283 This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vn
THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC BÀI HỌC STEM KHI DẠY HỌC CÁC BÀI VỀ DUNG DỊCH, ĐỘ TAN TRONG MÔN HÓA HỌC LỚP 8
Phạm Thị Bình, Nguyễn Thu Thủy và Nguyễn Thị Sông Hương Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
Tóm tắt. Tổ chức bài học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật trong dạy học các môn khoa học là hình thức phù hợp với mục tiêu phát triển phẩm chất, năng lực HS, làm cho việc học đi đôi với hành, nâng cao hứng thú học tập. Với bài học STEM, HS học được kiến thức của bài học thông qua việc giải quyết vấn đề theo tiến trình thiết kế kĩ thuật, việc thực hiện các hoạt động học giúp HS phát triển cả ba năng lực chung cũng như nhiều phẩm chất chủ yếu. Bài báo này thực hiện phân tích đặc điểm, yêu cầu của bài học STEM, tiến trình thực hiện, từ đó chỉ ra cách thiết kế bài học STEM thông qua phân tích ví dụ bài học STEM theo tiến trình thiết kế kĩ thuật trong dạy học các nội dung về dung dịch, độ tan của môn Hóa học lớp 8. Kế hoạch bài học đã được dạy học thử nghiệm tại trường THCS Trung Hòa, Hà Nội, kết quả đánh giá sau thực nghiệm cho thấy việc thực hiện dạng bài học STEM với nội dung đề xuất là phù hợp với mục tiêu, nội dung, đối tượng, nâng cao hứng thú học tập cho HS.
Từ khóa: bài học STEM, tiến trình thiết kế kĩ thuật, dung dịch, hóa học.
1. Mở đầu
Giáo dục STEM là phương thức tiếp cận liên môn nhằm phát triển năng lực và phẩm chất của HS, khơi dậy hứng thú và đam mê học tập của HS. Phương thức này đã thu hút được sự quan tâm đặc biệt và được triển khai một cách tích cực ở nhiều nước trên thế giới cũng như ở Việt Nam trong những năm gần đây.
STEM đã xuất hiện ở Việt Nam bắt đầu từ các cuộc thi Robot dành cho HS phổ thông, sau đó được lan toả với nhiều hình thức và cách thức thực hiện khác nhau.
Giáo dục STEM đã được Đảng, Nhà nước, Bộ Giáo dục và Đào tạo (Bộ GD&ĐT) Việt Nam quan tâm, thể hiện qua các văn bản chỉ đạo, hướng dẫn thực hiện và đổi mới giáo dục như Nghị quyết số 29/NQ–TW, Chỉ thị số 16/ CT-TTg ngày 4/5/2017 của Thủ tướng chính phủ, và gần đây nhất là Công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH ngày 14/8/2020 của Bộ Giáo dục và Đào tạo về việc triển khai thực hiện giáo dục STEM trong giáo dục trung học [1].
Cho đến nay trong nhà trường phổ thông, giáo dục STEM được đưa vào trong việc tổ chức dạy học các môn học thuộc các lĩnh vực STEM, dưới dạng hoạt động ngoại khóa, câu lạc bộ và hoạt động nghiên cứu khoa học kĩ thuật. Hóa học là môn học thuộc lĩnh vực khoa học, có nhiều cơ hội thực hiện các hoạt động giáo dục STEM, do đó, những năm gần đây có nhiều tác giả đã quan tâm nghiên cứu áp dụng vào dạy học hóa học. Các hướng nghiên cứu chủ yếu tập trung đề
Ngày nhận bài: 6/9/2021. Ngày sửa bài: 18/10/2021. Ngày nhận đăng: 25/10/2021.
Tác giả liên hệ: Phạm Thị Bình. Địa chỉ e-mail: ptbinh@hnue.edu.vn
284
xuất tổ chức dạy học các chủ đề theo định hướng giáo dục STEM như các công trình: [2-6], ngoài ra, còn có nhiều các luận văn thạc sĩ cũng nghiên cứu theo hướng này [7, 8]. Tuy nhiên, các chủ đề chủ yếu là thuộc chương trình môn Hóa học THPT và các công trình chủ yếu đề xuất tổ chức các chủ đề cụ thể.
Theo công văn 3089/BGDĐT-GDTrH của BGD&ĐT [1] về việc triển khai thực hiện giáo dục STEM trong giáo dục trung học, hình thức bài học STEM là hình thức cơ bản trong trường trung học và có đưa ra tiến trình dạy học 5 bước theo quy trình thiết kế kĩ thuật. Tuy nhiên, làm thế nào để xây dựng được các bài học STEM khả thi, đảm bảo HS học được kiến thức, kĩ năng của bài học thông qua việc tạo ra sản phẩm STEM, đồng thời phát triển phẩm chất năng lực cho HS. Để đáp ứng yêu cầu đó, GV cần lựa chọn được vấn đề, tình huống thực tiễn phù hợp với nội dung của bài học trong chương trình môn học để thiết kế bài học STEM; xác định nhiệm vụ, sản phẩm STEM, yêu cầu với sản phẩm STEM phù hợp định hướng mục tiêu bài học cũng như tổ chức hoạt động học phù hợp. Thêm nữa, thực tế, nhiều giáo viên vẫn còn chưa thật sự hiểu đúng và rõ cách xây dựng, thiết kế, và tổ chức bài học STEM.
Chính vì vậy, bài báo này thực hiện phân tích làm rõ bản chất của bài học STEM, cách lựa chọn bài học phù hợp để xây dựng bài học STEM và đặc biệt là cách thiết kế, tổ chức thực hiện các hoạt động trong bài học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật thông qua phân tích một ví dụ cụ thể đó là xây dựng bài học STEM cho các bài học về dung dịch, độ tan trong môn Hóa học lớp 8. Nội dung đề xuất cũng được tiến hành thực nghiệm sư phạm, phỏng vấn giáo viên để đánh giá tính khả thi, hiệu quả.
