NỘI DUNG
Cơ sở lý luận
1.1 Một số khái niệm cơ bản
Dạy học tích hợp là phương pháp giảng dạy kết hợp nhiều môn học để làm rõ nội dung mà giáo viên cho là cần thiết Phương pháp này giúp học sinh tiếp thu kiến thức lý thuyết và thực hành đồng thời trong cùng một bài học, tạo ra sự liên kết giữa các môn học.
1.1.2 Năng lực và tiếp cận năng lực
Năng lực là thuộc tính cá nhân được hình thành từ tố chất bẩm sinh và quá trình học tập, rèn luyện Nó cho phép con người kết hợp kiến thức, kỹ năng cùng các thuộc tính cá nhân như hứng thú, niềm tin và ý chí để thực hiện thành công các hoạt động nhất định, đạt được kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể.
Tiếp cận năng lực thực chất tập trung vào việc định hướng quan điểm đầu ra, coi năng lực là yếu tố chính trong quá trình đánh giá, nghiên cứu và đào tạo.
1.1.2.1 Một số năng lực cơ bản a) Năng lực tự học
Năng lực tự học là yếu tố quan trọng trong thế kỷ 21, nơi mà học suốt đời và xã hội học tập được đề cao Đây là khả năng tự tìm tòi, nhận thức và áp dụng kiến thức vào các tình huống mới với chất lượng cao Giáo dục năng lực tự học không chỉ là phương pháp giáo dục cơ bản mà còn giúp hình thành và phát triển nhân cách, tính tự chủ, sáng tạo, và trách nhiệm của người học trong mọi hoạt động học tập và cuộc sống.
- Biểu hiện của năng lực tự học:
+ Biết xây dựng kế hoạch tự học.
+ Biết lựa chọn hình thức tự học.
+ Cá nhân và nhóm biết tự đọc SGK và lựa chọn tài liệu tham khảo, đặc biệt là khai thác thông tin trên mạng Internet.
+ Biết tự tìm kiếm thông tin, xử lý thông tin và báo cáo kết quả.
+ Biết vận dụng kiến thức hóa học tích lũy được vào thực tiễn cuộc sống. b) Năng lực giải quyết vấn đề:
Năng lực giải quyết vấn đề (NLGQVĐ) là khả năng của con người trong việc nhận diện vấn đề cần được giải quyết, đồng thời áp dụng kiến thức, kỹ năng và kinh nghiệm cá nhân để hành động hiệu quả nhằm đạt được giải pháp thành công cho vấn đề đó.
NLGQVĐ là tổ hợp các năng lực thể hiện các kĩ năng trong hoạt động nhằm giải quyết có hiệu quả những nhiệm vụ của vấn đề.
+ Biết phát hiện vấn đề, tìm hiểu một vấn đề.
+ Đề xuất được các giải pháp để GQVĐ.
+ Lập được kế hoạch thực hiện để GQVĐ.
+ Thực hiện kế hoạch độc lập sáng tạo hoặc hợp tác để: thu thập thông tin, xử lý thông tin, chọn giả thuyết đúng/sai.
+ Tự đánh giá và rút ra kết luận chính xác.
+ Vận dụng vào tình huống mới. c) Năng lực hợp tác
Năng lực hợp tác bao gồm nhiều yếu tố quan trọng như sự đồng cảm, định hướng phục vụ, khả năng tổ chức, phát triển người khác, và tạo ảnh hưởng Ngoài ra, kỹ năng giao tiếp, kiểm soát xung đột, lãnh đạo có tầm nhìn, sự khôn ngoan, và khả năng xây dựng mối quan hệ cũng là những thành phần thiết yếu Tinh thần đồng đội và sự hợp tác trong các hoạt động nhận thức đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy hiệu quả làm việc nhóm.
- Biểu hiện của năng lực hợp tác:
+ Biết lắng nghe nhiệm vụ chung của nhóm và nhận nhiệm vụ của nhóm phân công.
+ Thực hiện tích cực có kết quả các nhiệm vụ do nhóm giao cho theo cá nhân, theo cặp hoặc theo nhóm nhỏ.
+ Biết trình bày, chia sẻ kết quả với các thành viên trong nhóm.
+ Biết lắng nghe các ý kiến của thành viên khác.
Biết tự đánh giá và đánh giá kết quả của các thành viên trong nhóm cũng như giữa các nhóm với thái độ chia sẻ và xây dựng là rất quan trọng Đồng thời, năng lực ứng dụng công nghệ thông tin cũng đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả làm việc nhóm.
- Năng lực ứng dụng công nghệ thông tin (CNTT)
Trong hoạt động dạy học, sự kết hợp giữa các yếu tố khách quan và chủ quan là rất quan trọng Việc thành thạo các phương pháp khoa học, công nghệ và công cụ kỹ thuật hiện đại giúp tổ chức và khai thác hiệu quả tài nguyên thông tin Điều này đảm bảo rằng hoạt động dạy học đạt được kết quả cao.
- Biểu hiện của năng lực ứng dụng CNTT:
+ Có khả năng tìm được các thông tin, dữ liệu một cách chính xác, khoa học và phù hợp với nội dung bài học.
Lựa chọn và sử dụng hiệu quả các thiết bị công nghệ thông tin và truyền thông là rất quan trọng để phục vụ cho mục đích tìm kiếm thông tin, xây dựng hệ thống kiến thức, cũng như chia sẻ và trao đổi thông tin một cách an toàn và hiệu quả.
+ Biết lựa chọn và tham khảo nhiều trang web đáng tin cậy phù hợp với mục đích đề ra.
+ Biết mã hóa kiến thức thành các từ khóa để tìm kiếm hiệu quả.
+ Biết lưu trữ dữ liệu an toàn và bảo mật trên các bộ nhớ khác nhau, với những định dạng khác nhau.
