Tài liệu Skkn stem vật lí 12 phát triển năng lực trải nghiệm sáng tạo cho học sinh khi dạy học chương sự điện li thông qua giáo dục stem

MỤC LỤC PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ ........................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................... 1 2. Những đóng góp mới của đề tài: ........................................................................... 1 3. Tính mới của đề tài ................................................................................................ 2 4. Giải pháp ............................................................................................................... 2 PHẦN II: NỘI DUNG............................................................................................... 4 I. CƠ SỞ KHOA HỌC .............................................................................................. 4 1. Cơ sở lý luận ......................................................................................................... 4 1.1. Một số vấn đề chung về giáo dục STEM ........................................................... 4 1.1.1. Khái niệm ........................................................................................................ 4 1.1.2. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM ............................................................... 5 1.2. Năng lực trải nghiệm và sáng tạo STEM ........................................................... 5 - Năng lực sáng tạo ................................................................................................... 6 1.3. Phương pháp xây dựng chủ đề Giáo dục STEM ở trường THPT...................... 6 Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường. Theo cách này, các bài học, hoạt động giáo dục STEM được triển khai ngay trong quá trình dạy học các môn học STEM theo tiếp cận liên môn................................................. 6 2. Cơ sở thực tiễn ...................................................................................................... 8 II. THỰC TRẠNG DẠY HỌC GIÁO DỤC STEM TẠI TRƯỜNG THPT HOÀNG MAI 2 ......................................................................................................... 9 2.1. Thuận lợi: ........................................................................................................... 9 2.2. Khó khăn ............................................................................................................ 9 III. THIẾT KẾ DẠY HỌC CHƯƠNG ĐIỆN LI THÔNG QUA CHỦ ĐỀ STEM: “CHẾ TẠO CHẤT CHỈ THỊ AXIT- BAZƠ” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TRẢI NGHIỆM - SÁNG TẠO CHO HỌC SINH.................................................. 11 3. Mục tiêu ............................................................................................................... 12 a. Kiến thức ............................................................................................................. 12 b. Kĩ năng ................................................................................................................ 12 c. Phẩm chất ............................................................................................................ 12 d. Định hướng phát triển năng lực .......................................................................... 13 4. Thiết bị ................................................................................................................ 13 5. Tiến hành dạy học ............................................................................................... 13 IV/ THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM .......................................................................... 25 1. Mục đích thực nghiệm......................................................................................... 25 2. Nội dung thực nghiệm ......................................................................................... 25 3. Đối tượng thực nghiệm ....................................................................................... 25 4. Phương pháp thực nghiệm .................................................................................. 25 5. Tiến hành thực nghiệm đề tài .............................................................................. 26 5.1. Công tác chuẩn bị cho việc thực nghiệm ......................................................... 26 5.2. Thực nghiệm..................................................................................................... 26 5.3. Kết quả thực nghiệm ........................................................................................ 26 Bảng 4. 