- Bước 1: Nêu bối cảnh, đặt vấn đề: Vấn đề của chủ đề dạy học theo định hướng giáo
dục STEM là các vấn đề mang tính thực tế xã hội, kinh tế, môi trường,… Thông qua hoạt động, HS phát triển được các NLVDKTHHVTT, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo.
- Bước 2: Nghiên cứu kiến thức nền: Thông qua vấn đề đặt ra, HS nghiên cứu kiến
thức nền, từ đó lựa chọn những kiến thức có liên quan. Hoạt động giúp HS có thể phát triển năng lực tự học và tự chủ, năng lực khoa học và năng lực ngôn ngữ.
- Bước 3: Xác định ý tưởng, giải pháp và báo cáo: Từ kiến thức nền, HS đề xuất và
phân tích vai trò của kiến thức trong giải quyết vấn đề, đề xuất ý tưởng, giải pháp tối ưu. Trong hoạt động này, HS biết phân tích và lựa chọn các kiến thức phù hợp với chủ đề, biết tư duy logic trong việc đề xuất phương án phù hợp và đánh giá được tính khả thi của phương án đề ra, HS có thể phát triển được các năng lực tự chủ và tự học, năng lực sử dụng ngôn ngữ hoá học và năng lực giải quyết vấn đề. Hoạt động giúp giáo viên có thể kiểm tra tính chính xác của kiến thức mà HS đã nghiên cứu, đồng thời trao đổi, phản biện giúp HS lựa chọn các kiến thức, kĩ năng phù hợp và đề xuất phương án tối ưu thực hiện sản phẩm.
- Bước 4: Thực hiện sản phẩm (thực nghiệm và phân tích): Thông qua giải pháp đã
lựa chọn, HS tiến hành thực hiện sản phẩm dựa theo định hướng ban đầu một cách khoa học, chính xác. Trong quá trình thực hiện, HS phát triển được các năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, năng lực tính toán và năng lực công nghệ thông qua việc phối hợp nhiều kĩ thuật và vật liệu khác nhau để thực hiện phương án. HS tiến hành thực nghiệm và đánh giá, nếu sản phẩm chưa đạt yêu cầu, HS tự điều chỉnh và giải thích sai lầm trong phương án đã lựa chọn (nếu có), so sánh, đối chiếu các ý tưởng để tìm ra ý tưởng tối ưu nhất, HS đề xuất ý tưởng khác, có tính khả thi và khoa học hơn, đồng thời đánh giá sản phẩm đã thực hiện, giải thích nguyên nhân làm sản phẩm chưa đạt yêu cầu, nhằm phát huy năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo.
- Bước 5: Báo cáo sản phẩm, chia sẻ, đánh giá: HS tiến hành báo cáo sản phẩm để
cùng chia sẻ, GV và HS tiến hành phản biện để HS được học hỏi và đề xuất các bước cải tiến cho quy trình và sản phẩm nhằm đạt hiệu quả cao hơn. Hoạt động này giúp HS phát triển được năng lực giao tiếp và hợp tác, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, NLVDKTHHVTT.
1.3. Năng lực và biện pháp phát triển năng lực
1.3.1. Khái niệm năng lực [8]
Có rất nhiều tác giả, các nhà nghiên cứu trong và ngoài nước đưa ra khái niệm năng lực.
Theo từ điển tâm lí học (Vũ Dũng 2000) “Năng lực là tập hợp các tính chất hay phẩm chất của tâm lý cá nhân, đóng vai trò là điều kiện bên trong, tạo thuận lợi cho việc thực hiện tốt một dạng hoạt động nhất định”.
Theo john Erpenbeck “Năng lực được tri thức làm cơ sở, được sử dụng như khả năng, được quy định bởi giá trị, được tăng cường qua kinh nghiệm và được hiện thực hóa qua ý chí”.
Theo Weinert (2001) “Năng lực là những khả năng và kỹ xảo học được hoặc sẵn có của cá thể nhằm giải quyết các tình huống xác định, cũng như sự sẵn sàng về động cơ, xã hội và khả năng vận dụng các cách giải quyết vấn đề một cách có trách nhiệm và hiệu quả trong những tình huống linh hoạt”.