2. Nội dung nghiên cứu
2.1. Phương pháp và khách thể nghiên cứu
Trong bài báo này, chúng tôi đã sử dụng: Phương pháp phân tích, tổng hợp để phân tích cơ sở lí luận về việc thiết kế và tổ chức bài học STEM, đề xuất kế hoạch bài học STEM; Phương pháp thực nghiệm sư phạm, toán học thống kê, điều tra, phỏng vấn để đánh giá tính khả thi, hiệu quả của bài học STEM đã đề xuất.
Khách thể nghiên cứu là quá trình dạy học hóa học ở trường phổ thông.
2.2. Kết quả nghiên cứu
2.2.1. Giáo dục STEM và các hình thức giáo dục STEM ở trường trung học
* 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). Thuật ngữ này được sử dụng khi đề cập đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học của mỗi quốc gia. Hiện nay, thuật ngữ này được dùng chủ yếu trong hai ngữ cảnh là giáo dục và nghề nghiệp. Trong ngữ cảnh giáo dục, đề cập tới STEM là muốn nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền giáo dục đối với các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học; chú trọng đến dạy học các môn học STEM theo tiếp cận tích hợp liên môn, gắn với thực tiễn, hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực người học.
Theo Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 [9], giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp HS áp dụng kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể. Theo công văn 3089/BGDĐT- GDTrH [1], giáo dục STEM là một phương thức giáo dục nhằm trang bị cho HS những kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của chúng trong thực tiễn. Như vậy, có thể thấy giáo dục STEM định hướng dạy học khoa học gắn với thực tiễn, vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn.
285
* Các hình thức giáo dục STEM ở trường trung học
Về các hình thức giáo dục STEM, tùy cơ sở phân loại mà chia thành các loại hình khác nhau [10]. Trong bài báo này chúng tôi đề cập đến 3 hình thức giáo dục STEM trong trường trung học theo công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH về việc hướng dẫn giáo dục STEM trong giáo dục trung học [1], đó là: bài học STEM, hoạt động trải nghiệm STEM và hoạt động nghiên cứu khoa học kĩ thuật.
- Bài học STEM là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường trung học, được thực hiện trong quá trình dạy học các môn khoa học. Nói cách khác là thay vì thực hiện bài học theo các cách thông thường, giáo viên sẽ thực hiện dạy học theo bài học STEM. Như vậy, nội dung bài học STEM bám sát nội dung chương trình của các môn học nhằm thực hiện chương trình giáo dục phổ thông theo thời lượng quy định của các môn học trong chương trình.
- Hoạt động trải nghiệm STEM được tổ chức thông qua hình thức câu lạc bộ hoặc các hoạt động trải nghiệm thực tế; được tổ chức thực hiện theo sở thích, năng khiếu và lựa chọn của HS một cách tự nguyện. Hoạt động này có thể tổ chức ở trong hoặc ngoài nhà trường và cần tăng cường sự hợp tác giữa trường trung học với các cơ sở giáo dục đại học, nghiên cứu, giáo dục nghề nghiệp,...
- Hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật được thực hiện dưới dạng một đề tài/dự án nghiên cứu bởi một cá nhân hoặc nhóm hai thành viên, dưới sự hướng dẫn của giáo viên hoặc nhà khoa học có chuyên môn phù hợp. Hoạt động này dành cho những HS có năng lực, sở thích và hứng thú với các hoạt động tìm tòi, khám phá khoa học, kĩ thuật.
2.2.2 Tổ chức bài học STEM theo tiến trình thiết kế kĩ thuật
Bài học STEM có thể tổ chức thực hiện theo các tiến trình hay nhiều phương pháp dạy học khác nhau. Tuy nhiên, tiến trình thiết kế kĩ thuật là tiến trình được vận dụng nhiều trong tổ chức các hoạt động giáo dục STEM.
Vận dụng tiến trình này vào bài học STEM, công văn 3089 [1] có đưa ra quy trình thực hiện theo 5 bước như sau:
Hình 1. Quy trình thực hiện bài học STEM
GV giao cho HS nhiệm vụ học tập chứa đựng vấn đề HS phải tạo ra 1 sản phẩm hoặc giải quyết 1 vấn đề cụ thể với các tiêu chí đòi hỏi HS phải vận dụng kiến thức mới trong bài.
1. Xác định vấn đề
HS thực hiện hoạt động học tích cực, tự lực dưới sự hướng dẫn của GV để chiếm lĩnh kiến thức mới và sử dụng vào việc đề xuất giải pháp để giải quyết vấn đề hay thiết kế chế tạo sản phẩm.
2. Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp
HS trong các nhóm thực hiện lựa chọn giải pháp từ các đề xuất cá nhân trong nhóm, trình bày báo cáo, qua đó điều chỉnh, chọn phương án để chế tạo thử nghiệm.
3. Lựa chọn giải pháp
HS thực hiện chế tạo sản phẩm, thực hiện thử nghiệm giải pháp đã lựa chọn. Tự đánh giá theo tiêu chí và điều chỉnh, giải quyết các vấn đề gặp phải để tạo ra sản phẩm theo yêu cầu.
4. Thử nghiệm, đánh giá
HS được tổ chức để trình bày sản phẩm học tập đã hoàn thành;
trao đổi, thảo luận, đánh giá để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện.
5. Báo cáo, điều chỉnh
286
2.2.3. Lựa chọn bài học và vấn đề/tình huống để thiết kế bài học STEM
Với khái niệm và đặc điểm của bài học STEM theo tiến trình thiết kế kĩ thuật được trình bày ở trên, có thể nói bài học STEM được thiết kế từ nội dung bài học trong chương trình, tính theo thời lượng trong chương trình (tất nhiên có phân phối thời gian phù hợp), đảm bảo yêu cầu cần đạt/chuẩn kiến thức, kĩ năng của bài học, tuy nhiên được tiếp cận dưới dạng một tình huống/vấn đề thực tiễn cần giải quyết. Và để giải quyết vấn đề đó HS sẽ thực hiện theo tiến trình thiết kế kĩ thuật để tạo ra một sản phẩm hữu hình hoặc vô hình, cách giải quyết vấn đề.