1.2 Giáo dục STEM trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018
Giáo dục STEM trong Chương trình giáo dục phổ thông năm 2018 của Bộ Giáo dục và Đào tạo định nghĩa là một mô hình giáo dục liên môn, giúp học sinh vận dụng kiến thức về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể.
1.3 Ý nghĩa giáo dục STEM với môn Hóa học
Hóa học là một ngành khoa học tự nhiên nghiên cứu thành phần, cấu trúc, tính chất và sự biến đổi của các chất Nó kết hợp lý thuyết và thực nghiệm, đóng vai trò cầu nối với các ngành khoa học khác như Vật lý, Sinh học và Y dược Những tiến bộ trong hóa học thường gắn liền với các phát hiện mới trong lĩnh vực sinh học, y học và vật lý, góp phần quan trọng vào sự phát triển kinh tế - xã hội Thành tựu của hóa học được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như vật liệu, năng lượng, y dược, công nghệ sinh học và nông – lâm – ngư nghiệp Trong chương trình giáo dục phổ thông 2018, môn Hóa học là một phần của giai đoạn giáo dục định hướng nghề nghiệp ở cấp trung học phổ thông, được học sinh lựa chọn theo sở thích và năng lực cá nhân.
Hóa học có mối liên hệ chặt chẽ với các môn học khác như Toán học, Vật lí và Sinh học, với các khái niệm như cấu tạo nguyên tử, phương trình hóa học và các chất hữu cơ Việc dạy học Hóa học theo phương thức giáo dục tích hợp giữa các môn học là rất cần thiết Các kiến thức về phân bón hóa học và ứng dụng của chúng liên quan đến công nghệ, trong khi các bài học về bảo vệ môi trường như ô nhiễm nước và hiệu ứng nhà kính gắn liền với kinh tế - xã hội Mô hình STEM giúp học sinh học Hóa học kết hợp với Toán học, Công nghệ và các môn khoa học khác, đồng thời tạo cơ hội trải nghiệm thực tiễn với xã hội và doanh nghiệp Điều này không chỉ kích thích hứng thú và tự tin của học sinh mà còn phát triển các năng lực học tập cần thiết cho nguồn nhân lực hiện đại.
Cơ sở thực tiễn
2.1.Tìm hiểu về thực trạng giáo dục STEM ở trường THPT Quỳ Hợp 2.1.1 Thực trạng chung
Giáo dục STEM đã bắt đầu xuất hiện tại các cơ sở giáo dục tư nhân ở Việt Nam từ năm 2012 Mặc dù chủ đề này đã được đề cập nhiều, nhưng giáo viên vẫn chưa quan tâm và thực hiện nhiều do một số vấn đề tồn tại, trong đó có ba lý do chính.
Học sinh hiện nay vẫn duy trì tâm lý học để lấy điểm và chuẩn bị cho kỳ thi THPT Quốc gia, dẫn đến việc chưa chủ động tìm kiếm và nghiên cứu tài liệu liên quan đến môn học.
+ Thiếu cơ sở vật chất, hành trang cho giáo viên và học sinh
Giáo viên chưa nhận được sự đầu tư thích đáng cho việc giảng dạy theo định hướng STEM, dẫn đến nhiều người tỏ ra thờ ơ với phương pháp này Phương pháp giảng dạy STEM yêu cầu nhiều thời gian, công sức và trí tuệ hơn so với các hình thức giảng dạy truyền thống trong trường học.
Vào năm 2020-2021, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã ban hành Công văn 3089 nhằm triển khai giáo dục STEM trong hệ thống giáo dục trung học Trước đó, giáo dục STEM chỉ được thực hiện tại một số trường phổ thông, chủ yếu thu hút học sinh tham gia vào các hoạt động nghiên cứu khoa học.
2.1.2 Xuất phát từ thực trạng giáo dục STEM ở trường THPT Quỳ Hợp 2 a) Đối với giáo viên
Vào năm 2020-2021, Sở GD&ĐT Nghệ An đã ban hành Công văn số 1677/SGD&ĐT-GDTrH ngày 26/8/2020, hướng dẫn thực hiện giáo dục STEM tại các trường trung học Tại trường THPT Quỳ Hợp 2, Tổ KHTN đã triển khai một số chủ đề giảng dạy theo định hướng STEM nhằm áp dụng mô hình dạy học mới.
Trước đây, tại trường THPT Quỳ Hợp 2, việc áp dụng phương pháp dạy học theo định hướng STEM chủ yếu chỉ được thực hiện bởi một số giáo viên, nhằm hướng dẫn học sinh tham gia các cuộc thi.
Để khảo sát việc dạy học theo định hướng STEM tại trường THPT Quỳ Hợp 2, tôi đã tiến hành phát phiếu điều tra cho 21 giáo viên thuộc các môn Hóa học, Vật lí, Sinh học và Công nghệ, nhằm hiểu biết hơn về mô hình dạy học mới này và nhận thức của giáo viên về nó.
1.Thầy (cô) đã từng thực hiện một chủ đề/ bài học theo định hướng STEM?
Mức độ Thường xuyên dạy Đã từng dạy Chưa từng dạy Ý kiến SL 0 15 6
2.Theo thầy (cô) STEM có phải là một phương pháp dạy học mới?
Là một phương pháp dạy học hiện đại 5 23,08%
Là một mô hình dạy học trong đó có thể kết hợp các phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực
3 Thầy (cô) có gặp khó khăn khi lựa chọn các chủ đề STEM theo nội dung của
Khó khăn khi chọn các chủ đề STEM 14 66,67%
4 Theo thầy (cô) mô hình giáo dục STEM ở trường thầy cô có cần thiết và quan trọng không? Vì sao?
Mức độ nhận thức Ý kiến
Học sinh tham gia học tập tích cực và chủ động thông qua các hoạt động trải nghiệm, báo cáo và thảo luận, từ đó áp dụng kiến thức vào thực tiễn một cách hiệu quả.
