáo dục theo định hướng STEM là một phương pháp dạy học mới, mang lại cả cơ hội lẫn thách thức Việt Nam là một trong những nước có HS tham gia và đạt thành tích cao trong các cuộc thi trên thế giới tuy nhiên kỹ năng khoa học, thực hành và giải quyết vấn đề còn nhiều hạn chế Với quan điểm STEM, HS không chỉ học lý thuyết mà HS được học qua thực hành, qua dự án khoa học, qua các sản phẩm khoa học Từ đó, quan điểm giáo dục STEM cung cấp kiến thức toàn diện, khoa học, phát triển HS theo định hướng năng lực, lấy người học làm trung tâm
Giáo dục STEM không hướng đến mục tiêu đào tạo những nhà khoa học, kĩ sư hay những kĩ thuật viên mà chủ yếu là trang bị cho học sinh kiến thức, kĩ năng cần thiết
để có thể làm việc và phát triển trong thế giới công nghệ hiện đại ngày nay
Giáo dục STEM đặt nền móng vững chắc, từ đó người học có thể đáp ứng được nhu cầu công việc của thế kỷ 21, đáp ứng sự phát triển kinh tế, xã hội của quốc gia và có thể tạo ra những tác động tích cực đến sự thay đổi cho thế giới
1.5 Thí nghiệm STEM trong dạy học Hóa học
1.5.1 Một số khái niệm
1.5.1.1 Thí nghiệm
Thí nghiệm là một hoạt động của con người, một bước trong phương pháp khoa học dùng để xác minh sự chính xác của mô hình khoa học hay giả thuyết, hoặc kiểm tra tính chính xác của một lý thuyết hoặc một giả thuyết mới để ủng hộ chúng hay bác
bỏ chúng Thí nghiệm có thể được thực hiện bằng phương pháp khoa học để trả lời một câu hỏi hoặc khảo sát vấn đề
Các bước cơ bản để hình thành thí nghiệm:
- Thực hiện quan sát
- Đặt ra câu hỏi, hoặc nảy sinh vấn đề
- Hình thành giả thuyết khoa học
- Đưa ra thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết
- Kết quả thí nghiệm sau đó sẽ được phân tích, kết luận và công bố
1.5.1.2 Thí nghiệm STEM
STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học) Thuật ngữ STEM thường được
Trang 24dùng trong ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp Trong ngữ cảnh giáo dục, STEM là một chương trình giảng dạy dựa trên ý tưởng trang bị cho người học những kiến thức, kĩ năng liên quan đến (các lĩnh vực) khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học - theo cách tiếp cận liên môn và người học có thể áp dụng để giải quyết vấn đề trong cuộc sống hàng ngày Thay vì dạy bốn môn học như các đối tượng tách biệt và rời rạc, STEM kết hợp chúng thành một mô hình học tập gắn kết dựa trên các ứng dụng thực tế
Thí nghiệm STEM là những thí nghiệm được sử dụng trong hoạt động dạy học STEM Thí nghiệm STEM có những đặc điểm như:
- Là cách tiếp cận với các kiến thức liên môn, là mô hình học tập gắn kết dựa trên các TN thực tế Từ đó giúp HS có kiến thức và có khả năng vận dụng vào thực tế
- TN STEM hướng đến việc hình thành và phát triển NL GQVĐ cho HS
- TN STEM sẽ đặt người học vào vai trò của một nhà phát minh, tạo điều kiện hình thành và phát triển khả năng sáng tạo
TN STEM là hoạt động giúp học sinh nắm vững những kỹ năng mà giáo dục STEM hướng đến, hay còn gọi là kỹ năng STEM:
Kỹ năng khoa học: Học sinh được trang bị những kiến thức về các khái niệm, các
nguyên lý, các định luật và các cơ sở lý thuyết của giáo dục khoa học Mục tiêu quan trọng nhất là thông qua giáo dục khoa học, học sinh có khả năng liên kết các kiến thức này để thực hành và có tư duy để sử dụng kiến thức vào thực tiễn để giải quyết các vấn đề trong thực tế
Kỹ năng công nghệ: Học sinh có khả năng sử dụng, quản lý, hiểu biết, và truy cập
được công nghệ, từ những vật dụng đơn giản như cái bút, chiếc quạt đến những hệ thống phức tạp như mạng internet, máy móc
Kỹ năng kỹ thuật: Học sinh được trang bị kỹ năng sản xuất ra đối tượng và hiểu được
quy trình để làm ra nó Vấn đề này đòi hỏi học sinh phải có khả năng phân tích, tổng hợp và kết hợp để biết cách làm thế nào để cân bằng các yếu tố liên quan (như khoa học, nghệ thuật, công nghệ, kỹ thuật) để có được một giải pháp tốt nhất trong thiết kế
và xây dựng quy trình Ngoài ra học sinh còn có khả năng nhìn nhận ra nhu cầu và phản ứng của xã hội trong những vấn đề liên quan đến kỹ thuật
Kỹ năng toán học: Là khả năng nhìn nhận và nắm bắt được vai trò của toán học trong
mọi khía cạnh tồn tại trên thế giới Học sinh có kỹ năng toán học sẽ có lối suy nghĩ mạch lạc, khả năng thể hiện các ý tưởng một cách chính xác, có khả năng áp dụng các khái niệm và kĩ năng toán học vào cuộc sống hàng ngày
1.5.1.3 Thí nghiệm STEM trong dạy học Hóa học