1. Kết quả đánh giá định lượng về kĩ năng phát hiện các vấn đề thực tiễn nghiên cứu kiến thức nền – hoạt động giải quyết vấn đề trong chủ đề .................. 27 Bảng 4.3. Phân loại trình độ học sinh ở hai lớp sau thực hiện chủ đề................... 29 PHẦN III: KẾT LUẬN ........................................................................................... 31 1. Kết luận ............................................................................................................... 31 2. Ý nghĩa ................................................................................................................ 31 3. Kiến nghị ............................................................................................................. 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 33 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ĐC Đối chứng GV Giáo viên HS Học sinh THPT Trung học phổ thông TN Thực nghiệm PP Phương pháp ĐG Đánh giá TNSP Thực nghiệm sư phạm PPDH Phương pháp dạy học SGK Sách giáo khoa NL Năng lực GD&ĐT Giáo dục và đào tạo PTN Phòng thí nghiệm SKKN Sáng kiến kinh nghiệm PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lý do chọn đề tài Hóa học là một bộ môn khoa học tự nhiên, ngoài việc có vai trò quan trọng trong việc rèn luyện cho người học các năng lực chung thì bản thân môn Hóa học còn có vai trò quan trọng trong việc hình thành và phát triển cho học sinh các năng lực chuyên biệt như năng lực sáng tạo, năng lực trải nghiệm, năng lực vận dụng các kiến thức vào thực tiễn cuộc sống.... Giáo dục STEM vận dụng phương pháp học tập chủ yếu dựa trên thực hành và các hoạt động trải nghiệm sáng tạo. Các phương pháp giáo dục tiến bộ, linh hoạt nhất như: Học qua dự án - chủ đề; Học qua trò chơi và đặc biệt phương pháp học qua hàn luôn được áp dụng triệt để cho các môn học tích hợp STEM. Đây là một bước đi mới của toàn cầu và Việt Nam đang dần áp dụng. Nhưng số người hiểu được ưu điểm của giáo dục STEM chưa nhiều. Kiến thức và kỹ năng STEM liên quan 4 lĩnh vực Science (khoa học), Technology (công nghệ), Engineering (kỹ thuật), Mathematics (toán học) được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp học sinh vừa nắm vững lý thuyết vừa thực hành, tạo ra sản phẩm thực tế, ứng dụng vào cuộc sống. Bộ GD&ĐT nhấn mạnh rằng, vai trò của giáo dục STEM chủ yếu dạy học theo chủ đề liên môn, tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học của học sinh, câu lạc bộ khoa học - công nghệ. Các hoạt động tham quan, thực hành, giao lưu với các cơ sở giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp và doanh nghiệp cũng được chú trọng hơn trong cách thiết kế chương trình. Để góp phần vào việc đổi mới phương pháp dạy học theo yêu cầu ngày càng cao của thực tiễn và xã hội hiện đại, thích ứng với nền Công nghiệp 4.0, nhằm nâng cao chất lượng dạy và học theo định hướng phát triển phẩm chất năng lực của học sinh(HS) tôi chọn đề tài: “Phát triển năng lực trải nghiệm - sáng tạo cho học sinh trường THPT Hoàng Mai 2 khi dạy học chương sự điện li thông qua giáo dục STEM" 2. Những đóng góp mới của đề tài: Đề tài “phát triển năng lực trải nghiệm sáng tạo cho học sinh trường THPT Hoàng Mai 2 khi dạy học chương sự điện li thông qua giáo dục STEM” nhằm mục đích: - Góp phần hoàn thiện cơ sở lí luận của việc xây dựng và sử dụng quy trình rèn luyện kĩ năng thực hành thí nghiệm vào dạy học Hóa học. - Giáo dục tích hợp theo cách tiếp cận liên môn và thông qua thực hành, ứng dụng thực tế. Qua đó, học sinh vừa học được kiến thức khoa học, vừa học được cách vận dụng kiến thức đó vào thực tiễn. - Đề cao đến việc hình thành và phát triển năng lực trải nghiệm, sáng tạo, 1 giải quyết vấn đề cho người học. Học sinh được đặt trước một tình huống có vấn đề thực tiễn cần giải quyết liên quan đến các kiến thức khoa học khác. - Nâng cao phong cách học tập mới cho người học, đó là phong cách học tập trải nghiệm và sáng tạo. Đặt người học vào vai trò của một nhà phát minh, người học sẽ phải hiểu thực chất của các kiến thức được trang bị. - Kết quả nghiên cứu của đề tài trở thành tài liệu tham khảo cho các trường THPT trên địa bàn tỉnh Nghệ An và các tỉnh khác. 3. Tính mới của đề tài - Làm rõ được phương pháp giáo dục STEM và áp dụng STEM trong dạy học tại trường THPT Hoàng Mai 2 - Xây dựng được tiến trình dạy học chương sự điện li nhằm phát triển năng lực trải nghiệm sáng tạo cho học sinh THPT Hoàng Mai 2 nói riêng; THPT nói chung thông qua giáo dục STEM với chủ đề: “Chế tạo chất chỉ thị axit- bazơ” - Thiết kế chủ đề dạy học STEM nhằm phát triển năng lực trải nghiệm sáng tạo cho học sinh THPT. - Đề tài đề xuất cho HS cách chế tạo chất chị thị axit - bazơ từ các nguồn nguyên liệu sẵn có: Bắp cải tím; hoa dâm bụt; hoa hồng, rau muống…. 