I. Phát triển năng lực nhận thức học sinh qua giáo dục STEM
Phần này tập trung vào khái niệm giáo dục STEM và vai trò của nó trong việc phát triển năng lực nhận thức của học sinh. Giáo dục STEM, viết tắt của Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật), và Mathematics (Toán học), là một phương pháp tiếp cận liên ngành. Nó nhấn mạnh việc tích hợp các môn học này để giải quyết vấn đề thực tiễn. Giáo dục STEM không chỉ cung cấp kiến thức lý thuyết mà còn rèn luyện kỹ năng STEM, bao gồm kỹ năng khoa học, kỹ năng công nghệ, kỹ năng kỹ thuật, và kỹ năng toán học. Điều này giúp học sinh phát triển năng lực giải quyết vấn đề, năng lực tư duy phản biện, và năng lực sáng tạo. Giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông 2018 được định hướng theo hướng phát triển năng lực, chú trọng tính thực tiễn và liên môn. Việc tích hợp giáo dục STEM vào chương trình hóa học giúp học sinh vận dụng kiến thức vào cuộc sống, giải thích hiện tượng, và liên kết với nhiều lĩnh vực khác. Các tiêu chí của một chủ đề giáo dục STEM hiệu quả bao gồm: hướng tới giải quyết vấn đề thực tiễn, vận dụng kiến thức STEM, định hướng thực hành, và cho phép nhiều đáp án đúng. Giáo dục STEM tạo điều kiện cho học sinh trải nghiệm, hợp tác, và phát triển năng lực cá nhân.
1.1. Giáo dục STEM và năng lực nhận thức
Một trong những mục tiêu quan trọng của giáo dục STEM là phát triển năng lực nhận thức của học sinh. Năng lực nhận thức bao gồm nhiều khía cạnh, chẳng hạn như tư duy phản biện, giải quyết vấn đề, và sáng tạo. Giáo dục STEM, với tính chất liên ngành và thực tiễn, tạo điều kiện lý tưởng để rèn luyện những năng lực này. Học sinh được tiếp cận với các vấn đề thực tế, được khuyến khích tìm kiếm giải pháp, đánh giá kết quả, và học hỏi từ sai lầm. Quá trình này giúp nâng cao khả năng phân tích, tổng hợp thông tin, và ra quyết định một cách độc lập và có cơ sở. Giáo dục STEM khuyến khích học sinh làm việc nhóm, chia sẻ ý kiến, và học hỏi từ nhau. Việc này giúp phát triển kỹ năng giao tiếp, hợp tác, và làm việc nhóm, những yếu tố quan trọng cho phát triển năng lực nhận thức toàn diện. Mục tiêu giáo dục STEM là trang bị cho học sinh không chỉ kiến thức mà còn cả kỹ năng cần thiết để thành công trong thế giới hiện đại, nơi mà sự thích ứng, sáng tạo, và giải quyết vấn đề là vô cùng quan trọng. Phát triển năng lực nhận thức là chìa khóa để học sinh có thể vận dụng kiến thức vào thực tiễn và đóng góp cho xã hội.
1.2. Ứng dụng giáo dục STEM trong dạy cacbohiđrat lớp 12
Chủ đề cacbohiđrat lớp 12 cung cấp nhiều cơ hội để áp dụng giáo dục STEM. Học sinh có thể thực hiện các thí nghiệm để tìm hiểu cấu trúc cacbohiđrat, chức năng cacbohiđrat, và ứng dụng cacbohiđrat trong thực tiễn. Ví dụ, học sinh có thể thiết kế và thực hiện một dự án về sản xuất giấm từ đường, kết hợp kiến thức hóa học, công nghệ, và kỹ thuật. Quá trình này giúp học sinh hiểu rõ hơn về phân tích cacbohiđrat, cấu trúc cacbohiđrat, và chức năng cacbohiđrat. Việc thiết kế và thực hiện các thí nghiệm cũng giúp rèn luyện kỹ năng thực hành, kỹ năng giải quyết vấn đề, và kỹ năng làm việc nhóm. Bài học cacbohiđrat có thể được thiết kế theo hướng dạy học tích hợp, kết hợp với các môn học khác như toán học để tính toán, sinh học để liên hệ với quá trình sinh học. Việc này giúp học sinh thấy được sự liên kết giữa các môn học và ứng dụng của kiến thức trong đời sống. Đề kiểm tra cacbohiđrat cũng nên được thiết kế sao cho phản ánh được mục tiêu phát triển năng lực của giáo dục STEM, tập trung vào việc đánh giá năng lực giải quyết vấn đề và năng lực tư duy phản biện hơn là chỉ kiểm tra kiến thức lý thuyết suông. Bài tập cacbohiđrat nên được thiết kế đa dạng, kích thích sự sáng tạo và tư duy của học sinh.