Trang 25Hóa học là môn học liên quan nhiều đến những hiện tượng, sự vật trong cuộc sống hằng ngày Tuy nhiên, hiện nay việc giảng dạy vẫn còn đặt nặng mặt lí thuyết, phương pháp sử dụng thí nghiệm STEM trong dạy học Hóa học là một phương pháp mới giúp học sinh tiếp cận kiến thức một cách dễ dàng và thú vị nhất, không khô khan và khó hiểu như cách học lí thuyết cũ
Quan điểm giáo dục STEM khi áp dụng trong dạy học Hóa học là một phương pháp dạy học tích cực tạo điều kiện cho HS học đi đôi với hành HS được làm thí nghiệm kiểm chứng lý thuyết vừa học tại các phòng thí nghiệm Hoặc sử dụng thông qua các phương án giáo dục khác nhau như dạy học dự án, dạy học theo chủ đề, dạy học trải nghiệm sáng tạo,… Đây là phương pháp phù hợp với xu hướng hiện nay lấy người học làm trung tâm, GV đóng vai trò là người định hướng, hướng dẫn HS thông qua những trải nghiệm, dự án,… người học thực hiện các nhiệm vụ học tập theo kế hoạch của nhóm hoặc cá nhân
Thí nghiệm STEM trong dạy học hóa học giúp học sinh áp dụng và thấu hiểu những kiến thức đã học, giúp các em phát triển những kĩ năng cơ bản như sử dụng các dụng
cụ thí nghiệm, sử dụng và bảo quản hóa chất…
Bên cạnh đó, khi sử dụng thí nghiệm STEM trong dạy học Hóa học, GV còn có thể lồng ghép nội dung của một số môn học khác, từ đó đạt được mục tiêu tích hợp của giáo dục STEM, đồng thời làm kiến thức bài học trở nên phong phú, đa dạng hơn
1.5.2 Triển khai thí nghiệm STEM trong dạy học Hóa học
Trong dạy học STEM môn Hóa học, GV là người cung cấp kiến thức mang tính khoa học, là người định hướng, hướng dẫn HS làm việc HS sẽ tìm cách kết hợp giữa các kiến thức khoa học, toán học, công nghệ kỹ thuật, đồng thời tổng hợp kiến thức qua thực hành, qua các kiến thức thực tế TN STEM trong dạy học Hóa học được thực hiện theo các bước:
Bước 1: Cung cấp các khái niệm cơ bản về khoa học, kỹ thuật, công nghệ, toán học
GV là người cung cấp khái niệm hoặc hướng dẫn HS tìm khái niệm trong các sách, báo tham khảo, nguồn thông tin cho HS tìm hiểu Hướng dẫn HS hoặc giúp đỡ HS sử dụng các thiết bị công nghệ GV cũng sẽ cung cấp các cách sử dụng công nghệ, hướng dẫn sử dụng công nghệ có thể là sử dụng Microsoft office Powerpoint, hay Mindmap,… để báo cáo sản phẩm của mình
Bước 2: Chú trọng phát triển những kỹ năng cần thiết trong thế kỷ 21, kỹ năng cá
nhân, làm việc nhóm và giao tiếp
Ở đây HS được rèn luyện và kích thích sự rèn luyện các kỹ năng, năng lực Kỹ năng khoa học, công nghệ, kỹ thuật là những kỹ năng cần thiết cho con người thế kỷ 21 Những kỹ năng giúp con người phát triển toàn diện như học để biết, để sống, để làm
Trang 26việc, để làm người là 4 mục tiêu giáo dục được UNESSCO đưa ra Để làm được điều này, GV cần áp dụng các phương pháp dạy học hướng đến phát triển NL, kích thích tính tích cực, tự giác và sáng tạo ở người học
Bước 3: Áp dụng kiến thức thông qua các nhiệm vụ thực tế Lập kế hoạch hành động
và xây dựng một kế hoạch thông qua những kiến thức đã được cung cấp, những giải pháp đã được thống nhất, quyết định Đưa vào các bài học trải nghiệm để thực hành, hành động đưa vào áp dụng trong thực tế Tại bước này GV chính là người quan sát
và giúp đỡ HS nếu cần và vai trò của HS tại bước này được khẳng định, HS được trải nghiệm, được thực hành để giải quyết vần đề
Bước 4: Đánh giá và phản ánh Đây là bước cuối cùng của một quá trình làm việc, so
sánh với kế hoạch và kết quả dự tính để đánh giá sản phẩm và đánh giá quá trình Không yêu cầu sản phẩm HS tạo ra là thành công tuy nhiên phải có kế hoạch hay biên bản làm việc để đánh giá khách quan quá trình thực hiện và đảm bảo tính công bằng cho HS
1.5.3 Chức năng dạy học của thí nghiệm STEM trong dạy học Hóa học
Trong dạy học Hóa học, thí nghiệm STEM có những chức năng quan trọng, được thể hiện những mặt sau:
- Góp phần vào việc phát triển toàn diện HS
Việc sử dụng thí nghiệm STEM trong dạy học góp phần quan trọng vào việc hoàn thiện những phẩm chất và năng lực của học sinh, tạo nên sự phát triển toàn diện cho người học Đầu tiên, thí nghiệm STEM sẽ là phương tiện giúp học sinh lĩnh hội kiến thức và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo Hóa học Nhờ những thí nghiệm STEM, học sinh
có thể hiểu sâu hơn bản chất Hóa học của các hiện tượng, định luật, quá trình Các
em còn được tự mình được nghiên cứu và do đó có khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn sẽ linh hoạt, hiệu quả hơn
