SKKN khơi nguồn cảm hứng sáng tạo cho học sinh thông qua dạy học theo định hướng STEM chương cacbon hóa học lớp 11 – ban cơ bản

MỤC LỤC Nội dung Trang PHẦN I – ĐẶT VẤN ĐỀ Lý chọn đề tài Mục tiêu đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Những đóng góp đề tài PHẦN II – NỘI DUNG Chương – Cơ sở lý luận sở thực tiễn đề tài 1.1 Cơ sở lý luận 1.1.1 Giáo dục STEM gì? 1.1.2 Tại phải dạy học theo định hướng STEM? 1.1.3 Quy trình xây dựng học STEM 1.2 Cơ sở thực tiễn 1.2.1 Thực trạng dạy học mơn Hóa học trường THPT 1.2.2 Thực trạng dạy học theo định hướng STEM trường THPT nay 13 Chương 2: Xây dựng chủ đề dạy học theo định hướng STEM chương Cacbon, Hóa học lớp 11 – Ban 2.1 Đề xuất xây dựng số chủ đề dạy học theo định hướng STEM chương Cacbon, Hóa học lớp 11 – Ban 13 2.2 Xây dựng chủ đề STEM “Thiết bị lọc nước mini” chương Cacbon, Hóa học lớp 11 – Ban 13 2.2.1 Tiêu chí xây dựng học STEM “Thiết bị lọc nước mini” 15 2.2.2 Quy trình xây dựng học STEM “Thiết bị lọc nước 17 mini” 2.2.3 Tiến trình tổ chức dạy học chủ đề STEM “Thiết bị lọc nước mini” 17 Chương 3: Kết thực nghiệm 47 3.1 Đối với nhà trường 3.2 Đối với giáo viên 3.3 Đối với học sinh PHẦN III – KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ Kết luận 50 50 Hướng phát triển đề tài Kiến nghị 50 PHỤ LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG SÁNG KIẾN Nội dung Trung học phổ thông Viết tắt THPT Học sinh HS Giáo viên GV Phương pháp PP Phương pháp dạy học PPDH Kế hoạch dạy học KHDH Giáo dục đào tạo GDĐT Sách giáo khoa Cơng nghiệp hóa- đại hóa SGK CNH- HĐH Chủ đề dạy học CĐDH Giáo dục phổ thông GDPT PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ Lý chọn đề tài Cùng với khái niệm cách mạng công nghiệp lần thứ tư cuồng STEM lan rộng toàn giới STEM viết tắt Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) Math (Tốn học); Trong đó, giáo dục STEM phương thức giáo dục tích hợp theo cách tiếp cận liên môn, giao thoa hội tụ môn học Và phủ nhận sức mạnh giáo dục STEM xóa bỏ khoảng cách kiến thức hàn lâm với ứng dụng thực tiễn – điều mà hầu hết giáo dục giới hướng tới Bởi giáo dục truyền thống tạo cản trở vô lớn cho phát triển học sinh mà tách rời tốn học với mơn khoa học, cơng nghệ kĩ thuật; Học sinh khó khăn để vận dụng kiến thức học vào vấn đề thực tiễn rèn luyện, thực hành kích thích sáng tạo Khơng vậy, ngày công nghệ dần làm chủ giới, đào tạo riêng lẻ môn học, lại tách khỏi cơng nghệ Nắm rõ xu phát triển giới, vào tháng năm 2017, Thủ tướng Chính phủ ký Chỉ thị số 16 việc “Tăng cường lực tiếp cận cách mạng công nghiệp lần thứ tư” mà nhiệm vụ Bộ Giáo dục Đào tạo: Thúc đẩy triển khai giáo dục khoa học, công nghệ, kỹ thuật tốn học (STEM) chương trình giáo dục phổ thơng; tổ chức thí điểm số trường phổ thơng từ năm học 2017-2018” Chương trình giáo dục phổ thông 2018 định