Theo các tác giả Bernd Meier, Nguyễn Văn Cường “Năng lực là một thuộc tính phức hợp, là điểm hội tụ của nhiều yếu tố tri thức, kỹ năng, kỹ xảo, kinh nghiệm, sự sẵn sàng hành động và trách nhiệm”.
Như vậy năng lực là sự vận động tổng hợp các tri thức, kỹ năng, kỹ xảo, kinh nghiệm, để giải quyết các vấn đề, các nhiệm vụ trong các tình hống khác nhau thuộc các lĩnh vực nghề nghiệp, xã hội hay cá nhân trên cơ sở hiểu biết.
Dạy học theo định hướng phát triển năng lực cần đảm bảo các yêu cầu sau: - Mục tiêu dạy học phải mô tả và hình thành được năng lực cho HS.
- Trong các môn học phải mô tả được năng lực đặc thù của môn học. - Năng lực là sự kết hợp của tri thức, hiểu biết, khả năng , mong muốn…
- Xây dựng và lựa chọn phương pháp phù hợp với định hướng phát triển năng lực. - Cần chú trọng đồng thời phát triển năng lực chung và năng lực chuyên môn cho HS.
1.3.2. Năng lực chung và năng lực đặc thù của môn Hóa học
1.3.2.1. Năng lực chung [3]
Năng lực chung là năng lực cơ bản, thiết yếu mà bất kỳ một người nào cũng cần có để sống, học tập và làm việc. Các hoạt động giáo dục (bao gồm các môn học và hoạt động trải nghiệm sáng tạo), với khả năng khác nhau, nhưng đều hướng tới mục tiêu hình thành và phát triển các năng lực chung của HS.
Chương trình giáo dục phổ thông 2018 nhấn mạnh hình thành và phát triển cho HS 3 năng lực chung chủ yếu sau: Năng lực tự chủ và tự học, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, năng lực giao tiếp và hợp tác.
1.3.2.2. Năng lực đặc thù của môn hóa học [4]
Năng lực đặc thù là năng lực được phát triển thông qua một môn học nhất định, năng lực đặc thù của môn hóa học là năng lực hóa học bao gồm 3 thành tố là:
- Nhận thức hoá học
- Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hoá học - Vận dụng kiến thức kĩ năng đã học
1.4. Năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn
1.4.1. Khái niệm năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn
Từ khái niệm về năng lực (OECD, 2009) thì NLVDKTHHVTT được tổ chức Giáo dục Quebec (Canada) định nghĩa là “Khả năng đề xuất, thực hiện, giải quyết các nhu cầu, nhiệm vụ mà cuộc sống nhân loại đã đặt ra trên cơ sở của việc tích lũy kinh nghiệm, tri thức, kĩ năng” (The Quebec Education Program, 2005). Từ đó, khái niệm NLVDKTHHVTT được chương trình Giáo dục môn Hóa học của Bộ Giáo dục và Đào tạo xác định là “Khả năng vận dụng các kiến thức, kĩ năng hóa học đã học vào giải quyết một số vấn đề trong học tập, nghiên cứu khoa học và một số tình huống cụ thể trong thực tiễn” (Ministry of Education and Training, 2018). Có thể thấy rằng khái niệm này được xây dựng dựa trên tính chất đặc trưng của bộ môn Hóa học là khoa học tự nhiên nghiên cứu về cấu tạo và sự biến đổi chất. Một cách hiểu khác, NLVDKTHHVTT của HS phổ thông được hiểu là khả năng vận dụng ngôn ngữ hóa học (phương trình hóa học, công thức hóa học, biểu tượng, kí hiệu hóa học…) và các nguyên lí, quy luật, định luật hóa học để giải quyết các nhu cầu thiết yếu của cuộc sống hằng ngày theo hướng cải thiện, nâng cao chất lượng sản phẩm hiện có.
1.4.2. Cấu trúc năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn
Năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn của HS THPT được mô tả gồm các năng lực thành phần và các mức độ thể hiện như sau:
- Năng lực hệ thống hóa kiến thức: Năng lực này có các mức độ thể hiện: Hệ thống hóa, phân loại được 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.
