NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
CƠ SỞ KHOA HỌC
I.1.1 Một số vấn đề cơ bản về stem
STEM là viết tắt của Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học, nhấn mạnh sự quan tâm của giáo dục đối với các lĩnh vực này Việc dạy học các môn STEM theo cách tiếp cận tích hợp liên môn và gắn với thực tiễn giúp hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực của người học.
Khi nói đến giáo dục STEM, cần hiểu theo hai cách: thứ nhất, là tư tưởng giáo dục nhằm chuẩn bị nguồn nhân lực đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của các ngành nghề STEM, từ đó nâng cao sức cạnh tranh cho nền kinh tế; thứ hai, là tiếp cận liên môn để tăng cường hứng thú học tập các môn STEM, áp dụng kiến thức liên môn vào giải quyết vấn đề thực tiễn, kết nối trường học với cộng đồng, và định hướng trải nghiệm học tập nhằm phát triển phẩm chất và năng lực của người học.
Mục tiêu giáo dục STEM trong trường phổ thông là thúc đẩy các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học, từ chương trình học đến đội ngũ giáo viên và cơ sở vật chất Điều này nhằm nâng cao nhận thức của nhà trường và xã hội về vai trò của các môn học STEM, thu hút sự quan tâm và hứng thú của học sinh Đồng thời, giáo dục hướng nghiệp cũng được kết hợp để định hướng phân luồng, tăng tỷ lệ học sinh chọn nghề nghiệp trong các lĩnh vực STEM, đáp ứng nhu cầu nguồn nhân lực cho sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa và phát triển kinh tế xã hội của đất nước.
I.1.2 Giáo dục stem trong chương trình GDPT 2018 đối với môn Hoá học
Trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018, giáo dục STEM không chỉ thúc đẩy các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học mà còn thể hiện phương pháp tiếp cận liên môn, nhằm phát triển năng lực và phẩm chất của người học.
Môn Hóa học không chỉ giúp học sinh phát triển năng lực hóa học mà còn góp phần hình thành các năng lực chung như thế giới quan khoa học, hứng thú học tập, và thái độ tôn trọng thiên nhiên Để nâng cao khả năng vận dụng kiến thức, giáo viên cần tạo điều kiện cho học sinh tiếp cận và trình bày thông tin về các vấn đề thực tiễn liên quan đến hóa học Việc giải quyết vấn đề, đánh giá kết quả và kết hợp giáo dục STEM trong dạy học sẽ giúp học sinh tích hợp kiến thức từ các môn Toán, Công Nghệ và Hóa học để giải quyết các tình huống thực tiễn hiệu quả.
Dạy học Hoá học và dạy học STEM có nhiều điểm tương đồng về phương pháp và hình thức tổ chức, đặc biệt là việc chú trọng vào hoạt động, thực hành, trải nghiệm và định hướng sản phẩm Điều này tạo nền tảng vững chắc cho việc triển khai nhiều nội dung công nghệ theo hướng tiếp cận STEM.
Giáo dục STEM trong môn Hóa học được thực hiện qua các bài học và chuyên đề học tập Việc triển khai chương trình giáo dục STEM sẽ được mở rộng thông qua việc dạy học các bài học liên môn giữa các môn học trong lĩnh vực STEM.
I.1.3 Quy trình xây dựng bài dạy stem
Tiến trình bài dạy STEM tuân theo quy trình thiết kế kỹ thuật, cho phép thực hiện các bước không nhất thiết phải theo thứ tự mà có thể diễn ra song song và hỗ trợ lẫn nhau Hoạt động nghiên cứu kiến thức nền có thể được tổ chức đồng thời với việc đề xuất giải pháp, trong khi hoạt động chế tạo mẫu có thể diễn ra song song với thử nghiệm và đánh giá Các bước này vừa là mục tiêu vừa là điều kiện để thực hiện các bước còn lại.
Trong các bài dạy STEM, hai sản phẩm học tập chính thường gặp là bản thiết kế và sản phẩm chế tạo (sản phẩm STEM) Ngoài ra, còn có các sản phẩm học tập khác như phiếu học tập hoàn thành, kết quả thảo luận trên bảng nhóm, bài trình chiếu và poster.
Mỗi bài dạy STEM bao gồm 5 hoạt động có thể linh hoạt tổ chức trong và ngoài lớp học, tùy thuộc vào nội dung và phạm vi kiến thức Mỗi hoạt động cần được mô tả rõ ràng về mục tiêu, nội dung, sản phẩm dự kiến của học sinh và phương pháp tổ chức.
Hoạt động 1: Xác định vấn đề
Giáo viên giao nhiệm vụ học tập cho học sinh, yêu cầu hoàn thành sản phẩm hoặc giải quyết vấn đề cụ thể Học sinh cần sử dụng kiến thức mới từ bài học để đề xuất và xây dựng giải pháp Tiêu chí của sản phẩm rất quan trọng, buộc học sinh phải nắm vững kiến thức mới để thiết kế và giải thích sản phẩm cần thực hiện.
Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp
Tổ chức hoạt động học tích cực cho học sinh, giúp tăng cường tính tự lực tùy theo từng đối tượng dưới sự hướng dẫn linh hoạt của giáo viên Khuyến khích học sinh tự tìm tòi và chiếm lĩnh kiến thức để áp dụng vào việc đề xuất và thiết kế sản phẩm.
Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp
Tổ chức cho học sinh trình bày và bảo vệ bản thiết kế của mình, đồng thời thu thập ý kiến đóng góp để chú trọng vào việc chỉnh sửa và xác thực các thuyết minh.
Nắm vững kiến thức mới và liên tục chỉnh sửa trước khi thử nghiệm trong quá trình chế tạo Hướng dẫn học sinh đánh giá và điều chỉnh thiết kế mẫu ban đầu để đảm bảo tính khả thi của sản phẩm.
Hoạt động 4: Chế tạo sản phẩm theo phương án thiết kế đã được lựa chọn, thử nghiệm và đánh giá trong quá trình chế tạo
Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận và điều chỉnh
Tổ chức cho học sinh trình bày mẫu thiết kế đã hoàn thành, trao đổi, thảo luận và tiếp tục điều chỉnh để hoàn thiện mẫu
I.2.1 Khả năng triển khai bài “Liên kết ion” theo dạy học stem trong chương trình hoá học 10
Bài “Liên kết ion” giới thiệu các liên kết hóa học một cách cụ thể, khác với các bài học trước đó Nội dung bài học có thể áp dụng phương pháp dạy học STEM, giúp học sinh liên kết kiến thức về cấu tạo nguyên tử và xu hướng nhường, nhận electron để hình thành các ion Đây cũng là bài mở đầu cho chương liên kết hóa học, tạo điều kiện cho học sinh khám phá các bài học tiếp theo.
I.2.2 Khả năng tiếp nhận nhiệm vụ và triển khai vấn đề theo stem của học sinh lớp thực nghiệm
NỘI DUNG ĐÃ NGHIÊN CỨU
II.1 Điều tra thực trạng
II.1.1 Thực trạng về mức độ tiếp cận stem của giáo viên và học sinh
Chúng tôi đã khảo sát 47 giáo viên Hoá học tại các trường THPT trong huyện về việc tìm hiểu, nhận thức và áp dụng STEM trong giảng dạy Kết quả cho thấy 100% giáo viên đã từng nghe về STEM, trong đó hơn 51% nắm rõ kiến thức, còn 49% vẫn còn mơ hồ.
Trong một khảo sát đối với 429 học sinh lớp 10 chọn môn Hoá học năm học 2022-2023, cho thấy gần 36% học sinh đã hiểu rõ và từng tham gia hoạt động STEM Khoảng 34% đã tham gia nhưng chưa hiểu rõ về STEM, trong khi số còn lại chỉ nghe nói mà chưa thực hành Đặc biệt, có 30 em (7%) chưa bao giờ nghe đến STEM.
II.1.2 Đánh giá của giáo viên và học sinh về tính khả thi và cấp thiết của việc vận dụng dạy học stem vào bài “Liên kết ion” Để có được sự đánh giá về tính cấp thiết và tính khả thi của vận dụng stem vào dạy học bài “Liên kết ion”, chúng tôi tiến hành khảo sát giáo viên Hoá học và học sinh lớp 10 theo hình thức bảng hỏi qua google biểu mẫu Bảng hỏi thiết kế 4 mức độ về tính cấp thiết gồm không cấp thiết, ít cấp thiết, cấp thiết và rất cấp thiết; đối với tính khả thi, chúng tôi thiết kế 4 mức: không khả thi, ít khả thi, khả thi và rất khả thi để hỏi về 3 vấn đề: một là vận dụng stem trong chương trình Hoá học 10 sách mới; hai là vận dụng stem thiết kế mô hình tinh thể NaCl; ba là vận dụng stem để trải nghiệm nuôi tinh thể alum Với mức độ không cấp thiết hoặc không khả thi chúng tôi đo bằng 1 điểm, ít cấp thiết, ít khả thi 2 điểm, cấp thiết, khả thi 3 điểm, rất cấp thiết, rất khả thi là 4 điểm Kết quả thu được tính ra giá trị trung bình dựa vào phần mềm excel như sau
