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. ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1. 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.
1.2. 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 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.
1.3. 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.
1.4. PHƯƠNG 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.
1.5. KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU
STT Thời gian Nội dung công việc Sản phẩm
1 Tháng 5/2021 – Tìm hiểu tài liệu, thực trạng và chọn đề tài, viết đề cương nghiên cứu. – Bản đề cương chi tiết của đề tài.

2 Tháng 6,7,8/2021 – Nghiên cứu lí luận dạy học, PPDH tích cực của bộ môn. – Tập hợp lý thuyết của đề tài.
– Khảo sát thực trạng, tổng hợp số liệu năm trước. – Trao đổi với đồng nghiệp và đề xuất sáng kiến kinh nghiệm. – Xử lý số liệu khảo sát được.
– Tổng hợp ý kiến của đồng nghiệp.
3 Tháng 9,10/2021 – Kiểm tra trước thực nghiệm.
– Áp dụng thực nghiệm trên các lớp 11A3, 11A4, 11D1 – Xử lý kết quả trước khi thử nghiệm đề tài.
– Tổng hợp và xử lý kết quả thử nghiệm đề tài.
4 Tháng 11,12/2021 – Viết sơ lược sáng kiến.
– Xin ý kiến của đồng nghiệp.
Tiếp tục thử nghiệm trên các lớp 11A3, 11A4, 11D1 – Bản thảo sáng kiến.
– Tập hợp đóng góp của đồng nghiệp.
5 Tháng
1, 2,3/2022 – Hoàn thành đề cương sáng kiến kinh nghiệm – Hoàn thành đề cương sáng kiến kinh nghiệm chính thức
6 Tháng 4/2022 – Chỉnh sửa, bổ sung sáng kiến kinh nghiệm sau khi chấm cấp trường – Hoàn thành sáng kiến nộp Sở
1.6. 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.
PHẦN 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
2.1. CƠ SỞ LÝ LUẬN
2.1.1. Giáo dục stem
2.1.1.1. 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.

Hình 1.1. Chu trình STEM (theo https://www.knowatom.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. Đứng trước thực tiễn với “Công nghệ” hiện tại, các nhà khoa học, với năng lực tư duy phản biện, luôn đặt ra những câu hỏi/vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện công nghệ, đó là các câu hỏi/vấn đề khoa học. Trả lời các câu hỏi khoa học hoặc giải quyết các vấn đề khoa học sẽ phát minh ra các “Kiến thức” khoa học. Ngược lại, “Engineering” trong chu trình STEM được mô tả bởi một mũi tên từ “Knowledge” sang “Technology” thể hiện quy trình kĩ thuật. Các kĩ sư sử dụng “Kiến thức” khoa học để thiết kế, sáng tạo ra công nghệ mới. Như vậy, trong chu trình STEM, “Science” được hiểu không chỉ là “Kiến thức” thuộc các môn khoa học (như Hoá học , Vật lí, , Sinh học) mà bao hàm “Quy trình khoa học” để phát minh ra kiến thức khoa học mới. Tương tự như vậy, “Engineering” trong chu STEM không chỉ là “Kiến thức” thuộc lĩnh vực “Kĩ thuật” mà bao hàm” Quy trình kĩ thuật” để sáng tạo ra “Công nghệ” mới. Hai quy trình nói trên tiếp nối nhau, khép kín thành chu trình sáng tạo khoa học – kĩ thuật theo mô hình “xoáy ốc” mà cứ sau mỗi chu trình thì lượng kiến thức khoa học tăng lên và cùng với nó là công nghệ phát triển ở trình độ cao hơn.
2.1.1.2. Đặc điểm của giáo dục STEM
Có 3 đặc điểm quan trọng về giáo dục STEM:
1. Cách tiếp cận liên ngành. Liên ngành khác với đa ngành ở sự kết nối, bổ trợ giữa các ngành. Nếu một chương trình, một trường có nhiều môn, nhiều giáo viên dạy các ngành khác nhau mà không có sự kết nối, bổ trợ thì chưa được gọi là giáo dục STEM.
2. Lồng ghép kiến thức lý thuyết với các bài học mang tính thực hành trong thế giới thực. Các chương trình giáo dục STEM yêu cầu hướng đến thực hành, vận dụng kiến thức để tạo ra sản phẩm, hoặc giải quyết các vấn đề của cuộc sống.
3. Kết nối đến các tổ chức toàn cầu.
Để có một chương trình giáo dục tích hợp STEM chất lượng cao, đầu tiên phải xây dựng một nền móng vững chắc về giáo dục khoa học, dựa vào bộ tiêu chuẩn khoa học NGSS, tránh trường hợp cắt ghép một cách cơ học ở các môn, tổ chức rời rạc, thiếu tính hệ thống, không giúp học sinh phát triển nhận thức và kỹ năng liên ngành.
2.1.1.3. Chủ đề giáo dục STEM
Khi xây dựng một chủ đề giáo dục STEM, một số câu hỏi có thể gặp phải với các GV đó là liệu chủ đề được xây dựng có đúng theo tinh thần STEM hay không hay là một chủ đề tích hợp khoa học đơn thuần. Điều gì tạo nên sự phân biệt một chủ đề giáo dục STEM với các chủ đề học tập khác. Điều đầu tiên cần phải khẳng định trước hết một chủ đề dạy học theo định hướng STEM phải là một chủ đề mang tính tích hợp. Khái niệm STEM hay giáo dục STEM là một khái niệm rộng và nhiều tầng bậc, do vậy điều này cũng ảnh hưởng tới việc xác định hay cách đánh giá về một chủ đề giáo dục STEM. Trong nội dung trình bày dưới đây nghiên cứu đề xuất một số tiêu chí nhằm xác định về một chủ đề giáo dục STEM.