Khám Phá Ứng Dụng STEM Trong Dạy Học Chủ Đề Cacbon Hóa Học Lớp 11

Phần này tập trung vào khái niệm Giáo dục STEM và vai trò của nó trong việc nâng cao chất lượng giáo dục. 55 trang · Trường THPT Quỳnh Lưu 3 · 2022.

• Tác giả: Nguyễn Thị Ngọc Anh
• Trường học: Trường THPT Quỳnh Lưu 3
• Chuyên ngành: Hóa học
• Đề tài: Ứng Dụng STEM Trong Dạy Học Về Cacbon Và Hợp Chất Cacbon
• Loại tài liệu: sáng kiến kinh nghiệm
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Nghệ An

Mục lục chi tiết

• 1. PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1.1. Lí do chọn đề tài
• 1.2. Mục đích nghiên cứu
• 1.3. Nhiệm vụ nghiên cứu
• 1.4. Phương pháp nghiên cứu
• 1.5. Kế hoạch nghiên cứu
• 1.6. Tính mới và đóng góp của đề tài
• 2. PHẦN 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 2.1. Giáo dục STEM
• 2.2. Khái niệm dạy học STEM
• 2.3. Đặc điểm của giáo dục STEM
• 2.4. Chủ đề giáo dục STEM
• 2.5. Xu thế tất yếu của dạy học STEM trong thời gian tới
• 2.6. Vận dụng phương pháp dạy học STEM ở trường phổ thông
• 3. CƠ SỞ THỰC TIỄN
• 3.1. Thực trạng vận dụng dạy học STEM vào dạy học chủ đề cacbon và hợp chất của cacbon ở trường THPT (thông qua phiếu khảo sát các giáo viên, học sinh dạy tại trường)
• 3.2. Thuận lợi và khó khăn trong việc áp dụng đề tài
• 4. THIẾT KẾ GIÁO ÁN STEM THIẾT BỊ LỌC NƢỚC VÀO DẠY CHỦ ĐỀ CACBON VÀ HỢP CHẤT CỦA CACBON
• 4.1. Phân tích nội dung và cấu trúc chủ đề cacbon và hợp chất của cacbon
• 4.2. Kế hoạch tổ chức các hoạt động STEM
• 4.3. Triển khai thực hiện các hoạt động STEM khi dạy chủ đề cacbon và hợp chất của cacbon
• 4.4. Kết quả triển khai ở trường THPT
• 4.4.1. Đánh giá định tính
• 4.4.2. Đánh giá định lượng
• 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Ứng dụng STEM trong Giáo dục

Phần này tập trung vào khái niệm Giáo dục STEM và vai trò của nó trong việc nâng cao chất lượng giáo dục. Giáo dục STEM, viết tắt của Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Mathematics (Toán học), là một phương pháp giáo dục tích hợp, tập trung vào việc trang bị cho học sinh kiến thức và kỹ năng trong các lĩnh vực này. Mục tiêu là phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn, khả năng tư duy phản biện và làm việc nhóm. Chương trình giáo dục phổ thông 2018 nhấn mạnh việc phát triển phẩm chất và năng lực học sinh, đòi hỏi đổi mới phương pháp dạy học, gắn liền lý thuyết với thực tiễn. Ứng dụng STEM trong giáo dục là xu thế tất yếu, đáp ứng yêu cầu của sự phát triển kinh tế xã hội. Việc xây dựng chủ đề giáo dục STEM cần đảm bảo tính tích hợp, hướng tới giải quyết vấn đề thực tiễn và khuyến khích làm việc nhóm. Phương pháp dạy học STEM nhằm phát triển năng lực học sinh, rèn luyện kỹ năng thực hành và ứng dụng kiến thức vào cuộc sống. Sở Giáo dục và Đào tạo Nghệ An khuyến khích áp dụng dạy học STEM trong các trường trung học, nhấn mạnh việc đa dạng hóa hình thức dạy học, tăng cường hoạt động trải nghiệm và sử dụng công nghệ thông tin.

1.1 Đặc điểm của Giáo dục STEM

Giáo dục STEM có ba đặc điểm chính: cách tiếp cận liên ngành, lồng ghép lý thuyết với thực hành và kết nối với các tổ chức toàn cầu. Liên ngành trong Giáo dục STEM không chỉ đơn thuần là kết hợp các môn học mà là sự kết nối, bổ trợ chặt chẽ giữa chúng. Các chương trình Giáo dục STEM nhấn mạnh thực hành, vận dụng kiến thức để tạo ra sản phẩm hoặc giải quyết vấn đề thực tiễn. Kết nối với các tổ chức toàn cầu giúp nâng cao chất lượng Giáo dục STEM, đảm bảo chương trình có nền tảng vững chắc và đạt chuẩn quốc tế. Chủ đề Giáo dục STEM cần đáp ứng các tiêu chí: hướng tới giải quyết vấn đề thực tiễn, vận dụng kiến thức STEM để giải quyết vấn đề và định hướng thực hành. Chủ đề STEM khuyến khích làm việc nhóm, phát triển kỹ năng giao tiếp, chia sẻ ý tưởng và giải quyết vấn đề tập thể. Giáo dục STEM không chỉ cung cấp kiến thức mà còn rèn luyện kỹ năng sống cần thiết cho học sinh trong thế kỷ 21.