4. Giải pháp - Xây dựng chủ đề dạy học theo hàng dọc, đi sâu vào một nội dung hoặc một vấn đề trọng tâm và các hoạt động dạy học phù hợp theo chủ đề. - Xây dựng hệ thống câu hỏi, định hướng học sinh tìm hiểu kiến thức nền, chế tạo sản phẩm theo chủ đề. - Giám sát kịp thời tiến độ làm việc của HS theo nhóm trên cơ sở phân công nhiệm vụ theo sự định hướng của GV thực hiện chủ đề. - Vận dụng câu hỏi, bài tập vào quá trình dạy học theo định hướng PTNL đặc biệt là năng lực trải nghiệm – sáng tạo ở chủ đề. - Xây dựng đề kiểm tra đánh giá cho kiểm tra thường xuyên, kiểm tra định kỳ nhằm phát triển năng lực trải nghiệm - sáng tạo trong dạy học thông qua giáo dục STEM. - Trong dạy học: câu hỏi và bài tập được đưa vào sử dụng trong quá trình dạy kiến thức mới, ôn tập ở lớp, củng cố bài học, hướng dẫn HS tìm hiểu kiến thức nền trong chủ đề theo định hướng phát triển năng lực trải nghiệm - sáng tạo. - Trong kiểm tra đánh giá: + Giáo viên luôn bám sát vào qui trình biên soạn đề kiểm tra đã được tập huấn. 2 + GV cần dành nhiều thời gian để suy nghĩ, tìm tòi, cân nhắc, quyết định ra đề kiểm tra bám sát bảng mô tả các mức độ nhận thức và năng lực cần được hình thành để ra đề phù hợp với từng đối tượng HS. + GV cần nắm chắc các cụm từ có tính chất dấu hiệu để phân biệt các mức độ tư duy (nhận biết, thông hiểu, vận dụng cơ bản, vận dụng cao), để biên soạn cho đúng. 3 PHẦN II: NỘI DUNG I. CƠ SỞ KHOA HỌC 1. Cơ sở lý luận Các kiến thức trong Hóa học đều có mối quan hệ chặt chẽ với các môn học khác như Toán học, Vật lí, sinh học. Những khai thác có tính tích hợp như vậy vừa mang lại hiệu quả đối với việc học tập các môn học đã nêu, vừa góp phần củng cố kiến thức hóa học, đồng thời góp phần rèn luyện cho học sinh năng lực trải nghiệm, sáng tạo; năng lực vận dụng hóa học vào thực tiễn. Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì nhu cầu việc làm liên quan đến STEM ngày càng lớn đòi hỏi ngành giáo dục cũng phải có những sự thay đổi để đáp ứng nhu cầu của xã hội. Giáo dục STEM có thể tạo ra những con người có thể đáp ứng được nhu cầu công việc của thế kỷ mới có tác động lớn đến sự thay đổi nên kinh tế đổi mới. 1.1. Một số vấn đề chung về giáo dục STEM 1.1.1. Khái niệm - STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Enginneering (Kỹ thuật) và Mathematics (Toán học), thường được sử dụng khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học của mỗi quốc gia. Thuật ngữ này lần đầu tiên được giới thiệu bởi Quỹ Khoa học Mỹ năm 2001. - Giáo dục STEM là gì? Giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận, khám phá trong giảng dạy và học tập giữa hai hay nhiều hơn các môn học STEM, hoặc giữa một chủ đề STEM và một hoặc nhiều môn học khác trong nhà trường. Theo Howard-Brow và Martinez, phương pháp giải quyết vấn đề trong dạy học sẽ cho phép sự liên môn giữa các lĩnh vực nói trên. Đó là cách nhìn nhận và giải quyết vấn đề một cách toàn diện, xem các thành phần của STEM tương tác với nhau như thế nào. Nói một cách đơn giản, đó là sự giao thoa hội tụ của khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Nó sử dụng hợp nhất các lĩnh vực này để giải quyết một vấn đề. Nhìn chung, khi đề cập tới STEM, giáo dục STEM, cần nhận thức và hành động theo cả hai cách hiểu sau đây: Một là, tư tưởng (chiến lược, định hướng) giáo dục, bên cạnh định hướng giáo dục toàn diện, thúc đẩy giáo dục 4 lĩnh vực: Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học với mục tiêu định hướng và chuẩn bị nguồn nhân lực chuẩn về đầu ra đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các ngành nghề liên quan, nhờ đó, nâng cao sức cạnh tranh của nền kinh tế. 4 Hai là, phương pháp tiếp cận liên môn (Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học) trong dạy học với mục tiêu: (1) Nâng cao hứng thú học tập các môn học thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học; (2) Vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn; (3) Kết nối trường học và cộng đồng; (4) Định hướng hành động, trải nghiệm, sáng tạo trong học tập; (5) Hình thành và phát triển năng lực và phẩm chất người học. 1.1.2. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM Việc đưa giáo dục STEM vào trường phổ thông mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp định hướng đổi mới giáo dục phổ thông. Cụ thể là: - Đảm bảo giáo dục toàn diện: Triển khai giáo dục STEM ở nhà trường, bên cạnh các môn học đang được quan tâm như Toán, Khoa học, các lĩnh vực Công nghệ, Kỹ thuật cũng sẽ được quan tâm, đầu tư trên tất cả các phương diện về đội ngũ giáo viên, chương trình, cơ sở vật chất. - Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM: Các dự án học tập trong giáo dục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn, học sinh được hoạt động, trải nghiệm và thấy được ý nghĩa của tri thức với cuộc sống, nhờ đó sẽ nâng cao hứng thú học tập của học sinh. - Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh: Khi triển khai các dự án học tập STEM, học sinh hợp tác với nhau, chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm vụ học; được làm quen hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học. Các hoạt động nêu trên góp phần tích cực vào hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh. - Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu quả giáo dục STEM, cơ sở giáo dục phổ thông thường kết nối với các cơ sở giáo dục nghề nghiệp, đại học tại địa phương nhằm khai thác nguồn lực về con người, cơ sở vật chất triển khai hoạt động giáo dục STEM. Bên cạnh đó, giáo dục STEM phổ thông cũng hướng tới giải quyết các vấn đề có tính đặc thù của địa phương. - Hướng nghiệp, phân luồng: Tổ chức tốt giáo dục STEM ở trường phổ thông, học sinh sẽ được trải nghiệm trong các lĩnh vực STEM, đánh giá được sự phù hợp, năng khiếu, sở thích của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM, các ngành nghề có nhu cầu cao về nguồn nhân lực trong cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư. 1.2. Năng lực trải nghiệm và sáng tạo STEM - Năng lực trải nghiệm 5 Trong hoạt động giáo dục STEM, học sinh được khám phá các thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kỹ thuật trong thực tiễn đời sống. Qua đó, nhận biết được ý nghĩa của khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học đối với đời sống con người, nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM. Đây cũng là cách thức để thu hút sự quan tâm của xã hội tới giáo dục STEM. Các trường phổ thông có thể triển khai giáo dục STEM thông qua hình thức câu lạc bộ. Tham gia câu lạc bộ STEM, học sinh được học tập nâng cao trình độ, triển khai các dự án nghiên cứu, tự tìm hiểu các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM. Đây là hoạt động theo sở thích, năng khiếu của học sinh, diễn ra định kỳ, trong cả năm học. Tổ chức tốt hoạt động câu lạc bộ STEM cũng là tiền đề triển khai các dự án nghiên cứu trong khuôn khổ cuộc thi khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học. Bên cạnh đó, tham gia câu lạc bộ STEM còn là cơ hội để học sinh thấy được sự phù hợp về năng lực, sở thích, giá trị của bản thân với nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực STEM. Để tổ chức thành công các hoạt động trải nghiệm STEM, cần có sự tham gia, hợp tác của các bên liên quan như trường phổ thông, cơ sở giáo dục nghề nghiệp, các trường đại học, doanh nghiệp. - Năng lực sáng tạo Thông qua hoạt động này, HS sẽ chủ động nghiên cứu, tìm tòi, sáng tạo khám phá khoa học, kỹ thuật giải quyết các vấn đề thực tiễn. Năng lực sáng tạo khoa học kỹ thuật( STEM ) là tiền đề triển khai các dự án nghiên cứu trong khuôn khổ cuộc thi khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học được tổ chức hằng năm. Giáo dục STEM là một cách tiếp cận liên ngành trong quá trình học, phù hợp với định hướng giáo dục toàn diện, đào tạo trong giai đoạn hiện nay. 1.3. Phương pháp xây dựng chủ đề Giáo dục STEM ở trường THPT Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường. Theo cách này, các bài học, hoạt động giáo dục STEM được triển khai ngay trong quá trình dạy học các môn học STEM theo tiếp cận liên môn. Các chủ đề, bài học, hoạt động STEM bám sát chương trình của các môn học thành phần. Hình thức giáo dục STEM này không làm phát sinh thêm thời gian học tập. Để từng bước đưa Giáo dục STEM vào trường phổ thông làm tiền đề, cơ sở để thực hiện chương trình giáo dục phổ thông mới, cần phải xây dựng theo các chủ đề từng môn hoặc tích hợp liên môn ở các môn học STEM. Các chủ đề STEM cần theo hướng rất linh hoạt và có thể triển khai dưới nhiều hình thức. Để xây dựng một chủ đề STEM theo định hướng phát triển năng lực cho học sinh, nên thực hiện theo các bước sau: 6 Bước 1. Xác định đối tượng, thời gian, hình thức tổ chức chủ đề STEM * Đối tượng: cần xác định đối tượng phù hợp với chủ đề trên cơ sở nội dung bám sát với chương trình phổ thông của Bộ Giáo dục và Đào tạo. Đối tượng học sinh nên theo từ lớp 1 đến lớp 12. * Thời gian: cần xác định thời gian phù hợp gồm cả thời gian chuẩn bị, thời gian thực hiện. Mỗi chủ đề nên xây dựng thời gian thực hiện trên lớp từ 60 đến 90 phút. * Hình thức tổ chức: có thể tổ chức trong giờ học chính khóa tại các phòng STEM của nhà trường hoặc tại các cơ sở sản xuất, phòng STEM các doanh nghiệp, các trường đào tạo nghề,… Bước 2. Nêu vấn đề thực tiễn Giáo viên nêu vấn đề thực tiễn bằng nhiều hình thức như: một câu chuyện, một tình huống thực