Về tính cấp thiết sử dụng stem nghiên cứu sgk Hoá 10
Mức độ không cấp thiết ít cấp thiết cấp thiết rất cấp thiết
Số lựa chọn 1 3 27 16 47 Điểm 1 6 81 64 TB: 3,23
Mức độ không cấp thiết ít cấp thiết cấp thiết rất cấp thiết
Số lựa chọn 12 31 235 151 429 Điểm 12 62 705 604 TB: 3,22
Về tính khả thi của việc sử dụng stem trong nghiên cứu Hoá học 10
Mức độ không khả thi ít khả thi khả thi rất khả thi Tổng
Số lựa chọn 1 3 27 16 47 Điểm 1 6 81 64 TB: 3,23
Mức độ không khả thi ít khả thi khả thi rất khả thi Tổng
Số lựa chọn 8 35 232 154 429 Điểm 8 70 696 616 TB: 3,24
Về sử dụng stem thiết kế mô hình tinh thể NaCl
Mức độ không cấp thiết ít cấp thiết cấp thiết rất cấp thiết
Số lựa chọn 2 8 27 10 47 Điểm 2 16 81 40 TB: 3,0 học sinh
Số lựa chọn 12 33 234 150 429 Điểm 12 66 702 600 TB: 3,2
Mức độ không khả thi ít khả thi khả thi rất khả thi Tổng giáo viên
Số lựa chọn 0 5 28 14 47 Điểm 0 10 84 56 TB: 3,2 học sinh
Số lựa chọn 9 35 228 157 429 Điểm 9 70 684 628 TB: 3,24
Về sử dụng stem trải nghiệm: nuôi tinh thể Alum
Mức độ không cấp thiết ít cấp thiết cấp thiết rất cấp thiết
Số lựa chọn 2 7 29 9 47 Điểm 2 14 87 36 TB: 3,0 học sinh
Số lựa chọn 10 40 214 165 429 Điểm 10 120 642 660 TB: 3,3
Mức độ không khả thi ít khả thi khả thi rất khả thi Tổng giáo viên
Số lựa chọn 1 3 30 13 47 Điểm 1 6 90 52 TB: 3,2 học sinh
Số lựa chọn 10 40 214 165 429 Điểm 10 120 642 660 TB: 3,3
II.2 Đánh giá thực trạng
Lý thuyết STEM đã trở nên phổ biến trong cộng đồng giáo dục, với nhiều hoạt động STEM được tổ chức tại các trường học, huyện và tỉnh.
Chương trình GDPT 2018 đã được triển khai với nhiều hình thức phong phú và đa dạng, giúp phát huy tính tích cực và chủ động của người học.
- Mọi người đánh giá cao việc sử dụng stem vào dạy học, đặc biệt là các môn
Việc vận dụng STEM trong bài học và trải nghiệm là cấp thiết và khả thi, theo nhận định của cả giáo viên và học sinh Họ khẳng định rằng bài "Liên kết ion" hoàn toàn có thể áp dụng STEM, điều này cũng được coi là cần thiết trong quá trình thực hiện sách giáo khoa lớp 10 mới.
Một số người vẫn còn thờ ơ với sự đổi mới trong giáo dục, chưa chú ý đúng mức đến sự phát triển của ngành và trường học Họ chưa thực sự tìm hiểu về các phương thức dạy học mới nhằm đáp ứng các mục tiêu và yêu cầu của chương trình GDPT 2018.
Một số giáo viên mới vẫn chỉ nghe nói đến STEM mà chưa thật sự hiểu rõ, điều này có thể là nguyên nhân khiến một số học sinh xem STEM như một hoạt động cao siêu mà họ không cảm thấy phù hợp.
Số liệu khảo sát cho thấy rằng việc đổi mới phương pháp giảng dạy, đặc biệt là STEM, chưa trở thành hoạt động thường xuyên và quen thuộc Các cuộc tập huấn chỉ cung cấp kiến thức lý thuyết về STEM, trong khi nhiều giáo viên vẫn chưa sẵn sàng cho những thay đổi mới mẻ và tiến bộ, mặc dù họ tin rằng đây là một giải pháp cần thiết và khả thi.
Kết quả khảo sát cho thấy có sự thống nhất giữa học sinh và giáo viên; nếu giáo viên thay đổi, học sinh cũng sẽ thay đổi theo Ngược lại, nếu giáo viên không kịp thời điều chỉnh phương pháp giảng dạy, sẽ không đáp ứng được nhu cầu của học sinh trong thời đại mới.
