Skkn phát triển năng lực vận dụng kiến thức kĩ năng cho học sinh thpt thông qua dạy học theo định hướng stem chương nito photpho

Khám phá phương pháp dạy học STEM qua chương Nito, Photpho nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức và kỹ năng cho học sinh THPT.

• Tác giả: Nguyễn Cẩm Anh
• Trường học: Trường THPT Huỳnh Thúc Kháng
• Chuyên ngành: Hóa học
• Đề tài: Phát Triển Năng Lực Vận Dụng Kiến Thức Kĩ Năng Cho Học Sinh THPT Thông Qua Dạy Học Theo Định Hướng STEM Chương Nitơ – Photpho
• Loại tài liệu: sáng kiến kinh nghiệm
• Năm xuất bản: 2021 - 2022
• Địa điểm: Vinh

Mục lục chi tiết

• I. PHẦN I
• I.1. Lí do chọn đề tài
• I.2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
• I.3. Nhiệm vụ nghiên cứu
• I.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• I.5. Phương pháp nghiên cứu
• I.6. Đóng góp của đề tài
• II. PHẦN II. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬN DỤNG KIẾN THỨC KĨ NĂNG THÔNG QUA DẠY HỌC STEM
• II.1. Tổng quan lịch sử nghiên cứu vấn đề
• II.1.1. Giáo dục STEM trên thế giới
• II.1.2. Giáo dục STEM tại Việt Nam
• II.1.3. Năng lực vận dụng kiến thức kĩ năng, kĩ năng
• II.2. Cơ sở lý luận về năng lực, năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng
• II.2.1. Khái niệm về năng lực
• II.2.2. Năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng
• II.2.2.1. Khái niệm về năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng
• II.2.2.2. Các biện pháp để phát triển năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng
• II.3. Cơ sở lí luận của STEM
• II.3.1. Khái niệm giáo dục STEM
• II.3.2. Các lĩnh vực trong giáo dục STEM
• II.3.3. Mục tiêu của giáo dục STEM
• II.4. Các bước triển khai dạy và học theo định hướng giáo dục STEM
• II.4.1. Lựa chọn chủ đề STEM
• II.4.1.1. Chủ đề STEM
• II.4.2. Xác định câu hỏi/vấn đề cần giải quyết trong chủ đề
• II.4.3. Xác định mục tiêu học tập trong chủ đề
• II.4.4. Phân tích các nội dung STEM liên quan chủ đề
• II.4.5. Dự kiến sản phẩm, xây dựng tiêu chí của sản phẩm/giải pháp giải quyết vấn đề

Tóm tắt

I. Phát triển năng lực học sinh và Giáo dục THPT

Bài viết tập trung vào Phát triển năng lực học sinh THPT thông qua dạy học STEM với ví dụ cụ thể là Nito và Photpho. Giáo dục THPT hiện đại đòi hỏi sự đổi mới căn bản toàn diện, hướng tới phát triển năng lực học sinh một cách toàn diện. Giáo dục STEM được xem là một hướng đi hợp lý, giúp học sinh vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Đề tài nghiên cứu này tập trung vào việc thiết kế và tổ chức các chủ đề dạy học STEM để phát triển năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng (NL VDKT, KN) của học sinh THPT. Nội dung nghiên cứu dựa trên cơ sở lý luận về năng lực, năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng, và giáo dục STEM. Kết quả nghiên cứu sẽ đóng góp vào việc cải tiến phương pháp giảng dạy, nâng cao chất lượng giáo dục THPT.

1.1. Năng lực học sinh THPT và chuẩn kiến thức kĩ năng

Khái niệm Năng lực học sinh THPT được hiểu là khả năng vận dụng kiến thức, kĩ năng vào giải quyết vấn đề thực tiễn. Chuẩn kiến thức kĩ năng THPT đặt ra yêu cầu học sinh không chỉ nắm vững lý thuyết mà còn phải vận dụng được kiến thức đó. Dạy học STEM cung cấp một khung lý thuyết và thực hành để phát triển năng lực học sinh THPT. Việc ứng dụng giáo dục STEM trong chương trình Hóa học THPT, đặc biệt là chương Nito và Photpho, giúp học sinh phát triển kĩ năng giải quyết vấn đề, kĩ năng tư duy phản biện, và kĩ năng hợp tác. Chương trình giáo dục phổ thông 2018 nhấn mạnh vai trò của giáo dục STEM trong việc phát triển năng lực học sinh. Nghiên cứu này sẽ phân tích cách thức dạy học STEM hỗ trợ học sinh đạt được chuẩn kiến thức kĩ năng THPT và vượt trội hơn nữa.

