Tài liệu Skkn 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 MỤC LỤC I. MỞ ĐẦU............................................................................................................1 II. NỘI DUNG.......................................................................................................2 1. Thực trạng của vấn đề.......................................................................................2 2. Nội dung tiến hành trong dạy học STEM..........................................................3 2.1. Kế hoạch bài dạy............................................................................................3 2.2. Kế hoạch thực hiện.........................................................................................3 2.3. Công cụ đánh giá............................................................................................3 2.4. Báo cáo sản phẩm...........................................................................................3 2.5. Kiểm tra kiến thức vận dụng..........................................................................4 3. Giáo án STEM bài Cacbon trong chương trình hóa học lớp 11 THPT.............4 3.1. Tên dự án: Chế tạo bình lọc nước (Số tiết 02)..............................................4 3.2. Mô tả chủ đề...................................................................................................4 3.3. Kế hoạch bài dạy............................................................................................4 3.3.1. Mục tiêu.......................................................................................................4 3.3.2. Thiết bị........................................................................................................5 3.3.3. Tiến trình dạy học........................................................................................5 4. Thực nghiệm sư phạm.....................................................................................10 4.1. Tổ chức thực nghiệm....................................................................................10 4.2. Nội dung thực nghiệm..................................................................................11 a. Địa điểm, thời gian và đối tượng thực nghiệm................................................11 b. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm..........................................................11 4.3. Kết luận về thực nghiệm..............................................................................12 III. KẾT LUẬN...................................................................................................13 1. Kết luận...........................................................................................................13 2. Một số kiến nghị..............................................................................................13 2.1. Đối với giáo viên..........................................................................................13 2.2. Đối với học sinh...........................................................................................13 2.3. Đối với Ban giám hiệu.................................................................................14 2.4. Đối với Sở GD – ĐT....................................................................................14 TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................15 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. 2 II. NỘI DUNG 1. Thực trạng của vấn đề Môn Hóa học được Bộ giáo dục và Đào tạo biên soạn trên tinh thần đổi mới, đảm bảo tính phổ thông, cơ bản, hiện đại và phù hợp với thực tiễn Việt Nam. Nó cùng với các môn học khác trong trường phổ thông góp phần quan trọng vào việc tạo nền tảng ban đầu để đào tạo con người phát triển toàn diện, nhằm giúp học sinh hoàn thiện học vấn phổ thông có những hiểu biết thông thường về kỹ thuật và hướng nghiệp, có điều kiện lựa chọn hướng phát triển và phát huy năng lực cá nhân, tiếp tục học lên cao hơn hoặc học nghề. Thực tế hiện nay, việc đổi mới phương pháp dạy học môn Hóa học chưa mang lại hiệu quả cao. Truyền thụ tri thức một chiều vẫn là phương pháp dạy học chủ đạo của nhiều giáo viên. Số giáo viên thường xuyên chủ động, sáng tạo trong việc phối hợp các phương pháp dạy học cũng nư sử dụng các phương pháp dạy học phát huy tính tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh còn chưa nhiều. Dạy học vẫn còn nặng nề truyền thụ kiến thức lý thuyết. Việc rèn luyện kỹ năng sống, kỹ năng giải quyết các tình huống thực tiễn cho học sinh thông qua khả năng vận dụng tri thức thổng