Sáng kiến kinh nghiệm Thiết kế một số chủ đề dạy học theo định hướng STEM trong Hóa học 11 nhằm phát triển năng lực sáng tạo nghiên cứu khoa học kỹ thuật của học sinh

 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TỈNH NAM ĐỊNH
 TRƯỜNG THPT C NGHĨA HƯNG
 BÁO CÁO SÁNG KIẾN
 THIẾT KẾ MỘT SỐ CHỦ ĐỀ DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG 
STEM TRONG HÓA HỌC 11 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC 
 SÁNG TẠO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC KỸ THUẬT CỦA HỌC 
 SINH
 Hóa Học(05)/THPT
 Tác giả: TRẦN THỊ PHƯƠNG
 Trình độ chuyên môn: Thạc sỹ Hóa học
 Chức vụ: Giáo viên Hóa học
 Đơn vị công tác: Trường THPT C Nghĩa Hưng
 Nam Định, ngày 01 tháng 02 năm 2020. 1
 BÁO CÁO SÁNG KIẾN
I. Điều kiện hoàn cảnh tạo ra sáng kiến
 Trước sự bùng nổ của cuộc cách mạng 4.0, giáo dục có vai trò ngày càng 
quan trọng trong sự phát triển của xã hội. Theo 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” [1]. Một trong những hình thức học 
STEM mới đang được áp dụng hiện nay là việc học tập dựa trên cách thực hiện 
các bài thực hành. Theo đó, học sinh được tham gia bài học và bài thuyết trình 
có chất lượng cao theo từng chủ đề cụ thể, làm việc theo nhóm; khả năng tư duy 
chiến lược và định hướng mục tiêu; kỹ năng quản lý thời gian.Việc triển khai 
giáo dục STEM ở trường THPT là nhằm chuẩn bị cho học sinh (HS) những tri 
thức thiết yếu nhất, những kỹ năng có thể giúp HS thích nghi tốt với từng môi 
trường làm việc khác nhau.
 Hiện nay ở Việt Nam, giáo dục STEM nói riêng vẫn chưa được nghiên cứu 
sâu. Mặc dù đã có một số nghiên cứu, các bài viết, tài liệu về giáo dục STEM ở Việt 
Nam tuy nhiên các công trình nghiên cứu bàn về cơ sở lí luận của giáo dục STEM và 
vận dụng nó vào dạy học bộ môn, đặc biệt là thiết kế các chủ đề dạy học theo định 
hướng giáo dục STEM trong môn Hóa học 11 còn hạn chế. Bên cạnh đó hàng năm 
bộ vẫn tổ chức cuộc thi khoa học kỹ thuật và ngày hội STEM từ cấp tỉnh đến quốc 
gia đến quốc tế với mục đích phổ biến và nâng cao nhận thức xã hội về giáo dục 
STEM, ngày hội STEM là cơ hội tốt để học sinh làm quen với việc phát triển ý 
tưởng sáng tạo và hướng nghiệp ngay từ khi ngồi trên ghế nhà trường, tạo điều 
kiện để các nhóm học sinh giới thiệu với thầy/cô và bạn bè các kết quả của quá 
trình vận dụng kiến thức một số môn học vào thực tiễn. Với bộ môn Hóa học là 3
 Thực trạng trên dẫn đến hệ quả là nhiều học sinh phổ thông còn thụ động 
trong việc học tập môn Hóa học; khả năng sáng tạo và năng lực vận dụng tri 
thức đã học để giải quyết các tình huống thực tiễn cuộc sống còn hạn chế. Do đó 
trong các cuộc thi KHKT năm nay và những năm trước học sinh chỉ được giải 
khuyến khích và chưa đi sâu được vào vòng trong. Còn tại trường số lượng học 
sinh đăng kí tham gia câu lạc bộ KHKT còn ít và chưa có sự hứng thú say mê 
với KHKT. Làm các sản phẩm STEM để tham gia dự thi còn rất hạn chế.
2. Mô tả giải pháp sau khi có sáng kiến
2.1. Cơ sở lí luận
2.1.1 STEM là gì và dạy học STEM như thế nào?
 - STEM là cách viết lấy chữ cái đầu tiên trong tiếng Anh của các từ: 
Science, Technology, Engineering, Maths
 Science (Khoa học): gồm các kiến thức về Vật lí, 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 hàng ngày.
 Technology (Công nghệ): phát triển khả năng sử dụng, quản lý, hiểu và 
đánh giá công nghệ của học sinh, tạo cơ hội để học sinh hiểu về công nghệ được 
phát triển như thế nào, ảnh hưởng của công nghệ mới tới cuộc sống.
 Engineering (Kĩ thuật): phát triển sự hiểu biết ở học sinh về cách công 
nghệ đang phát triển thông qua quá trình thiết kế kĩ thuật, tạo cơ hội để tích hợp 
kiến thức của nhiều môn học, giúp cho khái niệm liên quan trở nên dễ hiểu. Kĩ 
thuật cũng cung cấp cho HS những kĩ năng để vận dụng sáng tạo cơ sở Khoa 
học và Toán học trong quá trình thiết kế các đối tượng, các hệ thống hay xây 
dựng các quy trình sản xuất.