1.2. Đánh giá năng lực học sinh sau khi áp dụng mô hình dạy học STEM

Để đánh giá hiệu quả của dạy học STEM, cần có bộ công cụ đánh giá phù hợp. Đánh giá năng lực học sinh cần bao quát các khía cạnh: kiến thức, kĩ năng, thái độ. Dạy học tích hợp STEM yêu cầu đánh giá tổng hợp, không chỉ dựa trên kết quả kiểm tra mà còn trên quá trình học tập của học sinh. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm sẽ được áp dụng để thu thập dữ liệu và đánh giá hiệu quả của mô hình. Đánh giá năng lực học sinh sẽ được thực hiện thông qua các sản phẩm, bài làm của học sinh trong các hoạt động thực hành, dự án. Kết quả đánh giá năng lực học sinh sẽ cho thấy sự cải thiện về kĩ năng giải quyết vấn đề, kĩ năng sáng tạo, và kĩ năng hợp tác của học sinh sau khi tham gia các hoạt động dạy học STEM.

II. Dạy học STEM và ứng dụng trong Hóa học THPT

Phần này tập trung vào dạy học STEM và cách thức ứng dụng vào môn Hóa học THPT. Phương pháp dạy học STEM đề cao tính thực hành, trải nghiệm, và liên môn. Ứng dụng STEM trong giáo dục không chỉ giới hạn trong việc truyền đạt kiến thức mà còn chú trọng phát triển năng lực học sinh. Dạy học theo dự án và dạy học tích hợp là hai phương pháp dạy học STEM được áp dụng rộng rãi. Mục tiêu của giáo dục STEM là trang bị cho học sinh những kĩ năng cần thiết để thích nghi với cuộc sống hiện đại, chứ không chỉ là kiến thức lý thuyết. Dạy học STEM với Nito và Photpho là một ví dụ điển hình giúp học sinh hiểu được ứng dụng thực tiễn của kiến thức Hóa học.

2.1. Phương pháp dạy học STEM và các hoạt động trải nghiệm

Phương pháp dạy học STEM nhấn mạnh vào việc học thông qua làm. Hoạt động trải nghiệm STEM giúp học sinh chủ động tìm tòi, khám phá kiến thức. Thí nghiệm Nito và thí nghiệm Photpho cung cấp cơ hội để học sinh trực tiếp trải nghiệm, hiểu được tính chất của hai nguyên tố này. Ứng dụng Nito và ứng dụng Photpho trong nông nghiệp, công nghiệp được đưa vào bài học, giúp học sinh thấy được sự liên hệ giữa lý thuyết và thực tiễn. An toàn thí nghiệm Nito và an toàn thí nghiệm Photpho được đặc biệt chú trọng, đảm bảo an toàn cho học sinh trong quá trình thực hành. Dạy học tích hợp STEM kết hợp kiến thức từ nhiều môn học khác nhau, giúp học sinh có cái nhìn toàn diện hơn về vấn đề. Bài giảng STEM cần được thiết kế sao cho phù hợp với đặc điểm của dạy học STEM.

2.2. Vai trò của Nito và Photpho trong giáo dục STEM

Nito trong giáo dục STEM đóng vai trò quan trọng trong việc minh họa các khái niệm về liên kết hóa học, phản ứng hóa học. Tính chất của Nito được học sinh tìm hiểu qua các thí nghiệm Nito. Ứng dụng Nito trong nông nghiệp và công nghiệp được phân tích, giúp học sinh hiểu rõ tầm quan trọng của Nito đối với đời sống. Tương tự, Photpho trong giáo dục STEM giúp minh họa các khái niệm về chu trình vật chất, phản ứng hóa học. Tính chất của Photpho được học sinh tìm hiểu qua thí nghiệm Photpho. Ứng dụng Photpho trong nông nghiệp và công nghiệp cũng được phân tích. Vai trò của Nito và vai trò của Photpho trong môi trường được thảo luận, giúp học sinh nhận thức được vấn đề bảo vệ môi trường. Chu trình Nito và chu trình Photpho là những nội dung quan trọng cần được chú trọng trong giáo dục STEM.

III. Kết luận và đề xuất

Nghiên cứu này đã chỉ ra hiệu quả của dạy học STEM trong việc phát triển năng lực học sinh THPT. Dạy học STEM với Nito và Photpho đã giúp học sinh nâng cao kĩ năng giải quyết vấn đề, kĩ năng sáng tạo, và kĩ năng hợp tác. Cải tiến phương pháp dạy học là điều cần thiết để nâng cao chất lượng giáo dục. Đào tạo giáo viên STEM là yếu tố quan trọng để triển khai hiệu quả giáo dục STEM trong trường học. Nghiên cứu này đề xuất một số mục tiêu của giáo dục STEM và hướng phát triển trong tương lai.

3.1. Hướng phát triển của đề tài

Nghiên cứu cần được mở rộng phạm vi để bao gồm nhiều đối tượng học sinh và nhiều môn học khác. Tài liệu dạy học STEM cần được bổ sung và cập nhật thường xuyên. Mô hình dạy học STEM cần được điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện thực tế của từng trường học. Đánh giá năng lực học sinh cần được thực hiện một cách khách quan và công bằng. Hợp tác quốc tế trong lĩnh vực giáo dục STEM là điều cần thiết để chia sẻ kinh nghiệm và học hỏi lẫn nhau. Đề tài này có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho giáo viên khi giảng dạy chương Nito và Photpho theo hướng dạy học STEM.

