SKKN Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM: Cách làm phân bón hữu cơ vi sinh từ rác thải sinh hoạt theo định hướng phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh

PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ
1. Lý do chọn đề tài
Kế thừa và phát triển quan điểm “Học đi đôi với hành, giáo dục kết hợp với lao động sản xuất, nhà trường gắn liền với xã hội!” của Chủ tịch Hồ Chí Minh về giáo dục; Nghị Quyết số 29-NQ/TW, ngày 4/11/2013 đã xác định “Về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế, trong đó đổi mới cơ chế quản lý giáo dục và đào tạo, phát triển đội ngũ giáo viên và cán bộ quản lý là khâu then chốt. Tập trung nâng cao chất lượng giáo dục, đào tạo, coi trọng giáo dục đạo đức, lối sống, năng lực sáng tạo, kỹ năng thực hành, khả năng lập nghiệp. Đổi mới cơ chế tài chính giáo dục…Đổi mới mạnh mẽ nội dung, chương trình, phương pháp dạy và học”. Vấn đề này đã và đang được triển khai đồng bộ trong hệ thống giáo dục nước ta. Sự đổi mới được nhấn mạnh trên cả mục tiêu giáo dục và chương trình giáo dục; nhất là sự đổi mới về phương pháp dạy học, giáo dục nhằm phát triển phẩm chất năng lực cho học sinh. Chương trình Giáo dục phổ thông tổng thể được Bộ Giáo dục công bố ngày 27/12/2018 đã chỉ rõ hệ thống năng lực chung và năng lực đặc thù của từng môn học mà học sinh cần đạt được và nhấn mạnh việc tổ chức hoạt động trải nghiệm sáng tạo là một trong những ưu thế vượt trội để phát triển năng lực học sinh.
Giáo dục STEM là một trong những hình thức của hoạt động trải nghiệm sáng tạo có hiệu quả cao trong giáo dục, góp phần đào tạo đội ngũ nhân lực chất lượng cao để đáp ứng yêu cầu phát triển của đất nước. Chỉ thị số 16/CT-TTg của Thủ tướng Chính phủ ngày 04/05/2017 đã đưa ra giải pháp về mặt giáo dục: “Thay đổi mạnh mẽ các chính sách, nội dung, phương pháp giáo dục và dạy nghề nhằm tạo ra nguồn nhân lực có khả năng tiếp nhận các xu thế công nghệ sản xuất mới, trong đó cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo về khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học (STEM), ngoại ngữ, tin học trong chương trình giáo dục phổ thông”, đồng thời đưa ra nhiệm vụ “Thúc đẩy triển khai giáo dục về khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học (STEM) trong chương trình giáo dục phổ thông; tổ chức thí điểm tại một số trường phổ thông ngay từ năm học 2017-2018”.
Hoá học là ngành khoa học thuộc lĩnh vực khoa học tự nhiên, nghiên cứu về thành phần cấu trúc, tính chất và sự biến đổi của vật chất. Hoá học kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết và thực nghiệm, là cầu nối các ngành khoa học tự nhiên khác như Vật lý, Sinh học, Y dược, Địa chất và gắn với nhiều hoạt động thực tiễn. Ngoài các năng lực chung, dạy học Hóa học còn nhằm phát triển các năng lực đặc thù môn học và kỹ năng sống. Để thực hiện được mục tiêu trên, dạy học Hóa học cần gắn với thực tiễn thông qua các hoạt động trải nghiệm. Vì vậy trong bối cảnh đổi mới giáo dục của Việt Nam hiện nay việc nghiên cứu, thiết kế và tổ chức dạy học theo chủ đề hoạt động trải nghiệm như giáo dục STEM trong dạy học Hóa học là rất cần thiết.