- Năng lực phân tích, tổng hợp các kiến thức hóa học vận dụng vào cuộc sống thực tiễn:
Các mức độ thể hiện của năng lực này gồm: Định hướng được các 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.
- Năng lực phát hiện các nội dung kiến thức hóa học được ứng dụng trong các vấn đề, các lĩnh vực khác nhau: Năng lực này thể hiện ở các mức độ: Phát hiện và hiểu rõ được các ứng dụng của hóa học trong các vấn đề thực phẩm, sinh hoạt, y học, sức khỏe, khoa học thường thức, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp và môi trường.
- Năng lực phát hiện các vấn đề trong thực tiễn và sử dụng kiến thức hóa học để giải thích: Năng lực này được thể hiện: Tìm mối liên hệ và giải thích được các hiện tượng trong tự nhiên và các ứng dụng của hóa học trong cuộc sống dựa vào các kiến thức hóa học và các kiến thức của các môn khoa học khác.
- Năng lực độc lập sáng tạo trong việc xử lí các vấn đề thực tiễn: Mức độ thể hiện của năng lực này là: Chủ động sáng tạo lựa chọn phương pháp, cách thức giải quyết vấn đề; Có năng lực hiểu biết và tham gia thảo luận về các vấn đề hóa học liên quan đến cuộc sống thực tiễn và bước đầu biết tham gia nghiên cứu khoa học để giải quyết các vấn đề đó.
Như vậy, năng lực vận dụng kiến thức được mô tả thông qua 5 năng lực thành phần và có các mức độ thể hiện cụ thể của mỗi năng lực. Từ cấu trúc này của năng lực mà GV có thể nghiên cứu, đề xuất các biện pháp phát triển năng lực cho HS và xây dựng các tiêu chí, bộ công cụ để GV đánh giá năng lực của HS và HS tự đánh giá mức độ phát triển năng lực của mình. Có nhiều biện pháp có thể áp dụng để phát triển NLVDKTHHVTT cho HS, trong bài báo này chúng tôi nghiên cứu xây dựng và sử dụng mô hình dạy học STEM trong dạy học hóa học THPT để phát triển NLVDKTHHVTT.
1.4.3. Biểu hiện năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn [4]
- 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. 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.
- Phát hiện và hiểu rõ được các ứng dụng của hóa học trong các vấn đề thực phẩm, sinh hoạt, y học, sức khỏe, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp và môi trường.
- Nắm được các 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.
- Tìm 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.
- Chủ động sáng tạo lựa chọn phương pháp, cách thức giải quyết vấn đề. Có năng lực hiểu biết và tham gia thảo luận về các vấn đề hóa học liên quan đến cuộc sống thực tiễn và bước đầu biết tham gia nghiên cứu khoa học để giải quyết các vấn đề đó.
1.4.4. Phương pháp đánh giá năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn
Để đánh giá NLVDKTHHVTT của HS, GV cần thực hiện:
- Sử dụng phối hợp và thường xuyên các phương pháp kiểm tra đánh giá khác nhau như viết, vấn đáp, trắc nghiệm, thực hành…
- Sử dụng các câu hỏi đòi hỏi sự suy luận, bài tập có yêu cầu tổng hợp cao, khái quát hóa, vận dụng lý thuyết vào thực tiễn.
- Kiểm tra việc thực hiện những bài tập vận dụng và vận dụng sáng tạo, tìm ra cách giải quyết đúng nhất, khoa học nhất và gần gũi nhất.
- Đánh giá cao những biểu hiện của năng lực vận dụng kiến thức, nhất là vận dụng kiến thức vào thực tiễn dù là nhỏ.
- Đánh giá các biểu hiện của NLVDKTHHVTT của HS thông qua hồ sơ, quá trình quan sát (sử dụng bảng kiểm quan sát), quá trình tự đánh giá, đánh giá đồng đẳng thông qua phiếu hỏi và đánh giái thông qua một số kĩ thuật thu nhận thông tin phản hồi khác (ví dụ: thông qua các sản phẩm hoạt động như yêu cầu HS thiết kế sơ đồ tư duy hoặc bản đồ khái niệm về nội dung bài học…).