Nội dung chính

Dưới đây là bản phân tích tài liệu và bài viết SEO content học thuật chi tiết, chuẩn cấu trúc và tối ưu hóa từ khóa.

---

BƯỚC 1: PHÂN TÍCH TÀI LIỆU

1. Các vấn đề chính mà tài liệu giải quyết

• Khắc phục tình trạng dạy học thụ động, nặng lý thuyết: Giải quyết khoảng cách giữa lý thuyết hóa học hàn lâm và thực tiễn đời sống trong chương trình Hóa học 11 (chương Nitơ – Photpho).
• Quy trình hóa mô hình dạy học STEM liên môn: Xây dựng khung phương pháp và quy trình thiết kế bài học STEM theo mô hình dự án học tập và quy trình thiết kế kỹ thuật (EDP).
• Chuẩn hóa công cụ đánh giá năng lực thực tế: Thiết lập hệ thống công cụ đo lường đa chiều (Rubric, đánh giá đồng đẳng, đánh giá quá trình) cho năng lực vận dụng kiến thức, kỹ năng của học sinh.
• Giải quyết bài toán thực nghiệm trong điều kiện trường phổ thông: Đề xuất các giải pháp kỹ thuật, bộ kit thử nghiệm đơn giản (đo tồn dư nitrat trong rau củ) phù hợp với cơ sở vật chất thực tế của trường THPT.

2. Trích xuất thuật ngữ chuyên ngành quan trọng

1. Giáo dục STEM (STEM Education)
2. Năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng (NL VDKT, KN)
3. Dạy học theo dự án (DHTDA / Project-Based Learning)
4. Quy trình thiết kế kĩ thuật (Engineering Design Process - EDP)
5. Dạy học tích hợp liên môn (Interdisciplinary Teaching)
6. Chương Nitơ – Photpho
7. Định lượng ion nitrat ($NO_3^-$)
8. Hóa học thực nghiệm
9. Khung năng lực thế kỷ 21 (Mô hình 4Cs)
10. Lý thuyết kiến tạo (Constructivism)
11. Phiếu đánh giá tiêu chí (Rubric)
12. Đánh giá quá trình (Formative Assessment)
13. Đánh giá đồng đẳng (Peer Assessment)
14. Thực nghiệm sư phạm
15. Nồng độ tồn dư (Chỉ số ppm)
16. Phân bón hóa học
17. Axit nitric và muối nitrat
18. STEM kiến tạo và STEM vận dụng

3. Đóng góp và điểm mới của tài liệu

• Hệ thống hóa lý luận dạy học STEM: Làm rõ cơ sở khoa học của việc tích hợp giáo dục STEM với dạy học dự án nhằm hình thành phẩm chất và năng lực người học theo Chương trình GDPT 2018.
• Xây dựng giáo án thực nghiệm mẫu: Thiết kế hoàn chỉnh 2 chủ đề dạy học thực tiễn: "Phân bón hóa học – Tầm quan trọng của nhà nông" và "Định lượng nitrat tồn dư trong thực phẩm".
• Xây dựng quy trình 8 bước chuẩn hóa: Tích hợp tiến trình thiết kế kỹ thuật 8 bước vào cấu trúc 5 hoạt động bài học trên lớp và ngoài giờ lên lớp.
• Cung cấp dữ liệu thực nghiệm đối chứng xác thực: Kiểm chứng định tính và định lượng tại trường THPT Huỳnh Thúc Kháng (Nghệ An), chứng minh tính vượt trội về tỉ lệ học sinh khá giỏi và năng lực thực hành.

---

BƯỚC 2: VIẾT CONTENT THEO CẤU TRÚC

Phát Triển Năng Lực Học Sinh THPT Qua Dạy Học STEM Môn Hóa Học

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh đổi mới căn bản và toàn diện nền giáo dục theo định hướng phát triển năng lực của Chương trình Giáo dục phổ thông 2018, việc chuyển đổi từ phương pháp truyền thụ một chiều sang phát triển năng lực người học trở thành yêu cầu cấp thiết. Hóa học là môn khoa học mang tính thực nghiệm cao, gắn liền mật thiết với đời sống sản xuất và môi trường. Tuy nhiên, thực tế giảng dạy tại các trường Trung học phổ thông (THPT) hiện nay vẫn còn nặng về lý thuyết hàn lâm, các bài tập tính toán mang tính trừu tượng cao, trong khi thời lượng thực hành và thí nghiệm thực tế còn nhiều hạn chế do điều kiện cơ sở vật chất xuống cấp.

Thực trạng này tạo ra khoảng cách lớn giữa kiến thức sách vở và khả năng giải quyết các vấn đề thực tiễn của học sinh. Nhằm giải quyết điểm nghẽn phương pháp trên, sáng kiến kinh nghiệm của tác giả Nguyễn Cẩm Anh (Trường THPT Huỳnh Thúc Kháng, Nghệ An) đã nghiên cứu đề tài: "Phát triển năng lực vận dụng kiến thức kĩ năng cho học sinh THPT thông qua dạy học theo định hướng STEM chương Nitơ – Photpho".

