Tích hợp giáo dục STEM vào dạy học hóa học hữu cơ cho học sinh lớp 12

• Tác giả: Trịnh Thị Diệu Thúy
• Trường học: Trường THPT Nam Đàn I
• Chuyên ngành: Hóa học
• Đề tài: Giáo Dục STEM Trong Dạy Học Hóa Học Hữu Cơ Lớp 12
• Loại tài liệu: Sáng Kiến Kinh Nghiệm
• Năm xuất bản: 2020 - 2021
• Địa điểm: Nghệ An

• PHẦN I: MỞ ĐẦU
• I Lý do chọn đề tài
• II Mục đích, nhiệm vụ của đề tài
• III Khách thể nghiên cứu và đối tượng nghiên cứu
• IV Phương pháp nghiên cứu
• V Những đóng góp của đề tài
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
• 1.1. Xây dựng chủ đề DH
• 1.1.1. Tại sao nên quan tâm đến DH theo chủ đề trong tiến trình đổi mới giáo dục hiện nay?
• 1.1.2. Các bước để xây dựng một chủ đề DH
• 1.2. Giáo dục STEM
• 1.2.1. Khái niệm STEM và giáo dục STEM
• 1.2.2. Mục tiêu giáo dục STEM
• 1.3. Các phương pháp và kỹ thuật DH tích cực
• 1.3.1. DH giải quyết vấn đề
• 1.3.2. DH thực hành trong hóa học
• 1.3.3. DH khám phá
• 1.3.4. Kĩ thuật khăn trải bàn
• 1.3.5. Kĩ thuật mảnh ghép
• 1.4. Thực trạng việc DH chủ đề và STEM ở các trường phổ thông tại Nam Đàn
• 1.5. Tiểu kết chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: TÍCH HỢP GIÁO DỤC STEM TRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ HÓA HỌC HỮU CƠ LỚP 12
• 2.1. Phân phối chương trình “Chương 1: Este-Lipit”, “Chương 2 Cacbohidrat” - Hóa học 12 - năm học 2020-2021 tại trường THPT Nam Đàn I
• 2.2. Thiết kế chủ đề Este-Lipit
• 2.3. Thiết kế chủ đề Cacbohidrat
• 2.4. Tiểu kết chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
• 3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm
• 3.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm
• 3.3. Kế hoạch thực nghiệm sư phạm
• 3.4. Tiến hành thực nghiệm
• 3.5. Phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm
• 3.6. Tiểu kết chương 3
• PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• Tài liệu tham khảo
• Phụ lục

I. Giáo dục STEM và dạy học Hóa học hữu cơ lớp 12

Bài viết tập trung phân tích giáo dục STEM trong bối cảnh dạy học hóa học hữu cơ lớp 12. Giáo dục STEM, với sự kết hợp khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học, nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn cho học sinh. Nội dung hóa học hữu cơ lớp 12, đặc biệt là các chủ đề như este-lipit và cacbohidrat, cung cấp nhiều cơ hội tích hợp giáo dục STEM. Việc áp dụng giáo dục STEM trong giảng dạy giúp học sinh không chỉ nắm vững kiến thức lý thuyết mà còn rèn luyện kỹ năng thực hành, kỹ năng giải quyết vấn đề, và kỹ năng làm việc nhóm. Chương trình giáo dục phổ thông 2018 nhấn mạnh tầm quan trọng của việc phát triển năng lực học sinh, giáo dục STEM đáp ứng được yêu cầu này. Phương pháp dạy học tích hợp, kết hợp với công nghệ thông tin, sẽ tạo ra môi trường học tập năng động và hiệu quả.

1.1. Thực trạng dạy học Hóa học hữu cơ lớp 12 và nhu cầu đổi mới

Kết quả điều tra cho thấy, nhiều giáo viên chưa áp dụng dạy học chủ đề và giáo dục STEM trong dạy học hóa học. Hóa học hữu cơ lớp 12, với kiến thức lý thuyết phức tạp, đòi hỏi phương pháp dạy học linh hoạt và hiệu quả. Dạy học truyền thống chỉ chú trọng lý thuyết, hạn chế thực hành và ứng dụng. Học sinh khó hình dung và vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Giáo dục STEM giúp khắc phục hạn chế này. Giải pháp dạy học cần hướng tới phát triển năng lực học sinh, kết hợp lý thuyết và thực hành, khuyến khích suy nghĩ phản biện, và làm việc nhóm. Việc thiết kế bài học cần dựa trên chuẩn kiến thức kỹ năng lớp 12, đánh giá năng lực học sinh toàn diện. Đào tạo giáo viên về giáo dục STEM và các phương pháp dạy học tích cực là rất cần thiết để nâng cao chất lượng giáo dục khoa học.

1.2. Ứng dụng phương pháp dạy học STEM trong hóa học hữu cơ

Áp dụng giáo dục STEM trong dạy học hóa học hữu cơ lớp 12 đòi hỏi sự sáng tạo trong thiết kế bài học. Phương pháp dạy học STEM tập trung vào việc giải quyết vấn đề thực tiễn. Ví dụ: học sinh có thể được giao nhiệm vụ thiết kế và thực hiện thí nghiệm điều chế xà phòng từ dầu ăn đã qua sử dụng (thực hành hóa học hữu cơ). Quá trình này đòi hỏi học sinh vận dụng kiến thức về este-lipit, kỹ thuật thực hành, và an toàn hóa học. Mục tiêu không chỉ là sản phẩm xà phòng, mà còn là quá trình học tập, trong đó học sinh phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề, làm việc nhóm, và suy nghĩ phản biện. Việc sử dụng phần mềm dạy học hóa học và công nghệ thông tin trong dạy học sẽ hỗ trợ hiệu quả cho quá trình này. Đánh giá năng lực học sinh cần dựa trên cả sản phẩm và quá trình. Giáo viên cần hướng dẫn, hỗ trợ học sinh trong suốt quá trình thực hiện.