Thông qua thí nghiệm STEM, học sinh cần phải tư duy cao độ mới có thể giải quyết được những vấn đề cần nghiên cứu Trong dạy học Hóa học, thí nghiệm STEM sẽ là bài luyện tập cho khả năng quan sát và đưa ra dự đoán, tạo điều kiện cho những ý tưởng mới ra đời, nhờ đó hoạt động nhận thức của học sinh sẽ được tích cực và tư duy của các em sẽ được phát triển tốt hơn
- Là phương tiện góp phần quan trọng vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho HS
Qua việc tiến hành thí nghiệm STEM, học sinh được rèn luyện kĩ năng tiến hành thí nghiệm, khả năng suy luận và giải quyết vấn đề Đây còn là quá trình để học sinh rèn luyện những phẩm chất như đức tính cẩn thận, kiên trì, trung thực
- Kích thích hứng thú học tập của học sinh
Trang 27Thí nghiệm STEM giúp học sinh xử lý những vấn đề, hiện tượng diễn ra trong cuộc sống Những vấn đề đó gần gũi và thiết thực, vì vậy sẽ tạo được hứng thú, là yếu tố kích thích tính tò mò, ham hiểu biết của học sinh, nhờ đó tạo động lực cho các em tích cực và sáng tạo hơn trong quá trình nhận thức
Sản phẩm của thí nghiệm STEM là những sản phẩm thực, do chính học sinh thực hiện Đây là điều khác biệt so với những thí nghiệm Hóa học thông thường Những sản phẩm đó sẽ kích thích hứng thú học tập cho học sinh
- Thí nghiệm STEM là phương tiện tổ chức các hình thức hoạt động tích cực của HS
Thí nghiệm STEM là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc độc lập hoặc tập thể Qua đó rèn luyện khả năng giải quyết vấn đề, các kĩ năng giao tiếp, kĩ năng làm việc nhóm cho học sinh Học sinh sẽ tự mình làm việc, hoặc cùng chung tay với các thành viên khác trong nhóm, điều này khiến các em cần cố gắng hoàn thành nhiệm
vụ của mình, tạo nên tính tích cực và tinh thần trách nhiệm trong quá trình học tập
1.5.4 Ý nghĩa của việc sử dụng thí nghiệm STEM trong dạy học Hóa học
- Tạo ra môi trường để phát triển các kỹ năng
Việc sử dụng thí nghiệm STEM trong dạy học Hóa học không chỉ dừng ở việc học các lý thuyết, nhớ các công thức, các quy luật mà còn là học thông qua quá trình đặt câu hỏi, thực hành và tương tác Có rất nhiều kỹ năng học sinh có thể học được thông qua thí nghiệm STEM như kỹ năng quan sát, so sánh, phân loại, giải quyết vấn đề, sáng tạo, ra quyết định, làm việc nhóm, giao tiếp…
Nhờ có những hoạt động trải nghiệm thực tế, chú trọng thực hành nên các kỹ năng của học sinh sẽ càng trở nên khéo léo và thành thạo hơn theo thời gian Đặc biệt được giao nhiệm vụ theo nhóm, học sinh có thể phát triển thêm kỹ năng làm việc nhóm và giao tiếp xã hội
- Tạo ra môi trường để phát triển tư duy
Trong các hoạt động thí nghiệm STEM, học sinh được học cách quan sát, phân tích
và đưa ra kết luận Hoặc đi từ những định luật, quy luật để rút ra những phán đoán và lời giải cho từng tình huống cụ thể Đặc biệt các kỹ năng về tư duy bậc cao như phản biện, giải quyết vấn đề cần rất nhiều thời gian mới có thể hình thành được Trong hoạt động STEM, các yếu tố tranh luận cũng là những hoạt động cần thiết để dần từ
đó hình thành tư duy bậc cao cho học sinh
- Trang bị kiến thức để ứng phó với thế giới xung quanh
Ngày nay, khoa học và công nghệ càng ảnh hưởng sâu rộng đối với đời sống của con người Các vấn đề có liên quan đến Hóa học như an toàn thực phẩm, sức khỏe, môi trường, thiết bị điện tử… luôn cần có kiến thức và hiểu biết để con người đưa ra các quyết định và lựa chọn sáng suốt Xã hội càng văn minh và hiện đại, con người càng
Trang 28cần đến các kiến thức khoa học để đưa ra nhận định, đánh giá đúng đắn về những hiện tượng trong cuộc sống, đồng thời để ứng dụng những kiến thức đó vào việc giải quyết vấn đề gặp phải hàng ngày
- Trang bị kiến thức về bản chất của các hiện tượng Hóa học
Đặc điểm của Hóa học là môn học vừa thực nghiệm, vừa lý thuyết Mặc dù kiến thức Hóa học trong sách giáo khoa có tính đáng tin cậy, nhưng không phải mọi thông tin trong đó đều là chân lý và luôn luôn đúng Khi những nghiên cứu về Hóa học, những công cụ tiến hành nghiên cứu ngày càng hiện đại hơn thì thông tin mới càng đầy đủ
và chính xác hơn Và hơn hết, chính những thí nghiệm STEM thực tế giúp học sinh hình thành nên tình yêu về thế giới xung quanh dựa trên nhận thức về tri thức, hun đúc cho những hành vi và thái độ tốt trong cuộc sống, đồng thời góp phần nuôi dưỡng đam mê, sở thích ngày một phát triển hơn trong tương lai
1.5.5 Những ưu điểm và hạn chế của phương pháp sử dụng thí nghiệm STEM trong dạy học Hóa học
1.5.6.1 Ưu điểm
