CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ VẤN ĐỀ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÌM HIỂU THẾ GIỚI TỰ NHIÊN DƯỚI GÓC ĐỘ HÓA HỌC THÔNG QUA DẠY HỌC BÀI HỌC STEM PHẦN ESTER - LIPID, HÓA HỌC 12 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu Trong một thập kỷ trở lại đây nghiên cứu về giáo dục STEM đã, đang được rất nhiều nhà giáo dục nhiều nước trên thế giới quan tâm nghiên cứu và xu hướng nghiên cứu về lĩnh vực này sẽ còn tiếp tục được phát triển. STEM bắt nguồn từ nước Mỹ cách đây gần hai thập kỉ và ngày càng được quan tâm, nghiên cứu ở khắp các quốc gia trên thế giới. Đó được coi như một cuộc cải cách giáo dục có tính đột phá của Mỹ với mục tiêu xác lập vững chắc vị thế của quốc gia đứng đầu thế giới về kinh tế, khoa học và công nghệ với nguồn lao động chất lượng thuộc các lĩnh vực STEM.
Trong những năm gần đây nghiên cứu về giáo dục STEM đã, đang được rất nhiều nhà giáo dục nhiều nước trên thế giới quan tâm nghiên cứu. Nó sẽ còn tiếp tục được phát triển. Bên cạnh đó tiếp tục làm gia tăng tầm ảnh hưởng của Mỹ với thế giới thông qua những phát minh, sáng chế. Theo số liệu của Cục thống kê lao động Mỹ năm 2012 cho thấy việc làm thuộc lĩnh vực STEM được dự báo mở rộng và phát triển nhanh hơn so với việc làm thuộc lĩnh vực phi STEM trong giai đoạn 2010 - 2020.
Trong đó, số lượng lao động của Mỹ giai đoạn 2012 - 2022 cần thêm 15,6 triệu người (tăng 10,8%), đặc biệt tỉ lệ tăng trưởng về việc làm trong lĩnh vực STEM chiếm tỉ lệ cao nhất [20].Tương tự tại Úc, ước tính 75% những nghề phát triển nhanh nhất đòi hỏi kĩ năng và kiến thức về STEM [20]. Điều đó càng khẳng định nguồn nhân lực thuộc lĩnh vực STEM đang trở nên rất cần thiết đối với các quốc gia khác đặc biệt trong bối cảnh toàn cầu hóa hiện nay. Tại Pháp: Giáo dục STEM được bao phủ ở mọi cấp học. Trong giai đoạn chính của bậc Tiểu học, HS được học về Toán học, Khoa học tự nhiên và Công nghệ.
HS được tham gia các hoạt động trải nghiệm nghiên cứu để thúc đẩy sự quan tâm của các em về Khoa học và Công nghệ, bên cạnh đó phát triển tư duy phê phán của HS [20]. Tại Anh: Giáo dục STEM đã được phát triển thành một chương trình quốc gia với mục tiêu là tạo ra nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học chất lượng cao. Chương trình hành động của Anh nhằm thúc đẩy giáo dục STEM bao gồm 4 nội 6 dung chính: Một là, tuyển dụng GV giảng dạy STEM. Theo đó, dạy tích hợp không phải là một GV dạy nhiều môn học một lúc mà các GV của các môn học khác nhau hợp tác, cùng xây dựng bài giảng để HS có thể vận dung kiến thức, kĩ năng đã học của nhiều môn để giải quyết một vấn đề.
Hai là, bồi dưỡng nâng cao trình độ của GV. Ba là, cải tiến và làm phong phú chương trình học cả trong và ngoài lớp học. Bốn là, phát triển cơ sở vật chất hỗ trợ cho việc dạy và học [20]. Cho đến nay đã có rất nhiều quốc gia thực hiện dạy học theo định hướng giáo dục STEM bởi họ nhận thấy đó là hướng đi đúng, mang tính tất yếu trong bối cảnh cạnh tranh kinh tế giữa các quốc gia trên thế giới.