Nghiên cứu tập trung khai thác thế mạnh liên môn của giáo dục STEM kết hợp với phương pháp dạy học theo dự án (DHTDA). Thông qua việc giải quyết các bài toán đời sống như kiểm soát dư lượng phân bón hay đo lường an toàn thực phẩm, học sinh được chủ động chiếm lĩnh tri thức khoa học, rèn luyện tư duy kỹ thuật và nâng cao ý thức trách nhiệm cộng đồng.

---

Nội dung chi tiết

Cơ sở lý luận và thực tiễn về phát triển năng lực qua giáo dục STEM

Giáo dục STEM là phương thức giáo dục tích hợp liên ngành giữa bốn lĩnh vực: Khoa học (Science), Công nghệ (Technology), Kỹ thuật (Engineering) và Toán học (Mathematics). Mô hình này lồng ghép các khái niệm học thuật với các bài học thực tế, giúp người học áp dụng kiến thức vào các bối cảnh cụ thể nhằm hình thành kỹ năng thích ứng cho nền kinh tế mới. Trên bình diện quốc tế, các quốc gia phát triển như Mỹ, Anh, Pháp hay Hàn Quốc đã sớm đưa STEM vào chương trình chính khóa dưới dạng các dự án nghiên cứu khoa học hoặc câu lạc bộ trải nghiệm chuyên sâu.

Theo các lý thuyết giáo dục hiện đại, đặc biệt là lý thuyết kiến tạo, năng lực vận dụng kiến thức và kỹ năng không chỉ đơn thuần là việc nhớ lại và làm các bài tập định lượng. Bản chất của năng lực này là khả năng chủ thể phát hiện vấn đề thực tiễn, huy động tổng hợp tri thức liên môn cùng thái độ và niềm tin khoa học để giải quyết vấn đề hiệu quả.

Dạy học theo dự án (DHTDA) chính là cầu nối phương pháp tối ưu cho giáo dục STEM. Cả hai mô hình đều lấy người học làm trung tâm, thúc đẩy khung năng lực thế kỷ 21 (mô hình 4Cs: Tư duy phản biện, Sáng tạo, Giao tiếp và Hợp tác). Học sinh không chỉ tiếp nhận kiến thức một cách bị động mà được trực tiếp trải nghiệm qua chuỗi hoạt động khám phá, nghiên cứu, chế tạo và thử nghiệm sản phẩm.

---

Quy trình thiết kế và tổ chức chủ đề STEM chương Nitơ – Photpho

Chương Nitơ – Photpho trong chương trình Hóa học 11 chứa đựng dung lượng kiến thức phong phú về các chu trình sinh hóa, hợp chất axit nitric, muối nitrat và ngành công nghiệp phân bón. Tác giả đã cấu trúc quy trình xây dựng bài học STEM thành 4 giai đoạn chính:

1. Lựa chọn chủ đề: Dựa trên chuẩn kiến thức và thực tiễn nông nghiệp, đời sống.
2. Xác định vấn đề cần giải quyết: Định hướng bài toán thực nghiệm vừa sức với học sinh.
3. Xây dựng tiêu chí sản phẩm: Thiết lập bảng rubric đo lường tính khả thi, khoa học và thẩm mỹ.
4. Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động: Triển khai theo quy trình thiết kế kỹ thuật (EDP).

Trong đề tài, tác giả đã thiết kế chủ đề trọng tâm: "Định lượng nitrat tồn dư trong thực phẩm" (thời lượng thực hiện trong 4 tuần). Dự án được triển khai qua 5 hoạt động học tập linh hoạt kết hợp giữa lớp học và nghiên cứu tại nhà:

• Hoạt động 1: Giao nhiệm vụ dự án. Giáo viên nêu vấn đề về tác hại của dư thừa ion nitrat ($NO_3^-$) đối với sức khỏe con người (gây ngộ độc cấp tính, nguy cơ ung thư qua việc tạo tiền chất nitrosamine). Học sinh tiếp nhận nhiệm vụ tìm hiểu quy trình thử nghiệm và tiêu chí đánh giá.
• Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và lập kế hoạch. Học sinh tự học về tính chất hóa học của axit nitric, muối nitrat, phản ứng đặc trưng của ion $NO_3^-$ với kim loại Cu trong môi trường axit ($H^+$), đồng thời tìm hiểu các bộ kit thử nghiệm nhanh.
• Hoạt động 3: Đề xuất và bảo vệ phương án thử nghiệm. Các nhóm thuyết trình bản thiết kế quy trình đo nồng độ nitrat (tính theo đơn vị ppm) trên các mẫu rau củ quen thuộc (rau muống, cải cúc, củ cải) và tiếp nhận phản biện từ bạn bè, thầy cô.
• Hoạt động 4: Thực hành thử nghiệm và thu thập số liệu. Học sinh tiến hành thử nghiệm độc lập theo nhóm, phân tích nồng độ nitrat trên các mẫu thực phẩm và lập bảng số liệu đối sánh với tiêu chuẩn an toàn thực phẩm.
• Hoạt động 5: Báo cáo sản phẩm và tổng kết. Trưng bày kết quả, giải trình các sai số kỹ thuật, chia sẻ kinh nghiệm chọn lựa thực phẩm an toàn và đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả thử nghiệm.