- Thông qua quá trình thí nghiệm, hình thành những năng lực quan trọng cho học sinh như năng lực giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực thực nghiệm Hóa học…
- Thí nghiệm STEM bồi dưỡng phong cách học tập sáng tạo Phương pháp này đặt người học vào vai trò của một nhà khoa học, một nhà sản xuất hay một nhà phát minh Người học sẽ phải hiểu thực chất của các kiến thức được học, chứ không nhớ một cách máy móc
- Giáo dục STEM là phương thức giáo dục tích hợp Nó theo cách tiếp cận liên môn
và thông qua thực hành, ứng dụng Vì vậy, học sinh vừa có được kiến thức của nhiều môn học, vừa được học cách vận dụng những kiến thức đó vào thực tiễn cuộc sống
- Khi sử dụng các nghiệm STEM trong dạy học sẽ tạo ra sự hứng thú cho học sinh, giúp kiến thức trở nên trực quan, đơn giản và gần gũi hơn
Trang 291.5.6 Những lưu ý khi sử dụng TN STEM trong dạy học
Những năm gần đây, mô hình giáo dục STEM đã bắt đầu nhận được sự quan tâm nhiều hơn, bước đầu thu được nhiều kết quả đáng ghi nhận, trong đó đặc biệt là dần hình thành nhận thức trong giáo viên, học sinh về một mô hình giáo dục mới, tiên tiến và mang xu hướng toàn cầu
Tuy nhiên, thực tế cho thấy trong quá trình triển khai dạy học STEM vẫn còn nhiều khó khăn và lúng túng, thiếu tính bao quát trong định hướng phát triển mô hình này
Vì vậy khi bắt đầu thực hiện giáo dục STEM, cần có một số lưu ý như sau:
- STEM là một quy trình nghiên cứu khoa học, trong đó học sinh được yêu cầu huy động những kiến thức đã có để tìm tòi, giải quyết vấn đề đặt ra trong thực tiễn Bài học STEM không nhất thiết tích hợp nhiều môn học, nội dung kiến thức có thể chỉ thuộc một môn học nhưng gắn với ứng dụng trong cuộc sống.Vì vậy khi thiết kế hoạt động, GV không nhất thiết phải cố gắng lồng ghép nhiều môn học vào bài giảng
- Hiện nay, tâm lý đa phần phụ huynh hiện nay xem dạy học STEM là một môn ngoại khóa như vẽ, đàn, hát; xếp sau các môn chính như Toán, Văn và Tiếng Anh Bên cạnh đó, học sinh hiện nay có quá nhiều môn học cần dành lượng thời gian lớn, các em còn đang bị chi phối bởi nhiều mục tiêu liên quan đến điểm số, thành tích học tập, nguyện vọng của gia đình
Vì vậy, muốn hoạt động dạy học STEM đạt được hiệu quả cao, GV cần giúp HS lẫn phụ huynh hiểu được những ưu điểm, lợi ích của những TN STEM có thể mang lại
1.6 Thực trạng của việc sử dụng thí nghiệm và phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trong dạy học hóa học phần Ancol lớp 11
1.6.1 Tổ chức điều tra khảo sát
1.6.1.1 Mục đích điều tra
- Tìm hiểu thực trạng dạy và học hóa học tại trường THPT hiện nay
- Tìm hiểu về thực trạng của việc sử dụng thí nghiệm và mức độ hứng thú của các
em đối với các hoạt động này
- Tìm hiểu NL giải quyết vấn đề trong cuộc sống của HS
1.6.1.2 Đối tượng điều tra
Chúng tôi tiến hành điều tra 10 GV trực tiếp giảng dạy bộ môn Hóa học và 150 HS lớp 11 trường THPT Nhân Chính
1.6.1.3 Nội dung điều tra
Các phiếu điều tra nằm ở phần phụ lục, đã thể hiện những nội dung sau:
- Tìm hiểu thực trạng của việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Hóa học ở THPT
- Xác định mức độ hiểu biết của giáo viên và học sinh về giáo dục STEM
- Tìm hiểu công tác phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh THPT
Trang 301.6.1.4 Phương pháp điều tra
- Phiếu khảo sát
- Quan sát dự giờ
1.6.2 Kết quả điều tra
1.6.2.1 Kết quả điều tra
Bảng 1.1 : Thực trạng GD STEM của GV
Nội dung tìm hiểu Ý kiến của GV
Thầy/cô có biết đến giáo dục
Dạy học thí nghiệm STEM là
cần thiết cho môn Hóa học
Hoàn toàn đồng ý
Không thực sự đồng ý
Không đồng ý
Thiết kế thí nghiệm STEM
phần ancol giúp học sinh nắm
được kiến thức dễ dàng và
nhanh chóng hơn phương pháp
truyền thống
Hoàn toàn đồng ý
Không thực sự đồng ý
Không đồng ý
Học thông qua thí nghiệm
STEM không chỉ giúp học sinh
có kiến thức mà còn giúp hình
thành và phát triển năng lực
Hoàn toàn đồng ý
Không thực sự đồng ý
Không đồng ý
Việc kiểm tra đánh giá học
sinh sẽ gặp khó khăn nếu dạy
học hóa học thông qua thí
nghiệm STEM
Hoàn toàn đồng ý
Không thực sự đồng ý
Không đồng ý
Bảng 1.2: Thực trạng dạy học môn Hóa học của GV trường THPT Nhân Chính
Trong giờ dạy hóa học, tần suất các phương pháp giáo viên sử dụng
Phương pháp dạy học Không sử dụng Thỉnh thoảng sử dụng Thường xuyên sử dụng
Bảng 1.3: Thực trạng học tập môn Hóa của HS trường THPT Nhân Chính
STT Nội dung câu hỏi và phương án trả lời
Trang 311 Phần nào trong môn hóa học em cảm thấy khó khăn nhất?