1.2 Vận dụng phương pháp dạy học STEM ở trường phổ thông

Việc vận dụng phương pháp dạy học STEM vào trường phổ thông, đặc biệt là môn Hóa học, mang lại nhiều lợi ích. Đối với giáo viên, dạy học STEM đòi hỏi sự tích hợp kiến thức từ nhiều môn học, nâng cao năng lực chuyên môn và kỹ năng sư phạm. Đối với học sinh, dạy học STEM giúp hiểu bản chất vấn đề, phát triển tư duy phản biện, rèn luyện kỹ năng làm việc nhóm, giải quyết vấn đề thực tiễn và khả năng tự học. Ứng dụng STEM trong môn Hóa học cho phép học sinh vận dụng kiến thức vào giải quyết vấn đề thực tiễn. Dạy học dựa trên dự án STEM tạo điều kiện cho học sinh phát triển các dự án khoa học, định hướng nghề nghiệp tương lai. Giáo dục STEM trong trường phổ thông đóng vai trò quan trọng trong việc chuẩn bị hành trang cho học sinh bước vào đời sống.

II. Giáo dục STEM lớp 11 Cacbon và hợp chất cacbon

Phần này tập trung vào việc ứng dụng phương pháp dạy học STEM vào chủ đề Cacbon và hợp chất cacbon lớp 11. Chủ đề này rất phù hợp với dạy học STEM vì tính đa chức năng, đa phương án, tính tiêu chuẩn hóa và tính kinh tế của cacbon và các hợp chất của nó. Bài giảng cacbon và hợp chất cacbon có thể được thiết kế theo hướng dạy học tích hợp STEM, kết hợp kiến thức hóa học với công nghệ, kỹ thuật và toán học. Thực hành STEM về cacbon có thể bao gồm các hoạt động như thiết kế thí nghiệm, phân tích dữ liệu, giải quyết vấn đề thực tiễn liên quan đến ứng dụng của cacbon trong đời sống. Thiết kế thí nghiệm STEM giúp học sinh phát triển kỹ năng thực hành, quan sát, thu thập và phân tích dữ liệu. Phân tích dữ liệu STEM giúp học sinh rèn luyện kỹ năng xử lý thông tin, suy luận khoa học và trình bày kết quả. Giải quyết vấn đề STEM thúc đẩy tư duy sáng tạo, khả năng hợp tác và giải quyết vấn đề của học sinh.

2.1 Nội dung và cấu trúc chủ đề Cacbon và hợp chất cacbon

Chủ đề Cacbon và hợp chất cacbon lớp 11 nên được phân tích cẩn thận để xác định các khía cạnh phù hợp với dạy học STEM. Kiến thức cơ bản về cacbon là nền tảng cho việc thiết kế các hoạt động STEM. Ứng dụng thực tiễn của cacbon và các hợp chất của nó cần được nhấn mạnh, kết hợp với các vấn đề môi trường, năng lượng, công nghệ vật liệu. Hợp chất hữu cơ cacbon là một phần quan trọng của chủ đề, có thể được liên kết với các hoạt động thực hành như tổng hợp, phân tích và ứng dụng các hợp chất hữu cơ. Mô hình phân tử cacbon và các hợp chất của nó có thể được sử dụng để minh họa các khái niệm hóa học và thúc đẩy sự hiểu biết sâu sắc hơn. Tài liệu dạy học STEM cần được chuẩn bị kỹ càng, bao gồm các hướng dẫn thực hành, bài tập và các nguồn tham khảo bổ sung.

2.2 Hoạt động thực hành STEM về Cacbon

Thực hành STEM về cacbon nên tập trung vào các hoạt động thực tiễn, giúp học sinh hiểu rõ hơn về ứng dụng của cacbon trong đời sống. Thí nghiệm hóa học lớp 11 về cacbon và các hợp chất của nó cần được thiết kế sao cho hấp dẫn và kích thích sự tò mò của học sinh. Ứng dụng phần mềm trong dạy học hóa học có thể hỗ trợ cho việc mô phỏng các thí nghiệm, phân tích dữ liệu và trình bày kết quả. Dạy học hóa học trải nghiệm cho phép học sinh tự tay thực hiện các thí nghiệm, tự khám phá và tìm hiểu các hiện tượng hóa học. Hoạt động thực hành hóa học nên được tổ chức theo nhóm, khuyến khích học sinh làm việc cùng nhau, chia sẻ ý tưởng và giải quyết vấn đề chung. Đánh giá học sinh STEM cần được thực hiện một cách toàn diện, đánh giá cả kiến thức, kỹ năng và thái độ của học sinh.

III. Đánh giá và Kết luận

Phần này tổng kết những kết quả đạt được và đánh giá hiệu quả của việc áp dụng STEM trong dạy học chủ đề Cacbon và hợp chất cacbon lớp 11. Đánh giá học sinh STEM cần bao gồm cả đánh giá định tính và định lượng. Đánh giá định tính tập trung vào việc đánh giá năng lực giải quyết vấn đề, kỹ năng làm việc nhóm, khả năng tư duy phản biện và sự sáng tạo của học sinh. Đánh giá định lượng có thể sử dụng các bài kiểm tra, bài tập và các sản phẩm của học sinh để đánh giá mức độ hiểu biết kiến thức của học sinh. Rèn luyện kỹ năng STEM là một quá trình lâu dài, yêu cầu sự kiên trì và nỗ lực từ cả giáo viên và học sinh. Lập kế hoạch bài học STEM cần được chuẩn bị kỹ lưỡng, đảm bảo tính khả thi và phù hợp với điều kiện thực tế của nhà trường. Tài liệu dạy học STEM cần được cập nhật thường xuyên để đảm bảo tính hiện đại và phù hợp với xu hướng phát triển của giáo dục.