Môn học trở nên gần gũi với cuộc sống, gắn kiến thức lí thuyết với đời sống thực tế.
Phát triển các năng lực và kĩ năng mềm thiết yếu như kĩ năng thuyết trình, giao tiếp hiệu quả, khả năng tự học, làm việc nhóm và ứng dụng công nghệ thông tin là rất quan trọng trong môi trường hiện đại.
Chuẩn bị công phu, mất nhiều thời gian, hiệu quả bài học không cao.
5 Theo thầy (cô) trong giáo dục STEM học sinh có phải tạo ra sản phẩm vật chất hay không?
Phải có sản phẩm vật chất 9 42,85%
Tùy theo giáo viên vận dụng mô hình giáo dục STEM nào mà sẽ có yêu cầu học sinh tạo ra sản phẩm vật chất hay không
6 Thầy (cô) có muốn tiếp tục dạy học và tăng thời lượng dạy học theo định hướng
Không muốn vì mất nhiều thời gian công sức 2 9,52%
Muốn tìm hiểu và dạy nhưng chỉ thực hiên 1 chủ đề (bài học)/1 năm học.
Muốn tìm hiểu và tăng thời lượng dạy vì mô hình có nhiều ý nghĩa thực tiễn và nâng cao hứng thú HS và chất lượng dạy học bộ môn.
Kết quả điều tra cho thấy có 16 giáo viên tham gia dạy học theo định hướng STEM tại trường THPT Quỳ Hợp 2, với 66,66% cho rằng giáo dục STEM là cần thiết và 90,48% mong muốn áp dụng phương pháp này trong giảng dạy Giáo viên nhận thấy mô hình giáo dục STEM giúp học sinh học tập tích cực và chủ động (61,9%), đồng thời kết nối kiến thức lý thuyết với thực tiễn (66,67%) Hơn nữa, giáo dục STEM còn phát triển các kỹ năng mềm cần thiết cho học sinh như thuyết trình, giao tiếp, tự học và hợp tác Tuy nhiên, đa số giáo viên vẫn chưa nắm vững mô hình dạy học mới, gặp khó khăn trong việc lựa chọn chủ đề STEM và soạn giáo án theo định hướng này.
Trước khi triển khai phương pháp dạy học STEM, tôi đã tiến hành khảo sát 121 học sinh từ các lớp 11B3 (42 học sinh), 11B4 (39 học sinh) và 11B10 (40 học sinh) tại Trường THPT Quỳ Hợp 2 Kết quả khảo sát cho thấy
1 Theo em, kiến thức môn Hóa học có cần thiết và hữu ích cho cuộc sống không?
Theo khảo sát, có đến 41,33% học sinh chưa nhận thấy tầm quan trọng của kiến thức môn Hóa học trong cuộc sống hàng ngày, dẫn đến việc học tập yếu kém ở môn này Việc thiếu nhận thức về lợi ích của việc học Hóa học là một trong những nguyên nhân chính ảnh hưởng đến kết quả học tập của các em.
2 Nguyên nhân HS học yếu môn Hóa học Ý kiến
Lí thuyết trừu tượng, khó hiểu, liên quan nhau 49 40,49%
Khó vận dụng lí thuyết vào bài tập 40 33,06%
Môn học khó, nặng kiến thức hàn lâm, ít gắn nhiều với thực tiễn
Phương pháp dạy học môn Hóa học hiện nay chưa hấp dẫn, khiến nhiều học sinh cảm thấy môn học này khó và nặng nề về kiến thức Điều này góp phần làm giảm sự thu hút của môn Hóa học đối với học sinh, dẫn đến việc ít người chọn học môn này.
3 Em đã học môn Hóa học theo định hướng STEM? Ý kiến
Chưa được học 79 65,29% Đã được học 42 34,71%
4 Em có muốn học môn Hóa học theo mô hình giáo dục
Không muốn học 0 0% Đa số HS quan tâm và muốn học theo mô hình giáo dục mới.
2.1.3 Thực trạng hiểu biết của HS về việc sử dụng phân bón hóa học, tác động của phân bón đến môi trường.
Do những thói quen sinh hoạt, sản xuất đặc thù của người dân miền núi tôi đã tiến hành thu thập thông tin từ phía học sinh như sau:
80% HS các lớp tôi khảo sát là gia đình có nguồn thu nhập chính từ nông nghiệp
99% các em HS chưa biết cách phân loại rác thải, và gia đình chưa có ý thức về việc phân loại rác thải
Tác động của rác thải đến môi trường và cuộc sống các em đang hiểu rất mơ hồ, chung chung
95% gia đình HS được khảo sát chưa biết tận dụng rác thải để làm phân bón hữu cơ.
Sau khi thực hiện bài kiểm tra nhanh về kiến thức phân bón và ảnh hưởng của phân bón hóa học đến môi trường, tôi đã rút ra một số nhận xét quan trọng.
Nhiều học sinh có kiến thức hạn chế về phân bón và tác động của việc sử dụng phân hóa học dư thừa Họ thường cho rằng hiện tượng thoái hóa đất, tuổi thọ cây cam thấp và cam rụng hàng loạt là do thời tiết và lạm dụng thuốc trừ sâu, mà không nhận ra rằng việc lạm dụng phân bón cũng là nguyên nhân quan trọng Sự lạm dụng này không chỉ làm thoái hóa đất mà còn hủy diệt hệ vi sinh vật, thúc đẩy sự phát triển của sâu bệnh và gây ô nhiễm môi trường Kiến thức mơ hồ sẽ cản trở khả năng tiếp nhận tri thức và ứng dụng sau này, trong khi học sinh có thể đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao nhận thức của cộng đồng về vấn đề này.
Giải pháp thiết kế chủ đề
3.1 Tiêu chí xây dựng chủ đề/ bài học STEM
Tiêu chí 1: Chủ đề bài học STEM tập trung vào các vấn đề của thực tiễn
Trong các bài học STEM, học sinh được đặt vào các vấn đề thực tiễn xã hội, kinh tế, môi trường và yêu cầu tìm các giải pháp.