Trong quá trình tạo ra sản phẩm đó, HS sẽ học được kiến thức, kĩ năng của bài học đồng thời vận dụng chúng vào để tạo ra sản phẩm, giải quyết vấn đề, tình huống đặt ra ban đầu.
Có thể chỉ ra 2 điểm quan trọng cần phân tích, chú ý trong việc lựa chọn bài học để thiết kế bài học STEM như sau:
Thứ nhất, một bài học thỏa mãn để chọn thiết kế bài học STEM trước hết cần có mối liên hệ với việc giải quyết vấn đề thực tiễn, nội dung của bài học phải là yếu tố quan trọng sử dụng để giải quyết vấn đề (tất nhiên có tích hợp các kiến thức, kĩ năng khác nữa). Tình huống/vấn đề gắn với thực tiễn nhưng có thể giải quyết trọn vẹn hoặc một phần hoặc tình huống mô phỏng, gần với thực tiễn. Nói cách khác nội dung bài học STEM cần tạo cơ hội cho HS vận dụng kiến thức, kĩ năng của các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học (có thể từ 2 lĩnh vực trở lên) để giải quyết vấn đề thực tiễn được đưa ra.
Thứ hai, sản phẩm HS cần tạo ra trong bài học STEM chỉ giống như một cái cớ để điều khiển, định hướng cho các hoạt động tìm tòi, khám phá, vận dụng kiến thức và phải có những tiêu chí nhất định. HS không nhất thiết phải tạo ra sản phẩm rất tốt hay sử dụng được trong thực tiễn, điểm cốt yếu quan trọng là qua quá trình tạo ra sản phẩm đó mà HS học được chủ động nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu học tập để tiếp nhận và vận dụng kiến thức. Việc vận dụng kiến thức, kĩ năng thông qua các hoạt động: đề xuất, lựa chọn giải pháp; thực hành thiết kế, chế tạo, thử nghiệm sản phẩm; chia sẻ, thảo luận, hoàn thiện hoặc điều chỉnh, phát triển sản phẩm, thông qua đó mà phát triển phẩm chất, năng lực. Như vậy, GV cần đưa ra được các tiêu chí đánh giá sản phẩm cần tạo ra trong bài học STEM. Các tiêu chí này rất quan trọng, giống như kim chỉ nam, định hướng hoạt động của HS nhằm đạt được mục tiêu của bài học. Các tiêu chí thể hiện tính mới trong sản phẩm tạo ra của HS, tránh việc HS làm theo, bắt chước các sản phẩm sẵn có hoặc tham khảo mà không hiểu bản chất, không học và vận dụng được kiến thức của bài học vào việc tạo ra sản phẩm. Việc đưa ra các tiêu chí của sản phẩm là khâu quan trọng, đảm bảo có đạt được mục tiêu bài học không, đảm bảo tính khả thi, tạo ra những khó khăn, thách thức trong nhiệm vụ của HS để phát triển năng lực cho HS.
Để xây dựng được các tiêu chí đánh giá sản phẩm STEM, GV cần xác định rõ mục tiêu, nội dung kiến thức của bài học; những nội dung nào được vận dụng trong việc tạo ra sản phẩm cũng như các tiêu chí khác về hình thức, sự sáng tạo. Xác định được tiêu chí phù hợp buộc HS phải học các kiến thức trong bài, hiểu và vận dụng hầu hết các kiến thức đó vào tạo ra sản phẩm. Các tiêu chí cần phủ tối đa nhất các kiến thức trong bài, tuy nhiên cũng cần đảm bảo tính khả thi, vừa sức, tức là trong khả năng và sự cố gắng HS có thể làm được. Lưu ý, tránh đưa quá nhiều tiêu chí, không trọng tâm làm phân tán sự định hướng mục tiêu cũng như giảm tính khả thi với cả trình độ của HS và thời gian. Các tiêu chí đưa ra cần đánh giá được, tránh các tiêu chí không xác định, thiếu cơ sở, dụng cụ để đánh giá.
Một lưu ý vô cùng quan trọng để xác định được các tiêu chí đảm bảo vai trò như phân tích ở trên là ngoài căn cứ lí thuyết vào mục tiêu, nội dung bài học thì GV cần vào vai HS thử nghiệm, chế tạo sản phẩm, từ đó mới xác định được các tiêu chí có tính thực tế.
287 2.2.4. Thiết kế bài học STEM trong dạy học các bài dung dịch, độ tan - Hóa học 8
Bài báo trình bày thiết kế bài học STEM “Làm kẹo đường pha lê - Dung dịch, độ tan”, ứng với các bài Dung dịch, Độ tan và Pha chế dung dịch trong Chương trình môn Hóa học THCS 2006, lớp 8.
* Lí do lựa chọn bài học và xác định vấn đề của bài học STEM
Nội dung các bài Dung dịch, Độ tan, Pha chế dung dịch trong Chương trình Hóa học 8 có đề cập đến: Các khái niệm dung dịch, chất tan, dung môi, dung dịch chưa bão hòa, dung dịch bão hòa và độ tan; Tính lượng chất tan tối đa của 1 chất trong lượng nước cho trước ở 1 nhiệt độ nhất định theo độ tan và lượng chất tan tách ra khi giảm nhiệt độ dung dịch; Thực hiện thí nghiệm pha chế dung dịch (Bài 40: Dung dịch, Bài 41: Độ tan, Bài 43: Pha chế dung dịch - Hóa học 8).