3.1 Đánh giá định tính và định lượng

Đánh giá định tính trong dạy học STEM tập trung vào việc đánh giá quá trình học tập của học sinh, như sự tích cực, khả năng hợp tác, kỹ năng giải quyết vấn đề và sự sáng tạo. Đánh giá định lượng sử dụng các chỉ số số lượng để đo lường kết quả học tập, như điểm số, tỷ lệ học sinh đạt yêu cầu. Kết hợp cả hai phương pháp đánh giá giúp có cái nhìn toàn diện về hiệu quả của dạy học STEM. Chuẩn kiến thức kỹ năng STEM cần được xác định rõ ràng để làm cơ sở cho việc đánh giá. Đề tài nghiên cứu STEM này có thể được mở rộng để nghiên cứu sâu hơn về các phương pháp đánh giá hiệu quả của dạy học STEM.

3.2 Kiến nghị và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy ứng dụng STEM trong dạy học chủ đề Cacbon và hợp chất cacbon lớp 11 mang lại nhiều hiệu quả tích cực. Dạy học STEM giúp nâng cao chất lượng giáo dục, phát triển năng lực toàn diện cho học sinh. Tuy nhiên, việc áp dụng STEM còn gặp một số khó khăn, như thiếu kinh phí, thiếu trang thiết bị và sự thiếu hiểu biết về phương pháp dạy học STEM của một số giáo viên. Kiến nghị nhà trường cần đầu tư thêm trang thiết bị, tổ chức các buổi tập huấn cho giáo viên và tạo điều kiện cho học sinh tham gia các hoạt động STEM. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu này có thể được mở rộng ra các môn học khác và các cấp học khác nhau. Giáo án STEM lớp 11 nên được xây dựng dựa trên kết quả nghiên cứu này để nâng cao hiệu quả dạy học.

Nội dung chính

Dưới đây là bài viết Content SEO chuyên sâu phân tích tài liệu sáng kiến kinh nghiệm học thuật theo đúng các tiêu chuẩn và cấu trúc yêu cầu.

---

BƯỚC 1: PHÂN TÍCH TÀI LIỆU HỌC THUẬT

1. Các vấn đề và câu hỏi chính mà tài liệu giải quyết

• Đổi mới phương pháp dạy học theo định hướng phát triển năng lực: Làm thế nào để chuyển đổi từ mô hình truyền thụ kiến thức một chiều sang phương pháp giáo dục STEM lấy học sinh làm trung tâm theo Chương trình Giáo dục Phổ thông 2018?
• Thực tiễn hóa kiến thức Hóa học 11: Giải quyết sự khô khan, nặng tính lý thuyết của chương "Cacbon và hợp chất của cacbon" thông qua việc gắn kết với các vấn đề cấp thiết của đời sống (xử lý nước ô nhiễm, nước mùa mưa lũ).
• Tích hợp liên môn và vận dụng thực tiễn: Cách thức kết hợp kiến thức Hóa học (tính hấp phụ của than hoạt tính, cát silic), Vật lý (áp suất chất lỏng, thẩm thấu) và Toán học (thể tích khối trụ) vào một dự án kỹ thuật hoàn chỉnh.
• Quy trình tổ chức và tiêu chí đánh giá dự án STEM: Thiết lập tiến trình 4 hoạt động dạy học rõ ràng kết hợp hệ thống công cụ đánh giá đa chiều (đánh giá sản phẩm, đánh giá cá nhân và đánh giá đồng đẳng).

2. Trích xuất thuật ngữ chuyên ngành then chốt

1. Giáo dục STEM (STEM Education)
2. Chu trình STEM (STEM Cycle)
3. Chương trình GDPT 2018
4. Năng lực giải quyết vấn đề
5. Tính hấp phụ của than hoạt tính
6. Hợp chất của cacbon
7. Cấu trúc thù hình
8. Áp suất chất lỏng & thẩm thấu
9. Thể tích khối trụ
10. Tích hợp liên môn
11. Thực nghiệm sư phạm (TNSP)
12. Đánh giá đồng đẳng
13. Bản thiết kế kỹ thuật
14. Thiết bị lọc nước sinh hoạt
15. Tiêu chuẩn khoa học NGSS
16. Ý tưởng khởi nghiệp học đường

3. Đóng góp và điểm mới của tài liệu

• Đóng góp lý luận: Cụ thể hóa quy trình dạy học STEM 4 bước theo đặc trưng bộ môn Hóa học cấp THPT, đáp ứng chuẩn đầu ra của chương trình giáo dục mới.
• Đóng góp thực tiễn: Cung cấp bộ giáo án, phiếu phân công nhiệm vụ, ma trận tiêu chí đánh giá và ngân hàng đề kiểm tra đánh giá năng lực nhận thức 15 phút.
• Tính sáng tạo đột phá: Tích hợp hoạt động định giá sản phẩm và xây dựng ý tưởng kinh doanh/khởi nghiệp vào giai đoạn báo cáo dự án STEM, rèn luyện tư duy kinh tế cho học sinh.
• Minh chứng thực nghiệm thuyết phục: Dữ liệu khảo sát định tính và định lượng trên 130 học sinh tại trường THPT Quỳnh Lưu 3 (Nghệ An) khẳng định tính khả thi và hiệu quả vượt trội.