 Maths (Toán học): 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 đặt ra.
2.1.2 Phương pháp dạy và học STEM
 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, 5
 + Kĩ năng kĩ thuật: là khả năng giải quyết vấn đề thực tiễn diễn ra trong 
cuộc sống bằng cách thiết kế các hệ thống và xây dựng các quy trình sản xuất để 
tạo ra sản phẩm. Học sinh cần có khả năng phân tích, tổng hợp và kết hợp để 
biết cách làm thế nào cân bằng các yếu tố liên quan như: khoa học, nghệ thuật, 
công nghệ, kĩ thuật. Khi đó các em sẽ có những giải pháp tốt nhất trong thiết kế 
và xây dựng quy trình. Ngoài ra, học sinh còn có khả năng nhìn nhận ra nhu cầu 
và phản ứng của xã hội trong những vấn đề liên quan đến kĩ thuật.
 + Kĩ năng toán học: là khả năng nhìn nhận và nắm bắt được vai trò của 
toán học trong mọi khía cạnh tồn tại trên thế giới. Học sinh có kĩ năng toán học 
có khả năng thể hiện được các ý tưởng một cách chính xác, áp dụng các khái 
niệm và kĩ năng toán học vào cuộc sống hàng ngày
 Song song với việc rèn luyện các kĩ năng khoa học, công nghệ, kĩ thuật và 
toán học, giáo dục STEM còn cung cấp cho học sinh những kĩ năng cần thiết 
giúp học sinh phát triển tốt trong thế kỉ 21 như: kĩ năng giải quyết vấn đề, kĩ 
năng tư duy phản biện, kĩ năng cộng tác và giao tiếp.
 Để có được những con người năng động, sáng tạo trong công việc, chúng 
ta rất cần hình thành và phát triển cho học sinh những kĩ năng tư duy phản biện, 
giải quyết vấn đề, hợp tác. Các kĩ năng về kĩ thuật cho phép học sinh có thể tiếp 
cận những phương pháp, nền tảng để thiết kế và xây dựng các thiết bị từ đơn 
giản đến phức tạp mà xã hội cần hoặc đã và đang sử dụng. Học sinh được cung 
cấp những kiến thức về công nghệ sẽ có khả năng sử dụng công nghệ thành 
thạo, đem lại tính hiệu quả cao hơn, nhanh hơn, chính xác trong công việc. Vì 
vậy, việc kết hợp giữa các kĩ năng STEM ngày càng trở nên quan trọng trong thế 
kỉ 21.
2.1.3 Môn học STEM là gì?
 STEM là môn học mà học sinh được học các kiến thức về khoa học, công 
nghệ, kĩ thuật và toán học một cách tích hợp. Thông thường, các môn học 
STEM được thiết kế dưới dạng chủ đề và học sinh được học kiến thức tích hợp 
dựa trên chủ đề này. Ví dụ, khi học một chủ đề về ô nhiễm môi trường, học sinh 
không chỉ được nghiên cứu thế nào là ô nhiễm môi trường và có những biện 7
 - Căn cứ vào thực hiện kế hoạch dạy học bôn môn của nhà trường và năng 
lực học sinh tôi đã xây dựng quy trình thực hiện chủ đề STEM cho từng lớp và 
từng đối tượng học sinh. Theo kế hoạch dạy học của nhà trường sau mỗi chuyên 
đề dạy học Hóa học lớp 11 đều có các tiết tự chọn và tùy thuộc vào mỗi chuyên 
đề mà lựa chọn chủ đề thực hiện sao cho phù hợp với chuyên đề mà học sinh 
vừa học. Mỗi chủ đề theo định hướng giáo dục STEM sẽ được thực hiện trên lớp 
học trong 2 tiết
 + Tiết thứ nhất: 
 ✓ Giáo viên định hướng chủ đề, thảo luận với học sinh lựa 
 chọn chủ đề phù hợp với nội dung chuyên đề vừa học.
 ✓ Phân nhóm (có thể phân nhóm theo khu vực hoặc theo tổ).
 ✓ Hướng dẫn nhóm học sinh các nội dung cần thiết như kiến 
 thức, nguyên liệu dụng cụ, cách tiến hành ...trong chủ đề để 
 nhóm học sinh thực hiện ở nhà.
 ✓ Phát phiếu các câu hỏi định hướng.
 ✓ Phân công nhiệm vụ cụ thể cho từng thành viên trong nhóm
 ( nhóm trưởng, thư kí, chuẩn bị nguyên liệu, viết báo cáo...)
 ✓ Quy định thời gian thực hiện chủ đề và hạn báo cáo sản 
 phẩm.