B Lúc đi học thêm kết hợp tự ôn tập ở nhà 34,4%
C Tự ôn tập ở nhà sau mỗi buổi học 24,6%
D Chỉ ôn tập trước khi kiểm tra 26,2%
3 Em có thấy hứng thú với các tiết học thuyết trình theo nhóm về các chủ đề gắn
liền với thực tiễn trong môn hóa học không?
A Rất thú vị vì được tìm hiểu các vấn đề trong thực tiễn 55,7%
B Dễ được điểm cao để gỡ điểm 45,9%
6 Khi làm việc nhóm gặp vấn đề trong thực tế cần giải quyết em sẽ làm thể nào?
A Suy nghĩ, sử dụng và tìm kiếm kiến thức các môn để giải
quyết, tìm ra đáp án
57,4%
B Chỉ sử dụng kiến thức môn hóa học để giải quyết 6,6%
C Chờ thầy cô hoặc bạn bè giải đáp 24,6%
D Thấy khó không muốn tìm hiểu 1,6%
Trang 32E Không quan tâm 6,6%
7 Trong thực tế khi gặp một vấn đề có liên quan đến hóa học em thường:
A Tự đọc sách tìm hiểu biện pháp giải quyết 24,6%
B Trao đổi với các bạn để tìm biện pháp giải quyết 62,3%
1 Phân tích được tình huống trong học tập, cuộc sống 13,1% 68,9% 18%
2 Phát hiện và nêu được tình huống có vấn đề trong
5 Có khả năng hình thành và kết nối các ý tưởng 19,7% 68,9% 11,5%
6 Đặt được câu hỏi để làm rõ thông tin liên quan đến
vấn đề
24,6% 59% 16,4%
7 Có khả năng đề xuất và phân tích giải pháp 26,2% 59% 14,8%
8 Lựa chọn được giải pháp để giải quyết vấn đề 8,2% 75,4% 16,4%
9 Xây dựng được kế hoạch thực hiện giải pháp 13,1% 75,4% 11,5%
10 Thực hiện được giải pháp đã đề ra 11,5% 73,8% 14,8%
11 Đánh giá được mức độ thành công của giải pháp 11,5% 62,3% 26,2%
Bảng 1.5: Thực trạng về quan điểm STEM của HS
Nội dung tìm hiểu Ý kiến của HS
gì
Có biết và đã vận dụng STEM vào dạy học
Trang 33Qua điều tra và khảo sát với kết quả như trên, có thể rút ra một số nhận xét như sau:
- Dạy học STEM là một quan điểm dạy học còn khá mới mẻ đối với GV và HS
- Việc dạy học Hóa học đa phần vẫn theo những phương pháp truyền thống như thuyết trình, hỏi đáp, ít sử dụng các phương pháp dạy học tích cực
- Đa phần GV và HS đều hứng thú với quan điểm STEM và mong muốn được áp dụng và chương trình học, tuy nhiên qua kết quả điều tra, có thể thấy vẫn còn tồn tại một số trở ngại như không có đủ thời gian và cơ sở vật chất, cũng như GV chưa được tập huấn nhiều về STEM gây khó khăn trong việc áp dụng thực tế quan điểm này vào quá trình dạy học
Từ kết quả khảo sát trên đã đặt ra một vấn đề, đó là làm như thế nào để phát triển NLGQVĐ cho HS thông qua việc dạy học STEM Để vượt qua các khó khăn đã nêu trên, GV cần cố gắng xây dựng những thí nghiệm, những chủ đề gần gũi với thực tế,
có thể dễ dàng thực hiện nhằm phát huy tính tích cực của HS, đồng thời giúp tạo ra những sản phẩm thực tế có ích cho cuộc sống
Tiểu kết chương 1
Tôi đã tổng quan những vấn đề cơ bản về cơ sở lí luận có liên quan đến đề tài đó là những vấn đề: khái niệm STEM và dạy học STEM, những lợi ích và thực trạng của việc dạy học STEM, phân tích NLGQVĐ và nêu được một số biện pháp để phát triển NLGQVĐ cho HS
Đồng thời tôi đã điều tra được thực trạng của việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Hóa học và mức độ năng lực giải quyết vấn đề của học sinh, từ đó cho thấy việc cần thiết phải xây dựng những cách thức để tạo hứng thú cho HS trong quá trình học tập, đồng thời giúp các em phát triển được những NL cốt lõi, đặc biệt là NLGQVĐ Đây là những cơ sở lí luận và thực tiễn để tôi nghiên cứu đề xuất cách vận dụng quan điểm day học STEM nhằm phát triển NL GQVĐ cho HS trong dạy học phần Ancol lớp 11 – được trình bày ở chương 2 của khóa luận
Trang 34CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM STEM TRONG DẠY HỌC HÓA HỌC PHẦN ANCOL LỚP 11 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH
2.1 Vị trí, mục tiêu, cấu trúc, nội dung phần Ancol – Hóa học 11 – Nâng cao
2.1.1 Vị trí, mục tiêu phần Ancol – Hóa học 11 – Nâng cao
Phần Ancol nằm trong chương 8: Dẫn xuất halogen Ancol – Phenol, Hóa học 11 – Nâng cao
Dẫn xuất của hiđrocacbon là những hợp chất hữu cơ có chứa các nhóm chức (đơn chức, đa chức, tạp chức) và có cấu tạo phức tạp hơn các hiđrocacbon Nội dung kiến thức về dẫn xuất hiđrocacbon là sự phát triển tiếp tục các kiến thức và kĩ năng mà HS
đã thu nhận được khi nghiên cứu hiđrocacbon Trong đó Ancol là một dẫn xuất được dành nhiều thời lượng hơn cả
Mục tiêu phần Ancol – Hóa học 11 – Nâng cao:
Mục tiêu về kiến thức
Biết:
- Trình bày được tính chất vật lí, ứng dụng của ancol
- Phát biểu được tính chất hóa học của ancol
- Trình bày được phương pháp điều chế ancol
Hiểu:
- Định nghĩa, phân loại và gọi tên được các ancol
- Giải thích được sự tạo thành liên kết hiđro
- Giải thích được nguyên nhân gây nên tính chất hóa học của ancol dựa vào mối quan
hệ qua lại giữa các nhóm nguyên tử trong phân tử
Vận dụng:
- Vận dụng được qui tắc tách Zaixep và qui tắc cộng Maccopnhicop
- So sánh được khả năng phản ứng với nước brom giữa phenol và các ancol no, đơn chức
- So sánh được tính axit của ancol với phenol
Vận dụng bậc cao:
- Xây dựng được quy trình điều chế rượu từ hoa quả
Kĩ năng
- Viết được công thức cấu tạo của các ancol và gọi tên
- Thực hiện được một số thí nghiệm nghiên cứu tính chất của ancol như: phản ứng của glixerol với Cu(OH)2
- Viết được phương trình hoá học của các phản ứng thể hiện tính chất hóa học của dẫn xuất halogen, ancol, phenol
Trang 35- Giải được bài tập điều chế ancol với hiệu suất xác định
- Giải được bài tập ancol tác dụng với kim loại kiềm
- Giải được bài tập đốt cháy ancol
- Giải được bài tập ancol tách nước
Thái độ
- Có ý thức hoàn thành nhiệm vụ
- Hợp tác với bạn học và giáo viên
- Biết cách sử dụng ancol hợp lý, phòng tránh tác hại mà rượu có thể gây ra
- Sử dụng hóa chất một cách tiết kiệm
Định hướng phát triển năng lực
- Năng lực sử dụng ngôn ngữ Hóa học
- Năng lực tính toán hóa học
- Năng lực giải quyết vấn đề
2.1.2 Cấu trúc, nội dung phần Ancol – Hóa học 11 – Nâng cao
Bài 53 Ancol: Cấu tạo, danh pháp, tính chất vật lí
I Định nghĩa, phân loại, đồng phân và danh pháp
- Có 2 loại đồng phân: đồng phân về vị trí nhóm chức đồng phân về mạch cacbon
- Danh pháp: tên thông thường (gốc - chức) và tên thay thế
II Tính chất vật lí và liên kết hidro của ancol
1 Tính chất vật lí
- Ancol là chất lỏng hoặc rắn, tan được trong nước
- Độ tan tỉ lệ nghịch với phân tử khối
- Nhiệt độ sôi tỉ lệ thuận với phân tử khối
2 Liên kết hidro
Nguyên tử H mang một phần điện tích dương δ+ của nhóm -OH này khi ở gần nguyên tử O mang một phần điện tích δ- của nhóm -OH kia thì tạo thành một liên kết yếu gọi là liên kết hiđro Liên kết hidro làm cho ancol có nhiệt độ sôi cao và tan nhiều trong nước
Bài 54 Ancol: Tính chất hóa học, điều chế và ứng dụng
Trang 36I Tính chất hóa học
Phản ứng thế H của nhóm -OH
- Tính chất chung của ancol:tác dụng với kim loại kiềm
- Tính chất đặc trưng của glixerol: có thể phản ứng được với Cu(OH)2
Ethanol tổng hợp từ etylen: C2H4 + H2O H SO2 4 C2H5-OH
Tổng hợp ancol bằng cách thủy phân dẫn xuất halogen:
C2H5-Br + NaOH → C 2H5-OH+ NaBr
Phương trình điều chế rượu từ tinh bột:
(C6H10O5) + nH2O → nC6H12O6
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
Trang 372.1.3 Những điểm lưu ý về nội dung và phương pháp dạy học phần Ancol – Hóa học 11 – Nâng cao
- Khi phân tích đặc điểm cấu tạo của phân tử ancol, ta cần hướng HS chú ý đến các liên kết có sự phân cực lớn trong phân tử để từ đó dự đoán tính chất hóa học đặc trưng của ancol
- Cần liên hệ, so sánh hướng phản ứng tách nước của ancol với hướng tách HX của dẫn xuất halogen, vận dụng qui tắc Zaixep để xác định sản phẩm chính của phản ứng
- Có thể tổ chức cho HS hoạt động cá nhân (hay theo nhóm) nghiên cứu nội dung phần ứng dụng, điều chế ancol và yêu cầu HS trả lời các vấn đề sau:
- Phương pháp điều chế ancol etylic và phân tích những ưu nhược điểm của phương pháp này
- Những lợi ích và tác hại của ethanol, methanol đối với cuộc sống con người và thái
độ đối với việc sử dụng các loại ancol này trong thực tiễn
- Cũng có thể khai thác thêm các kiến thức thực tiễn của HS về các phương pháp ủ, nấu rượu và tác dụng/tác hại của rượu dưới các dạng đề tài nghiên cứu nhỏ như:
“Rượu cần – cách làm và sử dụng”, “Rượu vang và sức khỏe con người”,…
- Khi nhóm –OH đính với nguyên tử C ở liên kết đôi thì sẽ tự chuyển vị thành andehit hoặc xeton
2.2 Nguyên tắc thiết kế thí nghiệm STEM trong dạy học hóa học
2.2.1 Nguyên tắc bám sát mục tiêu dạy học và khai thác tối ưu các đồ dùng, hóa chất phổ thông
- Mục tiêu dạy học là trạng thái phát triển nhận thức, năng lực được dự kiến trước của người học sau một bài học, một chương hay một quá trình đào tạo