       Tiến trình 5 hoạt động bài học STEM theo quy trình EDP:
       

Song song với tiến trình dạy học, bộ công cụ đánh giá năng lực được xây dựng toàn diện, kết hợp điểm số của giáo viên, điểm tự đánh giá nội bộ nhóm và điểm đánh giá đồng đẳng giữa các nhóm học sinh.

---

Kết quả thực nghiệm sư phạm và giá trị ứng dụng thực tiễn

Để chứng minh tính khả thi của giải pháp, tác giả đã tiến hành thực nghiệm sư phạm tại Trường THPT Huỳnh Thúc Kháng (TP. Vinh, Nghệ An) năm học 2021 – 2022 trên 2 lớp có trình độ tương đương:

• Lớp thực nghiệm (11A): Dạy học theo giáo án định hướng giáo dục STEM gắn với dự án thực tế.
• Lớp đối chứng (11A5): Dạy học theo phương pháp truyền thống (thuyết trình, bài tập lý thuyết, thí nghiệm biểu diễn của giáo viên).

Sau khi hoàn thành hai dự án học tập, hai lớp cùng thực hiện một bài kiểm tra đánh giá năng lực kéo dài 45 phút. Kết quả định lượng được thống kê chi tiết trong bảng dưới đây:

Phân loại kết quả	Lớp thực nghiệm 11A (%)	Lớp đối chứng 11A5 (%)	Mức độ chênh lệch
Giỏi	65%	45%	+20%
Khá	32%	40%	-8% (Dịch chuyển lên Giỏi)
Trung bình	3%	10%	-7%
Yếu – Kém	0%	5%	-5% (Xóa bỏ hoàn toàn)

So sánh kết quả kiểm tra năng lực giữa hai lớp:

Giỏi (11A - TN)    [=============================] 65%
Giỏi (11A5 - ĐC)   [====================] 45%

Khá (11A - TN)     [============== ] 32%
Khá (11A5 - ĐC)    [==================] 40%

TB (11A - TN)      [=] 3%
TB (11A5 - ĐC)     [====] 10%

Yếu-Kém (11A - TN) 0%
Yếu-Kém (11A5 - ĐC)[==] 5%

Về mặt định tính, học sinh lớp thực nghiệm thể hiện sự tiến bộ rõ rệt về mức độ chủ động, khả năng làm việc nhóm và năng lực giao tiếp khoa học. Việc được tự tay thực hiện các thử nghiệm đo đạc nồng độ hóa chất thực tế đã khơi gợi niềm đam mê nghiên cứu, hình thành ý thức tiêu dùng thông minh và định hướng nghề nghiệp trong các lĩnh vực nông nghiệp công nghệ cao và công nghệ sinh học.

---

Ai nên đọc tài liệu này?

Tài liệu là nguồn tham khảo chuyên môn giá trị cho nhiều nhóm đối tượng trong ngành giáo dục:

• Giáo viên Hóa học cấp THPT: Cung cấp tài liệu tham khảo trực tiếp, các mẫu kế hoạch bài dạy (giáo án) STEM và tiêu chí đánh giá cụ thể để áp dụng vào chương trình Hóa học 11 hiện hành.
• Cán bộ quản lý chuyên môn và tổ trưởng bộ môn: Định hướng phương pháp quản lý, xây dựng kế hoạch bồi dưỡng giáo viên và tổ chức các hoạt động trải nghiệm khoa học trong nhà trường.
• Sinh viên, học viên cao học ngành Sư phạm Hóa học: Nguồn tư liệu lý luận và thực tiễn phong phú phục vụ cho các nghiên cứu về Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn.
• Các nhà phát triển chương trình giáo dục: Cung cấp minh chứng thực nghiệm thực tế về hiệu quả của giáo dục STEM trong việc hiện thực hóa mục tiêu phát triển phẩm chất và năng lực học sinh.

[!NOTE] Yêu cầu nền tảng: Người đọc cần nắm vững kiến thức Hóa học vô cơ cơ bản và hiểu rõ các nguyên tắc cốt lõi của Chương trình Giáo dục phổ thông 2018.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Dạy học STEM môn Hóa học THPT là gì?

Dạy học STEM môn Hóa học là phương thức tích hợp kiến thức hóa học với công nghệ, kỹ thuật và toán học thông qua các dự án giải quyết vấn đề thực tế, giúp học sinh vận dụng kiến thức lý thuyết vào chế tạo sản phẩm, phân tích hiện tượng và phát triển năng lực toàn diện.