Tiêu chí 2: Cấu trúc bài học STEM kết hợp tiến trình khoa học và quy trình thiết kế kĩ thuật
Tiến trình bài học STEM mang lại sự linh hoạt, giúp học sinh xác định vấn đề hoặc yêu cầu thiết kế và phát triển giải pháp sáng tạo.
Quy trình xây dựng bài học định hướng giáo dục STEM, HS thực hiện các hoạt động theo 8 bước sau:
Để giải quyết một vấn đề hiệu quả, trước tiên cần xác định rõ vấn đề cần giải quyết Tiếp theo, tiến hành nghiên cứu kiến thức nền để hiểu rõ hơn về bối cảnh và các yếu tố liên quan Sau đó, đề xuất các giải pháp hoặc thiết kế khả thi Từ đó, lựa chọn giải pháp hoặc thiết kế tối ưu nhất Tiếp theo, chế tạo mô hình hoặc nguyên mẫu để hiện thực hóa ý tưởng Cuối cùng, thực hiện thử nghiệm và đánh giá để đảm bảo giải pháp đạt hiệu quả mong muốn.
Bước 7 Chia sẻ và thảo luận Bước 8 Điều chỉnh thiết kế
Trong thực tiễn dạy học, quy trình 8 bước này được thể hiện qua 5 hoạt động chính:
Hoạt động 1 Xác định vấn đề (yêu cầu thiết kế, chế tạo)
Hoạt động 2 Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất các giải pháp thiết kế
Hoạt động 3 Trình bày và thảo luận phương án thiết kế
Hoạt động 4 Chế tạo mô hình/thiết bị theo phương án thiết kế (đã được cải tiến theo góp ý); thử nghiệm và đánh giá
Hoạt động 5 Trình bày và thảo luận về sản phẩm được chế tạo; điều chỉnh thiết kế ban đầu.
Trong quy trình kỹ thuật, học sinh thực hiện các thử nghiệm dựa trên nghiên cứu của mình, áp dụng nhiều phương pháp khác nhau, học hỏi từ những sai lầm và điều chỉnh lại cách tiếp cận Mục tiêu của các em là phát triển giải pháp cho các vấn đề đã đặt ra, từ đó tiếp thu và áp dụng kiến thức mới trong chương trình học.
Phương pháp dạy học STEM khuyến khích học sinh tham gia vào các hoạt động tìm tòi và khám phá, giúp định hướng hành động và trải nghiệm thực tế Qua đó, học sinh không chỉ tiếp thu kiến thức mà còn phát triển khả năng sáng tạo khi tạo ra sản phẩm từ những gì đã học.
Quá trình tìm tòi khám phá là yếu tố quan trọng trong các hoạt động STEM, đặc biệt nổi bật trong hoạt động 2 và hoạt động 4 Trong hoạt động 2, học sinh thực hiện quan sát và thí nghiệm để xây dựng và kiểm chứng quy luật, từ đó tiếp thu kiến thức nền và rèn luyện các kỹ năng như quan sát, dự đoán, thí nghiệm, đo đạc, thu thập và phân tích dữ liệu Còn trong hoạt động 4, việc tìm tòi khám phá giúp học sinh kiểm nghiệm các giải pháp khác nhau nhằm tối ưu hóa sản phẩm.
Trong các bài học STEM, học sinh tham gia vào các hoạt động học tập mở, với các điều kiện nhất định như vật liệu sẵn có Hoạt động học tập mang tính chuyển giao và hợp tác, nơi học sinh tự đưa ra quyết định về các giải pháp giải quyết vấn đề Học sinh thực hiện việc trao đổi thông tin để chia sẻ ý tưởng và có thể tái thiết kế nguyên mẫu của mình khi cần thiết Họ cũng tự điều chỉnh ý tưởng và thiết kế các hoạt động tìm tòi, khám phá theo cách riêng của mình.
Tiêu chí 4: Hình thức tổ chức bài học STEM lôi cuốn học sinh vào hoạt động nhóm kiến tạo
Giúp học sinh làm việc nhóm trong giáo dục STEM là một thách thức, yêu cầu sự hợp tác giữa các giáo viên để áp dụng phương pháp dạy học đồng nhất Việc sử dụng ngôn ngữ, quy trình và tiêu chí sản phẩm học tập chung là cần thiết để học sinh phát triển kỹ năng giao tiếp và hợp tác hiệu quả.
Tiêu chí 5: Nội dung bài học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa học và toán mà học sinh đã và đang học
Trong các bài học STEM, giáo viên cần tích hợp nội dung từ các chương trình khoa học, Công nghệ, Tin học và Toán một cách có mục đích Việc hợp tác với các giáo viên khác giúp hiểu rõ cách tích hợp các mục tiêu khoa học vào bài học Học sinh sẽ nhận ra rằng khoa học, Công nghệ, Tin học và Toán không phải là các môn học độc lập, mà chúng liên kết với nhau để giải quyết vấn đề Điều này có ý nghĩa quan trọng trong quá trình học tập của học sinh.
Trong tiến trình bài học STEM, tiêu chí 6 nhấn mạnh rằng mỗi nhiệm vụ có thể có nhiều đáp án đúng, khuyến khích sự sáng tạo và tư duy phản biện Đồng thời, việc coi sự thất bại là một phần thiết yếu trong quá trình học tập giúp học sinh phát triển khả năng kiên trì và học hỏi từ những sai lầm của mình.
Câu hỏi nghiên cứu có thể dẫn đến nhiều giả thuyết khoa học, trong khi một vấn đề cần giải quyết thường có nhiều phương án khả thi khác nhau Tuy nhiên, trong số các giả thuyết, chỉ có một giả thuyết là đúng, còn các phương án giải quyết vấn đề đều có thể thực hiện, chỉ khác nhau về mức độ tối ưu Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của năng lực giải quyết vấn đề và sự sáng tạo trong giảng dạy STEM.
