Sáng kiến kinh nghiệm Vận dụng dạy học STEM trong bài Cacbon của chương trình Hóa học lớp 11 THPT

 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO QUẢNG TRỊ
 TRƯỜNG THPT LÊ LỢI
 SÁNG KIẾN
 VẬN DỤNG DẠY HỌC STEM
TRONG BÀI CACBON CỦA CHƯƠNG TRÌNH
 HÓA HỌC LỚP 11 THPT
 Lĩnh vực/môn: Hóa học
 Tên tác giả: Lê Thị Mỹ Huyền
 Giáo viên môn: Hóa học
 Đơn vị công tác: Trường THPT Lê Lợi
 NĂM HỌC 2021 - 2022 1
 I. MỞ ĐẦU
 Đáp ứng mục tiêu giáo dục trong chiến lược phát triển giáo dục mới 
chuyển từ chương trình giáo dục tiếp cận nội dung sang tiếp cận năng lực người 
học, lấy người học làm trung tâm, gắn lí thuyết với thực hành, tư duy và hành 
động, nhà trường và xã hội, hướng đến sự hình thành, phát triển năng lực và khả 
năng học tập suốt đời cho học sinh
 Từ đặc trưng của bộ môn Hóa học: là môn khoa học tự nhiên có nhiều ứng 
dụng trong thực tiễn, ngoài ra còn có mối liên kết với nhiều môn học khác như 
Sinh học, Địa lí, Công nghệ, Do đó việc ứng dụng kiến thức của môn Hóa học 
kết hợp với các môn học khác trong cuộc sống rất phong phú, liên quan đến 
nhiều vấn đề, nhiều ngành nghề trong xã hội.
 Dạy học theo định hướng mới gắn với Stem môn hóa THPT nhằm nâng 
cao nghệ thuật dạy học, cũng như phát huy tính sang tạo trong việc dạy và học. 
Góp phần nâng cao chất lượng dạy học trong trường trung học nói chung và bộ 
môn Hóa học nói riêng, góp phần phát huy tính chủ động, tích cực, sáng tạo 
trong học tập của người học, giúp học sinh vận dụng được kiến thức liên môn 
trong việc giải quyết tình huống thực tiễn. Trên cơ sở đó định hướng năng lực 
cho học sinh. 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, một nhà 
sản xuất, một người sử dụng sản phẩm. Học sinh luôn tự tin bày tỏ ý tưởng và 
luôn có những ý tưởng mới trong học tập phần nào đáp ứng việc hướng tới mục 
tiêu giáo dục Ba phẩm chất năng lực cho học sinh.
 Từ những lí do trên, tôi chọn đề tài “Vận dụng dạy học STEM trong bài 
Cacbon của chương trình hóa học lớp 11 THPT” với mong muốn sẽ mang lại 
cho bản thân, đồng nghiệp và các em học sinh một tài liệu nghiên cứu, học tập 
bổ ích. 3
đầu tư đúng mức hoặc chưa có điều kiện học tập nâng cao trình độ chuyên môn 
nghiệp vụ để đáp ứng được yêu cầu.
 Phương pháp dạy học mà giáo viên sử dụng vẫn chủ yếu là phương pháp 
truyền thống: Thầy giảng – trò nghe, thầy đọc – trò ghi, phương pháp này mang 
tính chất thông báo, tái hiện. Hiện nay các phương pháp dạy học tích cực đã và 
đang được nghiên cứu và vận dụng vào thực tiễn dạy học, thuật ngữ này dần dần 
trở nên quen thuộc. Tuy nhiên, nhiều công trình nghiên cứu mới dừng lại ở phạm 
vi lí luận, hoặc còn là chủ trương, chỉ thị, chứ chưa thực sự đi vào nhà trường, 
chưa trở thành nhu cầu bức thiết với từng giáo viên, học sinh, từng môn học, bài 
học. Đại đa số giáo viên đều thấy đổi mới phương pháp dạy học là cần thiết, nhưng 
đổi mới như thế nào, triển khai thực hiện ra sao đối với môn học, bài học cụ thể 
vẫn còn lúng túng.