2. Quy trình thiết kế bài học STEM Hóa học gồm những bước nào?

Quy trình được thực hiện qua 8 bước thiết kế kỹ thuật chuẩn:

1. Đặt vấn đề và chuyển giao nhiệm vụ
2. Khảo sát nhu cầu thực tiễn
3. Đề xuất ý tưởng và phác thảo giải pháp
4. Lập kế hoạch chi tiết
5. Tạo dựng mô hình hoặc thử nghiệm
6. Vận hành, đo đạc và đánh giá sản phẩm
7. Cải tiến và tối ưu hóa
8. Báo cáo, chia sẻ và đánh giá tổng kết

3. Tại sao chương Nitơ – Photpho đặc biệt thích hợp cho dạy học STEM?

Chương Nitơ – Photpho liên quan mật thiết đến đời sống sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp, tiêu biểu như chu trình nitơ trong tự nhiên, thành phần phân bón hóa học và vấn đề tồn dư muối nitrat trong thực phẩm, tạo điều kiện thuận lợi để xây dựng các bài toán thực nghiệm hấp dẫn.

4. Đánh giá học sinh trong dạy học STEM khác gì so với dạy học truyền thống?

Dạy học STEM chuyển trọng tâm từ đánh giá kết quả một lần (bài thi định kỳ) sang đánh giá quá trình đa chiều. Hệ thống đánh giá kết hợp quan sát hành vi, nhật ký học tập, phiếu tiêu chí Rubric, tự đánh giá nội bộ và đánh giá đồng đẳng giữa các nhóm học sinh.

5. Dự án định lượng nitrat tồn dư mang lại lợi ích gì cho học sinh?

Dự án giúp học sinh củng cố tính chất của muối nitrat, làm quen với kỹ năng đo đạc hóa học bán định lượng (ppm), nâng cao ý thức về an toàn thực phẩm, đồng thời hình thành các kỹ năng mềm quan trọng như tư duy phản biện, làm việc nhóm và thuyết trình khoa học.

---

Kết luận

Sáng kiến kinh nghiệm của tác giả Nguyễn Cẩm Anh đã khẳng định vai trò chiến lược của giáo dục STEM trong việc nâng cao chất lượng dạy học Hóa học cấp THPT:

• Tích hợp liên môn hiệu quả: Dạy học dự án theo định hướng STEM là hướng đi tất yếu giúp gắn kết kiến thức sách vở với thực tiễn đời sống.
• Nâng cao chất lượng học tập: Kết quả thực nghiệm sư phạm chứng minh phương pháp giúp tăng tỉ lệ học sinh khá giỏi môn Hóa học lên 97% (trong đó có 65% đạt loại Giỏi).
• Chuẩn hóa công cụ đánh giá: Xây dựng thành công bộ công cụ đánh giá Rubric đa chiều, giúp lượng hóa chính xác năng lực vận dụng kiến thức, kỹ năng của học sinh.
• Lan tỏa và nhân rộng: Đề tài đề xuất mở rộng mô hình sang các chuyên đề Hóa học khác như Hóa học hữu cơ, Hóa học môi trường và tích hợp sâu rộng với các môn Sinh học, Vật lý.

[!TIP] Hành động gợi ý: Thầy cô giáo bộ môn Hóa học và Khoa học Tự nhiên có thể áp dụng ngay quy trình 5 hoạt động bài học và bộ phiếu đánh giá Rubric trong sáng kiến này để triển khai các tiết học STEM hấp dẫn, sáng tạo tại đơn vị của mình!

Trích đoạn nội dung tài liệu

đặt vấn đề, yêu cầu học sinh tìm hiểu kiến thức nền: Từ vấn đề cần giải quyết kèm theo sản phẩm phải hoàn thành với các tiêu chí cụ thể, học sinh cần phải nghiên cứu về kiến thức có liên quan cần sử dụng trong việc giải quyết vấn đề, thiết kế sản phẩm. Đó là những kiến thức, kĩ năng đã 10 skkn biết hay cần dạy cho học sinh trong chương trình giáo dục phổ thông. Hoạt động này bao gồm: nghiên cứu tài liệu khoa học (bao gồm sách giáo khoa); quan sát/thực hiện các thí nghiệm, thực hành; giải các bài tập/tình huống có liên quan để nắm vững kiến thức, kĩ năng. Bước 2: Khảo sát: Khi đưa ra một vấn đề thì giáo viên hướng học sinh khảo sát, điều tra xem vấn đề đó có phải là nhu cầu/giải pháp cần thiết? Trước đó người ta đã giải quyết vấn đề này như thế nào rồi? Bước 3:Ý tưởng: Dựa trên kiến thức đã học và trí tưởng tượng, học sinh đề xuất các ý tưởng.

Giáo viên khuyến khích học sinh đề xuất nhiều ý tưởng để phác thảo nhiệm vụ của mình. Đầu tiên, các nhóm phác thảo bản vẽ nhằm cụ thể các ý tưởng, phương án. Giáo viên khuyến khích các nhóm tự do phác thảo bản vẽ và không nên nhận xét hay đánh giá bản vẽ của các nhóm khác nhằm tránh trường hợp hạn chế tính sáng tạo của các nhóm. Sau đó, các nhóm lần lượt thuyết trình về nhiệm vụ của nhóm mình.