II. Mô hình dạy học tích hợp STEM trong các chủ đề cụ thể

Bài viết trình bày chi tiết mô hình dạy học tích hợp giáo dục STEM trong hai chủ đề chính của hóa học hữu cơ lớp 12: este-lipit và cacbohidrat. Thiết kế chủ đề này bao gồm các hoạt động học tập đa dạng, kết hợp lý thuyết, thực hành, và dự án. Học sinh được tham gia vào các hoạt động như: thí nghiệm hóa học, giải quyết vấn đề, làm việc nhóm, và trình bày kết quả. Mục tiêu là giúp học sinh phát triển năng lực toàn diện, không chỉ kiến thức hóa học hữu cơ cơ bản, mà còn kỹ năng thế kỷ 21, bao gồm sáng tạo, giải quyết vấn đề, và hợp tác. Nguồn học liệu hóa học hữu cơ cần được lựa chọn phù hợp, đa dạng và cập nhật. Lập kế hoạch bài học cần tính đến thời gian, nguồn lực và đặc điểm của học sinh.

2.1. Chủ đề Este Lipit Tích hợp STEM và phát triển năng lực

Chủ đề este-lipit là cơ hội tuyệt vời để ứng dụng giáo dục STEM. Học sinh có thể tham gia vào dự án làm xà phòng, từ việc nghiên cứu nguyên liệu, thiết kế quy trình, đến thực hiện và đánh giá sản phẩm. Đây là ví dụ cụ thể về việc ứng dụng kỹ thuật và công nghệ trong hóa học. Giáo viên đóng vai trò hướng dẫn, hỗ trợ học sinh trong quá trình này. Bài tập hóa học hữu cơ cần được thiết kế đa dạng, kết hợp giữa lý thuyết và thực hành. Học sinh cần được rèn luyện kỹ năng phân tích, suy luận, và trình bày. Việc đánh giá năng lực học sinh không chỉ dựa trên kết quả cuối cùng, mà còn trên quá trình học tập, sự hợp tác và sáng tạo của học sinh. Thực tiễn dạy học cho thấy, phương pháp này giúp học sinh hứng thú hơn, tiếp thu kiến thức hiệu quả hơn.

2.2. Chủ đề Cacbohidrat Ứng dụng thực tiễn và định hướng nghề nghiệp

Chủ đề cacbohidrat cũng có thể tích hợp giáo dục STEM thông qua các dự án liên quan đến công nghệ thực phẩm hoặc sinh học. Ví dụ: học sinh có thể nghiên cứu quá trình lên men tạo rượu từ đường, hoặc ứng dụng của tinh bột trong công nghiệp. Việc này giúp học sinh hiểu được ứng dụng của hóa học hữu cơ trong đời sống và định hướng nghề nghiệp. Giáo viên cần cung cấp tài liệu tham khảo hóa học hữu cơ phong phú và đa dạng. Bài tập cần được thiết kế để thúc đẩy suy nghĩ phản biện và giải quyết vấn đề. Thực nghiệm sư phạm cần được tiến hành để đánh giá hiệu quả của mô hình dạy học tích hợp STEM. Chính sách giáo dục cần khuyến khích việc ứng dụng giáo dục STEM trong các trường THPT.

III. Kết luận và kiến nghị

Giáo dục STEM là xu hướng tất yếu trong dạy học hóa học hữu cơ lớp 12. Mô hình dạy học tích hợp STEM đã chứng minh hiệu quả trong việc phát triển năng lực học sinh. Tuy nhiên, việc triển khai rộng rãi đòi hỏi sự nỗ lực của nhiều bên. Giáo viên cần được đào tạo bài bản về giáo dục STEM và các phương pháp dạy học hiện đại. Trường học cần tạo điều kiện về cơ sở vật chất và nguồn lực. Chính sách giáo dục cần có những khuyến khích và hỗ trợ thích hợp. Nghiên cứu cần tiếp tục được mở rộng để hoàn thiện mô hình dạy học và nâng cao hiệu quả giáo dục hóa học.

3.1. Đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả dạy học

Để nâng cao hiệu quả dạy học, cần tăng cường đào tạo giáo viên về giáo dục STEM, cung cấp nguồn học liệu phong phú và đa dạng. Nhà trường cần đầu tư cơ sở vật chất hiện đại, đáp ứng nhu cầu thực hành và thí nghiệm. Cần phát triển các phần mềm dạy học phù hợp, hỗ trợ việc dạy học tích hợp. Đánh giá hiệu quả dạy học cần dựa trên cả kết quả học tập và sự phát triển năng lực của học sinh. Chính sách giáo dục cần tạo điều kiện thuận lợi cho việc triển khai giáo dục STEM trong các trường THPT. Thực tiễn dạy học cần được tổng kết, chia sẻ để tạo ra những mô hình dạy học hiệu quả.

3.2. Hướng phát triển nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu trong tương lai cần tập trung vào việc đánh giá tác động lâu dài của giáo dục STEM đến phát triển năng lực học sinh. Cần nghiên cứu xây dựng mô hình dạy học phù hợp với điều kiện thực tế của các trường THPT ở Việt Nam. Cần nghiên cứu các giải pháp để khắc phục khó khăn trong việc triển khai giáo dục STEM, đặc biệt là ở các vùng khó khăn. Việc nghiên cứu các phương pháp đánh giá năng lực học sinh một cách toàn diện là rất cần thiết. Xu hướng giáo dục hiện nay cho thấy tầm quan trọng của việc liên kết giữa giáo dục và thực tiễn, giáo dục STEM đáp ứng tốt điều này.