3.2 Các bước để thiết kế chủ đề Hóa học theo định hướng giáo dục STEM
- Bước 1: Lí do chọn chủ đề
- Bước 2: Xây dựng nội dung học tập theo các yếu tố STEM
- Bước 3: Xác định mục tiêu chủ đề về kiến thức, kĩ năng, thái độ, năng lực
Bước 4 trong quá trình thiết kế nhiệm vụ học tập cho học sinh bao gồm các bước quan trọng: đầu tiên, giáo viên cần xây dựng bộ câu hỏi định hướng kiến thức nền liên quan; tiếp theo, chuẩn bị cho cả giáo viên và học sinh, đồng thời dự kiến sản phẩm sẽ đạt được Sau đó, tổ chức nhóm và xây dựng bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm, cũng như đánh giá hoạt động cá nhân và hoạt động nhóm Cuối cùng, cần dự kiến thời gian học cho chủ đề và lập tiến trình thực hiện cụ thể.
STT Nội dung Thời gian
Tìm hiểu thực tiễn, phát hiện vấn đề
Kế hoạch dự án, phân nhóm, bầu nhóm trưởng
2 Tìm hiểu kiến thức nền, kĩ năng liên quan
Báo cáo kiến thức nền, kĩ năng liên quan
HS làm việc theo nhóm
HS báo cáo tại lớp
Tổ chức cho HS trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế kèm theo thuyết minh
Góp ý, chỉnh sửa bản thiết kế, hoàn thiện bản thiết kế trước khi tiến hành chế tạo, thử nghiệm.
HS báo cáo tại lớp
4 Chế tạo mẫu theo bản thiết kế đã được lựa chọn
Thử nghiệm và đánh giá trong quá trình chế tạo
HS làm việc theo nhóm
5 Báo cáo sản phẩm dự án, trao đổi, thảo luận, đánh giá, tiếp tục điều chỉnh và hoàn thiện sản phẩm.
HS báo cáo tại lớp
3.3 Thiết kế chủ đề phân bón hóa học dựa trên mô hình giáo dục STEM
Bước 1: Lí do chọn chủ đề
Nguồn rác thải ngày càng gia tăng đang gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng và là nỗi lo lắng của chính quyền địa phương Để giải quyết vấn đề này, việc tái sử dụng rác thải hữu cơ để sản xuất phân bón không chỉ giúp phát triển kinh tế địa phương mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Sự phát triển của nông sản địa phương đang bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi hiện tượng thoái hóa đất do lạm dụng phân bón hóa học Hệ quả là diện tích trồng cam và mía giảm, tuổi thọ cây cam ngắn, và năng suất cây cam thấp, dẫn đến thiệt hại kinh tế cho khu vực.
Chủ đề STEM “Phân bón hóa học” được chọn nhằm trang bị cho học sinh kiến thức về sử dụng phân bón hợp lý và hiệu quả Học sinh sẽ học cách tận dụng nguyên liệu có sẵn tại gia đình để sản xuất phân bón hữu cơ sạch, bảo vệ môi trường và phục vụ nông nghiệp Dự án còn giúp học sinh trải nghiệm thiết kế và thực hiện các dụng cụ ủ phân bón hữu cơ thân thiện với gia đình, từ phân loại rác, lựa chọn nguyên liệu, đến chế tạo và thực hiện quy trình ủ phân Thông qua các hoạt động đa dạng, học sinh phát triển năng lực cơ bản và áp dụng kiến thức từ nhiều lĩnh vực STEM.
Thông tin về chủ đề
Tên chủ đề Chủ đề phân bón hóa học
Lứa tuổi của học sinh 16 – 17 tuổi
Mức độ tiếp thu Trung bình khá
Vấn đề cần tập trung Thiết kế các dụng cụ ủ phân hữu cơ từ nguồn rác thải hữu cơ, nước thải sinh hoạt Đặt trong bối cảnh nào?
Rác thải sinh hoạt quá tải gây ô nhiễm môi trường Giảm thiểu rác thải ngay tại nguồn
Chất đất ở địa phương bị thoái hóa nghiêm trọng do lạm dụng phân bón hóa học
Hướng tới nền nông nghiệp sạch và bền vững với việc sử dụng phân bón hữu cơ.
Có những sự liên kết nào gắn với ngành nông nghiệp/ nghiên cứu?
Sản xuất phân bón Môi trường.
Số lượng người tham gia mỗi nhóm 10- 11 thành viên/ nhóm
Nguồn lực cần thiết cho mỗi đội (nếu có) Các trang web liên quan đến chủ đề
Không gian/ cơ sở vật chất cần thiết Phòng học, máy chiếu.
Chủ đề sẽ được giới thiệu như thế nào? Khi học đến chủ đề phân bón hóa học
Học sinh sẽ lên phương án tiếp cận vấn đề như thế nào?
Hiểu và vận dụng được các vấn đề đã được học, phân chia công việc trong nhóm để thực hiện các nhiệm vụ khác nhau.
Học sinh sẽ sử dụng bằng chứng/ kĩ thuật nào?
- Thông tin từ Internet và từ góc thông tin đã được GV chuẩn bị
- Đi trải nghiệm thực tế ở địa phương, quay phim, chụp ảnh.
Bước 2: Kiến thức STEM trong chủ đề
+ Trình bày được vai trò của của các nguyên tố hóa học đối với cây trồng.
+ Liệt kê được tên, thành phần hóa học và ứng dụng của một số phân bón hóa học thông dụng.
+ Trình bày được cách chăm sóc, sử dụng phân bón cho cây trồng đúng cách, an toàn, tiết kiệm, hiệu quả, tránh ô nhiễm môi trường.
+ Phân tích được vai trò của các nguyên tố hóa học với quá trình phát triển của thực vật
+ Vận dụng được cách tính độ dinh dưỡng để bón phân hợp lý cho cây trồng.