Ở Việt Nam, mô hình giáo dục STEM được đưa vào từ năm 2010 thông qua Liên doanh DTT - EDUSPEC phối hợp với Trường Icarnegie - Hoa Kỳ trên nền tảng là 2 môn học CNTT và Robotics cho khối phổ thông từ lớp 1 đến lớp 12. Từ năm 2012, Bộ Giáo dục và Đào tạo hàng năm đã tổ chức cuộc thi “Vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các tình huống thực tiễn dành cho HS trung học” và cuộc thi “Dạy học theo chủ đề tích hợp dành cho GV trung học”. Đặc biệt, cuộc thi “Sáng tạo Khoa học Kĩ thuật” do Bộ Giáo dục và Đào tạo tổ chức dành cho HS phổ thông đã trở thành điểm tích cực trong giáo dục định hướng phát triển năng lực. Các đề tài được triển khai thực hiện thuộc các lĩnh vực cơ khí, môi trường…Về cơ bản, đây là một hình thức của giáo dục STEM.
Chương trình GDPT tổng thể do Bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành đã nêu rõ: Cùng với Toán học, Khoa học tự nhiên và Tin học, các môn học về Hóa học góp phần thúc đẩy giáo dục STEM, một trong những xuhướng giáo dục đang được coi trọng ở nhiều quốc gia trên thế giới [4]. Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về giáo dục STEM ở Việt Nam. Các tác giả đều đưa ra những tổng hợp khái quát về giáo dục STEM, quy trình thiết kế và tổ chức các hoạt động giáo dục STEM. Các nghiên cứu tập trung nhiều vào chủ đề trải nghiệm STEM, xong các công trình nghiên cứu về thiết kế và tổ chức bài học STEM cho từng môn học riêng chưa có nhiều, một số quy trình thiết kế chưa được thống nhất.
Hiện nay đã có một số đề tài nghiên cứu về STEM. Qua tìm hiểu lược sử các công trình nghiên cứu, nhận thấy mỗi công trình đề cập đến các vấn đề khác nhau của giáo dục STEM: Nhóm tác giả: Đỗ Hồng Ngọc, Lê Huy Hoàng, Trần Trung Ninh [17] đã đưa ra được khái niêm, cấu trúc, phương pháp của năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học cho học sinh. Công trình của nhóm tác giả 7 Nguyễn Thanh Nga, Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, Hoàng Phước Muội đã giúp giáo viên và học sinh hiểu rõ được một số vấn đề về giáo dục STEM, giới thiệu các chủ đề minh họa thuộc nhiều phân môn khác nhau [16]. Bên cạnh đó, cũng đã có một số nghiên cứu về giáo dục STEM đã được xuất bản thành sách tham khảo như Nguyễn Văn Biên và cộng sự, Nguyễn Thành Hải.
Một số nhóm tác giả khác như Lưu Thị Huế, Nông Thủy Kiều, Trần Thế Sang, Nguyễn Thị Như Anh, Đặng Thị Thuận An cùng các cộng sự đã nghiên cứu triển khai các chủ đề dạy học STEM xuất phát từ môn Hóa học nhằm phát triển năng lực học sinh. Đã có một cuốn sách tham khảo về dạy học tích hợp Vật lí, Hoá học, Sinh học. Nguyễn Mậu Đức và cộng sự đã nghiên cứu quy trình sản xuất phân bón giàu lân và kali từ xương động vật. Nguyễn Văn Biên và cộng sự đã kết hợp TRIZ với STEM để phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh.
Nhóm tác giả Phạm Thị Kim Giang, Vũ Thị Hải Hà đã có bài báo về dạy học trải nghiệm STEM phần Ancol - Axit cacboxylic - Este nhằm phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh trung học phổ thông. Các tác giả khác cũng đã đề xuất một quy trình tổ chức chủ đề dạy học tích hợp, đó cũng là nền tảng cho việc dạy học môn Khoa học Tự nhiên và STEM. [1] [2] [3][8][10][12] [16] [17] [20] Như vậy các công trình nghiên cứu về giáo dục STEM ở Việt Nam đã có. Các tác giả đều đưa ra những tổng hợp khái quát về giáo dục STEM, quy trình thiết kế và tổ chức các hoạt động giáo dục STEM.
