MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Trong chương trình giáo dục phổ thông, Hoá học là môn học thuộc nhóm môn khoa học tự nhiên, được học sinh lựa chọn theo định hướng nghề nghiệp, sở thích và năng lực của bản thân. Cùng với Toán học, Vật lí, Sinh học, Tin học và Công nghệ, môn Hoá học góp phần thúc đẩy giáo dục STEM, một trong những xu hướng giáo dục đang được coi trọng ở nhiều quốc gia trên thế giới. Giáo dục STEM được hiểu là trang bị cho học sinh những kiến thức, kĩ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán.
Các kiến thức và kĩ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và hỗ trợ nhau giúp học sinh không chỉ hiểu về nguyên lý mà còn có thực hành, tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hàng ngày. Thực tế cho thấy việc tổ chức thực hiện các chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM vẫn chưa chú trọng khâu “thiết kế”, chỉ tập trung nhiều vào “thi công”. Qua đó, việc thiết kế chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM là cấp thiết, mang lại những lợi ích thiết thực cả về mặt kiến thức lẫn các kĩ năng giải quyết vấn đề cho học sinh. Ngoài ra, trong bối cảnh và yêu cầu về con người của thế kỉ XXI, kĩ năng giải quyết vấn đề là kĩ năng cần thiết cho học sinh hơn bao giờ hết.
Thế kỉ XXI là thế kỉ mà số lượng các công việc có tính chất sáng tạo và không lặp đi lặp lại tăng mạnh, đòi hỏi người lao động phải chủ động trang bị năng lực giải quyết vấn đề. Như vậy thiết kế chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM gắn với nội dung chương trình giáo dục phổ thông giúp học sinh vừa tích lũy được kiến thức các môn học vừa vận dụng kiến thức một cách linh hoạt để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Ngoài ra, việc học đi đôi với hành này sẽ kích thích, gây hứng thú cho học sinh tham gia các hoạt động từ đó giúp các em phát triển được các năng lực cần thiết và góp phần nâng cao hiệu quả học tập. Trong quá trình dạy học hiện nay tôi nhận thấy sách giáo khoa Hóa học nói chung và Hóa học 10 nói riêng chưa thực sự quan tâm đúng mức đến vấn đề gắn kết hóa học với thực tiễn – một vấn đề đang cần được quan tâm đặc biệt hiện nay.
Vì những lí do trên tôi chọn đề tài “Vận dụng dạy học STEM trong phần phi kim– Hóa học 10”. Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu, xây dựng một số chủ đề STEM liên quan đến nội dung kiến thức hoá học với các kiến thức liên môn và sử dụng trong dạy học phần phi kim Hoá học 10 nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh, qua đó góp phần nâng cao chất lượng dạy học hoá học ở trường phổ thông. - Rèn luyện cho HS kĩ năng làm việc theo nhóm một cách có hiệu quả từ đó hình 1 skkn thành năng lực hợp tác trong học tập và năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn. - Định hướng cho HS 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.
- Xây dựng chủ đề dạy học theo nội dung tích hợp STEM vào bài giảng hóa học 10 THPT để dạy tốt và học tốt môn hóa học. Nhiệm vụ nghiên cứu - Tìm hiểu cơ sở lí luận về dạy học định hướng STEM - Nghiên cứu chương trình và sách giáo khoa hóa học - Nghiên cứu nội dung, cấu trúc chương trình sách giáo khoa bộ môn Hoá học hiện hành để tìm hiểu nội dung có thể áp dụng vào thí nghiệm STEM, phân tích mục tiêu, nội dung và cấu trúc phần phi kim – Hoá học 10. - Lựa chọn nội dung, quy trình thiết kế một số chủ đề dạy học STEM. - Nghiên cứu cấu trúc và biểu hiện của năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn của học sinh, trên cơ sở đó thiết kế bộ công cụ đánh giá sự phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn của học sinh thông qua dạy học STEM - Kết luận và đề xuất.
Khách thể và đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Các bài học phần phi kim theo định hướng stem trong dạy học hóa học lớp 10 THPT. Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học hóa học ở trường THPT. Phạm vi nghiên cứu - Các bài học phần phi kim có thể xây dựng theo định hướng stem trong dạy học hóa học lớp 10 THPT. - Địa bàn nghiên cứu: Trường THPT DTNT Tỉnh Nghệ An.
Giả thuyết khoa học - Nếu thiết kế một số chủ đề dạy học STEM phần phi kim – Hoá học 10 có chất lượng tốt, tổ chức dạy học hợp lí và đem lại hiệu quả thì sẽ phát triển được năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh, qua đó góp phần nâng cao chất lượng dạy học bộ môn Hoá học ở trường phổ thông. Những 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 dạy học STEM trong dạy học hóa học ở trường THPT. - Về mặt thực tiễn: Cung cấp những giá trị cụ thể về mức độ thành công của việc đưa giáo án dạy học theo định hướng STEM vào thực tiễn giảng dạy hóa học 2 skkn THPT. Phương pháp nghiên cứu Các phương pháp nghiên cứu lý luận - Đọc và nghiên cứu các tài liệu có liên quan đến đề tài.