Các nội dung kiến thức này liên quan đến các vấn đề trong thực tiễn như quá trình làm đường mía, làm các que kẹo đường từ đường hạt, kết tinh chất rắn,… Như vậy có thể thấy, có thể đưa ra các nhiệm vụ làm kẹo đường, nuôi tinh thể để thiết kế bài học STEM cho các bài học này. Các nhiệm vụ này đều rất thú vị với HS, tuy nhiên làm kẹo đường có quy trình đơn giản, an toàn, nguyên vật liệu dễ kiếm, sản phẩm có thể ăn được,… sẽ hấp dẫn, khả thi hơn. Để làm kẹo đường pha lê hay nuôi tinh thể, bản chất đều phải pha chế dung dịch quá bão hòa bằng cách hòa một lượng chất tan nhiều hơn độ tan ở nhiệt độ thường trong nước nóng rồi để nguội để được dung dịch quá bão hòa và xảy ra quá trình kết tinh. Việc tính toán/lí giải lượng đường và nước phải dùng liên quan đến các khái niệm dung dịch bão hòa, độ tan. Quá trình thực hiện quy trình liên quan đến thao tác, kĩ năng pha chế dung dịch, sử dụng các khái niệm dung dịch, dung môi, chất tan. Như vậy, nếu HS nghiên cứu thực hiện quy trình làm kẹo đường sẽ đảm bảo hình thành và vận dụng được các kiến thức, kĩ năng trong các bài học thông thường. Chính vì vậy chúng tôi chọn thiết kế bài học STEM: “Làm kẹo đường pha lê - Dung dịch, độ tan”, với thời lượng dự kiến 3 tiết. Yêu cầu về kiến thức, kĩ năng của bài học gồm:
- Nêu được các khái niệm: dung dịch, chất tan, dung môi, dung dịch chưa bão hòa, dung dịch bão hòa.
- Nêu được khái niệm độ tan.
- Tính lượng chất tan tối đa của 1 chất trong lượng nước cho trước ở 1 nhiệt độ nhất định theo độ tan và lượng chất tan tách ra khi giảm nhiệt độ dung dịch.
- Thực hiện thí nghiệm pha chế dung dịch.
(Nội dung và thời lượng tính theo bài 40: Dung dịch và bài 41: Độ tan - Hóa học 8)
Vấn đề/Nhiệm vụ lớn trong bài học STEM: HS làm việc theo nhóm, xây dựng quy trình làm kẹo đường pha lê từ đường kính theo các tiêu chí nhất định.
Sản phẩm tương ứng là: bản mô tả quy trình làm kẹo đường pha lê từ đường kính và 2 cây kẹo đường tạo ra theo quy trình đó.
Xác định các tiêu chí đánh giá sản phẩm:
Căn cứ chuẩn kiến thức, kĩ năng, nội dung các bài học, xây dựng bài học STEM và mục tiêu dạy học phát triển năng lực, hình thức bài học STEM, xác định mục tiêu của bài học, từ đó đề xuất các tiêu chí đánh giá sản phẩm. Các tiêu chí đánh giá sản phẩm (gồm quy trình làm kẹo và 2 cây kẹo), gồm 5 tiêu chí:
(1) Nguyên liệu chính làm kẹo đường từ đường sucrose hạt nhỏ (đường kính).
(2)Trình bày theo các bước, mỗi bước mô tả rõ thao tác thực hiện. Trong đó bắt buộc có sử dụng tất cả các từ khóa sau đây: dung dịch, dung dịch bão hòa, dung quá bão hòa.
288
(3) Mô tả chi tiết lượng các nguyên liệu, dụng cụ cần sử dụng, thời gian và điều kiện thực hiện cụ thể trong mỗi bước làm kẹo.
(4) Tính được lượng đường sử dụng là ít nhất để khối lượng đường mỗi cây kẹo tối thiểu là 10 g.
(5) Hai cây kẹo đường có khối lượng theo yêu cầu, có màu, hạt trong suốt và to hơn hạt đường ban đầu.
Đối chiếu với mục tiêu cho thấy rõ định hướng mục tiêu bài học qua các tiêu chí như sau:
Với Tiêu chí số 2, HS không thể tham khảo 1 quy trình làm kẹo đường trên mạng internet hay sách báo để nêu quy trình và thực hiện theo được mà buộc phải đọc nội dung của bài dung dịch, hiểu các khái niệm, hiểu bản chất của quá trình làm kẹo và kết nối mô tả được quy trình. Tiêu chí này cũng là kinh nghiệm thực tế được rút ra khi dạy thử nghiệm những lần đầu, khi đó do chưa nêu rõ yêu cầu về mô tả quy trình nên HS thực tế không sử dụng đến các khái niệm trong bài học, chỉ tham khảo và mô tả theo quy trình có sẵn.
Với Tiêu chí số 4, yêu cầu HS phải vận dụng khái niệm độ tan và tính toán ra lượng đường, nước phù hợp.
Tiêu chí số 5 liên quan đến kĩ thuật thực hiện thí nghiệm, HS có thể gặp các vấn đề không đạt được nhưng tiêu chí này cần giải quyết. Các tiêu chí khác là những yêu cầu cơ bản ứng với sản phẩm và sự làm rõ khi trình bày nội dung.
* Kế hoạch bài dạy bài học STEM về dung dịch và độ tan
Do giới hạn về số trang nên trong bài báo này mô tả ngắn gọn mục tiêu về năng lực đặc thù và ý tưởng tổ chức các hoạt động như sau:
Mục tiêu
Năng lực:
- Nêu được các khái niệm: dung dịch, chất tan, dung môi, dung dịch bão hòa và quá bão hòa, độ tan.
- Sử dụng được các khái niệm dung dịch, chất tan, dung môi, dung dịch bão hòa và quá bão hòa, độ tan trong mô tả quy trình và giải thích sự hình thành kẹo đường.
- Vận dụng khái niệm độ tan và số liệu về độ tan để tính được lượng đường và nước phù hợp.
- Thực hiện pha chế dung dịch quá bão hòa và kết tinh đường.
- Đánh giá được sản phẩm dựa theo các tiêu chí đặt ra.