- Sự phát triển được thể hiện ở kiến thức, kĩ năng, thái độ và năng lực của người học Những phẩm chất và năng lực này được thể hiện ở việc người học có thể làm được những gì sau khi hoàn thành quá trình giáo dục đó
Khi xác định mục tiêu dạy học cần chú ý những điểm sau:
- Căn cứ vào mục tiêu học tập, học sinh sẽ biết mình cần học những gì, cần thực hiện những nhiệm vụ nào và năng lực đạt được ra sao Lựa chọn được phương pháp học tập thích hợp, học sinh có thể chủ động tổ chức việc học tập phù hợp với bản thân Đồng thời đánh giá được kết quả học tập của mình khi so sánh với mục tiêu Từ đó
tự điều chỉnh việc học tập cho phù hợp để sớm đạt được mục tiêu
- Mục tiêu dạy học quyết định việc giảng dạy của GV
Căn cứ vào mục tiêu, GV sẽ xác định những nội dung cần truyền thụ cho học sinh, xác định mức độ kiến thức cần truyền đạt, lựa chọn và thực hiện được những phương
Trang 38pháp dạy học tích cực phù hợp để học sinh học tập có kết quả nhất Khi so sánh với mục tiêu, GV sẽ đánh giá được kết quả học tập của học sinh một cách khách quan, chính xác Điều đó giúp GV điều chỉnh bài giảng một cách phù hợp và hiệu quả
- Có thể thấy, việc xác định mục tiêu dạy học rất quan trọng: giúp GV thiết kế nội dung, phương pháp giảng dạy, phương pháp đánh giá một cách tối ưu nhất, giúp cho học sinh biết mình cần học những gì, chủ động lập kế hoạch học tập và tự đánh giá kết quả học tập
- Mọi phương pháp, phương tiện dạy học đều hướng đến việc hoàn thành mục tiêu dạy học Khi thiết kế thí nghiệm STEM cũng vậy, điều đầu tiên cần quan tâm là bám sát mục tiêu dạy học Thí nghiệm STEM chú trọng phát triển cho học sinh về năng lực thiết yếu khi nghiên cứu khoa học như năng lực thực nghiệm, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực làm việc nhóm
- Đồ dùng và hóa chất là một phần không thể thiếu trong các TN Hóa học nói chung
và TN STEM nói riêng TN STEM hướng đến việc giải quyết các vấn đề trong cuộc sống, việc thực hiện TN có thể thực hiện tại phòng TN hay tại chính nơi HS sinh sống Vì vậy khi thiết kế TN STEM cần lưu ý đến việc có thể sử dụng một cách hợp
lý đồ dùng và hóa chất phổ thông
2.2.2 Nguyên tắc phù hợp đặc điểm tâm lý lứa tuổi
Đặc điểm tâm lý của học sinh THPT
– Ở cấp học THPT, các mối quan hệ của học sinh ít tính mâu thuẫn hơn so với cấp học THCS Quan hệ với cha mẹ, thầy cô, bạn bè dễ dàng hơn do đã có sự trưởng thành nhất định trong nhận thức của học sinh và sự nhìn nhận cao hơn của người lớn Học sinh lúc này có sự độc lập nhất định trong tư duy, trong ứng xử
– Trong gia đình, HS bắt đầu được tôn trọng và lắng nghe nhiều hơn Các em có thể
tự quyết định một số vấn đề của bản thân hoặc được tham gia vào việc ra các quyết định đó như lựa chọn nghề nghiệp, học hành, tình cảm Sự tôn trọng của phụ huynh với học sinh có thể tạo được mối quan hệ tốt giữa cha mẹ và con cái Nhưng việc phụ huynh áp đặt hành vi và suy nghĩ của mình có thể gây ra phản ứng của các em
– Mối quan hệ với bạn bè đã trở nên đa dạng hơn Học sinh trung học phổ thông có thể vừa tham gia vào các nhóm có tổ chức như lớp học, chi đoàn vừa tham gia vào các nhóm bạn bè tự phát, trong đó có những nhóm thường xuyên, ổn định và các nhóm tạm thời tình huống
- Đặc điểm về nhận thức và trí tuệ ở HS THPT cũng có nhiều sự thay đổi rõ rệt, như: Tính độc lập và sáng tạo được thể hiện rõ nét Sự phân hóa hứng thú nhận thức rõ nét
và ổn định hơn Trí tuệ phát triển mạnh, gắn liền với năng lực sáng tạo Sự phát triển
Trang 39nhận thức và trí tuệ không giống nhau ở mỗi cá nhân, đặc biệt phụ thuộc nhiều vào cách dạy học Vì vậy, dạy học tích cực phát triển năng lực sẽ hiệu quả cao
- Khi lựa chọn nội dung, phương pháp, phương tiện, hình thức tổ chức thí nghiệm STEM phải xét đến những đặc điểm sinh lý, tâm lý ở từng lứa tuổi, từng cá nhân, nghĩa là phải chú ý đến đặc điểm của quá trình nhận thức, xúc cảm, tình cảm, ý chí, hành động của từng lứa tuổi học sinh Đồng thời cũng phải chú ý đến nhu cầu, động
cơ, nguyện vọng, vốn kinh nghiệm, trình độ được giáo dục, sự trưởng thành về mặt
xã hội, trình độ phát triển của tập thể học sinh và từng học sinh Khi thí nghiệm STEM đã phù hợp về mặt tâm lý của học sinh sẽ tạo ra sự hứng thú, tránh đi sự gò bó khi thực hiện, tạo điều kiện hoàn thành mục tiêu dạy học đã đặt ra
2.2.3 Nguyên tắc vừa sức, nâng cao hứng thú trong học tập