 +Tiết thứ hai :
 ✓ Báo cáo sản phẩm của nhóm mình sau khi thực hiện các hoạt 
 động trong chủ đề
 ✓ Trả lời các câu hỏi trong phiếu đã phát.
 ✓ Các nhóm khác nhận xét sau đó giáo viên nhận xét đánh giá 
 tùng nhóm rút kinh nghiệm và chốt lại những nội dung quan 
 trọng.
 ✓ HS hoàn thành phiếu đánh giá của toàn bộ quá trình. 9
2.2.4 Mục tiêu chủ đề
 Về kiến thức:
 + HS trình bày được khái niệm pH, bản chất và đặc điểm của chất chỉ thị axit 
- bazơ.
 + HS trình bày được nguyên lí tạo ra chất chỉ thị axit- bazơ từ các nguyên 
liệu dễ tìm trong cuộc sống.
 + HS phân biệt được môi trường của chất quen thuộc xung quanh cuộc sống 
nhờ chất chỉ thị axit - bazơ điều chế được.
 + HS phân tích được môi trường đất chua, đất kiềm từ đó có phương pháp cải 
tạo đất sớm mà không phải phụ thuộc vào quá trình phát triển của cây để nhận biết, 
lựa chọn cây trồng phù hợp với môi trường đất.
 + HS vận dụng được kiến thức để chế tạo giấy quỳ từ dung dịch được chiết 
suất từ hoa hồng đỏ.
 - Về kĩ năng:
 + HS nhận biết được môi trường của chất nhờ chất chỉ thị axit - bazơ đã điều 
chế.
 + HS chế tạo giấy quỳ để phục vụ người nông dân và dùng trong phòng thí 
nghiệm ở các nhà trường.
 + HS làm được các bài tập tính toán liên quan đến bài học.
 Về thái độ:
 + Hiểu được vai trò của thuốc thử axit-bazơ từ nguyên liệu trong đời 
sống.
 + Tăng hứng thú tìm hiểu, khám phá khoa học gắn liền với thực tiễn, tạo 
động lực để HS phát triển và sáng tạo cái mới.
 Về năng lực được hình thành:
 + Năng lực chung: NLGQVĐ; năng lực hợp tác
 + Năng lực đặc thù môn học: Năng lực thực hành hóa học; năng lực giải quyết 
vấn đề thông qua hóa học; năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào cuộc sống.
 + Từ đó hình thành và phát triển năng lực sáng tạo nghiên cứu KHKT 11
Hoạt động 2:Thực hành làm chất chỉ thị axit - bazơ tách chiết dịch màu hoa hồng 
đỏ
 -Mục tiêu: HS biết cách thực hiện một số công đoạn chiết dịch màu hoa 
hồng đỏ để làm chất chỉ thị.
 -Thực hiện: HS có thể tùy ý chọn một quy trình thực hiện phù hợp với thời 
gian và hoàn cảnh 
 + Quan sát thấy dung dịch thu được từ quá trình 1 thí có màu đậm và đặc 
hơn dung dịch thu được từ quá trình 2
Hoạt động 3: Áp dụng thử nghiệm bộ chỉ thị để nhận biết môi trường các chất.
 - Mục tiêu: HS biết cách xác định môi trường nhờ chất chỉ thị là dung dịch 
hoa hồng đỏ.
 -Thực hiện:
 + Lấy mẫu thử của các dung dịch vào cốc có ghi tên. Nhỏ lần lượt vào các 
cốc dung dịch hoa hồng đỏ mà từng nhóm đã điều chế được ở hoạt động trước.
 + Đối với dung dịch thu được từ quá trình 1 thì cần thêm cồn để pha 
loãng thành 200ml dung dịch màu.
 + Quan sát và nhận xét sự thay đổi màu sắc của dung dịch chất chỉ thị.
 + Đưa ra kết luận về môi trường trong các dung dịch trên: dung dịch có 
tính axit là dung dịch giấm ăn, chanh.. dung dịch có tính bazơ là canxi hiđroxit, 
nước rửa chén... 
Hoạt động 4: Tiến hành làm giấy chỉ thị từ dịch màu hoa hồng đỏ
 -Mục tiêu: HS làm được giấy chỉ thị từ dịch màu hoa hồng đỏ.
 -Thực hiện:
 + Nêu vấn đề: Dung dịch màu hoa hồng đỏ có thể để được bao nhiêu 
ngày? Nếu để quá thời gian quy định thì xảy ra hiện tượng gì với dung dịch hoa hồng 
đỏ; làm cách nào để bảo quản dung dịch hoa hồng đỏ? Nếu không bảo quản được 
lâu thì làm cách nào để có chỉ thị?
 + Giải quyết vấn đề: Tùy vào điều kiện nhiệt độ để bảo quản dung 
dịch hoa hồng đỏ, thông thường ở nhiệt độ thường, dung dịch hoa hồng đỏ có thể 
để được 1 ngày nếu không đậy kín, để lâu hơn sẽ bị hỏng. Để bảo quản dung dịch