- Tìm kiếm tài liệu về cách làm kẹo đường, đọc, thu thập thông tin tổng hợp thành quy trình làm kẹo đường.
- Đọc sách giáo khoa tìm hiểu các khái niệm về dung dịch và độ tan để sử dụng trong mô tả quy trình làm kẹo đường.
- Hợp tác với các thành viên trong nhóm thảo luận, lập kế hoạch và thực hiện pha chế dung dịch thực hiện làm kẹo đường pha lê.
- Trình bày, bảo vệ được bản đề xuất quy trình, công thức pha nước đường, sản phẩm kẹo đường, phản biện được các ý kiến thảo luận bằng các kiến thức về dung dịch, độ tan.
- Giải quyết được các vấn đề nảy sinh trong quá trình thực hiện thử nghiệm để được sản phẩm đạt tiêu chí đặt ra.
- Sáng tạo, điều khiển hình dáng, màu sắc, mùi hương của kẹo đường.
Phẩm chất:
- Chủ động, tích cực, tự tin, chân thành khi thảo luận nhóm, nhận và thực hiện nhiệm vụ được giao theo tiến độ và nội dung yêu cầu.
- Tuân thủ các tiêu chuẩn kĩ thuật và giữ gìn vệ sinh chung khi thực hiện pha chế dung dịch, làm kẹo.
- Giữ gìn các dụng cụ dùng chung như cân.
289
Chuỗi các hoạt động của bài dạy STEM
Hoạt động 1. Xác định yêu cầu làm kẹo đường pha lê
Mục tiêu của hoạt động này là HS nêu được hiểu biết thực tiễn về cách làm đường mía, từ đó GV sẽ dẫn dắt để đưa ra được nhiệm vụ học tập tìm hiểu và vận dụng kiến thức về dung dịch để xác định công thức, quy trình và thực hiện làm kẹo đường pha lê với các tiêu chí xác định.
Khi tổ chức thực hiện: GV có thể chiếu cho HS quan sát một số hình ảnh như cây mía, đường kính, cây kẹo đường sắc màu và lần lượt đặt các câu hỏi gợi mở đến vấn đề cần giải quyết, tạo hứng thú thực hiện nhiệm vụ, tạo ra sản phẩm. GV cần làm rõ nhiệm vụ và cũng đưa ra các tiêu chí đánh giá sản phẩm cơ bản, HS có thể tham gia làm rõ, bổ sung, điều chỉnh tiêu chí (nếu phù hợp). Việc lập nhóm, thống nhất cơ cấu tổ chức và cách làm việc cũng được thực hiện ở bước này.
Hoạt động 2. Nghiên cứu kiến thức nền và đề uất quy tr nh
Đây là hoạt động quan trọng. HS tìm kiếm tài liệu về quy trình làm kẹo đường pha lên, tự đọc hiểu các khái niệm trong sách giáo khoa, và đề xuất quy trình theo tiêu chí đã thống nhất ở Hoạt động 1. Thông qua hoạt động này HS hình thành kiến thức mới của bài học và sử dụng vào việc mô tả quy trình đề xuất, nhằm đạt mục tiêu về năng lực nhận thức, vận dụng kiến thức, tự học, giao tiếp và hợp tác. Cụ thể: do tiêu chí mô tả quy trình làm kẹo được phải sử dụng các từ khóa là các khái niệm của bài học (dung dịch, dung dịch bão hòa, dung dịch quá bão hòa), do đó HS buộc phải đọc sách giáo khoa và tài liệu khác để hiểu và sử dụng đúng các khái niệm trong quy trình; hay với yêu cầu tính lượng đường và nước thì HS phải đọc hiểu khái niệm độ tan và vận dụng tính ra lượng đường và nước phù hợp.
Khi tổ chức thực hiện, GV gợi ý để HS xác định được tiến trình thực hiện gồm các hoạt động: HS làm việc cá nhân để đọc sách giáo khoa, tài liệu GV cung cấp (hoặc tra cứu mạng internet), ghi vào vở lại quy trình làm kẹo đường, các khái niệm về dung dịch, dung môi, chất tan, dung dịch bão hòa, dung dịch quá bão hòa và độ tan của 1 chất trong nước. Mỗi HS có thể có đề xuất quy trình khác nhau.
Khi tìm hiểu quy trình làm kẹo đường, tùy theo điều kiện mà cho HS tự tra cứu hoặc GV in tài liệu một số quy trình, giải thích bản chất quá trình, khái niệm dung dịch quá bão hòa cho HS.
Điểm quan trọng cần chú ý HS trong hoạt động này là thể hiện được Tiêu chí 2 và 4 khi mô tả quy trình làm kẹo đường, giải thích được cách tính toán. Đây là 2 tiếu chí về kiến thức nền của bài học.
Hoạt động 3. Lựa chọn quy tr nh
Mục tiêu của hoạt động này là các nhóm thảo luận, vận dụng kiến thức nền để thống nhất, đề xuất quy trình theo tiêu chí và kết hợp với các nhận xét, góp ý của giáo viên và nhóm khác để lựa chọn quy trình thực hiện thử nghiệm. Việc mô tả, giải thích thể hiện mức độ hiểu biết và vận dụng các kiến thức của bài học. Thông qua hỏi đáp, nhận xét giúp HS hiểu rõ các khái niệm trong bài học, vận dụng được khái niệm độ tan để tính lượng đường, nước trong quy trình. Từ đó, HS cũng có thể lựa chọn điều chỉnh quy trình làm kẹo đường phù hợp để thực hiện thử nghiệm ở Bước 3.
Khi tổ chức thực hiện: HS thảo luận nhóm, chia sẻ nội dung tìm hiểu ở Hoạt động 2 thống nhất quy trình làm kẹo đường, có giải thích trên cơ sở kiến thức của bài học. Tiếp theo, GV tổ chức cho các nhóm trình bày, nhận xét, đặt câu hỏi, trả lời, bảo vệ các đề xuất, từ đó các nhóm chọn quy trình phù hợp để thực hiện thử nghiệm ở Hoạt động 4.