---

BƯỚC 2: NỘI DUNG CONTENT SEO CHI TIẾT

Tổng quan nghiên cứu

Chương trình Giáo dục Phổ thông 2018 đánh dấu bước chuyển mình quan trọng của nền giáo dục Việt Nam từ tiếp cận nội dung sang phát triển phẩm chất và năng lực người học. Trong bối cảnh đó, môn Hóa học THPT giữ vai trò then chốt khi sở hữu bản chất khoa học thực nghiệm và có mối liên kết chặt chẽ với đời sống sản xuất. Tuy nhiên, thực tế giảng dạy hiện nay vẫn đối mặt với khoảng trống lớn giữa lý thuyết hàn lâm và khả năng ứng dụng thực tế của học sinh.

Phần lớn thời lượng học tập trên lớp vẫn bị chi phối bởi các bài toán tính toán phục vụ thi cử, khiến học sinh thiếu hụt kỹ năng giải quyết các vấn đề thực tiễn. Nhằm giải quyết triệt để vấn đề này, đề tài sáng kiến kinh nghiệm "Ứng dụng STEM thiết bị lọc nước vào dạy học chủ đề Cacbon và hợp chất của Cacbon Hóa học 11 - THPT" đã được nghiên cứu và thử nghiệm thực tế.

Tác giả đề xuất một mô hình dạy học tích hợp liên môn hoàn chỉnh, biến các khái niệm hóa học trừu tượng thành dự án kỹ thuật chế tạo thiết bị lọc nước sinh hoạt. Nghiên cứu sử dụng phương pháp thực nghiệm sư phạm kết hợp phân tích thống kê toán học trên 130 học sinh khối 11 tại trường THPT Quỳnh Lưu 3 (Nghệ An). Cách tiếp cận này không chỉ giúp nâng cao chất lượng học tập bộ môn mà còn hình thành tư duy kỹ sư và tinh thần khởi nghiệp sáng tạo ngay trên ghế nhà trường.

---

Nội dung chi tiết

Cơ sở lý luận và thực tiễn của giáo dục STEM trong môn Hóa học THPT

Giáo dục STEM là phương thức giáo dục tích hợp định hướng trang bị kiến thức và kỹ năng thuộc bốn lĩnh vực: Khoa học (Science), Công nghệ (Technology), Kỹ thuật (Engineering) và Toán học (Math). Theo chu trình STEM khép kín, Khoa học là quy trình nghiên cứu để khám phá ra tri thức mới, trong khi Kỹ thuật sử dụng tri thức khoa học đó để sáng tạo ra công nghệ giải quyết các bài toán thực tiễn đời sống. Toán học đóng vai trò là công cụ đo lường và định lượng chính xác các thông số kỹ thuật.

Chủ đề "Cacbon và hợp chất của cacbon" trong chương trình Hóa học 11 hội tụ đầy đủ các đặc tính kỹ thuật quan trọng:

• Tính đa chức năng: Than hoạt tính vừa có khả năng hấp phụ khí độc, khử mùi, vừa có tác dụng giữ lại tạp chất hữu cơ và kim loại nặng trong môi trường nước.
• Tính đa phương án: Một thiết bị lọc nước có thể được thiết kế theo nhiều tầng lọc, cấu trúc và vật liệu khác nhau tùy theo nguồn nước đầu vào.
• Tính tiêu chuẩn hóa và tính kinh tế: Sản phẩm đòi hỏi phải tuân thủ nghiêm ngặt thứ tự sắp xếp các lớp vật liệu lọc và tối ưu hóa chi phí chế tạo từ các nguyên liệu tái chế sẵn có.

Khảo sát thực trạng tại trường THPT Quỳnh Lưu 3 trên 38 giáo viên cho thấy, đa số cán bộ giảng dạy đều đánh giá cao vai trò của STEM trong việc rèn luyện kỹ năng mềm cho học sinh. Dẫu vậy, mức độ triển khai thực tế còn rất hạn chế do rào cản về quỹ thời gian và áp lực thi cử truyền thống. Về phía học sinh, khảo sát 130 em thuộc các lớp 11A3, 11A4, 11D1 chỉ ra rằng 65% mong muốn được giảm tải lý thuyết để tăng cường thực hành trải nghiệm, tạo nền tảng vững chắc cho việc triển khai dự án STEM.

---

Quy trình thiết kế và chế tạo mô hình thiết bị lọc nước STEM

Quy trình dạy học chủ đề STEM "Thiết bị lọc nước" được thiết kế chặt chẽ theo cấu trúc 4 hoạt động sư phạm tích hợp, kết hợp giữa 3 tiết học trên lớp và 3 ngày thi công thực địa tại nhà:

Hoạt động 1: Chuyển giao và phân công nhiệm vụ (1 tiết trên lớp)

• Giáo viên trình chiếu tư liệu video về thực trạng ô nhiễm nguồn nước ngầm và nước sinh hoạt trong mùa mưa lũ tại địa phương Nghệ An.
• Học sinh tiếp nhận nhiệm vụ: Thiết kế thiết bị lọc nước gia đình dung tích từ 2 đến 5 lít từ vật liệu tái chế, đảm bảo lọc được nước đục thành nước trong phục vụ sinh hoạt.
• Các nhóm bầu trưởng nhóm, thư ký và phân chia thành các tiểu ban chuyên trách: Ban Nghiên cứu kiến thức nền, Ban Thiết kế - Thi công, Ban Thư ký và Ban Truyền thông.