Phần thuyết trình cần làm rõ được nhiệm vụ của nhóm, các vấn đề liên quan đến thực tế… Các nhóm còn lại phản biện, chỉ ra ưu điểm và nhược điểm của từng bản vẽ thiết kế. Trong bước này, học sinh có nhiều cơ hội để rèn luyện và phát triển năng lực ngôn ngữ và giao tiếp. Cuối cùng, giáo viên tổ chức các nhóm thảo luận, thống nhất xem nhóm nào sẽ đạt được các tiêu chí đề ra, năng lực các nhóm. Bước 4: Kế hoạch: Sau khi các nhóm chọn một ý tưởng tối ưu nhất, bước này lên kế hoạch chi tiết công việc của nhóm - Phác họa nội dung mà nhóm cần phải lam.

- Phân công công việc và thời gian thực hiện. Bước 5: Tạo dựng: Trong hoạt động này, giáo viên sẽ tổ chức một khoảng thời gian để học sinh có thể tiến hành hoàn thành nhiệm vụ tối ưu đã chọn ở bước 3 và theo kế hoạch chi tiết ở bước 4. Trong bước này, học sinh có nhiều cơ hội rèn luyện và phát triển tư duy kĩ thuật, năng lực thực hành, hình thành và phát triến các kĩ năng. Giáo viên cần quản lí, nhắc nhở các nhóm tuân thủ các quy tắc an toàn.

Bước 6: Kiểm tra, vận hành thử nghiệm và đánh giá sản phẩm: Các nhóm cần thử nghiệm mẫu thiết kế của mình và thu thập số liệu. Có thể tiến hành 1 hay nhiều lần thử nghiệm, phụ thuộc vào định dạng số liệu, dữ liệu sẽ 11 skkn thu thập. Sau đó các đội cần phân tích số liệu và đánh giá mẫu thử nghiệm theo các tiêu chí đã đề ra. Nếu sản phẩm hoạt động ổn định, phù hợp với dự đoán thì các nhóm tiến hành viết báo cáo, chuẩn bị thực hiện báo cáo sản phẩm.

Nếu sản phẩm hoạt động không ổn định, kết quả không phù hợp với dự đoán thì nhóm cần tiếp tục bước 7 và quay lại theo vòng 4, 5, 6 đến khi sản phẩm ổn định. Bước 7: Cải thiện: Sau bước 6, nếu sản phẩm chưa ổn định, thì cần cải thiện sản phẩm đến khi hoàn chỉnh. Bước 8: Chia sẻ: Các nhóm có thể trình bày số liệu của mình trước toàn lớp và sau đó xác định nhóm nào đạt kết quả tốt nhất. Đầu tiên, giáo viên tổ chức cho các nhóm lần lượt báo cáo về sản phẩm.

Yêu cầu các nhóm trình bày được quá trình hoàn thành nhiệm vụ của nhóm, đặc biệt nêu được các khó khăn trong quá trình thực hiện và làm rõ được các giải pháp để giải quyết các khó khăn trên. Giáo viên cần khuyến khích và hướng dẫn các nhóm phối hợp thuyết minh với vận hành sản phẩm để minh họa, khích lệ các nhóm huy động nhiều học sinh tham gia thuyết trình. Sau đó, giáo viên tổ chức các nhóm phản biện, góp ý về sản phẩm, phần trình bày của các nhóm. Cuối cùng, giáo viên tổ chức các nhóm đánh giá báo cáo sản phẩm thông qua các tiêu chí đánh giá.

Và căn cứ vào sự quan sát hoạt động của các nhóm, kết quả đánh giá của các nhóm và của giáo viên để kết luận về hoạt động. Dựa vào đó, giáo viên khen thưởng đối với nhóm hoạt động tốt. Trong quy trình thiết kế kĩ thuật, các nhóm học sinh thử nghiệm các ý tưởng dựa trên nghiên cứu của mình, sử dụng nhiều cách tiếp cận khác nhau, mắc sai lầm, chấp nhận và học từ sai lầm, và thử lại. Sự tập trung của học sinh là phát triển các giải pháp.

Tiến trình bài học STEM tính đến có nhiều đáp án đúng và coi sự thất bại như là một phần cần thiết trong học tập. Một câu hỏi nghiên cứu đặt ra, có thể đề xuất nhiều giả thuyết khoa học; một vấn đề cần giải quyết, có thể đề xuất nhiều phương án, và lựa chọn phương án tối ưu. Trong các giả thuyết khoa học, chỉ có một giả thuyết đúng. Ngược lại, các phương án giải quyết vấn đề đều khả thi, chỉ khác nhau ở mức độ tối ưu khi giải quyết vấn đề, bài học STEM không có câu trả lời đúng duy nhất.

Điều đó định hướng việc đánh giá trong các bài học STEM cần đảm bảo đi sâu vào quá trình chứ không chỉ dựa trên kết quả. Tiêu chí này cho thấy vai trò quan trọng của năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong dạy học STEM. 12 skkn Điều thú vị là các chương trình giáo dục STEM giúp học sinh được trải nghiệm qua các cảm xúc của thất bại cũng như thành công trong quá trình học tập, một điều rất cần thiết cho sự phát triển trí thông minh cảm xúc và tạo động lực cho sự trưởng thành của trẻ. Tổ chức giáo dục STEM cho HS qua dự án học tập Có nhiều phương pháp và hình thức tổ chức giáo dục STEM cho HS, ví dụ như: dạy học giải quyết vấn đề, phương pháp “bàn tay nặn bột”, dạy học dự án, dạy học trải nghiệm,… Mỗi cách tiếp cận lại mang lại hiệu quả giáo dục khác nhau.