hướng phát triển phẩm chất lực học sinh, lấy người học làm trung tâm Đòi hỏi giáo viên cần phải chuyển đổi từ phương pháp dạy học truyền thống sang dạy học định hướng cho học sinh khả tư duy, liên hệ “kiến thức” “thực tiễn”, đồng thời có kết nối vận dụng môn học Bởi vậy, dạy học theo định hướng STEM xu tất yếu đáp ứng chương trình giáo dục phổ thơng 2018 Hóa học mơn khoa học gắn liền với thực tiễn sống Thực hành thí nghiệm tham gia hoạt động trải nghiệm sáng tạo nét đặc trưng có tính ưu việc rèn luyện phát triển phẩm chất lực cho học sinh mơn Hóa học Nội dung kiến thức chọn đưa vào chủ yếu kiến thức thức phổ thông bản, cần thiết cho việc nhận thức đắn tượng tự nhiên, cho sống ngày cho việc lao động nhiều ngành kĩ thuật Nhưng làm để vận dụng dạy vào trường học cách hiệu quả? Trong q trình nghiên cứu, chúng tơi nhận thấy nguyên tố cacbon có nhiều ứng dụng; đồng thời khơi nguồn cảm hứng sáng tạo cho học sinh vận dụng kiến thức học để giải vấn đề sống ngày Với tâm nguyện vậy, sau thời gian lồng ghép dạy học theo định hướng STEM dạy học truyền thống qua chương Cacbon – Hóa học lớp 11, mạnh dạn đề xuất đề tài: “Khơi nguồn cảm hứng sáng tạo cho học sinh thông qua dạy học theo định hướng STEM chương cacbon - Hóa học lớp 11 – Ban bản.” Mục tiêu đề tài: Trên sở giáo dục STEM, xây dựng chủ đề dạy học theo định hướng STEM chương cacbon – Hóa học lớp 11 nhằm phát triển lực cho HS THPT đáp ứng chương trình giáo dục phổ thơng Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đề tài thực cụ thể lớp khối 11 trường THPT Hoàng Mai - Khơi nguồn cảm hứng sáng taọ thông qua dạy học theo định hướng STEM chương cacbon – hóa học 11 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu tài liệu - Phương pháp chuyên gia - Phương pháp quan sát - Phương pháp thực nghiệm sư phạm - Phương pháp nghiên cứu sản phẩm hoạt động (thông qua tập, kiểm tra học sinh) - Phương pháp phân tích, tổng hợp - Phương pháp thống kê Những đóng góp đề tài - Dạy học theo định hướng giáo dục STEM góp phần đến việc hình thành phát triển lực người học, giúp phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo học tập người học Đặt học sinh trước tình thực tiễn, địi hỏi phải tìm tịi, nghiên cứu kiến thức liên môn để giải vấn đề đặt - Mang lại cách nhìn đắn giáo dục STEM: giáo dục STEM không thiết yêu cầu HS phải sáng tạo sản phẩm lạ, độc đáo, sản phẩm đơn giản; học sinh tự vận dụng kiến thức học, tự khám phá, chỉnh sửa để hoàn thiện sản phẩm - Vận dụng quy trình thiết kế giáo dục STEM để phân tích, thiết kế, xây dựng chủ đề dạy học theo định hướng STEM chương Cacbon – Hóa học lớp 11 - Tạo sản phẩm STEM dễ làm, giá thành rẻ, ứng dụng nhiều sống; sử dụng điện, mùa nước mưa ngập lụt - Khơi nguồn ý tưởng sáng tạo cho học sinh vận dụng kiến thức khoa học học, sử dụng nguyên vật liệu tái chế, có