tiễn, bài tập thực tiễn, dự án học tập giải quyết các vấn đề thực tiễn, hoạt động trải nghiệm sáng tạo, hoạt động nghiên cứu khoa học,..làm cho học sinh xuất hiện nhu cầu giải quyết vấn đề thực tiễn. Bước 3. Đặt câu hỏi định hướng, hình thành ý tưởng của chủ đề, hệ thống kiến thức STEM trong chủ đề Các câu hỏi tập trung vào các nội dung: Chủ đề nhằm mục đích gì? Nhiệm vụ chính trong chủ đề là gì? Chủ đề có ý nghĩa gì trong thực tiễn? Kiến thức liên môn học STEM nào liên quan?... Ý tưởng chủ đề hướng tới các vấn đề thực tiễn gì liên quan để giải quyết được vấn đề thực tiễn. Xây dựng hệ thống kiến thức thuộc lĩnh vực STEM trong chủ đề. Các kiến thức các môn STEM liên quan cần xác định trọng tâm, liên quan trực tiếp chủ đề, do đó khi xây dựng chủ đề STEM cần thiết phải hợp tác giữa giáo viên các bộ môn. Bước 4. Xác định mục tiêu của chủ đề Cần xác định mục tiêu về kiến thức, kỹ năng và thái độ cần đạt được sau khi thực hiện chủ đề STEM cho học sinh. Mục tiêu cần rõ ràng, có tính khả thi phù hợp với năng lực học sinh và điều kiện địa phương. Bước 5. Chuẩn bị các mẫu vật, hóa chất, dung cụ, vị trí để thực hiện chủ đề STEM Trên cơ sở nội dung, mục tiêu chủ đề, giáo viên chuẩn bị hoặc hướng dẫn học sinh chuẩn bị đầy đủ cơ sở vật chất, dụng cụ,… cần thiết để tổ chức thực hiện chủ đề. Bước 6. Xác định được quy trình (các hoạt động hoặc chuỗi hoạt động) kỹ thuật giải quyết vấn đề thực tiễn bằng ứng dụng STEM và thực hiện được các hoạt động giải quyết vấn đề thực tiễn 7 Giáo viên xây dựng quy trình tổ chức, thực hiện chủ đề STEM theo các hoạt động một cách rành mạch, rõ ràng, dễ thực hiện. Tuy nhiên, ở mức độ cao hơn, giáo viên chỉ nêu mục tiêu chủ đề, yêu cầu đạt được, cung cấp cơ sở vật chất cần thiết yêu cầu học sinh tự xây dựng các bước và thực hiện chủ đề. Một trong những giá trị cốt lõi chương trình thực hiện chủ đề STEM là truyền cảm hứng về khả năng sáng tạo của cá nhân, giúp phát triển các đặc điểm của cá nhân sáng tạo: tính trôi chảy, tính linh hoạt, tính độc đáo, tính tỉ mỉ. Bước 7. Báo cáo kết quả, nêu các kiến nghị, đề xuất mới Sau khi thực hiện chủ đề, học sinh báo cáo kết quả quá trình ứng dụng STEM giải quyết vấn đề thực tiễn, có thể đề xuất một số vấn đề mới phát sinh, ý tưởng mới liên quan đến chủ đề. Giáo viên kết luận vấn đề, tổng kết. Dựa vào tình hình thực tế, các yêu cầu cần đặt ra để thiết kế hoạt động giáo dục STEM theo 7 bước cơ bản như trên. Nhưng đối với mỗi chủ đề thì có thể lồng ghép các bước, các hoạt động với nhau, nhưng phải tuân thủ các hoạt động thì mới tổ chức đúng ý nghĩa của giáo dục STEM. 2. Cơ sở thực tiễn - Hiện nay, dạy học theo định hướng phát triển năng lực HS đang là chiến lược hàng đầu. Vì vậy, vận dụng kiến thức vào thực tiễn là mục tiêu quan trọng nhất trong dạy học ở trường phổ thông, là cần thiết cho xu hướng phát triển giáo dục tiên tiến, cũng là bước đặt nền móng vững chắc cho sự phát triển đất nước trong tương lai. Học sinh có kỹ năng vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề liên quan đến nội dung bài học mà con giải quyết các vấn đề thực tiễn đa dạng trong cuộc sống, theo hướng “học đi đôi với hành”, lý thuyết gắn với thực tiễn, nhà trường gắn với xã hội. Đó là định hướng trong chương trình giáo dục tổng thể và là bản chất của phương pháp giáo dục STEM . - Tại một số trường giáo án đã bắt đầu được viết ra nhưng chưa được tiếp thu ý kiến của đồng nghiệp. Giáo án đã được soạn nhưng chưa chi tiết đầy đủ, các tài liệu phục vụ cho tiết học để cho giáo viên dạy chủ đề liên môn còn thiếu; Cùng với đó là những phiếu học tập của tiết học chưa đủ hấp dẫn lôi cuốn học sinh… - Nhiều giáo viên chưa thực sự hiểu rõ bản chất và quy trình của phương pháp giáo dục STEM - Việc vận dụng giáo dục STEM vào một số môn học tương đối khó khăn, từ đó mất thời gian trong quá trình soạn giáo án. - Chất lượng HS ở một số lớp của một số trường học còn thấp nên việc phát huy năng lực trải nghiệm và sáng tạo của HS trong quá trình học tập chưa cao. Dẫn đến sản phẩm của quá trình học tập còn chưa như dự kiến . 