Ở Việt Nam giáo dục STEM đã được nghiên cứu từ năm 2015 về mặt lý luận và thực tế, về cách thức tổ chức… và có văn bản hướng dẫn, gợi ý về việc thực hiện, nhưng trên thực tế giáo viên vẫn gặp nhiều khó khăn trong quá trình tổ chức cho học sinh, có thể do nhiều lí do khác nhau như giáo viên chưa có quy trình mẫu được cụ thể hóa để tổ chức; hoặc là giáo viên còn ngại thay đổi, không chịu khó đổi mới phương pháp dạy học; quan trong hơn là chưa có một tài liệu hay một giáo trình chính thống nào cho việc áp dụng STEM vào dạy học bộ môn Hóa học trung học phổ thông. Bên cạnh đó, cơ sở vật chất của nhà trường cũng như địa phương tại nơi trường đóng còn hạn chế nên có ảnh hưởng đến việc triển khai các hoạt động trải nghiệm. Với học sinh và phụ huynh thì quan điểm “Thi gì học nấy” còn nặng nề nên đại đa số không mặn mà với các hoạt động trải nghiệm sáng tạo.
Mặt khác, do sự phát triển mạnh mẽ của xã hội và sự gia tăng dân số nên tình trạng ô nhiễm môi trường do rác thải sinh hoạt ngày càng trở nên phổ biến. Do đó, ngoài nhiệm vụ giáo dục kiến thức, kỹ năng thì việc giáo dục ý thức bảo vệ môi trường cho học sinh và hướng dẫn các em tìm kiếm những giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường do rác thải sinh hoạt gây nên là điều rất cần thiết.
Vì vậy, chúng tôi chọn đề tài “Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM: Cách làm phân bón hữu cơ vi sinh từ rác thải sinh hoạt theo định hướng phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh”. Rất mong nhận được sự góp ý của các Thầy giáo, Cô giáo để chúng tôi có thêm kinh nghiệm áp dụng đề tài hiệu quả hơn.
2. Tính cấp thiết của đề tài
– Ở cấp độ chương trình giáo dục phổ thông, giáo dục STEM vừa mang ý nghĩa thúc đẩy giáo dục các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học, vừa thể hiện phương pháp tiếp cận liên môn, phát triển năng lực và phẩm chất người học. Sự cấp thiết đó thể hiện rõ trong công văn số 3089/BGDDT-GDTrH ngày 14/8/2020 về việc triển khai thực hiện giáo dục STEM trong giáo dục trung học.
– Trong chương trình Giáo dục phổ thông mới 2018 “hoạt động trải nghiệm” là hoạt động bắt buộc, “được thực hiện xuyên suốt từ lớp 1 đến lớp 12” trong nhà trường. Trong đó tại cấp trung học phổ thông hoạt động trải nghiệm sáng tạo nằm trong hệ thống các môn học bắt buộc với số lượng tiết ở lớp 10 là 75, lớp 11, 12 là 105.
– Hoá là môn học có sự kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết và thực nghiệm, là cầu nối các ngành khoa học tự nhiên khác như Vật lý, Sinh học, Y dược, Địa chất và gắn với nhiều hoạt động thực tiễn nên việc thiết kế và tổ chức các hoạt động trải nghiệm là điều tất yếu để phát triển năng lực cho học sinh.
– Đến thời điểm hiện tại chưa có quy trình mẫu về tổ chức trải nghiệm sáng tạo được cụ thể hóa cho môn Hóa học trung học phổ thông để giáo viên áp dụng, trong khi bản thân giáo viên còn ngại khó, ngại khổ và ngại thay đổi, chưa thật sự chuyên tâm trong việc đổi mới phương pháp dạy học.
– Học sinh và phụ huynh còn mang nặng quan điểm “Thi gì học nấy” nên chỉ chú trọng vào việc ôn tập kiến thức để đảm bảo cho các kỳ thi mà không thiết tha với các hoạt động trải nghiệm sáng tạo.
– Dạy học STEM là một trong những nhiệm vụ giáo dục quan trọng, được thể hiện trong công văn số 1749/SGD&ĐT- GDTrH ngày 3/ 8/2021 của UBND Tỉnh Nghệ An về hướng dẫn thực hiện nhiệm vụ giáo dục trung học năm học 2021-2022, trong đó có vấn đề về tổ chức dạy học theo phương thức giáo dục STEM “Trong năm học 2021-2022, yêu cầu mỗi tổ chuyên môn có các môn Toán, Tin học, Vật lí, Hóa học, Sinh học, Công nghệ xây dựng ít nhất 04 bài học theo chủ đề STEM (bài học STEM). Các bài học STEM được tính thay thế cho việc dạy học chủ đề/một số nội dung của chủ đề có liên quan. Ngoài dạy học theo các bài học STEM, các nhà trường tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM và hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật cho HS ”.