Hoạt động này làm trên lớp nên tập trung vào nội dung quy trình, không nên yêu cầu hình thức trình bày để thể hiện được kiến thức nền của HS.
290
Tổ chức trình bày, thảo luận quy trình đề xuất của các nhóm theo kĩ thuật phòng tranh, các nhóm đi vòng quanh xem quy trình của nhóm bạn, ghi lại các nhận xét, câu hỏi. Một nhóm đại diện trình bày quy trình làm kẹo đường, các nhóm khác nghe, so sánh, trình bày điểm khác để tránh mất thời gian. HS đặt câu hỏi, nhận xét. Tuy nhiên, GV cần chủ động đưa ra các câu hỏi, gợi ý để HS hỏi,.. để định hướng thảo luận làm rõ kiến thức, sự vận dụng kiến thức bài học vào lựa chọn quy trình làm kẹo đường.
Bảng kiểm theo các tiêu chí đánh giá sản phẩm về quy trình là công cụ phù hợp để các nhóm tự đánh giá khi thảo luận đề xuất quy trình và đánh giá đồng đẳng khi trình bày.
Hoạt động 4. Chế tạo và th nghiệm
Trong hoạt động này, HS thực hiện tạo ra được kẹo đường pha lê theo quy trình đã lựa chọn ở bước 3. HS cũng thực hiện tự đánh giá kẹo đường tạo ra theo các tiêu chí: khối lượng tối thiểu 10 g, có hạt to hơn hạt đường ban đầu, trong suốt, có thể có màu sắc và mùi vị hấp dẫn.
Trong hoạt động này, HS thực hành thao tác pha chế dung dịch và kết tinh đường. HS có thể gặp các vấn đề nảy sinh và cần phân tích, tìm nguyên nhân, điều chỉnh quy trình để được kẹo đường theo tiêu chí trên. Qua thử nghiệm, các nhóm hoàn thiện quy trình làm kẹo đường và trình bày để báo cáo trước lớp.
Khi thực hiện hoạt động này, chúng tôi cung cấp cho HS bộ kit các nguyên liệu và dụng cụ cần thiết. Trong bộ kit có cân sẵn các lượng đường vì HS thực hiện ở nhà không có cân, tuy nhiên cũng có yếu tố mở để HS tự điều chỉnh tăng/giảm nguyên liệu theo quy trình lựa chọn hoặc điều chỉnh trong quá trình làm. Thành phần bộ kit như sau:
Hình 2. Thành phần bộ kit
Lưu ý:
+ Dựa theo quy trình lựa chọn, tỉ lệ lượng đường và nước thực hiện làm kẹo đường cần dùng để đong lượng nước phù hợp với lượng đường cung cấp.
+ Có thể thay đổi lượng đường bằng thìa trọng bộ kit, mỗi thìa gạt đường (khô) có khối lượng khoảng 2 g.
+ Cách lấy đường theo thìa gạt 2 g: Xúc đường cho đầy thìa, không lắc, không ấn. Sau đó dùng que gỗ đặt ngang trên cán thìa và gạt nhẹ theo trên thành của thìa.
+ Cẩn thận khi dùng nước nóng/đun nóng để pha dung dịch đường.
+ Nên dùng một lượng nhỏ màu khi làm kẹo.
Hoạt động 5. Báo cáo, thảo luận, chia sẻ sản phẩm
Trong hoạt động này, các nhóm báo sản phẩm của nhóm trước lớp, gồm 2 cây kẹo và bản mô tả quy trình. HS cần mô tả và giải thích được tỉ lệ đường, nước đã sử dụng để tạo ra được 2 cây kẹo theo tiêu chí đặt ra ở hoạt động 1, các kĩ thuật cần lưu ý khi thực hiện.
Các nhóm có thể treo giấy A0 công bố công thức và quy trình pha chế, giới thiệu sản phẩm cho các bạn trong lớp thử nghiệm. HS đi xung quanh xem sản phẩm của các nhóm, nhận xét, đánh giá dựa vào phiếu đánh giá theo tiêu chí. Các nhóm chia sẻ về kết quả, đề xuất các phương án điều chỉnh, các kiến thức và kinh nghiệm rút ra trong quá trình thực hiện nhiệm vụ thiết kế và thực hiện pha chế.
GV có thể đặt vấn đề phát triển sản phẩm dạng sản phẩm đóng gói tự pha chế. GV đánh giá, tổng kết.
291 2.2.5. Tổ chức dạy thực nghiệm sư phạm bài học STEM làm kẹo đường pha lê
* Đối tượng, địa điểm, phương pháp thực nghiệm
Bài học STEM được thực hiện dạy thực nghiệm sư phạm tại lớp 8A3 trường THCS Trung Hòa với số lượng 47 HS, năm học 2020 - 2021, bởi cô giáo Nguyễn Thu Thảo.
Bài học được tổ chức với các giáo viên trong tổ Hóa và nhóm nghiên cứu dự giờ. Sau khi dạy học, tiến hành đánh giá kết quả học tập bằng bài kiểm tra và lấy ý kiến phản hồi của HS, GV dự giờ qua phiếu hỏi và phỏng vấn GV dạy thực nghiệm.
* Kết quả thực nghiệm sư phạm
Dưới đây là một số hình ảnh thực nghiệm sư phạm
GV tạo tình huống, giao nhiệm vụ HS thảo luận tiêu chí đánh giá sản phẩm
Hoạt động nghiên cứu kiến thức nền, đề uất quy tr nh
Hoạt động tr nh bày, báo cáo, đánh giá sản phẩm
292
H nh ảnh một số sản phẩm Phỏng vấn giáo viên dạy thực nghiệm Hình 3. Minh họa một số hình ảnh thực nghiệm sư phạm
* Kết quả kiểm tra và phản hồi của HS
Bảng 1. Kết quả bài kiểm tra (tính theo thang điểm 10)
Điểm < 5 5 - 6 6 - 7 7 - 8 8 - 9 9 - 10 Tổng Số lượng
(%)
1 (2,17 )
2 (4,35)
8 (17,39)
6 (13,04)
15 (32,61)
14 (30,44)
46 (100) Phản hồi qua phiếu hỏi:
Với câu hỏi về hứng thú với bài học, 87% HS trả lời thích và rất thích bài học, 13% trả lời bình thường và không có HS nào không thích.