 Thứ ba: Thiếu sự hỗ trợ từ thiết bị. Cơ sở vật chất, thiết bị phục vụ dạy học 
còn hạn chế. Nội dung kiến thức môn học đòi hỏi nhiều phương tiện trực quan 
như thực hành thí nghiệm tranh vẽ, vật thật,  nhưng thực tế hiện nay dạy “chay” 
vẫn phổ biến.
 Như vậy phương pháp dạy học cũ không khắc sâu được kiến thức cho học 
sinh và không tạo hứng thú học tập cho các em. Chưa tạo dược sự chủ động chiếm 
lĩnh kiến thức của người học và học sinh khó áp dụng vào thực tiễn đời sống. Vì 
vậy, chúng tôi vận dụng dạy học theo định hướng stem vào dạy học hóa học ở trường 
phổ thông với mong muốn góp phần thực hiện việc đổi mới phương pháp dạy học, đáp 
ứng yêu cầu của xã hội ngày nay.
 2. Nội dung tiến hành trong dạy học STEM
 2.1. Kế hoạch bài dạy
 Lên kế hoạch bài dạy do giáo viên thực hiện, ý tưởng có thể xuất phát từ 
 thực tiễn giảng dạy, từ các vấn đề thời sự hoặc có thể nảy sinh trong quá trình 
 đề xuất, phát biểu của học sinh.
 Các bước thực hiện kế hoạch bài dạy gồm: 
 Bước 1: Lên ý tưởng dự án.
 Bước 2: Xác định mục tiêu.
 Bước 3: Thiết lập bộ câu hỏi định hướng .
 Bước 4: Lịch trình đánh giá.
 Bước 5: Dự kiến các hoạt động.
 2.2. Kế hoạch thực hiện
 Giáo viên định hướng các hoạt động và học sinh là người sẽ thực hiện 
 các ý tưởng đó. Giáo viên là người giám sát, theo dõi, hỗ trợ khi cần thiết. 
 Các bước tiến hành kế hoạch thực hiện gồm:
 Bước 1: Nhóm trưởng nhận nhiệm vụ, sau đó nhóm trưởng họp các 
 thành viên trong nhóm lại, triển khai kế hoạch và phân công cụ thể cho thành 
 viên. Các thành viên tương tác với nhóm trưởng còn giáo viên hướng dẫn 
 và nhóm trưởng luôn tương tác lẫn nhau. GV và nhóm trưởng tiến hành họp 
 để báo cáo tiến độ thực hiện và khó khăn gặp phải.
 Bước 2: Triển khai, thực hiện nhiệm vụ: Để triển khai, thực hiện nhiệm 5
 3.3.1. Mục tiêu
 a. Kiến thức:
 - Vận dụng được các kiến thức về tính chất của cacbon theo yêu cầu, tiêu 
chí cụ thể;
 - Vận dụng công thức tính thể tích khối trụ
 - Vận dụng kiến thức thẩm thấu, khuếch tán một cách sáng tạo để giải 
quyết các vấn đề tương tự.
 b. Kĩ năng:
 - Tính toán, vẽ được bản thiết kế bình lọc nước đảm bảo các tiêu chí đề ra;
 - Lập kế hoạch cá nhân/nhóm để chế tạo và thử nghiệm dựa trên bản thiết kế;
 - Trình bày, bảo vệ được bản thiết kế và sản phẩm của mình, phản biện 
được các ý kiến thảo luận;
 - Tự nhận xét, đánh giá được quá trình làm việc cá nhân và nhóm.
 c. Phẩm chất:
 - Nghiêm túc, chủ động, tích cực tham gia các hoạt động học;
 - Yêu thích sự khám phá, tìm tòi và vận dụng các kiến thức học được vào 
giải quyết nhiệm vụ được giao;
 - 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. Năng lực:
 - Tìm hiểu khoa học, cụ thể về các ứng dụng tính chất của cácbon;
 - Giải quyết được nhiệm vụ thiết kế và chế tạo bể lọc nước một cách sáng tạo;
 - Hợp tác với các thành viên trong nhóm để thống nhất bản thiết kế và phân 
công thực hiện;
 - Tự nghiên cứu kiến thức, lên kế hoạch thiết kế, chế tạo, thử nghiệm và đánh giá.