Và đặc biệt hơn, tính cấp thiết của đề tài được thể hiện rõ qua công văn số 7120/BGDĐT-GDTrH ngày 07/8/2008 của Bộ Giáo dục và Đào tạo (GD&ĐT) về việc tích hợp nội dung Giáo dục bảo vệ Môi trường (GDBVMT) vào các môn học cấp trung học cơ sở và trung học phổ thông. Công văn số 3857/BGDĐT-GDTrH ngày 11/5/2009 của Bộ GD&ĐT về hướng dẫn các Sở GD&ĐT thực hiện công văn trên với nguyên tắc lồng ghép các nội dung bảo vệ môi trường vào bài học một cách tự nhiên, phù hợp với nội dung bài học, làm cho bài học sinh động, gắn với thực tế hơn và phương pháp dạy phải góp phần phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh trong học tập.
3. Tính mới của đề tài
– Thiết kế và tổ chức được hoạt động chủ đề STEM cách làm phân bón hữu cơ từ rác thải sinh hoạt cho học sinh khối 11 tại trường trung học phổ thông.
– Giúp học sinh thấy được những ứng dụng của môn Hóa trong cuộc sống và từ đó xác định được tầm quan trọng của bộ môn Hóa học.
– Qua các hoạt động trải nghiệm không những tạo cho học sinh niềm tin vào khoa học mà còn gây hứng thú cho các em trong học tập, làm các em càng ngày càng yêu thích môn học hơn.
– Kích thích tính tò mò, ham tìm hiểu của học sinh từ đó học sinh chủ động trong việc thu nhận kiến thức để việc học tập môn Hóa càng ngày càng tiến bộ. Tạo cho học sinh tính tích cực, chủ động, sáng tạo từ đó hình thành một thế hệ tương lai đáp ứng tốt nhu cầu phát triển của xã hội hiện đại.
– Nâng cao năng lực chung và năng lực đặc thù của môn học mà học sinh cần đạt như Năng lực tự chủ, Năng lực hợp tác, Năng lực sáng tạo, Năng lực giao tiếp, Năng lực tính toán … Qua tìm tòi giải quyết vấn đề đặt ra, nhiều kĩ năng trong cuộc sống của học sinh được hình thành và phát triển.
– Nâng cao ý thức cho học sinh về bảo vệ môi trường, ý thức góp phần phát triển kinh tế – xã hội cho đất nước thông qua những hành động cụ thể khi thực hiện và hoàn thành nhiệm vụ của đề tài.
4. Khả năng ứng dụng và triển khai của đề tài
– Đề tài có khả năng áp dụng và triển khai cho học sinh trung học phổ thông ở các khối học và các thầy cô dạy môn Hóa học tham khảo.
– Đề tài phù hợp với tất cả các đối tượng học sinh trung học phổ thông.
– Đề tài có thể áp dụng ở phạm vi rộng hơn như tại các gia đình, ở các nông trường hay tại các hợp tác xã …
5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
5.1. Đối tượng nghiên cứu
– Học sinh khối 11, bậc trung học phổ thông.
– Đề tài tập trung nghiên cứu, tìm hiểu để “Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM: Cách làm phân bón hữu cơ vi sinh từ rác thải sinh hoạt theo định hướng phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh” nhằm tiến tới đạt được mục tiêu của chương trình giáo dục mới 2018 là nâng cao phẩm chất và phát triển năng lực cho học sinh, tạo ra niềm yêu thích với bộ môn Hóa học cũng như nâng cao ý thức và định hướng cho học sinh có các hành động thiết thực trong xây dựng kinh tế và bảo vệ môi trường.
5.2. Phạm vi nghiên cứu
– Bám sát nội dung chương trình Hóa học trung học phổ thông.
– Bám sát nội dung hoạt động trải nghiệm và trải nghiệm sáng tạo ở trường phổ thông của BGD&ĐT.
– Quá trình thiết kế và tổ chức hoạt động dạy học STEM môn Hóa học trung học phổ thông.