sẵn sống để thiết kế hệ thống lọc nước, nâng cao chất lượng nước sử dụng hộ gia đình - Thúc đẩy, tạo động lực cho học sinh vận dụng kiến thức môn học, “chế biến” lại chúng để giải nhiều tình thực tiễn PHẦN – NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Chương 1: Cơ sở lý luận sở thực tiễn 1.1 Cơ sở lý luận 1.1.1 Giáo dục STEM gì? Thuật ngữ STEM hiểu “tổ hợp đa lĩnh vực” bao gồm: Khoa học(Science), Công nghệ (Technology), Kỹ thuật (Engineering) Toán học (Mathematics) Hiện nay, thuật ngữ STEM dùng nhiều ngữ cảnh khác nhau, ví dụ như: "STEM education" (giáo dục STEM), hay "STEM Integration" (tích hợp STEM) "STEM- focused curriculum" (chương trình học tập chung STEM) Các thuật ngữ kèm với STEM giúp làm sáng tỏ ý nghĩa từ STEM Như vậy, đề cập đến STEM, cần lựa chọn từ kèm với để diễn đạt cho chuẩn xác vấn đề liên quan đến STEM Giáo dục STEM (STEM education) cách tiếp cận liên ngành q trình học, khái niệm học thuật mang tính nguyên tắc lồng ghép với học giới thực, học sinh áp dụng kiến thức kỹ lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật toán học vào bối cảnh cụ thể, giúp kết nối trường học, cộng đồng, nơi làm việc tổ chức toàn cầu, truyền đạt đan xen kết dính lẫn cho học sinh sở học thông qua thực hành hướng đến giải vấn đề thực tiễn Ngồi ra, giáo dục STEM cịn trọng trang bị cho học sinh kỹ mềm cần thiết cho thành công công việc sau kỹ cộng tác, làm việc nhóm, giải vấn đề, tư sáng tạo, tư phản biện… Giáo dục STEM phương pháp tiếp cận, khám phá giảng dạy học tập hai hay nhiều môn học STEM, chủ đề STEM nhiều môn học khác nhà trường STEM hiểu giáo dục sau: Hệ thống tri thức Vật lý, Hố Quy trình sản xuất, chế tạo học, Sinh học… Science Techno để vận dụng logy (khoa (Cơng học) nghệ) Maths Engine (tốn ering học) Con số, phép tính, hình dạng, (kỹ Thiết kế, chế tạo, thuật) đẽo gọt, gắn kết, biện luận, giải thích Mối liên hệ lĩnh vực giáo dục STEM: Bốn lĩnh vực diện cách riêng lẻ mà cần phải tích hợp, liên kết chặt chẽ với để giải vấn đề tình đặt Đặc điểm quan trọng nói giáo dục STEM: - Cách tiếp cận liên ngành - Liên hệ, lồng ghép với sống thực tiễn - Hướng đến phát triển kỹ kỷ 21 - Thách thức học sinh vượt lên - Kết nối từ trường học, cộng đồng đến tổ chức toàn cầu 1.1.2 Tại phải dạy học theo định hướng STEM? STEM trường phổ thông hiểu trang bị cho người học kiến thức kĩ cần thiết liên quan đến lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật toán học Những kiến thức kĩ phải tích hợp, lồng ghép bổ trợ giúp học sinh không hiểu biết nguyên lý mà cịn áp dụng để thực hành tạo sản phẩm sống thường ngày Những sản phẩm không thiết phải sản phẩm mới, sản phẩm STEM sản phẩm HS vận dụng linh hoạt kiến thức học, từ suy nghĩ đề xuất ý tưởng, tự chủ giải vấn đề phát sinh tiến hành thực chỉnh sửa hoàn thiện sản phẩm Việc đưa giáo dục STEM vào