+ Trình bày được các nguyên liệu để làm phân bón hữu cơ
+ Hiểu được quy trình thực hiện quá trình ủ phân
+ Giải thích được thành phần dinh dưỡng của các loại nguyên liệu lựa chọn làm phân
+ So sánh được sự phát triển của bộ rễ cây trồng khi sử dụng phân bón hóa học và phân bón hữu cơ
+ Phân tích được vai trò của thực vật đối với con người và ngược lại.
+ Giải thích được tác hại của rác thải với môi trường và cuộc sống
+ Vai trò của các nguyên tố hóa học đối với sự phát triển của thực vật, tác hại của việc bón phân hóa học dư thừa.
+ Áp dụng phương pháp ủ thiếu khí và các vi sinh vật trong rễ cây cải có lợi, các loại giun….
+ Có ý thức bảo vệ môi trường và sử dụng các loại nông sản sạch để bảo vệ sức khỏe
+ Trình bày được một số kỹ thuật cơ bản trong trồng trọt và sử dụng phân bón.
+ Một số kĩ thuật khoan cắt, cần thiết trong chế tạo.
+ Đảm bảo tính thực tế, sản phẩm chế tạo có thể sử dụng trong đời sống
+ Đảm bảo tính thẩm mỹ.
+ Nêu được quy trình trồng rau/cây ăn trái an toàn theo tiêu chuẩn VIETGAP;
Có thái độ ứng xử phù hợp là rất quan trọng trong việc phát triển bền vững xã hội và bảo vệ môi trường Việc sử dụng phân bón hợp lý không chỉ giúp tăng năng suất mà còn giảm thiểu tác động tiêu cực đến hệ sinh thái Đồng thời, việc tiêu thụ rau quả sạch không chỉ đảm bảo sức khỏe cho người tiêu dùng mà còn góp phần bảo vệ môi trường.
Bản thiết kế các dụng cụ ủ phân thân thiện với gia đình và môi trường từ rác thải sinh hoạt
+ Tính được độ dinh dưỡng có trong phân bón.
+ Vận dụng các kiến thức toán học để thiết kế sản phẩm
+ Tra cứu được các thông tin cần thiết cho dự án trên internet
+ Sử dụng được các phần mềm cơ bản để liên lạc như facebook, zalo, báo cáo trên wort, powerpoint, xử lý số liệu, khảo sát.
+ Tra cứu các thông tin tìm hiểu về quy trình phân loại rác.
+ Thiết kế các dụng cụ ủ phân thân thiện với gia đình và môi trường
+ Quay phim hoặc làm video về quá trình thực hiện dự án.
Bước 3: Mục tiêu chủ đề
+ Học sinh nhận biết được vai trò quan trọng của các loại phân bón đối với nông nghiệp đời sống.
+ Học sinh biết được tác hại của rác thải đối với đời sống và môi trường, biết cách phân loại rác thải.
+ Học sinh hiểu được thực tế sản xuất một sản phẩm trong quá trình sản xuất phân bón
Thực nghiệm sư phạm
4.1 Chuẩn bị cho thực nghiệm sư phạm
- Nghiên cứu, tìm hiểu những tài liệu có nội dung liên quan đến chủ đề
- Thu thập nguồn tài liệu tham khảo, tư liệu dạy học
- Xây dựng tiến trình dạy học theo mô hình STEM
- Tiến hành thăm dò ý kiến sự hứng thú học tập của HS đối với dạy học theo định hướng STEM và những năng lực, kĩ năng hình thành ở HS.
- Xây dựng câu hỏi định hướng và các tình huống thảo luận dẫn dắt vấn đề.
- Chuẩn bị bài kiểm tra đánh giá.
- Phỏng vấn một số HS
- Tiến hành thực nghiệm chủ đề Phân bón hóa học bằng bài kiểm tra 15 phút cho lớp 11B3 là lớp TN và 11B10 là lớp ĐC
- Tổng kết đánh giá chung quá trình thực hiện đề tài
- Lớp TN sử dụng giáo án theo mô hình dạy học STEM
- Lớp ĐC dạy học theo phương pháp truyền thống.
Để so sánh kết quả kiểm tra giữa hai lớp TN và ĐC, nhằm đánh giá chất lượng nắm bắt kiến thức của học sinh cũng như hiệu quả của mô hình dạy học theo định hướng STEM, tôi đã lập bảng phân phối tần suất và tần suất lũy tích Bên cạnh đó, tôi cũng tính toán các tham số đặc trưng như điểm trung bình cộng, với ni là tần số của các giá trị xi và n là tổng của n1 + n2 +…+ nk, cùng với phương sai S² và độ lệch chuẩn S.
Phương sai S2 là sai lệch bình phương trung bình giữa các giá trị quan sát và giá trị trung bình của dãy phân phối, cùng với độ lệch chuẩn S là các chỉ số đo độ phân tán của sự phân phối Khi S càng nhỏ, dữ liệu càng ít phân tán Hệ số biến thiên V được sử dụng để so sánh độ phân tán giữa hai bảng phân phối có giá trị trung bình khác nhau hoặc hai mẫu có quy mô khác nhau; hệ số biến thiên càng nhỏ cho thấy độ phân tán càng ít.
Đánh giá học sinh và quá trình dạy học có thể thực hiện qua việc phân tích bài làm của học sinh, nhận xét từ đồng nghiệp, cùng với việc sử dụng phiếu thăm dò và trao đổi trực tiếp với học sinh.