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và xây dựng bản thiết kế (1 tiết trên lớp)

• Học sinh tự chủ nghiên cứu tài liệu và hệ thống hóa kiến thức nền tảng bằng sơ đồ tư duy (Mindmap). Kiến thức tích hợp bao gồm: cấu trúc hấp phụ của cacbon vô định hình, tính chất cát silic (Hóa học 11), định luật áp suất chất lỏng (Vật lý 8), công thức tính thể tích hình trụ $V = \pi r^2 h$ (Hình học 12).
• Từng nhóm thảo luận nguyên lý sắp xếp các tầng lọc (sỏi đỡ $\rightarrow$ cát thạch anh $\rightarrow$ than hoạt tính $\rightarrow$ bông/vải lọc) và phác thảo bản vẽ kỹ thuật chi tiết.
• Lớp học cùng nhau thống nhất bộ tiêu chí đánh giá sản phẩm (độ trong của nước, lưu lượng lọc, tính thẩm mỹ và độ bền cơ học).

Hoạt động 3: Chế tạo và thử nghiệm thiết bị lọc nước (3 ngày tại nhà)

• Học sinh thu thập các nguyên vật liệu dễ tìm: vỏ bình nước 20L, ống nhựa PVC $\phi 110$, khóa van, than củi hoạt tính, cát vàng, sỏi suối và vải lọc.
• Tiến hành lắp ráp theo bản vẽ kỹ thuật, liên tục thử nghiệm với mẫu nước ao hồ tại các xã Quỳnh Yên, Quỳnh Đôi, Quỳnh Nghĩa để căn chỉnh độ dày từng lớp lọc.
• Các nhóm ghi chép nhật ký làm việc, chụp ảnh minh chứng và tự chấm điểm quá trình bằng phiếu đánh giá đồng đẳng.

Hoạt động 4: Trình diễn sản phẩm, phản biện và thuyết trình ý tưởng kinh doanh (1 tiết trên lớp)

• Đại diện các nhóm tiến hành đổ trực tiếp nước đục vào thiết bị lọc ngay tại lớp học để kiểm chứng chất lượng nước sau lọc trước sự chứng kiến của toàn thể giáo viên và học sinh.
• Các nhóm bảo vệ bản thiết kế, giải trình các phương án cải tiến và trả lời chất vấn phản biện từ các nhóm đối thủ.
• Học sinh trình bày phương án tính toán giá thành sản xuất, định giá bán và xây dựng kế hoạch tiếp cận thị trường tiêu thụ tại nông thôn.

---

Kết quả thực nghiệm sư phạm và tác động phát triển năng lực

Đề tài đã được tổ chức thực nghiệm sư phạm đối chứng trên 130 học sinh thuộc 3 lớp 11A3, 11A4 và 11D1 trong học kỳ 1 năm học 2021 – 2022. Kết quả kiểm tra năng lực nhận thức và đánh giá sản phẩm đạt được những con số ấn tượng:

Lớp thực nghiệm	Sĩ số (HS)	Điểm < 5 (Yếu/Kém)	Điểm 5 đến < 8 (Trung bình/Khá)	Điểm 8 đến 10 (Giỏi/Xuất sắc)
Lớp 11A3	44	0 (0%)	7 (15.9%)	37 (84.1%)
Lớp 11A4	44	0 (0%)	9 (20.5%)	35 (79.5%)
Lớp 11D1	42	0 (0%)	10 (23.8%)	32 (76.2%)

TỶ LỆ XẾP LOẠI HỌC TẬP SAU THỰC NGHIỆM STEM
     Lớp 11A3 (44 HS)            Lớp 11A4 (44 HS)        Lớp 11D1 (42 HS)

Bên cạnh kết quả định lượng về điểm số, nghiên cứu ghi nhận sự chuyển biến tích cực sâu sắc về mặt định tính:

• Hứng thú học tập: Tỷ lệ học sinh yêu thích môn Hóa học tăng từ 22% trước thực nghiệm lên 39% sau thực nghiệm. Số học sinh nhận thức Hóa học là môn học gắn liền với thực tiễn tăng gấp đôi (từ 7% lên 13%).
• Phát triển năng lực chung: 100% học sinh nâng cao kỹ năng làm việc nhóm, thành thạo việc khai thác tài liệu số qua mạng Internet và tự tin thuyết trình trước đám đông.
• Hình thành tư duy nghiên cứu: Học sinh chủ động sáng tạo tái chế rác thải nhựa, nâng cao ý thức bảo vệ tài nguyên nước và định hình rõ nét xu hướng nghề nghiệp kỹ thuật trong tương lai.

---

Ai nên đọc tài liệu này?

Tài liệu sáng kiến kinh nghiệm mang giá trị tham khảo ứng dụng cao cho các đối tượng chuyên môn sau:

• Giáo viên môn Hóa học cấp THCS và THPT: Cung cấp tài liệu mẫu hoàn chỉnh về kế hoạch bài dạy, giáo án STEM, hệ thống câu hỏi kiểm tra và phương pháp quản lý hoạt động nhóm ngoài lớp học.
• Cán bộ quản lý giáo dục & Tổ trưởng chuyên môn: Làm tài liệu tham khảo chuẩn mực để tổ chức sinh hoạt chuyên môn theo chuyên đề đổi mới phương pháp dạy học và xây dựng kế hoạch giáo dục nhà trường theo Công văn 5555/BGDĐT.
• Sinh viên & Học viên cao học ngành Sư phạm Hóa học: Nguồn tư liệu thực tiễn quý giá phục vụ nghiên cứu lý luận dạy học, phương pháp tích hợp liên môn và thiết kế công cụ đo lường đánh giá năng lực.
• Học sinh yêu thích nghiên cứu khoa học kỹ thuật: Hướng dẫn chi tiết cách tự chế tạo máy lọc nước thủ công bằng vật liệu giá rẻ, an toàn để phục vụ gia đình trong các tình huống khẩn cấp hoặc mùa mưa bão.

---

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. Mục tiêu cốt lõi của chủ đề STEM thiết bị lọc nước là gì?

Mục tiêu cốt lõi là giúp học sinh vận dụng kiến thức về cấu tạo thù hình và tính hấp phụ của cacbon, kết hợp nguyên lý áp suất chất lỏng để tự thiết kế và chế tạo thành công thiết bị lọc nước sinh hoạt đạt chuẩn, qua đó phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn.

2. Quy trình tổ chức dạy học một chủ đề STEM Hóa học gồm các bước nào?

Quy trình tổ chức chuẩn gồm 4 bước: (1) Lựa chọn chủ đề gắn với thực tế; (2) Xác định vấn đề kỹ thuật cần giải quyết và chuyển giao nhiệm vụ; (3) Nghiên cứu kiến thức nền, đề xuất bản vẽ và xây dựng tiêu chí đánh giá; (4) Chế tạo mẫu thử nghiệm, báo cáo sản phẩm và đánh giá cải tiến.

3. Tại sao cần tích hợp kiến thức Vật lý và Toán học trong bài học này?

Kiến thức Vật lý về áp suất chất lỏng và hiện tượng mao dẫn giúp tính toán tốc độ dòng chảy qua các tầng lọc, trong khi công thức Toán học về thể tích hình trụ giúp định lượng chính xác kích thước bình chứa và khối lượng than, cát, sỏi cần sử dụng để đạt dung tích yêu cầu.

4. Giáo viên nên bố trí thời gian dạy học chủ đề STEM này như thế nào?

Giáo viên nên phân bổ linh hoạt: 2 tiết học trên lớp dành cho việc chuyển giao nhiệm vụ, nghiên cứu lý thuyết nền và duyệt bản thiết kế; khoảng 3 đến 5 ngày cho học sinh tự chế tạo, thử nghiệm tại nhà; và 1 tiết học cuối cùng để các nhóm trình diễn sản phẩm, phản biện.

5. Phương pháp đánh giá học sinh trong dạy học STEM có gì khác biệt?

Đánh giá trong dạy học STEM kết hợp đa chiều giữa đánh giá quá trình và đánh giá sản phẩm. Giáo viên sử dụng phối hợp phiếu tự đánh giá cá nhân, phiếu đánh giá đồng đẳng giữa các thành viên trong nhóm, rubric đánh giá mô hình thực tế và bài kiểm tra trắc nghiệm năng lực nhận thức 15 phút.

---

Kết luận

Sáng kiến kinh nghiệm "Ứng dụng STEM thiết bị lọc nước vào dạy học chủ đề Cacbon và hợp chất của Cacbon Hóa học 11 - THPT" là một minh chứng xuất sắc cho sự thành công của công cuộc đổi mới giáo dục phổ thông. Đề tài đã giải quyết hài hòa bài toán giữa truyền thụ tri thức học thuật và rèn luyện kỹ năng thực hành nghề nghiệp.

Những điểm nhấn quan trọng nhất của tài liệu:

• Khẳng định tính tất yếu và hiệu quả vượt trội của phương pháp giáo dục STEM trong việc nâng cao kết quả học tập bộ môn Hóa học.
• Cung cấp trọn bộ giáo án mẫu, tiến trình 4 hoạt động sư phạm và công cụ đánh giá chi tiết có thể nhân rộng ngay cho các trường phổ thông.
• Tích hợp thành công yếu tố kinh doanh, định giá sản phẩm vào bài học khoa học, khơi dậy tinh thần khởi nghiệp sáng tạo cho học sinh.
• Nâng cao tỷ lệ học sinh đạt điểm giỏi môn Hóa lên trên 76% và loại bỏ hoàn toàn tình trạng học sinh yếu kém sau thực nghiệm.

Trong thời gian tới, mô hình này cần tiếp tục được nghiên cứu mở rộng cho các chủ đề khác trong chương trình Hóa học phổ thông như: Pin điện hóa, Sản xuất phân bón hữu cơ, Chế tạo vật liệu polime phân hủy sinh học và Xử lý khí thải môi trường. Quý thầy cô và bạn đọc hãy áp dụng ngay quy trình giáo dục STEM này vào kế hoạch giảng dạy để mang lại những giờ học Hóa học sinh động, bổ ích và đầy cảm hứng sáng tạo!

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ. Lí do chọn đề tài. Mục đích nghiên cứu. Nhiệm vụ nghiên cứu.

Phương pháp nghiên cứu. Kế hoạch nghiên cứu. Tính mới và đóng góp của đề tài. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.

Giáo dục stem. Khái niệm dạy học STEM. Đặc điểm của giáo dục STEM. Chủ đề giáo dục STEM.

Xu thế tất yếu của dạy học STEM trong thời gian tới. Vận dụng phương pháp dạy học STEM ở trường phổ thông. Xây dựng chủ đề giáo dục STEM. Lựa chọn nội dung trong dạy học thông qua giáo dục STEM.