trường trung học mang lại nhiều ý nghĩa định hướng đổi giáo dục phổ thông Cụ thể là: - Đảm bảo giáo dục toàn diện: Triển khai giáo dục STEM nhà trường, bên cạnh môn học quan tâm như: Toán, Khoa học, lĩnh vực Công nghệ, Kĩ thuật quan tâm, đầu tư tất phương diện: đội ngũ GV, chương trình, sở vật chất - Nâng cao hứng thú học tập môn học STEM: Những dự án học tập giáo dục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải vấn đề thực tiễn, HS hoạt động, trải nghiệm thấy ý nghĩa tri thức với sống, tạo động lực cho HS nhờ nâng cao hứng thú học tập, - Hình thành phát triển lực, phẩm chất cho HS: Khi triển khai dự án học tập STEM, HS hợp tác với nhau, chủ động tự thực nhiệm vụ học; làm quen với hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học Các hoạt động góp phần tích cực vào việc hình thành phát triển phẩm chất, lực cho HS - Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu giáo dục STEM, sở giáo dục phổ thông thường kết nối với sở giáo dục nghề nghiệp, đại học địa phương nhằm khai thác nguồn lực người, sở vật chất để triển khai hoạt động giáo dục STEM cách hiệu - Hướng nghiệp, phân luồng: Tổ chức tốt giáo dục STEM trường phổ thông, HS trải nghiệm lĩnh vực STEM, đánh giá phù hợp, khiếu, sở thích thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM Đây cách thức thu hút HS theo học, lựa chọn ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM, ngành nghề có nhu cầu cao nguồn nhân lực cách mạng công nghiệp lần thứ 4, phần luồng sớm, hiệu cho tương lai Dạy học theo xu hướng STEM xu tất yếu thời đại Trong xu hướng cách mạng công nghiệp 4.0, nguồn lao động chất lượng cao khơng cần có kiến thức chun ngành mà địi hỏi có hiểu biết liên ngành Ngoài kỹ sử dụng kiến thức để giải vấn đề, tạo sản phẩm sáng tạo làm việc nhóm ngày đề cao Trong đó, ảnh hưởng khoa học cơng nghệ, đặc biệt công nghệ thông tin dần chiếm ưu mặt đời sống 1.1.3 Quy trình xây dựng học STEM Bước 1: Lựa chọn chủ đề học Căn vào nội dung kiến thức chương trình mơn học tượng, q trình gắn với kiến thức tự nhiên; quy trình thiết bị cơng nghệ có sử dụng kiến thức thực tiễn để lựa chọn chủ đề học phù hợp Chủ đề STEM lựa chọn dựa vào yếu tố sau: Vận dụng kiến thức lĩnh vực STEM? Khuyến khích làm việc nhóm Giải vấn đề thực tiễn nào? Tiêu chí chủ đề STEM Định hướng hoạt động- thực hành Bước 2: Xác định vấn đề cần giải Sau chọn chủ đề học, cần xác định vấn đề cần giải để giao cho học sinh thực cho giải vấn đề đó, học sinh phải học kiến thức, kĩ cần dạy chương trình mơn học lựa chọn (đối với STEM kiến tạo) vận dụng kiến thức, kỹ biết (đối với STEM vận dụng) để xây dựng học KHOA HỌC CƠNG NGHỆ KĨ THUẬT TỐN HỌC SẢN PHẨM STEM Bước 3: Xây dựng tiêu chí thiết bị/giải pháp giải vấn đề Sau xác định vấn đề cần giải quyết/sản phẩm cần chế tạo, cần xác định rõ tiêu chí giải pháp/sản phẩm