Nguyên tắc vừa sức, nâng cao hứng thú trong học tập có thể hiểu là khi lựa chọn nội dung, phương pháp, hình thức tổ chức dạy học phải không ngừng nâng cao mức độ khó khăn trong học tập, gây nên sự căng thẳng một cách cần thiết
Dạy học vừa sức nghĩa là trong dạy học phải tạo nên khó khăn vừa sức, những nhiệm
vụ đề ra phải tương ứng với giới hạn cao nhất của vùng phát triển trí tuệ gần nhất Có như vậy mới đảm bảo thúc đẩy sự phát triển của HS
Sự khó khăn vừa sức không có nghĩa là quá tải về mặt nhận thức cho HS Sự quá tải
đó sẽ làm yếu đi sự nỗ lực ý chí, khả năng làm việc bị hạ thấp và làm cho HS sớm mệt mỏi
Tính vừa sức cũng đòi hỏi cần phải phù hợp với đặc điểm lứa tuổi Mỗi độ tuổi đều
có sự khác biệt về mặt nhận thức và về mặt xã hội, với loại hoạt động chủ đạo của lứa tuổi đó Trong cùng một độ tuổi, học sinh cũng có những đặc điểm khác nhau về nhận thức, tinh thần, về năng lực, hứng thú… Vì vậy sự vừa sức phải chú ý đến cả những đặc điểm khác biệt của học sinh Để đảm bảo tính vừa sức, nâng cao hứng thú trong học tập khi thiết kế thí nghiệm STEM cần chú ý:
- Xác định mức độ khó khăn trong quá trình thực hiện thí nghiệm để từ đó tìm ra những cách tạo nên động lực học tập cho học sinh, suy nghĩ những hình thức học tập cho cả lớp cũng như phát triển năng lực cho từng học sinh
- Nên bắt đầu với những thí nghiệm với dụng cụ đơn giản, hóa chất phổ thông, dễ kiếm Những hoạt động như vậy giúp bước đầu rèn luyện năng lực thực nghiệm Hóa học cho học sinh, đồng thời tạo hứng thú, giúp các em có thể tự tìm hiểu các thí nghiệm đơn giản khác
- Khi học sinh đã có những kĩ năng cơ bản về thực hiện thí nghiệm Hóa học, GV có thể tìm ra những hoạt động, dự án lớn hơn Những thí nghiệm lúc này cần sử dụng những dụng cụ, hóa chất phức tạp hơn, học sinh cần cẩn thận trong quá trình cân đo
Trang 40hóa chất, đồng thời phải chú ý đến tính an toàn trong khi thực hiện thí nghiệm Với những dự án lớn thì nên tạo thành hoạt động cho nhóm học sinh, tránh trường hợp công việc quá nặng nề cho cá nhân thực hiện Việc giao nhiệm vụ nhóm sẽ làm tăng tính đoàn kết, rèn luyện năng lực giao tiếp, năng lực làm việc nhóm và giúp các em
có kinh nghiệm lãnh đạo cũng như khả năng điều tiết mâu thuẫn, cùng giúp nhau hoàn thành nhiệm vụ
2.3 Quy trình thiết kế thí nghiệm STEM trong dạy học Hóa học
2.3.1 Xác định nội dung kiến thức cần hình thành từ đó xây dựng mục tiêu của thí nghiệm
- Để xây dựng được mục tiêu một cách chính xác, việc đầu tiên ta cần xác định là những nội dung kiến thức cần hình thành Những nội dung kiến thức được xây dựng theo thang bậc nhận thức của Bloom bao gồm: biết, hiểu, vận dụng và vận dụng bậc cao Mỗi bậc nhận thức sẽ có những đặc điểm đặc biệt về nội dung kiến thức và kĩ năng riêng biệt
- Mục tiêu thí nghiệm là những nội dung về kiến thức, kĩ năng mà học sinh phải hiểu
rõ, phải nắm vững, phải làm được sau khi thực hiện xong thí nghiệm đó Mục tiêu cần được viết dưới góc độ của người học để nhấn mạnh kết quả cuối cùng là ở phía các học sinh chứ không phải ở phía giáo viên
2.3.2 Chuẩn bị kế hoạch và phương tiện thực hiện thí nghiệm
- GV phải có kế hoạch tri tiết, đảm bảo chuẩn bị đầy đủ dụng cụ, hóa chất và các điều kiện cần thiết để thí nghiệm có thể thành công Với dụng cụ cần nêu rõ chủng loại và số lượng, có thể kèm theo danh sách dụng cụ có thể thay thế bằng các dụng
cụ khác Với hóa chất, cần chỉ rõ sẽ sử dụng những hóa chất nào, cùng với những thông số quan trọng như khối lượng được sử dụng, thể tích khí, thể tích dung dịch, nồng độ phần trăm…
- Kế hoạch cũng cần chỉ rõ thí nghiệm được thực hiện trong phòng thí nghiệm, trên lớp học hay giao cho học sinh thực hiện tại nhà
- GV có thể giao cho HS chuẩn bị kế hoạch thí nghiệm, tuy nhiên cần kiểm tra trước
và sửa đổi, bổ sung nếu cần thiết Việc này giúp học sinh định hình rõ những gì mình cần thực hiện
2.3.3 Giới thiệu thí nghiệm và đưa ra lưu ý
- Giáo dục STEM có thể hiểu là trang bị cho người học kiến thức và kỹ năng liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học Thí nghiệm STEM
là công cụ để thực hiện điều đó, với các sản phẩm tạo ra có thể ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày Khi giới thiệu về thí nghiệm STEM cần lưu ý điểm này để tạo sự hứng thú cho học sinh