Khi hỏi về các hoạt động HS đã tham gia trong bài học cho thấy HS tích cực tham gia các hoạt động, số liệu cụ thể như sau:
Với các hoạt động đọc sách giáo khoa, tài liệu, tra cứu tìm hiểu các khái niệm, quy trình làm kẹo đường (1) có 83 - 85% HS tham gia. Các hoạt động tham gia thảo luận về tiêu chí đánh giá sản phẩm, nêu ý kiến về chọn quy trình làm kẹo đường, tự ghi vở, thảo luận tính lượng đường, nước, phân công nhiệm vụ (2) đạt tỉ lệ trên 50% HS tham gia. Hoạt động đề xuất tiêu chí đánh giá sản phẩm mới so với tiêu chí GV đưa ra, nêu được nhận xét hoặc đặt câu hỏi cho bản thiết kế quy trình của nhóm bạn, thực hiện thử nghiệm (3) đạt tỉ lệ 20 - 37%. Kết quả này cho thấy HS khá tích cực tham gia các hoạt động học. Tỉ lệ các hoạt động nhóm (3) thấp hơn 2 nhóm (1, 2) là hoàn toàn hợp lí.
Đánh giá tổng hợp về sự tham gia, kết quả tự đánh giá: 63% HS rất chủ động và tích cực, 26% HS tham gia đầy đủ, thực hiện yêu cầu theo phân công của nhóm trưởng chưa chủ động, tích cực, 11% HS tham gia thực hiện 1 phần rất nhỏ của công việc, không có HS nào không tham gia thực hiện công việc
Về mong muốn được học hình thức bài học STEM này, 46% HS rất mong muốn, 30% HS mong muốn, 20% bình thường và 0% HS không mong muốn.
Thực tế, khi quan sát HS trong các hoạt động của nhóm nghiên cứu cho thấy: HS rất chăm chú trả lời các câu hỏi đặt vấn đề của GV đưa ra, hào hứng thảo luận làm rõ ý các tiêu chí đánh giá sản phẩm, 1 nhóm có bổ sung tiêu chí về hình thức trình bày quy trình. Trong Hoạt động 2, tất cả HS đều chăm chú nghe, nêu ý kiến, đọc sách, tuy nhiên HS chưa tự phân chia thời gian phù hợp cho việc tìm hiểu quy trình và các khái niệm nhưng GV đã phát hiện và kịp thời nhắc nhở. Trong hoạt động báo cáo sản phẩm, HS đặc biệt vô cùng hào hứng, nhận xét và phản biện lẫn nhau, các nhóm cũng rất nghiêm túc thảo luận để đánh giá sản phẩm của nhóm bạn.
* Kết quả đánh giá giờ học của các giáo viên dự giờ
Sau khi thực hiện bài học, nhóm nghiên cứu đã gửi tới các giáo viên dự giờ (4 GV) phiếu hỏi đánh giá bài học STEM. Kết quả thu được 100% GV được hỏi đều đánh giá bài học đạt các tiêu chí sau:
293 - Bài học STEM đã đặt ra vấn đề có tính thực tiễn, định hướng HS vận dụng các kiến thức, kĩ năng của bài học dung dịch và độ tan trong chương trình môn Hóa học và các lĩnh vực Công nghệ, Toán học, Kĩ thuật có liên quan để thiết kế, tạo ra sản phẩm.
- Các tiêu chí đánh giá sản phẩm có định hướng mục tiêu, nội dung bài học, khả thi, có thể để đo, đánh giá được, phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của HS.
- Nhiệm vụ, yêu cầu của các hoạt động trong bài học STEM buộc HS hợp tác với nhau.
- Thông qua quan sát hoạt động họ và các sản phẩm, câu trả lời của HS cho thấy các hoạt động học đều hướng tới và đạt được các mục tiêu của bài học đã xác định.
- HS hào hứng, chủ động, tích cực tham gia các hoạt động.
- Sản phẩm quy trình làm kẹo đường và kẹo đường của các nhóm đều đạt được đến 80%
yêu cầu theo các tiêu chí đề ra trong bài học.
* Kết quả phỏng vấn giáo viên dạy thực nghiệm
Qua phỏng vấn, chúng tôi nhận được các ý kiến của cô Nguyễn Thu Thảo như sau: Đây là lần đầu tiên thực hiện bài học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật; Cô thấy vui và thích thú vì được đổi mới hình thức dạy, không đi vào nếp cũ và không bị ì; Cô cho rằng sử dụng bộ kit phù hợp với bài dạy rất thuận lợi vì GV không cần chuẩn bị, HS cũng dễ hoàn thành nhiệm vụ trong khoảng thời gian 1 tuần. Trước kia, GV khá lo vì dạy học STEM mới và chưa được tập huấn.
Tuy nhiên, sau khi thực hiện bài học, cô cảm thấy hoàn toàn khả thi, đáp ứng được mục tiêu bài học, phát triển năng lực cho HS. Đặc biệt, việc sử dụng bộ kit thí nghiệm giúp việc dạy học STEM đơn giản hơn và không cần chuẩn bị nhiều.
Như vậy, thông qua kết quả thực nghiệm bước đầu này có thể thấy việc vận dụng bài học STEM với kế hoạch bài dạy phù hợp là khả thi, đảm bảo mục tiêu bài học, phát triển năng lực cho HS, GV và HS đều cảm thấy hứng thú với bài học.