Những tiêu chí quan trọng để đề xuất giả thuyết khoa học/giải pháp giải vấn đề/thiết kế mẫu sản phẩm Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học Mỗi học STEM tổ chức theo hoạt động: Xác định vấn đề; Nghiên cứu kiến thức đề xuất giải pháp; Lựa chọn giải pháp; Chế tạo mẫu, thử nghiệm đánh giá; Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh 10 Mơ tả ngun lí hoạt động thiết bị lọc nước Hình thức thiết kế Hình vẽ thích rõ ràng, dễ quan sát Poster có màu sắc hài hịa, bố cục hợp lí Kĩ thuyết trình Trình bày thuyết phục Trả lời câu hỏi phản biện 10 Tham gia đóng góp ý kiến, đặt câu hỏi phản biện có chất lượng cho nhóm báo cáo Tổng điểm 10 Bảng tiêu chí đánh giá hoạt động báo cáo sản phẩm TT Tiêu chí Điểm tối đa Điểm đánh giá Thiết bị lọc nước Máy lọc nước có ngun lí hoạt động dựa việc vận dụng tính chất cacbon Máy lọc nước thiết kế từ nguyên vật liệu dễ kiếm Máy lọc nước lọc nước tốt, không bị rị rỉ Máy lọc nước có thơng số kĩ thuật bản: loại vật liệu, lượng chất sử dụng, thứ tự bố trí loại vật liệu Máy lọc nước có hình thức đẹp, dễ sử dụng Bài báo cáo Nêu tiến trình thử nghiệm đánh giá để có phiên Nêu nguyên lí hoạt động sản phẩm Kĩ thuyết trình Trình bày thuyết phục 57 Trả lời câu hỏi phản biện 10 Tham gia đóng góp ý kiến, đặt câu hỏi phản biện cho nhóm báo cáo Tổng điểm 10 Bảng tiêu chí đánh giá kĩ làm việc nhóm TT Điểm tối đa Tiêu chí Kế hoạch có tiến trình phân cơng nhiệm vụ rõ ràng hợp lí Mỗi thành viên tham gia đóng góp ý tưởng, hợp tác hiệu để hoàn thành dự án Điểm đánh giá Tổng số điểm: 10 điểm KHUNG ĐÁNH GIÁ Kĩ Kĩ thuyết trình làm việc nhóm Báo cáo kiến PPT/Poster thức X Đánh giá dự án Báo cáo PPT/Poster phương án thiết kế X Báo cáo sản Thiết bị lọc nước PPT phẩm X Sản phẩm học tập Tiêu chung chí – Nội dung khoa học – Trình bày mạch – Kế hoạch làm lạc, rõ ràng việc rõ ràng, – Hình thức khả thi hiệu – Tiêu chí đặc thù cho sản – Kết hợp với cử chỉ, phương tiện phẩm khác hỗ trợ cho – Đóng góp ý 58 phần trình bày tưởng hoàn – Trả lời câu thành nhiệm vụ giao hỏi phản biện –Tham gia đóng góp ý kiến, đặt câu hỏi phản biện cho nhóm báo cáo Công cụ Phiếu đánh giá – mục Phiếu đánh giá – Phiếu đánh giá – đánh giá sản phẩm tương mục đánh giá kĩ mục đánh giá kĩ ứng thuyết trình làm việc nhóm Thời điểm Đánh giá sản phẩm sau Đánh giá lần, sau Đánh giá lần đánh giá buổi báo cáo thời điểm báo cuối dự án cáo Tỉ lệ điểm 60 % 15 – 15 – 30 20 % Trung bình lần 20% Điểm cuối dự án PHỤ LỤC 2: HỒ SƠ HỌC TẬP STEM 59 I YÊU CẦU CỦA CHỦ ĐỀ - Làm thí nghiệm khám phá kiến thức kết luận khả làm nước số loại vật liệu - Chế tạo bình lọc nước Giải thích nguyên lí làm việc - Vẽ thiết kế bình lọc nước - Trình bày, bảo vệ ý kiến phản biện ý kiến người khác - Hợp tác nhóm để thực nhiệm vụ học tập II BẢNG DANH SÁCH NHĨM VÀ PHÂN CƠNG NHIỆM VỤ T Họ tên Vai trị