Tuy nhiên, giáo dục STEM nên được thực hiện bằng những hoạt động trải nghiệm thực tiễn, chứa đựng các nhiệm vụ cụ thể để học sinh tham gia giải quyết, từ đó học sinh rút ra được những bài học, hình thành và phát triển năng lực qua quá trình giải quyết các nhiệm vụ. Đó chính là giáo dục STEM cho học sinh qua dự án học tập. Với đặc trưng tích hợp, định hướng hoạt động, có ưu thế trong dạy học các vấn đề thực tiễn, và đặc biệt là trong việc hình thành và phát triển năng lực thực tiễn cho HS. Dạy học theo dự án 1.

Khái niệm: DHDA có thể có nhiều tên gọi (như dạy học theo DA, DHDA, PPDHDA) và định nghĩa khác nhau. Trong đề tài này, tôi sử dụng tên gọi DHDA. Có thể khái quát hai nhóm khái niệm chính về DHDA hiện nay như sau: – Khái niệm DHDA theo nghĩa rộng nhấn mạnh tính tự lực cao của HS. Hoạt động thực hành không được coi là bắt buộc.

– Khái niệm DHDA theo nghĩa hẹp hơn yêu cầu DHDA gắn với hoạt động thực hành và có tạo ra các sản phẩm hành động của DA. Việc xếp loại DHDA cũng có nhiều quan niệm khác nhau: – DHDAvới tư cách là một hình thức dạy học: Do trong DHDA có nhiều phương pháp cụ thể khác nhau được sử dụng. – DHDA được hiểu theo nghĩa rộng nhất như một quan điểm, mô hình hay nguyên tắc dạy học với thuật ngữ dạy học định hướng DA. Như vậy, DHDA là một hình thức dạy học, trong đó HS dưới sự điều khiển và giúp đỡ của GV, thực hiện một nhiệm vụ học tập phức hợp, có sự kết hợp giữa lí thuyết và thực hành, tạo ra các sản phẩm có thể giới thiệu.

Nhiệm vụ này được HS thực hiện với tính tự lực cao trong toàn bộ quá trình học tập, từ việc xác định mục đích, lập kế hoạch, đến việc thực hiện DA, kiểm tra, điều chỉnh, đánh giá quá trình và kết quả thực hiện. Làm việc nhóm là hình thức làm việc cơ bản của DHDA. DA là một bài tập tình huống mà HS phải giải quyết bằng các kiến thức theo nội dung bài học. Quy trình dạy học theo dự án Các bước tổ chức hoạt động dạy học theo dạy học dự án, xem bảng dưới đây: Bước Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Xây dựng bộ câu hỏi định - Làm việc nhóm để lựa chọn hướng hợp với nội dung học và chủ đề dự án.

mục tiêu cần đạt được. - Xây dựng kế hoạch dự án: xác Bước 1 - Thiết kế dự án: xác định lĩnh định những công việc cần làm, Chuẩn bị vực thực tiễn ứng dụng nội thời gian dự kiến, vật liệu, kinh (Xây dựng ý dung học, đối tượng sử dụng, ý phí, phương pháp tiến hành và tưởng, lựa tưởng và tên dự án. phân công công việc trong chọn chủ đề, - Thiết kế các nhiệm vụ cho HS nhóm. xây dựng kế sao cho khi HS thực hiện xong thì - Tìm các nguồn thông tin tin hoạch thực bộ câu hỏi được giải quyết và các cậy để chuẩn bị thực hiện dự hiện dự án) mục tiêu cũng đạt được.

- Chuẩn bị tài liệu hỗ trợ HS và - Cùng GV thống nhất các tiêu dự kiến các điều kiện thực hiện chí đánh giá dự án. dự án trong thực tế. - Phân công nhiệm vụ các thành - Theo dõi, hướng dẫn, đánh giá viên trong nhóm thực hiện dự HS trong quá trình thực hiện. án theo đúng kế hoạch.

- Liên hệ các cơ sở, cố vấn, Bước 2 - Tiến hành thu thập, xử lý khách mời cần thiết cho HS. Thực hiện thông tin thu được. - Chuẩn bị cơ sở vật chất, tạo dự án - Xây dựng sản phẩm/ báo cáo. điều kiện cho HS thực hiện.

- Liên hệ, tìm nguồn giúp đỡ. - Sơ bộ thông qua sản phẩm - Thường xuyên thông tin cho cuối của các nhóm HS. GV và các nhóm khác. - Chuẩn bị giới thiệu sản phẩm.

- Tiến hành giới thiệu sản - Chuẩn bị cơ sở vật chất cho Bước 3 phẩm. Kết thúc - Tự đánh giá sản phẩm dự án - Theo dõi, đánh giá sản phẩm dự án của nhóm theo tiêu chí. dự án của các nhóm. - Đánh giá sản phẩm nhóm khác.