8 II. THỰC TRẠNG DẠY HỌC GIÁO DỤC STEM TẠI TRƯỜNG THPT HOÀNG MAI 2 2.1. Thuận lợi: Năm học 2019- 2020, là năm học có nhiều sự định hướng trong đổi mới phương pháp dạy và học nhằm nâng cao chất lượng dạy và học, đặc biệt tạo điều kiện để HS và GV tiếp cận dần với chương trình giáo dục phổ thông tổng thể 2018. Đứng trước tình hình đó trường THPT Hoàng Mai 2 trong dịp hè 2019, đã cử 4 giáo viên cốt cán (thuộc 4 môn: Lí, Hóa, Sinh, Tin) tham gia tập huấn về giáo dục STEM tại tâm GDTX tỉnh Nghệ An theo lịch của sở GD&ĐT . Sau 2 ngày học tập nghiêm túc, trách nhiệm và hiệu quả, nhóm GV trên đã vạch ra kế hoạch rõ ràng, cụ thể để tập huấn cho tất cả giáo viên trong trường. Trên tình thần tập huấn các giáo viên đều rất vui vẻ và hào hứng với những hiệu quả thiết thực mà giáo dục STEM mang lại. Bên cạnh đó, Ban chuyên môn Nhà trường đã chỉ đạo kịp thời việc cần thiết thực hiện dạy học theo chủ đề STEM: Yêu cầu mỗi nhóm chuyên môn liên quan thiết kế 1 chủ đề STEM/ môn/ năm ( kèm theo bản kế hoạch chi tiết, nghiêm túc, có chất lượng). Đa số học sinh có ý thức trong việc cần thiết phát triển năng lực trải nghiệm và sáng tạo trong quá trình học tập. Và mong muốn được tiếp cận nhiều phương pháp giáo dục tiên tiến, hiện đại để bản thân được phát triển một cách toàn diện. 2.2. Khó khăn - Trường THPT Hoàng Mai 2, ngôi trường vừa mới thành lập chưa nhiều năm, nên chất lượng HS còn chưa cao, yếu về năng lực trải nghiệm, cả về sáng tạo; thiếu tích cực, chủ động; dẫn đến bản thân thiếu tự tin trong quá trình học tập. - Một số giáo viên còn chưa thực sự hiểu rõ - hiểu đúng- hiểu đủ về giáo dục STEM, nên chưa mạnh dạn trong quá trình dạy thể nghiệm - Điều kiện phòng học, trang thiết bị, đồ dùng thí nghiệm còn thiếu thốn cũng góp một phần vào việc chưa thực hiện chất lượng các tiết dạy học theo chủ đề STEM. - Tôi đã tiến hành khảo sát thực trạng dạy học STEM của GV năm học 2018- 2019. + Tổng số GV được khảo sát: 17 + GV môn: Toán, Lí, Hóa , Sinh Tin + Không giới hạn độ tuổi Kết quả được tổng hợp như sau: 9 Bảng 2.1. Mức độ tự đánh giá của GV về việc dạy học chủ đề STEM năm học 2018- 2019. Dạy hiệu quả Dạy chưa hiệu quả Chưa dạy Số lượng 2 5 10 Tỉ lệ(%) 11,76 29,42 58,82 Từ bảng 2.1 tôi thấy: Phần lớn giáo viên chưa thiết kế dạy học theo chủ đề STEM (58,82%); đã dạy nhưng chưa hiệu quả(17,64%); dạy hiệu quả còn thấp (5,8%). Điều này dễ hiểu, khi bản thân các giáo viên được khảo sát chia sẻ: + Chưa hiểu rõ về giáo dục STEM. + Ý thức và chất lượng học tập của HS còn thấp nên việc triển khai phương pháp dạy học mới gặp nhiều trở ngại. + Bản thân một số giáo viên còn ngại thay đổi, tinh thần học hỏi chưa cao. + Một số giáo viên chưa thật sự hiểu tâm tư và nguyện vọng của HS trong xu thể hiện nay đó là: Được vừa học vừa được trải nghiệm, sáng tạo và khẳng định mình. - Tôi đã tiến hành khảo học sinh khi tham gia tiết học theo chủ đề STEM năm học 2018-2019. + Tổng số HS được khảo sát: 120 em + Là HS khối 11 và HS khối 12. + Không giới hạn hạnh kiểm và học lực Kết quả được tổng hợp như sau: Bảng 2.2. Cảm nhận của HS khi tham gia tiết học STEM năm học 2018- 2019 Không thích Bình thường Thích Rất thích Số lượng 8 39 61 12 Tỉ lệ(%) 6,67 32,5 50,83 10 Bảng 2.3. Khả năng tham gia hoạt động trong học tập theo chủ đề STEM của HS năm 2018 - 2019 Yếu TB Khá Tốt Số lượng 33 67 12 8 Tỉ lệ(%) 27,5 55,83 10 6,67 10 Bảng 2.4. Đánh giá của HS về phát triển năng lực trải nghiệm, sáng tạo của bản thân thông qua giáo dục STEM năm 2018- 2019 Không cần thiết Cần thiết Rất cần thiết Số lượng 37 63 20 Tỉ lệ(%) 30,83 52,5 16,67 Qua bảng 2.2; 2.3; 2.4 tôi thấy: Mặc dầu khả năng tham gia vào hoạt động học tập theo phương pháp STEM của HS trường THPT Hoàng Mai 2 chưa cao (Yếu: 27,5%; Tốt: 6,67%) song số HS khảo sát thích được học tập theo phương pháp STEM khá lớn (50,83%). Đặc biệt các em đánh giá về mức độ cần thiết việc phát triển năng lực trải nghiệm, sáng tạo của bản thân trong học tập rất cao(52,5%); rất cần thiết (16,67%). Điều này chứng tỏ việc đổi mới phưng pháp dạy học theo chủ đề STEM là rất phù hợp trong giai đoạn hiện nay. Tuy nhiên điều đáng trăn trở, là khả năng tham gia hoạt động học tập theo phương pháp STEM của HS còn rất thấp. Điều này làm tôi trăn trở Chính vì vậy tôi đã tiến hành nghiên cứu kĩ hơn, học hỏi nhiểu hơn đề nâng cao được chất lượng học tập của HS trường THPT Hoàng Mai 2. Qua đó nhằm phát triển được năng lực trải nghiệm của HS trung học phổ thông Hoàng Mai 2 nói riêng, học sinh THPT nói chung. Điều đó thôi thúc tôi thực hiện đề tài: “Phát triển năng lực trải nghiệm - sáng tạo cho học sinh trường THPT Hoàng Mai 2 khi dạy chương điện li thông qua giáo dục STEM”. III. THIẾT KẾ DẠY HỌC CHƯƠNG ĐIỆN LI THÔNG QUA CHỦ ĐỀ STEM: “CHẾ TẠO CHẤT CHỈ THỊ AXIT- BAZƠ” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TRẢI NGHIỆM - SÁNG TẠO CHO HỌC SINH. Dạy học chương điện chương rất đặc thù: Kiến thức gồm kiến thức hóa học(chính) còn có sự lồng ghép về kiến thức vật lí( TN: Sự điện li); kiến thức toán học( tính pH; pOH); kiến thức kĩ thuật( vẽ thí nghiệm…) Trên cơ sở đó, tôi thiết nghĩ nếu sử dụng phương pháp giáo dục STEM ở chương này sẽ mang lại cho học sinh nhiểu trải nghiệm, sự sáng tao, chủ động kết hợp sử dụng kiến thức liên môn trong quá trình học tập. Có nhiểu cách lựa chọn chủ đề dạy chương điện li theo giáo dục STEM, nhưng bản thân tôi chọn chủ đề: “ Chế tạo chất chỉ thị axit- bazơ” để minh họa. Sau đây là tiến trình thiết kế . 