Quy trình xây dựng chủ đề STEM cho học sinh. CƠ SỞ THỰC TIỄN. Thực trạng vận dụng dạy học stem vào dạy học chủ đề cacbon và hợp chất của cacbon ở trường THPT ( thông qua phiếu khảo sát các giáo viên, học sinh dạy tại trường). Thuận lợi và khó khăn trong việc áp dụng đề tài .3 THIẾT KẾ GIÁO ÁN STEM THIẾT BỊ LỌC NƢỚC VÀO DẠY CHỦ ĐỀ CACBON VÀ HỢP CHẤT CỦA CACBON.

Phân tích nội dung và cấu trúc chủ đề cacbon và hợp chất của cácbon. Kế hoạch tổ chức các hoạt động stem. Triển khai thực hiện các hoạt động stem khi dạy chủ để cacbon và hợp chất của cacbon. Kết quả triển khai ở trường THPT.

Đánh giá định tính. Đánh giá định lượng. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………….

35 skkn NHỮNG CỤM TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Đọc là BGDĐT - GDTrH Bộ Giáo Dục Đào Tạo – Giáo dục trung học SKKN Sáng kiến kinh nghiệm THPT Trung học Phổ thông GV Giáo viên HS Học sinh CNTT Công nghệ thông tin PPDH Phương pháp dạy học GDPT Giáo dục phổ thông NL Năng lực NCKH Nghiên cứu khoa học TNSP Thực nghiệm sư phạm KHGD Kế hoạch giáo dục TN Thực nghiệm PPDH Phương pháp dạy học NXB Nhà xuất bản SGK Sách giáo khoa PL Phụ lục skkn “Ứng dụng stem thiết bị lọc nước vào dạy học chủ đề cacbon và hợp chất của cacbon hóa học 11-THPT” PHẦN 1. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Thực hiện Nghị quyết Hội nghị lần thứ 8, Ban chấp hành Trung ương khóa XI Nghị quyết số 29-NQ/TW) về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghệ hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế, toàn ngành giáo dục đang ra sức nỗ lực để thực hiện nâng cao chất lượng của nền giáo dục nước nhà. Trong đó, mỗi giáo viên đóng một vai trò then chốt cho sự phát triển đó, là một giáo viên THPT tôi luôn trăn trở để tìm ra giải pháp tốt nhất để đáp ứng nhu cầu đất nước. Đáp ứng mục tiêu giáo dục trong chiến lược phát triển giáo dục mới chuyển từ chương trình tiếp cận nội dung sang tiếp cận năng lực người học, lấy người học làm trung tâm, gắn lý thuyết với thực tiễn, tư duy và hành động, nhà trường và xã hội, hướng đến sự hình thành và phát triển năng lực của học sinh.

Từ đặc trưng của môn Hóa học là môn khoa học tự nhiên có nhiều ứng dụng và vai trò quan trọng trong đời sống, ngoài ra nó có mối liên kết với nhiều môn khác nhau như Toán học, Sinh học, Công nghệ, Vật lý.Do đó ứng dụng kiến thức Hóa học và kết hợp các môn khác trong cuộc sống rất phong phú, liên quan đến nhiều vấn đề và ngành nghề trong xã hội. Từ những ưu điểm đó, dạy học theo định hướng mới gắn với STEM môn Hóa học THPT nhằm nâng cao nghệ thuật dạy học, cũng như phát huy tính sáng tạo trong việc dạy và học. Góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy trong trường, góp phần phát huy tính chủ động tích cực, sáng tạo của học sinh trong học tập cũng như biết vận dụng kiến thức đó vào đời sống thực tiễn. Rèn luyện cho học sinh kỹ năng giao tiếp, kỹ năng hợp tác, kỹ năng giải quyết vấn đề và tư duy phản biện ở góc độ là nhà nghiên cứu, nhà sản xuất, một người sử dụng sản phẩm.

Học sinh luôn tự tin bày tỏ ý tưởng của mình và luôn có những ý tưởng mới trong học tập phần nào đáp ứng việc hướng tới mục tiêu giáo dục. Từ những lý do trên, tôi đã nghiên cứu “ ứng dụng stem thiết bị lọc nước vào dạy học chủ đề cacbon và hợp chất của cacbon hóa học 11-THPT ” với mong muốn nghiên cứu sâu hơn về tính ưu việt, khả năng vận dụng phương pháp dạy học và kĩ thuật dạy học tích cực nhằm góp phần nâng cao chất lượng dạy học môn Hóa học lớp 11 nói riêng và chất lượng dạy học Hóa học ở trường phổ thông nói chung. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Tổ chức các hoạt động stem thiết bị lọc nước trong dạy học chủ đề: cacbon và hợp chất của cacbon Hóa học lớp 11 theo định hướng phát triển năng lực cho học sinh THPT với mục đích: - Đề xuất nội dung và quy trình dạy học stem thiết bị lọc nước chủ đề: cacbon và hợp chất của cacbon Hóa học lớp 11 theo tiếp cận dạy học sáng tạo cho 1 skkn “Ứng dụng stem thiết bị lọc nước vào dạy học chủ đề cacbon và hợp chất của cacbon hóa học 11-THPT” học sinh THPT, góp phần nâng cao hiệu quả dạy và học môn Hóa học cũng như phát triển năng lực của học sinh trường THPT. - Rèn luyện cho học sinh kĩ năng làm việc theo nhóm một cách có hiệu quả từ đó hình thành năng lực hợp tác trong học tập và trong công việc hàng ngày.