II.3 Thiết kế kế hoạch dạy học stem bài “Liên kết ion”
II.3.1 Kế hoạch tổng quát bài “Liên kết ion”
BÀI 9: LIÊN KẾT ION (CTST) (2 tiết tại lớp + 1 tuần ở nhà) Tiết 1: Mục I
Yêu cầu cần đạt trong chương trình GDPT 2018
– Trình bày được khái niệm và sự hình thành liên kết ion (nêu một số ví dụ điển hình tuân theo quy tắc octet)
– Nêu được cấu tạo tinh thể NaCl Giải thích được vì sao các hợp chất ion thường ở trạng thái rắn trong điều kiện thường (dạng tinh thể ion)
– Lắp được mô hình phân tử, tinh thể NaCl (theo mô hình có sẵn)
Trong bài học này, học sinh được học về liên kết ion
1.1 Năng lực chung - Tự chủ và tự học: Chủ động, tích cực tìm hiểu về loại liên kết hóa học hình thành giữa kim loại điển hình và phi kim điển hình khi chúng phản ứng với nhau
Giao tiếp và hợp tác là yếu tố quan trọng trong việc sử dụng ngôn ngữ khoa học để diễn đạt sự hình thành các loại ion và liên kết ion Hoạt động nhóm cần được thực hiện hiệu quả theo yêu cầu của giáo viên, đảm bảo rằng tất cả các thành viên trong nhóm đều có cơ hội tham gia thảo luận và thuyết trình.
- Giải quyết vấn đề và sáng tạo:
1.2 Năng lực hóa học - Nhận thức hoá học: Trình bày được sự hình thành liên kết ion; nêu được cấu tạo tinh thể NaCl; Giải thích được vì sao các hợp chất ion thường ở trạng thái rắn ở điều kiện thường; Thiết kế được mô hình tinh thể NaCl
Khám phá thế giới tự nhiên qua lăng kính hóa học giúp chúng ta hiểu rõ hơn về những bí ẩn của tự nhiên, như sự đa dạng hình dạng, màu sắc và độ bền của các tinh thể khác nhau Kiến thức về liên kết ion không chỉ giải thích các hiện tượng này mà còn mở ra nhiều ứng dụng thiết thực trong cuộc sống hàng ngày.
Vận dụng kiến thức và kỹ năng đã học để thiết kế mô hình tinh thể NaCl, đồng thời giải thích các hiện tượng liên quan đến tinh thể trong tự nhiên, đặc biệt là những tinh thể có nhiệt độ nóng chảy cao.
- Chăm chỉ: Trung thực, cẩn thận, tỉ mỉ, kiên nhẫn khi tiến hành thí nghiệm và báo cáo kết quả thí nghiệm
- Có niềm say mê, hứng thú với việc khám phá và học tập môn Hóa học
II THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU
- Đọc lại các kiến thức đã học có liên quan ở các bài trước
- Mẫu tinh thể muối ăn
- Xiên nhọn, đất nặn 2 màu khác nhau
II TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
1 Hoạt động 1: Khởi động 5 phút a Mục tiêu
- Tạo hứng thú và kích thích sự tò mò của học sinh vào chủ đề học tập
Học sinh tiếp nhận kiến thức chủ động, tích cực, hiệu quả b Nội dung:
Câu 1: Các nguyên tử nhường hoặc nhận e có còn trung hòa về điện không?
Chúng mang điện tích âm hay dương? Các phần tử mang điện này được gọi là gì?
THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
III.1 Dạy học theo kế hoạch bài dạy
Chúng tôi đã thực nghiệm dạy học bài “Liên kết ion” bằng phương pháp STEM tại lớp 10T1, so sánh với lớp đối chứng 10A4 Hai lớp có sĩ số gần bằng nhau (43 và 44), với lớp 10T1 tập trung vào các chuyên đề Toán, Vật lý, Tiếng Anh, trong khi lớp 10A4 chú trọng vào Toán, Vật lý, Hóa học Điểm trung bình đầu vào của cả hai lớp tương đương, nhưng lớp 10T1 áp dụng phương pháp STEM, còn lớp 10A4 sử dụng phương pháp nêu vấn đề truyền thống.
III.2 Kết quả thực nghiệm
Lớp 10T1 thể hiện sự hào hứng trong học tập và khả năng làm việc nhóm, cùng với sự tiến bộ trong thuyết trình, làm báo cáo và thực hiện thí nghiệm Các em đã kết hợp kiến thức từ các môn học như Toán, Vật lí và Tin học, trở nên năng động hơn và yêu thích môn Hoá học nhờ vào việc tạo ra sản phẩm do chính mình làm ra.
Kết quả bài kiểm tra
Kết quả so sánh cho thấy lớp thực nghiệm đạt thành tích vượt trội hơn hẳn lớp đối chứng, đặc biệt trong phần câu hỏi nâng cao Cụ thể, ở câu 9, có 12 học sinh lớp thực nghiệm chọn đúng, cho thấy sự hiệu quả của phương pháp giảng dạy áp dụng.
Trong lớp thực nghiệm, có 10 em làm đúng hai câu hỏi, trong khi lớp đối chứng không có em nào đạt được kết quả này Điều này cho thấy tập giá trị điểm của lớp thực nghiệm tập trung hơn, chứng minh hiệu quả của phương pháp dạy học mà chúng tôi đã áp dụng.