6. Phương pháp nghiên cứu
Trong đề tài này chúng tôi kết hợp các phương pháp sau:
6.1. Phương pháp nghiên cứu lý luận
– Nghiên cứu các chương trình và dự thảo của bộ GD- ĐT về cách thức tổ chức dạy học trải nghiệm sáng tạo nói riêng và dạy học nói chung;
– Nghiên cứu những tài liệu lý luận về vấn đề dạy học trải nghiệm sáng tạo;
– Nghiên cứu các nội dụng về lý luận dạy học môn Hóa ở trường phổ thông;
– Nghiên cứu chương trình môn Hoá học trung học phổ thông;
– Nghiên cứu sách giáo khoa, sách giáo viên các sách tham khảo;
– Nghiên cứu ý kiến của các chuyên gia trong lĩnh vực hoạt động trải nghiệm sáng tạo.
6.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
– Điều tra khả năng lĩnh hội và vận dụng kiến thức của học sinh trước và sau khi tổ chức thực nghiệm.
– Quan sát hoạt động của học sinh để tìm hiểu thực tế dạy học theo hướng dạy học trải nghiệm sáng tạo ở trường THPT.

PHẦN II. NỘI DUNG
I. Cở sở lí luận, cơ sở thực tiễn
1. Cơ sở lí luận
1.1. Khái niệm giáo dục STEM
STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học) (Sanders, 2009). STEM là thuật ngữ rút gọn được sử dụng khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học của Mỹ. Thuật ngữ này lần đầu tiên được giới thiệu bởi Quỹ Khoa học Mỹ (NSF) vào năm 2001. Trước đó, năm 1990, NSF dùng thuật ngữ SMET tuy nhiên thuật ngữ này có cách phát âm giống từ “SMUT” (một từ có ý nghĩa không tích cực), vì vậy SMET sau nay được đổi thành STEM. Hiện nay thuật ngữ STEM được dùng trong hai ngữ cảnh khác nhau đó là ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp. Trong ngữ cảnh giáo dục, nói đến STEM là muốn nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền giáo dục đối với các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Quan tâm đến việc tích hợp các môn học trên gắn với thực tiễn để năng cao năng lực cho người học. Giáo dục STEM có thể được hiểu và diễn giải ở nhiều cấp độ như: chính sách STEM, chương trình STEM, nhà trường STEM, môn học STEM, bài học STEM hay hoạt động STEM. Trong ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM được hiểu là nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học, ví dụ: Nhóm ngành nghề về công nghệ thông tin; Y sinh; Kĩ thuật, Điện tử và Truyền thông… (The White House, S.t.o.U.A).
Ở ngữ cảnh giáo dục và trên bình diện thế giới, STEM được hiểu với nghĩa là giáo dục STEM trong đó:
Science (Khoa học): Gồm các kiến thức về Vật lý, Hóa học, Sinh học và Khoa học trái đất nhằm giúp học sinh hiểu về thế giới tự nhiên và vận dụng kiến thức đó để giải quyết các vấn đề khoa học trong cuộc sống hằng ngày.
Technology (Công nghệ): Phát triển khả năng sử dụng, quản lý, tìm hiểu và đánh giá công nghệ của học sinh, tạo cơ hội để học sinh tìm hiểu về công nghệ được phát triển như thế nào, ảnh hưởng của công nghệ tới cuộc sống.
Engineering (Kỹ thuật): Phát triển sự hiểu biết của học sinh về cách công nghệ đang phát triển thông qua quá trình thiết kế kỹ thuật, tạo cơ hội để tích hợp kiến thức của nhiều môn học, giúp cho những khái niệm liên quan trở nên dễ hiểu.
Kỹ thuật cũng cung cấp cho học sinh nhưng kỹ năng để vận dụng sáng tạo cơ sở khoa học và Toán học trong quá trình thiết kế các đối tượng, các hệ thông hay xây dựng các quy trình sản xuất.
Mathematics (Toán học): Là môn học nhằm phát triển ở học sinh khả năng phân tích, biện luận và truyền đạt ý tưởng một cách hiệu quả thông qua việc tính toán, giải thích, các giải pháp giải quyết các vấn đề toán học trong các tình huống.