- Định hướng cho học sinh cách tìm tòi, khai thác các tài liệu liên quan đến vấn đề học tập và định hướng cách khai thác thông tin từ tài liệu thu thập được một cách có hiệu quả. - Giúp học sinh tự tin giao tiếp trước đám đông và khả năng thuyết trình các sản phẩm do chính các em tìm tòi. - Và hơn hết các em có thể tự hào về những sản phẩm do chính tay mình làm ra và sử dụng những sản phẩm đó với nhiều mục đích khác nhau hoặc sẽ định hướng nghề nghiệp sau khi ra trường. - Xây dựng thêm các chủ đề dạy học theo nội dung hoạt động stem vào bài giảng Hóa học 11 THPT để dạy tốt và học tốt môn Hóa học.

NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu cơ sở lý luận về dạy học STEM nhằm định hướng phát triển phẩm chất, năng lực cho HS trong dạy học Hóa học ở trường phổ thông. - Tìm hiểu thực trạng về dạy học STEM trong trường THPT Quỳnh Lưu 3. - Đưa ra các biện pháp đưa STEM vào môn Hóa học trường trung học phổ thông hiện nay. - Xây dựng chủ đề minh họa theo hướng giáo dục STEM.

- Thực nghiệm sư phạm, đánh giá kết quả nghiên cứu. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Phương pháp nghiên cứu tài liệu. - Phương pháp quan sát, phương pháp điều tra. - Phương pháp thực nghiệm sư phạm.

- Phương pháp thống kê toán học. KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU STT Thời gian Nội dung công việc Sản phẩm - Tìm hiểu tài liệu, thực trạng - Bản đề cương chi tiết của Tháng và chọn đề tài, viết đề cương đề tài. Tháng - Nghiên cứu lí luận dạy học, - Tập hợp lý thuyết của đề 2 6,7,8/2021 PPDH tích cực của bộ môn. 2 skkn “Ứng dụng stem thiết bị lọc nước vào dạy học chủ đề cacbon và hợp chất của cacbon hóa học 11-THPT” - Khảo sát thực trạng, tổng - Xử lý số liệu khảo sát hợp số liệu năm trước.

- Trao đổi với đồng nghiệp và - Tổng hợp ý kiến của đề xuất sáng kiến kinh đồng nghiệp. - Kiểm tra trước thực nghiệm. - Xử lý kết quả trước khi Tháng - Áp dụng thực nghiệm trên thử nghiệm đề tài. 3 các lớp 11A3, 11A4, 11D1 - Tổng hợp và xử lý kết 9,10/2021 quả thử nghiệm đề tài.

- Viết sơ lược sáng kiến. - Bản thảo sáng kiến. Tháng - Xin ý kiến của đồng nghiệp.- Tập hợp đóng góp của Tiếp tục thử nghiệm trên các đồng nghiệp. 4 11,12/2021 lớp 11A3, 11A4, 11D1 - Hoàn thành đề cương sáng - Hoàn thành đề cương Tháng kiến kinh nghiệm sáng kiến kinh nghiệm 5 1, 2,3/2022 chính thức - Chỉnh sửa, bổ sung sáng kiến - Hoàn thành sáng kiến Tháng kinh nghiệm sau khi chấm cấp nộp Sở 6 4/2022 trường 1.

TÍNH MỚI VÀ ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI - Về mặt lý luận: Góp phần làm sáng tỏ cơ sở lí luận về thiết kế và tổ chức các hoạt động stem thiết bị lọc nước vào dạy học chủ đề: cacbon và hợp chất của cacbon ở lớp 11 nói riêng và ở trường THPT nói chung, đáp ứng yêu cầu của chương trình GDPT mới. - Về mặt thực tiễn: Cung cấp những giá trị cụ thể về mức độ thành công của việc đưa giáo án lồng ghép tổ chức các hoạt động stem sáng tạo vào thực tiễn giảng dạy Hóa học THPT. Đây là phương pháp dạy học gắn nhiều với thực tiễn, đồng thời thấy rõ sự phát triển năng lực của mỗi học sinh. Qua đó, giúp học sinh rèn luyện, phát triển bản thân, định hướng nghề nghiệp, chuẩn bị hành trang tốt nhất khi rời ghế nhà trường.

Đặc biệt, trong thời đại hiện nay, công nghệ thông tin và khoa học kĩ thuật phát triển, là yếu tố rất thuận lợi để thực hiện phương pháp dạy học này, nâng cao hiệu quả dạy học. 3 skkn “Ứng dụng stem thiết bị lọc nước vào dạy học chủ đề cacbon và hợp chất của cacbon hóa học 11-THPT” PHẦN 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2. Giáo dục stem 2.

Khái niệm dạy học STEM STEM là viết tắt của các từ Science (khoa học), Technology (công nghệ), Engineering (kỹ thuật) và Math (toán học). Giáo dục STEM về bản chất được hiểu là trang bị cho người học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Sự phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học được mô tả bởi chu trình STEM (Hình 1.1), trong đó Science là quy trình sáng tạo ra kiến thức khoa học; Engineering là quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ mới nhằm giải quyết các vấn đề; Toán là công cụ được sử dụng để thu nhận kết quả và chia sẻ kết quả đó với những người khác. Science Engineers: Solve problems (Kỹ sư: Giải quyết vấn đề) (Nhà khoa học: Trả lời câu hỏi) Scientists: answer questions Technology Math Knowledge Engineering the STEM cycle Hình 1.

Chu trình STEM (theo https://www.com) “Science” trong chu trình STEM được mô tả bởi một mũi tên từ “Technology” sang “Knowledge” thể hiện quy trình sáng tạo khoa học.