- Dạy học theo định hướng STEM trong bộ môn Hóa học. - Các năng lực học sinh đạt được thông qua dạy học STEM. Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Quan sát, thăm lớp, dự giờ, trao đổi với giáo viên và học sinh. - Khảo sát tình hình sử dụng dạy học theo định hướng STEM hiện nay.
- Tổng kết kinh nghiệm thực tiễn. PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU I.1 Giáo dục STEM 1. Tìm hiểu chung Giáo dục STEM là phương thức giáo dục tích hợp theo cách tiếp cận liên môn (interdisciplinary) và thông qua thực hành, ứng dụng. Qua đó, học sinh vừa học được kiến thức khoa học, vừa học được cách vận dụng kiến thức đó vào thực tiễn.
Giáo dục STEM đề cao đến việc hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho người học. Trong mỗi bài học theo chủ đề STEM, học sinh được đặt trước một tình huống có vấn đề thực tiễn cần giải quyết liên quan đến các kiến thức khoa học. Để giải quyết vấn đề đó, học sinh phải tìm tòi, nghiên cứu những kiến thức thuộc các môn học có liên quan đến vấn đề (qua sách giáo khoa, học liệu, thiết bị thí nghiệm, thiết bị công nghệ) và sử dụng chúng để giải quyết vấn đề đặt ra. Một số đặc điểm dạy học tích hợp STEM - Là một quan điểm dạy học, bản chất là dạy học tích hợp ( S, T, E , M) trong đó: Science : Khoa học, Technology: Công nghệ, Engineering: Kỹ thuật và Math: Toán học.
- Hướng tới giải quyết các vấn đề thực tiễn. - Là hoạt động định hướng thực hành và định hướng sản phẩm - Là hoạt động nhằm hình thành xúc cảm tích cực cho người học - Là hoạt động dạy học nhằm phát triển kết hợp trí óc và chân tay. Điều kiện triển khai giáo dục STEM: 3 skkn - Đảm bảo: có sự quan tâm đầy đủ và toàn diện đến lĩnh vực giáo dục. - Hiểu biết: toàn diện và thống nhất về giáo dục stem.
Kết nối hoạt động stem với hoạt động dạy học. - Kết nối: các cơ sở giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp, các trung tâm nghiên cứu, các cơ sở sản xuất để khai thác nguồn lực về con người, cơ sở vật chất hỗ trợ hoạt động giáo dục stem. Bài học STEM 1. Tiêu chí xây dựng bài học STEM: TC 1.
Chủ đề bài học stem tập trung vào các vấn đề thực tiễn. Cấu trúc bài học stem theo quy trình thiết kế kĩ thuật. Phương pháp dạy học bài học stem đưa học sinh vào hoạt động tìm tòi và khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm và sản phẩm. Hình thức tổ chức bài học stem lôi cuốn học sinh vào hoạt động nhóm kiến tạo.
Nội dung bài học stem áp dụng chủ yếu vào nội dung khoa học và toán mà học sinh đã và đang học. 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. Quy trình xây dựng bài học STEM: Dạy học chủ đề STEM gồm các bước theo trình tự sau. Bước 1: Xác định chủ đề dạy học Khi lựa chọn nội dung cần lưu ý đến ngữ cảnh để tìm những điểm tương đồng về nội dung môn Hóa học 10 với các vấn đề của thực tiễn cuộc sống nhằm đảm bảo các nội dung được lựa chọn mang tính thực tiễn cao, chứa đựng kiến thức mang tính tổng hợp, có tính ứng dụng rộng rãi.
Theo phân tích chương trình môn Hóa học 10 ở phần chương 5 – nhóm halogen và chương 6 – nhóm oxi rất phù hợp để lựa chọn xây dựng các chủ đề. Bước 2: Đặt tên cho hoạt động dạy học Lựa chọn tên cho hoạt động. Tên hoạt động phải rõ ràng, nêu rõ mục đích hướng tới chủ đề. Ngoài ra, cái tên nên mới mẻ để thu hút HS.
Bước 3: Xác định mục tiêu của hoạt động Mục tiêu: Cần xác định rõ mục tiêu của hoạt động này là tìm hiểu, thu thập thông tin, "giải mã " để từ đó học sinh có hiểu biết rõ ràng về một tình huống thực tiễn; xác định được vấn đề cần giải quyết hoặc đòi hỏi của thực tiễn theo nhiệm vụ được giao; xác định rõ tiêu chí của sản phẩm phải hoàn thành. Bước 4: Xác định nôi dung và phương pháp, phương tiện, hình thức dạy học 4 skkn Nội dung: Với mục tiêu nói trên, nội dung của hoạt động này chủ yếu là tìm tòi, khám phá tình huống/hiện tượng/quá trình trong thực tiễn; tìm hiểu quy trình công nghệ; nghiên cứu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của thiết bị công nghệ. Tùy vào điều kiện cụ thể mà hoạt động này được tổ chức theo các hình thức khác nhau: nghiên cứu qua tài liệu khoa học (kênh chữ, hình, tiếng); khảo sát thực địa (tham quan, dã ngoại); tiến hành thí nghiệm nghiên cứu.