Kết quả thực nghiệm sư phạm
Bảng 1 Phân phối tần số, tần suất lũy tích bài kiểm tra cặp TN - ĐC Điểm Xi
%HS đạt điểm Xi trở xuống
Hình 1 Đồ thị đường lũy tích bài kiểm tra cặp TN – ĐC Bảng 2 Tổng hợp kết quả bài kiểm tra cặp TN – ĐC
Khá giỏi (7-10 đ) Điểm trung bình
Hình 2 Biểu đồ kết quả bài kiểm tra cặp TN –ĐC
- Điểm trung bình ở lớp TN (7.24) cao hơn ở lớp ĐC (6.23)
Đồ thị đường lũy tích của lớp TN nằm ở vị trí bên phải và phía dưới so với đồ thị đường lũy tích lớp ĐC, điều này cho thấy số học sinh đạt điểm xi trở xuống ở lớp TN ít hơn so với lớp ĐC.
Tỉ lệ học sinh bị điểm yếu, kém ở lớp Tốt Nghiệp thấp hơn so với lớp Dự Bị, trong khi tỉ lệ học sinh đạt điểm khá, giỏi ở lớp Tốt Nghiệp lại cao hơn lớp Dự Bị Điều này chứng tỏ rằng học sinh ở các lớp Tốt Nghiệp nắm vững bài học và vận dụng kiến thức tốt hơn so với học sinh ở lớp Dự Bị.
Độ lệch chuẩn và hệ số biến thiên của lớp TN thấp hơn so với lớp ĐC, điều này chứng tỏ rằng độ bền kiến thức của học sinh lớp TN cao hơn, cho thấy chất lượng giáo dục của lớp TN tốt hơn lớp ĐC.
Kết quả học tập của lớp TN vượt trội hơn so với lớp ĐC, cho thấy sự chênh lệch điểm trung bình giữa hai nhóm này là do tác động của phương pháp giảng dạy, không phải là ngẫu nhiên.
Dựa vào phiếu hỏi được phát ngay sau dạy học thực nghiệm, kết quả được thống kê như sau:
Câu 1: Nhận xét về chủ đề Hóa học định hướng STEM
- 36/42 HS cho rằng Hóa học có nhiều mối quan hệ với các môn khác, thú vị, hấp dẫn và gắn liền thực tiễn cuộc sống.
- 6/42 HS đánh giá môn Hóa học khó và không thích học.
Câu 2: Biện pháp giải quyết tình huống có vấn đề
- 35/42 HS chọn phương án chủ động tìm kiến thức và thông tin để giải quyết vấn đề.
- 5/42 HS chọn phương án chờ hỏi bạn bè và GV về đáp án.
- 2/42 HS chọn thấy khó không muốn tìm hiểu.
Câu 3: Các năng lực và kỹ năng mà các em nhận thấy được phát triển qua chủ đề STEM
Câu 4: Em có muốn tiếp tục được học theo phương pháp dạy học STEM
38 em muốn tiếp tục học.
4 em không muốn học vì mất nhiều thời gian làm việc nhóm và chuẩn bị bài.
STT Năng lực Trước TN Sau TN
1 Năng lực thực hành thí nghiệm 30,5% 44,4%
2 Năng lực giải quyết vấn đề, câu hỏi liên quan thực tiễn
5 Năng lực sử dụng công nghệ thông tin 25,0% 37,3%
Theo phiếu điều tra, hầu hết học sinh lớp TN đều yêu thích phương pháp dạy học theo định hướng STEM và mong muốn tiếp tục học theo cách này Các em nhận thấy sự phát triển rõ rệt về năng lực tự học, khả năng giải quyết vấn đề thực tiễn và kỹ năng hợp tác.
Biểu hiện của năng lực tự học trong chủ đề
Mỗi học sinh cần tự tìm kiếm tài liệu từ sách giáo khoa và Internet để hoàn thành vở ghi bài và sơ đồ tư duy Sự đóng góp của từng học sinh vào bài chung của nhóm là rất quan trọng.
- Tìm kiếm nguồn thông tin về tác hại của rác, cách phân loại rác, thiết kế dụng cụ ủ, chọn nguyên liệu, quy trình ủ phân.
Năng lực giải quyết vấn đề
HS đã xác định những vấn đề cần giải quyết, bao gồm việc lựa chọn dụng cụ và bản thiết kế cho quy trình chế tạo dụng cụ ủ phân Bên cạnh đó, cần xem xét các nguyên liệu bổ sung ngoài rác thải để nâng cao hiệu quả của quá trình ủ phân, cũng như tìm kiếm nguyên liệu thay thế cho chế phẩm visinh.
- Đề ra kế hoạch và thực hiện: phân công các bạn trong nhóm các công việc cụ thể, ngày giờ họp nhóm.
Có sự phân công công việc rõ ràng trong các thành viên:
+ Thư kí đảm nhận viết báo cáo,
+ Các học sinh cùng thu gom và phân loại rác
+ Các học sinh chuẩn bị dụng cụ: thùng xốp hay thùng sơn, các nguyên liệu khác trong quá trình ủ
+ Các bạn chuẩn bị bài power point, chuẩn bị hồ sơ dự án,…
- Biết đặt câu hỏi phỏng vấn người nông dân
- HS dần trở nên mạnh dạn và tự tin trong thuyết trình.
- Biết đặt câu hỏi cho nhóm bạn và tìm cách bảo vệ bài báo cáo của nhóm
- Tính sáng tạo thể hiện qua việc học sinh:
+ Tự lực phác thảo bản vẽ dụng cụ ủ phân thân thiện với gia đình và môi trường.
+ Tự lực tìm ra các giải pháp khi gặp khó khăn trong quá trình thực hiện.
Năng lực ứng dụng CNTT
- Sản phẩm báo cáo rất đa dạng: đa số các em chọn phần mềm powerpoint để báo cáo.
- Sử dụng các ứng dụng quay video, cắt dán hình ảnh.
- Sử dụng phần mềm mindmap vẽ sơ đồ tư duy.
- Biết cách lưu trữ và gửi sản phẩm cho GV bằng email, zalo hoặc đưa lên drive, sau đó gửi đường link.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHI
1 Kết quả đạt được của đề tài
Qua quá trình nghiên cứu và thực hiện sáng kiến, đề tài của tôi đã đạt được một số kết quả sau:
- Nghiên cứu cơ sở lí luận của phương pháp dạy học định hướng STEM.