Nhiệm vụ Trưởng Quản lí, tổ chức T nhóm chung Thư ký Thành Ghi chép, lưu trữ hồ sơ học tập Phát ngôn viên viên Thành Photo hồ sơ, tài liệu học tập Thành Chụp ảnh, ghi hình minh chứng hoạt động nhóm viên viên Thành Mua vật liệu Thành …… viên viên ………… 1 Ghi chú: nhiệm vụ dự kiến, thay đổi theo thực tế triển khai nhiệm 60 vụ nhóm Một thành viên đảm nhận nhiều cơng việc, cơng việc nhiều thành viên đảm nhận Phần I THÍ NGHIỆM KHÁM PHÁ KIẾN THỨC Mục tiêu: so sánh khả làm nước loại vật liệu Nguyên vật liệu dụng cụ: Cách tiến hành: Kết quả: Loại vật liệu Kết Kết luận: 61 Phần II THIẾT KẾ CHẾ TẠO BÌNH LỌC NƯỚC Mục tiêu: Chế tạo thiết bị lọc nước đảm bảo tiêu chí: - Nước sau lọc sử dụng vệ sinh, đảm bảo sức khỏe so với chưa lọc - Nguyên vật liệu đơn giản, thân thiện mơi trường - Có hình thức đẹp - Chi phí tiết kiệm Bản vẽ thiết bị lọc nước mini: Nguyên lý hoạt động bình Ưu nhược điểm sản phẩm Góp ý Giáo viên nhóm khác: 62 KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM T Nước cần lọc Nước thu sau T tự lọc hời lần T Đ Độ T Đ Độ gian lọc thử hể tích ộ pH hể tích ộ pH 63 CÁC TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ Phiếu Đánh giá sản phẩm bình lọc nước Tiêu chí Điể m tối đa Nước sau lọc sử dụng vệ sinh, đảm bảo sức khỏe so với chưa lọc Nguyên vật liệu đơn giản, thân thiện mơi trường Hình thức đẹp Chi phí tiết kiệm Tổng điểm 10 Điểm đạt Phiếu Đánh giá báo cáo thiết kế Tiêu chí Điể m tối đa Bản thiết kế đẹp, rõ ràng, sáng tạo, khả thi Giải thích rõ ngun lí hoạt động Trình bày rõ ràng, logic, sinh động Tổng điểm 10 Điểm đạt 64 NHẬT KÍ HOẠT ĐỘNG (Ghi lại hoạt động diễn ra, vấn đề gặp phải, nguyên nhân cách giải quyết) 65 BẢNG ĐIỂM TỰ ĐÁNH GIÁ TRONG NHÓM ( Tối đa điểm 10 ) Căn vào thời gian hoạt động, nhiệt tình hiệu làm việc cá nhân, nhóm thống cho điểm đánh giá thành viên sau: T Họ tên Điểm T 1 66 SẢN PHẨM VÀ HÌNH ẢNH MINH HỌA HOẠT ĐỘNG CỦA NHĨM ( Dán hình ảnh sản phẩm, hình ảnh minh họa hoạt động nhóm) 67 GĨP Ý VÀ CHỈNH SỬA SẢN PHẨM ( Thực buổi trình bày sản phẩm )  Ghi lại góp ý, nhận xét giáo viên nhóm sản phẩm nhóm báo cáo  Đưa điều chỉnh càn thiết để hoàn thiện sản phẩm 68 PHỤ LỤC MỘT SỐ HỒ SƠ HỌC TẬP CỦA CÁC NHÓM 69 70 71 ... hướng STEM dạy học truyền thống qua chương Cacbon – Hóa học lớp 11, mạnh dạn đề xuất đề tài: ? ?Khơi nguồn cảm hứng sáng tạo cho học sinh thông qua dạy học theo định hướng STEM chương cacbon - Hóa học. .. dựng chủ đề dạy học theo định hướng STEM chương cacbon, Hóa học lớp 11 – Ban 13 2.1 Đề xuất xây dựng số chủ đề dạy học theo định hướng STEM chương Cacbon, Hóa học 11 – Ban Dựa vào nhu cầu thực... phổ thông Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đề tài thực cụ thể lớp khối 11 trường THPT Hoàng Mai - Khơi nguồn cảm hứng sáng taọ thông qua dạy học theo định hướng STEM chương cacbon – hóa học 11 Phương