 3.3.2. Thiết bị
 - Các thiết bị dạy học: giấy A0, mẫu bản kế hoạch, 
 - Nguyên vật liệu và dụng cụ để chế tạo và thử nghiệm “Bình lọc nước”:
 • Chai thể tích 1,5 lít;
 • Cát, sỏi, than hoạt tính, màng lọc (vải);
 • Nước ao, hồ
 3.3.3. Tiến trình dạy học
 Hoạt động 1. XÁC ĐỊNH YÊU CẦU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO
 BÌNH LỌC NƯỚC
 a. Mục đích của hoạt động
 - Học sinh nắm vững yêu cầu "Thiết kế bình lọc nước” vật liệu sẵn có (do 
giáo viên cung cấp) theo các tiêu chí: Lọc được nước phục vụ sinh hoạt; có dung 
tích từ 1,2 dm3 đến 1,5dm3 ; đơn giản, dễ sử dụng.
 - Học sinh hiểu rõ yêu cầu vận dụng kiến thức về khả năng hấp phụ của các 
bon và cát để thiết kế và thuyết minh thiết kế trước khi sử dụng nguyên vật liệu, 
dụng cụ cho trước để chế tạo và thử nghiệm.
 b. Nội dung hoạt động
 - Tìm hiểu về nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước, kiến thức về xử 7
 c. Sản phẩm của học sinh
- Học sinh xác định và ghi được thông tin, kiến thức về các bon và silic đioxit.
- Học sinh đề xuất và lựa chọn giải pháp có căn cứ, xây dựng được bản thiết kế 
bình lọc đảm bảo các tiêu chí.
 d. Cách thức tổ chức
 Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
 Giao nhiệm vụ: - Tự đọc và nghiên cứu sách giáo 
 - Nghiên cứu kiến thức trọng tâm: khoa, các tài liệu tham khảo, tìm kiếm 
 tính chất của cac bon và silic thông tin trên Internet
 ddioxxit. - Đề xuất và thảo luận các ý tưởng 
 - Xây dựng bản thiết kế bình lọc nước ban đầu, thống nhất một phương án 
 theo yêu cầu. thiết kế tốt nhất;
 - Lập kế hoạch trình bảy và bảo vệ - Xây dựng và hoàn thiện bản thiết 
 bản thiết kế. kế bình lọc nước;
 - Lựa chọn hình thức và chuẩn bị nội 
 dung báo cáo.
 - Giáo viên quan sát, hỗ trợ học sinh 
 khi cần thiết
 Hoạt động 3. TRÌNH BÀY BẢN THIẾT KẾ
 a. Mục đích của hoạt động
Học sinh hoàn thiện được bản thiết kế bình lọc nước của nhóm mình.
 b. Nội dung hoạt động
 - Học sinh trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế theo các tiêu chí đề 
ra. Giải thích được nguyên lý lọc của bình lọc, lượng nước lọc được bằng tính 
toán cụ thể.
 - Thảo luận, đặt câu hỏi và phản biện các ý kiến về bản thiết kế; ghi lại 
các nhận xét, góp ý; tiếp thu và điều chỉnh bản thiết kế nếu cần.
 - Phân công công việc, lên kế hoạch chế tạo và thử nghiệm bình lọc nước.
 c. Sản phẩm của học sinh
 Bản thiết kế bình lọc nước sau khi được điều chỉnh và hoàn thiện.
 Nước ao, hồ: Chiều cao: 4/10
 Than hoạt tính, Chiều cao: 1/10
 Vải lọc
 Cát Chiều cao: 1/10
 Cát Chiều cao: 3/10
 Hình 1: Mô hình bình lọc nước dự kiến sẽ làm
 Nguyên liệu: Sỏi, cát, than hoạt tính, bình chứa, ống 
nhựa, cưa lỗ.
 Bước 1: Úp ngược bình chứa nước lại, sau đó bạn hãy 
đục lỗ ở đáy bình, tiếp đến bịt lỗ đã đục bằng vải sạch.