1. Tên chủ đề: Chế tạo chất chỉ thị axit- bazơ (Số tiết: 02 – Lớp 11) 2. Mô tả chủ đề Học sinh tìm hiểu và vận dụng kiến thức: 11 + Hóa học: Sự điện li, khái niệm axit- bazơ - muối, khái niệm chất chỉ thị ... (chương 1, Sự điện li – Hóa học 11). + Vật lí: Bài dòng điện + Toán học: Công thức tính số mũ âm; công thức tính log…. + Kĩ thuật: Bài - Bản vẽ kỹ thuật - Công Nghệ 11 3. Mục tiêu a. Kiến thức - Tìm hiểu các nguyên liệu trong đời sống hàng ngày có thể sử dụng để làm chất chỉ thị axit- bazơ. - Tìm hiểu thành phần sắc tố trong bắp cải tím, rau muống, hoa hồng, hoa dâm bụt…; Chúng được trồng nhiều ở đâu? Trồng vào mùa nào? Khí hậu nào thích hợp cho chúng phát triển? Giá cả như thế nào? Thời gian bảo quản ra sao? - Nêu được bản chất của sự thay đổi màu khi cho các chất chỉ thị trên vào các dung dịch axit- bazơ. - Áp dụng kiến thức toán thống kê, ghi chép xác định được lượng chất chỉ thị, lượng dung dịch thử nghiệm phù hợp sử dụng trong quá trình làm thí nghiệm nghiên cứu. - Vận dụng được các kiến thức trong chủ đề và kiến thức đã biết, thiết kế và chế tạo chất chỉ thị từ các vật liệu thân thiện với môi trường như các loại rau, củ, quả. - Giải thích được hiện tượng thí nghiệm và rút ra được các kết luận thực tiễn quan trọng, có ý nghĩa. b. Kĩ năng - Tiến hành được thí nghiệm nghiên cứu và tìm ra điều kiện phù hợp để xảy ra sự thay đổi màu; - Quan sát sự thay đổi màu để tìm ra quy trình chế tạo chất chỉ thị; - Đề xuất được dạng chất chỉ thị thân thiện với môi trường; - Chế tạo được dạng chất chỉ thị theo đề xuất; - Trình bày, bảo vệ được ý kiến của mình và phản biện ý kiến của người khác; - Hợp tác trong nhóm để cùng thực hiện nhiệm vụ học tập. c. Phẩm chất - Nghiêm túc, chủ động, tích cực tham gia các hoạt động học; - Yêu thích sự khám phá, tìm tòi và vâ ̣n du ̣ng các kiế n thức ho ̣c được vào giải quyế t nhiệm vụ được giao; 12 - Có tinh thần trách nhiệm, hòa đồng, giúp đỡ nhau trong nhóm, lớp; - Có ý thức tuân thủ các tiêu chuẩn kĩ thuật và giữ gìn vệ sinh chung khi thực nghiệm. d. Định hướng phát triển năng lư ̣c - Tìm hiểu khoa học, cụ thể về chất chỉ thị màu, tìm được các ví dụ thực tế; - Giải quyết được nhiệm vụ thiết kế và chế tạo chất chỉ thị axit- bazơ một cách sáng tạo. - Năng lực thực nghiệm, nghiên cứu kiến thức về thí nghiệm hóa học; - Năng lực giao tiếp và hợp tác nhóm để thống nhất bản thiết kế và phân công thưc hiện từng phần nhiệm vụ củ thể. - Năng lực trải nghiệm – sáng tạo trong quá trình học tập, hoạt động nhóm… 4. Thiết bị GV sẽ hướng dẫn HS sử dụng một số thiết bị sau khi học chủ đề: + Dụng cụ: cối, chày, giấy lọc, ống nghiệm, cốc nhựa, bình thủy tinh, ống hút nhỏ giọt, bình tam giác, dao. + Hóa chất: nước xà phòng, nước chanh, nước sođa, nước vôi trong, lá bắp cải tím, nước rửa bát, nước sinh hoạt, rau muống, hoa hồng, hoa dâm bụt. 5. Tiến hành dạy học Tiết 1 Hoạt động 1: Xác định yêu cầu thiết kế chất chỉ thị axit- bazơ ( Thời gian: 5 phút) a. Mục đích 1. Kiến thức - HS biết và hiểu : + Chất chỉ thị axit - bazơ là gì? + Những nguyên liệu nào có thể sử dụng để làm chất chỉ thị axit - bazơ? + Các yêu cầu thiết kế chất chỉ thị axit - bazơ 2. Kĩ năng - Nghiên cứu tài liệu - Thực hành thí nghiệm - Phân tích thực tiễn 13 3. Định hướng năng lực - Năng lực trải nghiệm khi tìm hiểu tài liệu, nguyên liệu khảo sát thực tế tại địa phương, điều kiện tự nhiên - Năng lực sáng tạo khi cùng nhau giải quyết vấn đề nảy sinh trong quá trình nghiên cứu; khi cùng GV thống nhất bản tiêu chí, bảng kế hoạch….. b. Nội dung + Tìm hiểu về chất chỉ thị axit- bazơ + Nêu ý tưởng vận dụng các nguyên liệu trong đời sống để chế tạo chất chỉ thị axit- bazơ. + GV thống nhất với HS về tiêu chí đánh giá bản thiết kế, đánh giá thiết kế chất chỉ thị. c. Dự kiến sản phẩm của học sinh + Bảng phân công nhiệm vụ của mỗi nhóm. + Hồ sơ hoạt động của học sinh. + Bảng tiêu chí đánh giá bản thiết kế sản phẩm và bản tiêu chí đánh giá sản phẩm chất chỉ thị axit- bazơ + Kế hoạch thực hiện chủ đề với các mốc thời gian và nhiệm vụ rõ ràng. d. Cách thức tổ chức hoạt động Bước 1. Đặt vấn đề, chuyển giao nhiệm vụ Bối cảnh thực tế: Một hôm, mẹ Nam luộc bắp cải tím lên để chuẩn bị bữa ăn trưa. Trời nắng, mẹ cho vài giọt chanh tươi vào bát nước luộc. Ngay lập tức bát nước luộc từ màu tím chuyển sang màu đỏ. Thấy vậy, Nam đã tìm hiểu và phát hiện ra có thể chế tạo chất chỉ thị axit bazơ từ bắp cải tím. Em hãy giúp bạn Nam chế tạo. Bước 2: Giao nhiệm vụ cho học sinh và xác lập tiêu chí đánh giá GV nêu nhiệm vụ: các nhóm sẽ lập chủ đề “chế tạo chất chỉ thị axit- bazơ”. Sản phẩm cần đạt được tiêu chí: Tiêu chí Điểm tối đa Thiết kế được 1 chất chỉ thị axit – bazơ 4 Có thể giữ màu trong thời gian tối thiểu 2 phút 2 Hình thức đẹp, sinh động, có thể tái sử dụng 2 Chi phí tiết kiệm 2 Tổng điểm 10 Phiếu 3.1: Đánh giá sản phẩm chế tạo chất chỉ thị axit- bazơ 14 Bước 3. HS làm thí nghiệm khám phá kiến thức GV đặt vấn đề giới thiệu TN: Trong PTN chúng ta có những hóa chất nào làm chất chỉ thị màu? Có hạn chế nào xảy ra trong quá trình sử dụng? Để khắc phục những hạn chế đó hôm nay các em sẽ làm việc theo nhóm để tiến hành TN xác địch khả năng xác định môi trường axit- bazơ tạo ra từ một số nguyên liệu hàng ngày: Bắp cải tím, rau muống, hoa hồng, hoa dâm bụt……. - GV chia HS thành nhiều nhóm từ 8- 10 học sinh (Dành thời gian cho các nhóm bầu nhóm trưởng, thư kí). - GV nêu mục đích và hướng dẫn tiến hành TN Mục đích: Tiến hành TN để nghiên cứu nguyên liệu có thể dùng để tạo ra chất chỉ thị. Các nguyên liệu tìm hiểu là : bắp cải tím, rau muống, hoa dâm bụt, hoa hồng… GV: Hướng dẫn HS chuẩn bị nguyên liệu và phiếu hướng dẫn cho các nhóm làm TN Nguyên vật liệu: Mỗi nhóm HS cần chuẩn bị một số vật liệu và dụng cụ sau: - Dụng cụ: + Cốc nhựa, dao, giấy lọc, cân, đũa thủy tinh, cối, chày (hoặc máy xay sinh tố), đèn cồn, kiềng sắt. - Hóa chất: + Bắp cải tím, hoa hồng, rau muống, hoa dâm bụt… + quả chanh; xà phòng; nước sinh hoạt; nước rửa bát; backing sôđa Phiếu hướng dẫn làm thí nghiệm: + Quan sát sự đổi màu sau mỗi lần làm TN, thống kê và ghi lại Sự đổi màu của chất chỉ thị theo môi trường dung dịch Chất chỉ thị Nước chanh Nước rửa chén Nước xà phòng Nước sinh hoạt Nước giải khát Bắp cải tím Hoa hồng Hoa dâm bụt Rau muống Phiếu 3.2. Sự đổi màu của chất chỉ thị theo môi trường dung dịch 15 Bước 4. GV thống nhất kế hoạch triển khai Hoạt động chính Thời lượng Hoạt động 1: Giao nhiệm vụ chủ đề Tiết 1: 5’ Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và chuẩn bị Tiết 1: 20’ bản thiết kế sản phẩm để báo cáo. Hoạt động 3: Báo cáo phương án thiết kế. Tiết 1: 20’ Hoạt động 4: Chế tạo, thử nghiệm sản phẩm 1 tuần (HS tự học ở nhà theo nhóm). Hoạt động 5: Triển lãm, giới thiệu sản phẩm Tiết 2: 45’ Trong đó, GV nêu rõ nhiệm vụ của hoạt động 2: - Nghiên cứu kiến thức liên quan: Thành phần và nguyên tắc hoạt động của chất chỉ thị; Quy luật biến đổi màu của chất chỉ thị. - Tiến hành TN xác định phương án tinh chế - tách để đạt các tiêu chí của sản phẩm. - Vẽ bản thiết kế sản phẩm để báo cáo thời gian sau. - Các tiêu chí đánh giá bài trình bày, bản vẽ bộ dụng cụ và bản thiết kế sản phẩm được sử dụng theo phiếu đánh giá số 2. Phiếu 3.3. Đánh giá bài báo cáo và bản thiết kế sản phẩm Tiêu chí Điểm tối đa Bản vẽ bộ dụng cụ rõ ràng, đúng bản chất 2 Giải thích rõ nguyên lí đổi màu của chất chỉ thị dung dịch chỉ thị 4 Bản thiết kế được vẽ đẹp, sáng tạo, khả thi 2 Trình bày rõ ràng, logic, sinh động. 2 Tổng điểm 10 GV cần nhấn mạnh: Khi báo cáo phương án thiết kế sản phẩm học sinh phải vận dụng kiến thức nền để giải thích, trình bày nguyên lí hoạt động của sản phẩm. Vì vậy, tiêu chí này có trọng số điểm lớn nhất. 16 Trên cơ sở GV đã giao nhiệm vụ cho HS về nhà tìm hiểu thông tin về ưu và nhược điểm chất chỉ thị phổ biến hiện nay, GV đặt câu hỏi để HS trả lời: Nêu một vài ưu và nhược điểm của chỉ thị hiện nay? GV tổng kết bổ sung, chỉ ra được: chất chỉ thị được rất phổ biến, nhưng khó bảo quản, rác thải từ chất chỉ thị là một trong những nguyên nhân góp phần gây ô nhiễm môi trường. Mặt khác, giấy chỉ thị không phải lúc nào cũng sẵn có. Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và chuẩn bị bản thiết kế sản phẩm để báo cáo. ( Thời gian: 20 phút) a. Mục đích: - Kiến thức: + Học sinh tự nghiên cứu kiến thức liên quan thông qua việc nghiên cứu tài liệu( SGK, STK, Internet…) và thiết kế chất chỉ thị axit- bazơ từ bắp cải tím. + Học sinh tự nghiên cứu các kiến thức liên môn trong bài học về toán học công Nghệ, và quá trình nghiên cứu, hiểu được ý nghĩa của việc sử dụng các sản phẩm dân dụng hàng ngày, đặc biệt là bảo vệ môi trường. + Nghiên cứu kiến thức về axit – bazơ theo Areniut, theo Bronsted + Nghiên cứu khái niệm về sự điện li + Nghiên cứu pH, và mối quan hệ giữa pH và môi trường dung dịch - Kĩ năng: + Nghiên cứu SGK + Viết phương trình điện li - Định hướng năng lực: + Năng lực trải nghiệm khi nghiên cứu thành phần của một số chất chỉ thị( Bắp cải tím, hoa hồng, hoa dâm bụt, rau muống….) và các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần chính để chúng có thể dùng làm chất chỉ thị axit- bazơ. + Năng lực sáng tạo khi kết luận môi trường dung dịch dựa vào phương trình điện li theo Areniut hoặc theo Bronsted + Năng lực giao tiếp và hợp tác khi tiến hành hoạt động nhóm Hình 3.1.Học sinh nghiên cứu kiến thức nền và chuẩn bị thiết kế sản phẩm 17