Các nghiên cứu tập trung nhiều vào chủ đề trải nghiệm STEM, xong các công trình nghiên cứu về thiết kế và tổ chức dạy học theo phương thức bài học STEM cho từng môn học riêng chưa có nhiều, một số quy trình thiết kế chưa được thống nhất, vẫn còn khá ít và chưa được hệ thống. Giáo dục STEM đang dần trở thành một xu hướng giáo dục trên toàn thế giới. Những nghiên cứu về giáo dục STEM thu hút được rất nhiều sự quan tâm của các nhà giáo dục trên thế giới. Giáo dục STEM tuy mới xuất hiện tại Việt Nam nhưng bước đầu đã dành được sự quan tâm của cộng đồng và các cơ quan chức năng đặc biệt là từ phía Bộ Giáo dục và Đào tạo.
Trong dạy học hóa học đã có bài báo, luận văn, luận án viết về vấn đề phát triển NLGT-HT cho HS. Tuy nhiên chưa có nhiều nghiên cứu về bài học STEM, đặc biệt là thiết kế bài học STEM nhằm phát triển NL THTGTN dưới góc độ hóa học cho HS. Đó là lí do tôi tiến hành nghiên cứu vấn đề này. 8 Nhận xét: Giáo dục STEM đang dần trở thành một xu hướng giáo dục mang tính toàn cầu.
Nghiên cứu về giáo dục STEM thu hút được nhiều sự quan tâm của các nhà giáo dục trên thế giới. Giáo dục STEM tuy mới xuất hiện tại Việt Nam nhưng bước đầu đã dành được sự quan tâm của cộng đồng và các cơ quan chức năng đặc biệt là từ phía Bộ Giáo dục và Đào tạo. Trong chương trình Hóa học phổ thông[2] cũng cho thấy rất rõ tầm quan trọng của việc phát triển NL THTGTN dưới góc độ hóa học cho HS. Trong dạy học hóa học đã có bài báo, luận văn, luận án viết về vấn đề phát triển NL THTGTN dưới góc độ hóa học cho HS.
Tuy nhiên chưa có nhiều nghiên cứu về bài học STEM, đặc biệt là thiết kế bài học STEM nhằm phát triển NL THTGTN dưới góc độ hóa học cho HS. Đó là lí do tôi tiến hành nghiên cứu vấn đề này. Một số vấn đề cơ bản về giáo dục STEM 1. Định nghĩa về STEM STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học).
Trong đó: Science (Khoa học): Là môn học nhằm phát triển khả năng sử dụng các kiến thức Khoa học (Vật lí, Hóa học, Sinh học và Khoa học trái đất) của HS, không chỉ giúp HS hiểu về thế giới tự nhiên mà còn có thể vận dụng kiến thức đó để giải quyết các vấn đề khoa học trong cuộc sống hàng ngày. Technology (Công nghệ): Là môn học nhằm phát triển khả năng sử dụng, quản lí, hiểu và đánh giá công nghệ của HS. Nó cung cấp cho HS những cơ hội để hiểu về công nghệ được phát triển như thế nào, cung cấp cho HS những kĩ năng để có thể phân tích được sự ảnh hưởng của công nghệ mới tới cuộc sống hàng ngày của HS và của cộng đồng… Engineering (Kĩ thuật): Là môn học nhằm phát triển sự hiểu biết ở HS về cách công nghệ đang phát triển thông qua quá trình thiết kế kĩ thuật. Kĩ thuật cung cấp cho HS những cơ hội để tích hợp kiến thức của nhiều môn học, giúp cho những khái niệm liên quan trở nên tường minh trong cuộc sống của họ.