 Bước 2: Đổ than hoạt tính xuống dưới cùng, vì than hoạt tình có khả năng 
loại bỏ các tạp chất nhỏ trong nước, những cặn bẩn từ lớn đến siêu nhỏ. 9
 Toàn bộ chai nhựa sử dụng trong hệ thống là chai nhựa trong suốt. Với hệ 
thống lọc như thế này, khi ta đặt hệ thống dưới chỗ thoáng mát có nhiều ánh nắng 
thì quá trình diệt khuẩn tự nhiên xảy ra. Dưới tác dụng của các tia bức xạ mặt trời 
thì đến 98% vi sinh vật gây bệnh đều bị tiêu diệt, nếu đặt hệ thống dưới ánh nắng 
mặt trời trong vòng 4 - 5 giờ.
 Tại chai lọc thứ hai - tức chai lọc có chứa xơ dừa - một nguyên liệu hết sức 
phổ biến nhưng thường bị bỏ đi - lại có khả năng hấp thu các kim loại nặng và 
làm giảm thành phần BOD đến hơn 99%. Vì thế, ứng dụng xơ dừa vào hệ thống 
lọc là hết sức mới mẻ, cộng với quá trình lọc ngược, tức là cho nước đi ngược từ 
dưới đi lên, đi qua lớp vật liệu lọc xơ dừa một cách chậm rãi giúp cho quá trình 
hấp thu được diễn ra hoàn toàn và đạt độ sạch yêu cầu.
 Tại chai lọc thứ ba là hỗn hợp vật liệu lọc bao gồm năm lớp: lớp cát nhỏ, 
lớp than hoạt tính, lớp cát lớn, lớp sạn nhỏ và lớp sạn lớn. Mỗi lớp vật liệu được 
sắp xếp theo thứ tự từ trên xuống và mỗi lớp có độ dày 5 cm. Quá trình lọc qua 
chai lọc này đảm bảo cho các vụn hữu cơ bị giữ lại ở lớp các trên cùng, tiếp đến 
mùi hôi sẽ được hấp thụ bởi than hoạt tính, và nước được làm trong hơn nhờ các 
lớp còn lại.
 Giữa các chai lọc được nối với nhau bằng ống nhựa. Toàn bộ vật liệu lọc 
trước khi được đưa vào chai để làm thành chai lọc nước thì điều được rửa sạch, 
phân loại kích cỡ và tiệt trùng bằng ánh nắng mặt trời trong 6 giờ.
 Nếu sản phẩm này được bán trên thị trường, điểm đặc biệt tạo ra lợi thế 
cạnh tranh chính là giá rẻ vì chưa tới 10k/sản phẩm. Bên cạnh đó, cơ chế lọc sạch 
bằng xơ dừa là điểm nhấn tạo nên sự khác biệt so với những sản phẩm lọc nước khác.
 Hình 2: Quá trình làm bình lọc nước
 Hoạt động 5. TRÌNH BÀY SẢN PHẨM BÌNH LỌC NƯỚC
 a. Mục đích của hoạt động
 Các nhóm học sinh giới thiệu bình lọc nước trước lớp, chia sẻ về kết quả 
thử nghiệm, thảo luận và định hướng cải tiến sản phầm.
 b. Nội dung hoạt động
 - Giáo viên yêu cầu các nhóm đánh giá sản phẩm của từng nhóm dựa trên 
các tiêu chí đã đề ra:
 + Dung tích (tiêu chuẩn là từ 1,2 dm3 đến 1,5dm3 );
 + Khả năng lọc nước đục, bẩn thành nước trong, sạch;
 + Khả năng sử dụng theo thời gian.
 - Các nhóm trình diễn sản phẩm trước lớp.
 - Đánh giá sản phẩm của các nhóm
 - Chia sẻ, thảo luận để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện sản phẩm.
 - Chia sẻ, thảo luận để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện sản phẩm.
 + Các nhóm tự đánh giá kết quả nhóm mình và tiếp thu các góp ý, nhận 
xét từ giáo viên và các nhóm khác;
 + Sau khi chia sẻ và thảo luận, đề xuất các phương án điều chỉnh sản phẩm;
 + Chia sẻ các khó khăn, các kiến thức và kinh nghiệm rút ra qua quá trình 
thực hiện nhiệm vụ thiết kế và chế tạo bình lọc nước.