1.5. Điều tra thực trạng dạy học STEM trong quá trình dạy và học môn hóa học ở lớp 11 THPT hiện nay nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn.
1.5.1. Tổ chức điều tra khảo sát 1.5.1.1. Mục đích điều tra 1.5.1.1. Mục đích điều tra
- Tìm hiểu thực trạng việc dạy học theo định hướng STEM ở trường THPT đặc biệt là việc tổ chức dạy học môn Hóa học theo định hướng STEM nhằm phát triển NLVDKTHHVTT cho HS.
- Tìm hiểu những khó khăn mà GV gặp phải trong việc xây dựng và thực hiện chủ đề dạy học STEM.
1.5.1.2. Đối tượng điều tra
Tiến hành thăm dò ý kiến của HS THPT và GV đang trực tiếp giảng dạy bộ môn hóa học tại các trường THPT trong địa bàn tỉnh Quảng Nam và Thành phố Đà Nẵng
1.5.1.3. Nội dung điều tra
Sử dụng phiếu khảo sát (ở phụ lục 1) để đánh giá thực trạng về dạy học STEM thông qua các môn học nói chung và đặc biệt là việc tổ chức dạy học môn Hóa học theo định hướng STEM nhằm phát triển NLVDKTHHVTT cho HS THPT và đánh giá những khó khăn mà GV gặp phải trong việc xây dựng và thực hiện các chủ đề dạy học STTEM. (Link phiếu khảo sát dành cho GV:
https://docs.google.com/forms/d/115WLKKAhIQYOFCZbGhE2EYHgUXdV7KB0K vP3uKTqJsE/edit)
(Link phiếu khảo sát dành cho HS:
https://docs.google.com/forms/d/16_iXb8uN3Cyc8LfHs7VyhCfyf6iiu7fGT- 7pkgBxwQc/edit)
1.5.1.4. Phương pháp điều tra
Sử dụng phương pháp điều tra thông qua phiếu hỏi: Phương pháp sử dụng loạt các câu hỏi đã được chuẩn bị sẵn theo nội dung xác định, người được hỏi sẽ trả lời bằng cách điền hoặc chọn đáp án phù với bản thân mình. Phiếu khảo sát phát cho HS và GV ở phần phụ lục 1.
1.5.2. Kết quả điều tra
1.5.2.1. Kết quả điều tra GV
Kết quả điều tra 13 GV giảng dạy tại các trường THPT trên địa bàn tỉnh Quảng Nam và thành phố Đà Nẵng như sau:
❖ Với câu hỏi “Thầy (cô) hiểu gì về khái niệm dạy học STEM?” thì thu được biểu đồ kết quả như sau:
Biểu đồ 1. 1. Tỉ lệ GV trả lời câu hỏi “Thầy (cô) hiểu gì về khái niệm dạy học STEM?”
Biểu đồ thể hiện: 61,5% các GV được hỏi chọn phương án “D. Cả ý B và C”, 30,8% các GV chọn phương án “C. Giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận liên môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán trong dạy học với mục tiêu nâng cao hứng thú học tập, vận dụng kiến thức liên môn” và còn lại 7,7% GV chọn phương án “A. Giáo dục STEM là dạy học tích hợp liên môn các môn Khoa học, công nghệ, kĩ thuật và Toán”. Như vậy, đa số các GV đã có được sự hiểu biết ban đầu về giáo dục STEM.
❖ Với câu hỏi “Theo các thầy (cô) dạy học theo định hướng STEM có ý nghĩa gì?”
được tổng hợp trong biểu đồ sau:
Biểu đồ 1. 2. Tỉ lệ GV trả lời câu hỏi “Theo các thầy (cô) dạy học theo định hướng STEM có ý nghĩa gì?”
Như vậy, đa số các thầy cô cho rằng ý nghĩa của việc dạy học theo định hướng STEM là giúp “Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho HS” (chiếm 92,3%), giúp “Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM” (chiếm 76,9%) và giúp “Hướng
nghiệp, phân luồng” (chiếm 76,9%). Từ biểu đồ có thể thấy rằng hầy hết các GV đã nhận thức được ý nghĩa quan trọng của việc giáo dục theo định hướng STEM.