Thiết kế chủ đề phân bón hóa học cần tích hợp giáo dục bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế địa phương, dựa trên mô hình giáo dục STEM Việc này không chỉ nâng cao nhận thức về bảo vệ môi trường mà còn khuyến khích sự phát triển bền vững cho cộng đồng Mô hình giáo dục STEM sẽ giúp học sinh hiểu rõ hơn về tác động của phân bón hóa học đối với môi trường và cách thức sử dụng hiệu quả, từ đó thúc đẩy sự phát triển kinh tế địa phương một cách bền vững.
Đã thực hiện thí nghiệm giáo án áp dụng phương pháp dạy học định hướng STEM với kiến thức Hóa học 11 tại trường THPT Quỳ Hợp 2 Kết quả thực nghiệm đã được xử lý và phân tích để đánh giá hiệu quả của phương pháp này.
Kết quả thực nghiệm cho thấy học sinh áp dụng phương pháp STEM có thái độ tích cực và hợp tác, thể hiện sự hào hứng với nhiệm vụ qua các hoạt động trải nghiệm, báo cáo và thảo luận Các em có khả năng vận dụng kiến thức đã học để tạo ra sản phẩm đơn giản và giải thích các hiện tượng thường gặp trong cuộc sống.
Hóa học trở nên gần gũi với cuộc sống khi gắn liền kiến thức lý thuyết với thực tiễn, giúp học sinh phát triển các kỹ năng mềm cần thiết như thuyết trình, giao tiếp, tự học, hợp tác và sử dụng công nghệ thông tin Kết quả là, học sinh nắm bắt kiến thức tốt hơn và có khả năng vận dụng hiệu quả, thể hiện qua điểm số cao hơn so với những bạn học theo cách thông thường.
Sau khi thực hiện sáng kiến, tôi đã cải thiện hiểu biết về giáo dục STEM, bao gồm việc lựa chọn chủ đề phù hợp, soạn bộ câu hỏi định hướng kiến thức nền và tổ chức đánh giá dạy học theo hướng STEM.
Tôi đã cải thiện kỹ năng hướng dẫn học sinh trong việc chuẩn bị bài, học tập trên lớp và làm việc nhóm, nhằm nâng cao kết quả học tập của các em.
Việc lựa chọn, soạn thảo và thực hiện một giáo án chủ đề STEM tốn nhiều thời gian và công sức của cả giáo viên và học sinh Vì vậy, trong một học kỳ, chỉ nên cho học sinh thực hiện một chủ đề STEM để đảm bảo hiệu quả học tập tốt nhất.
Dạy học theo mô hình giáo dục STEM kết hợp thực tế địa phương giúp học sinh nắm bắt và hiểu nội dung nhanh chóng hơn Việc sử dụng máy chiếu, máy quay video và chụp ảnh, cùng với các chuyến đi thực địa, không chỉ phát huy tính sáng tạo mà còn gắn kết lý thuyết với thực tiễn Điều này nâng cao khả năng vận dụng kiến thức một cách hiệu quả cho các em học sinh.
Học sinh trong các lớp thực nghiệm thể hiện thái độ tích cực và hợp tác, tham gia hào hứng vào các hoạt động trải nghiệm, báo cáo và thảo luận Qua đó, các em áp dụng kiến thức đã học để tạo ra sản phẩm đơn giản hoặc giải thích các hiện tượng trong cuộc sống, giúp môn Hóa học trở nên gần gũi và liên kết lý thuyết với thực tiễn Đồng thời, học sinh cũng phát triển các kỹ năng mềm cần thiết như thuyết trình, giao tiếp, tự học, hợp tác và sử dụng công nghệ thông tin.
Sau quá trình kiểm chứng thực tế tại trường, các giải pháp của đề tài đã chứng minh tính khả thi và hiệu quả Những giải pháp này có thể áp dụng tại tất cả các trường THPT, đặc biệt là ở vùng trung du và miền núi, nơi có nhiều nông sản địa phương.
Tôi mong rằng đề tài này sẽ được lan tỏa không chỉ trong trường THPT Quỳ Hợp 2 mà còn đến nhiều trường khác trên toàn quốc, nhằm góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao nhận thức của người dân về việc sử dụng phân bón hợp lý cũng như tái chế rác thải.
3 Vận dụng vào thực tiễn
Trong năm học 2020 – 2021, tôi đã triển khai sáng kiến giáo dục tại hai lớp 11B3 và 11B4, cùng với thầy Kiều Đình Danh ở các lớp 11B1 và 11B2 tại trường THPT Quỳ Hợp 2 Các em học sinh đã nhiệt tình ủng hộ và tích cực tham gia vào các hoạt động học tập.
4 Kiến nghị Để sáng kiến này được áp dụng rộng rãi vào thực tiễn dạy học bộ môn Hóa học ở trường THPT góp phần nâng cao chất lượng công tác giảng dạy, tôi xin có một số kiến nghị sau:
Để nâng cao hiệu quả giảng dạy môn Hóa học, giáo viên cần liên tục trau dồi kiến thức chuyên môn vững chắc Việc kết hợp các phương pháp và kỹ thuật dạy học tích cực sẽ giúp truyền đạt kiến thức một cách hiệu quả, đồng thời tạo hứng thú cho học sinh với môn học này.
Cần đầu tư mạnh mẽ vào nghiên cứu để kết nối kiến thức thực tiễn với nội dung chương trình học Việc tích hợp giáo dục môi trường và liên kết kiến thức bài học với thực trạng địa phương một cách hiệu quả là rất quan trọng trong quá trình dạy học.
- Giáo viên thành thạo được kĩ năng quan sát và đánh giá thực địa để phục vụ cho việc giảng dạy của mình Nâng cao năng lực chuyên môn.