3. Kết luận
Bài báo đã trình bày việc thiết kế, tổ chức bài học STEM thông qua việc phân tích đặc điểm, yêu cầu của bài học STEM, tiến trình dạy học theo tiến trình thiết kế kĩ thuật và phân tích ví dụ minh họa với bài học STEM theo tiến trình thiết kế kĩ thuật trong dạy học các nội dung về dung dịch, độ tan của môn Hóa học lớp 8. Kết quả thử nghiệm tại trường THCS Trung Hòa, Hà Nội cho thấy việc thực hiện dạng bài học STEM với nội dung đề xuất là phù hợp với mục tiêu, nội dung, đối tượng HS, và nâng cao hứng thú học tập cho HS.
Bài học STEM thực hiện trong các môn học là hình thức triển khai giáo dục STEM khả thi với nhiều nhà trường, nhiều HS, nâng cao hứng thú và sự tham gia của HS, không làm tăng tải, và phù hợp với mục tiêu phát triển phẩm chất, năng lực HS hiện nay. Tuy nhiên, để đảm bảo tính khả thi, đạt được mục tiêu bài học, phù hợp với thời lượng, GV cần lựa chọn bài học phù hợp, xây dựng được các tiêu chí đánh giá sản phẩm STEM của bài học có tính định hướng mục tiêu, hoạt động học tập của HS. Các bài học được chọn xây dựng bài học STEM cần có liên hệ với các vấn đề trong thực tiễn, HS cần sử dụng kiến thức của bài học để giải quyết vấn đề đưa ra, nên chọn vấn đề phù hợp với khả năng, hứng thú của HS. Nhiệm vụ của bài học cũng nên vừa sức, thể hiện được việc vận dụng kiến thức, không nên đưa quá nhiều nhiệm vụ, tiêu chí vào bài học. Việc quan sát HS thực hiện hoạt động và linh hoạt, chủ động trong tổ chức báo cáo sẽ tập trung làm rõ được kiến thức của bài học. Đặc biệt, tùy theo bài học cụ thể, nhưng nếu chuẩn bị được các bộ kit thí nghiệm thì sẽ rất thuận lợi cho cả GV và HS trong quá trình thực hiện bài học STEM.
294
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Bộ Giáo dục & Đào Tạo, 2020. Công văn số 3089 về việc Triển khai thực hiện giáo dục STEM trong giáo dục trung học.
[2] Nguyễn Mậu Đức, Đinh Thị Ngoan, 2019. Thiết kế chủ đề “Pin chanh” (Chương trình Hóa học Vô cơ lớp 12) theo định hướng giáo dục STEM. Tạp chí Giáo dục, số Đặc biệt tháng 4/2019, tr. 214-221.
[3] Nguyễn Mậu Đức, Dương Thị Ánh Tuyết, 2018. Dạy học chủ đề axit - bazơ (Hóa học 11) theo định hướng giáo dục STEM. Tạp chí Giáo dục, số Đặc biệt tháng 8/2018, tr. 214-218; 228.
[4] Nguyễn Mậu Đức, 2020. Thiết kế chủ đề “Chế tạo dung dịch sát khuẩn phòng, chống dịch bệnh vi rút Corona" trong Chương trình Hóa Hữu cơ 11 theo hướng giáo dục STEM”.
Tạp chí Khoa học Giáo dục Việt Nam, ngày 31/07.
[5] Nguyễn Thanh Nga (Chủ biên), 2017. Thiết kế và tổ chức chủ đề giáo dục STEM cho học sinh THCS và THPT. Nhà xuất bản Đại học Sư phạm Tp. Hồ chí Minh.
[6] Đinh Thị Xuân Thảo và các cộng sự, 2018. Thiết kế tiến trình dạy học chủ đề tích hợp “Pin điện hóa sáng tạo” theo định hướng giáo dục STEM. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, số 63(10), tr. 167-181.
[7] Nguyễn Thị Khánh Chi, 2019. Dạy học theo định hướng STEM phần Hóa học Phi kim lớp 11 nhằm phát triển năng lực hợp tác giải quyết vấn đề cho học sinh. Luận văn Thạc sĩ Khoa học Giáo dục Trường Đại học Sư phạm Hà Nội.
[8] Lưu Thị Huế, 2020. Phát triển năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng cho học sinh thông qua dạy học chương cacbohiđrat - Hóa học 12 theo định hướng STEM. Luận văn Thạc sĩ Khoa học Giáo dục Trường Đại học Sư phạm Hà Nội.
[9] Bộ Giáo dục và đào tạo, 2018. Chương trình Giáo dục phổ thông. (Chương trình tổng thể).
[10] Nguyễn Văn Biên và các cộng sự, 2019. Giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông, NXB Giáo dục Việt Nam.
ABSTRACT
Planning and organizing STEM lessons when teaching about solution and solubility in Chemistry 8
Pham Thi Binh, Nguyen Thu Thuy and Nguyen Thi Song Huong Faculty of Chemistry, Hanoi National University of Education Organizing STEM lessons based on the engineering design process in teaching science subjects is a suitable form for the goal of developing students' quality and competency without increasing the load on the program but helping students practice what they learn, and improving learners’ interests. With STEM lessons, students learn the knowledge through solving some problems following the engineering design process and the implementation of learning activities helps students develop all three common competencies, as well as many qualities. This article analyzes the characteristics and requirements of STEM lessons, the implementation process, and illustrates how to design STEM lessons by analyzing an example of STEM lessons based on the engineering design process in teaching the contents of solution and solubility in Chemistry 8.
The lesson was experimented pedagogically at Trung Hoa Secondary School, Hanoi; the evaluation results after the pedagogical experiment showed that the implementation of STEM lessons with the proposed contents was suitable for the objectives, contents, and objects, and helped enhance students' interest in learning.
Keywords: STEM lessons, engineering design process, solution, Chemistry.