hợp chưa thực sự được quan tâm. Việc ứng dụng công nghệ thông tin – truyền thông, sử dụng các phương tiện dạy học chưa được thực hiện rộng rãi và hiệu quả trong các trường trung học phổ thông. Thực trạng trên đây dẫn đến hệ quả là nhiều học sinh 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 thự tiễn cuộc sống còn hạn chế như: Thứ nhất: thiếu động cơ học tập. Chương trình bộ môn Hóa học còn nặng tính hàn lâm, chưa phù hợp với mọi đối tượng, chưa đảm bảo được tính vùng miền. Tư tưởng nhiều học sinh coi môn Hóa học là môn phụ nên không lo sợ kết quả, không có hứng thú học tập. Chủ yếu học sinh tập trung vào các môn học như Văn, Toán, Anh và môn tự chọn để xét đại học nên đa số các em không đầu tư nhiều thời gian cho bộ môn này. Công tác quản lý, theo dõi, đánh giá chưa kích thích được tinh thần, khí thế của người dạy và người học, chưa thúc đẩy được chất lượng, hiệu quả dạy học và cũng chưa kịp thời uốn nắn được những lệch lạc xảy ra. Kết quả học tập (thể hiện chất lượng dạy học) ở từng trường, từng lớp chủ yếu phụ thuộc vào sự đánh giá của cá nhân giáo viên dạy ở lớp đó, trường đó. Bởi vì thường là người dạy, người ra đề, người chấm thi là một. Thứ hai: Hạn chế về giáo viên. Hiện nay, mặc dù khoa học và công nghệ đang từng ngày, từng giờ thay đổi, các hiện tượng thực tế học sinh phải tiếp xúc rất phong phú, thế nhưng việc cập nhật thông tin chưa kịp thời. Việc đào tạo và bồi dưỡng về chương trình Stem mới được triển khai vào năm 2020. Vì vậy trong giảng dạy bộ môn, không ít giáo viên còn tỏ ra lúng túng, một số giáo viên 3 chưa 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 4 vụ học sinh cần: - Tìm kiếm thông tin, tài liệu - Chuẩn bị nguyên, vật liệu - Tiến hành nhiệm vụ được giao - Quay video, làm clip về sản phẩm - Rút kinh nghiệm 2.3. Công cụ đánh giá - Để đánh giá sản phẩm của học sinh, giáo viên hướng dẫn xây dựng bộ công cụ đánh giá. - Điểm sản phẩm: là trung bình cộng từ phiếu đánh giá của HS và điểm sản phẩm. 2.4. Báo cáo sản phẩm Chủ đề được hoàn thành theo qui định sẽ tổ chức báo cáo sản phẩm. Giáo viên hướng dẫn điều hành, nhóm trưởng hoặc đại diện từng nhóm báo cáo sản phẩm mình làm. Các nhóm khác theo dõi, đặt câu hỏi, giáo viên có thể đặt câu hỏi để kiểm tra kiến thức của học sinh trong quá trình làm. Các nhóm có thể đề xuất những khó khăn, những giải pháp tối ưu. Giáo viên rút ra kết luận, nhận xét ưu, nhược điểm từng nhóm, dựa vào công cụ đánh giá để cho điểm từng HS. 2.5. Kiểm tra kiến thức vận dụng Giáo viên tiến hành bài kiểm tra đánh giá quá trình tiếp nhận kiến thức và kĩ năng của từng học sinh. Thông qua kết quả giáo viên có thể định hướng, điều chỉnh cho những dự án tiếp theo, rút kinh nghiệm và có kết luận đúng đắn về tính ưu việt của phương pháp dạy học theo định hướng STEM. 2.6. Các dự án tham khảo có thể thiết kế bài học STEM trong chương trình hóa học lớp 11 THPT Với chương trình hóa học 11, có thể tiến hành các hoạt động trải nghiệm theo dạy học STEM như: - Sử dụng bắp cải tím làm chất chỉ thị axit, bazơ. - Bình chữa cháy mini. - Bình lọc nước. - Thiết bị cung cấp oxi cho phòng kín. - Trồng cây với dung dịch thủy canh. - Làm dưa tươi ngon từ rau củ quả sạch 3. Giáo án STEM bài Cacbon của chương trình hóa học lớp 11 THPT 3.1. Tên dự án: Chế tạo bình lọc nước (Số tiết 02) Bài, chương áp dụng dự án: Chương III- Cacbon – Silic: Bài Cacbon. Lớp 11 3.2. Mô tả chủ đề Học sinh tìm hiểu và vận dụng kiến thức về + Tính chất và ứng dụng của than hoạt tính (bài – Hóa học 11), + Tính thể tích khối trụ (bài 1, chương 2 – Hình học 12), + Áp suất chất lỏng (Vật lớp 8). 5 Để thiết kế và chế tạo bình lọc nước sinh hoạt với những tiêu chí cụ thể. Sau khi hoàn thành, học sinh sẽ được thử nghiệm lọc nước ao hồ và tiến hành đánh giá chất lượng sản phẩm. 3.3. Kế hoạch bài dạy 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 vâ ̣n 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 6 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 lý nước bị ô nhiễm. - Xác định nhiệm vụ chế tạo bình lọc nước với các tiêu chí:  Lọc được nước sạch phục vụ sinh hoạt  Vật liệu dễ làm c. Sản phẩm học tập của học sinh - Mô tả và giải thích được một cách định tính về nguyên lí chế tạo bình lọc; - Xác định được kiến thức cần sử dụng để thiết kế, chế tạo bình lọc nước theo các tiêu chí đã cho. d. Cách thức tổ chức Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Giao nhiệm vụ cho học sinh tìm hiểu - Thảo luận nhóm trình bày thảo luận về nguyên lý lọc nước (mô hình, xem về nguyên lý lọc nước. hinh ảnh, video…) - Học sinh tìm tòi kiến thức về cac - Giáo viên xác nhận kiến thức cần sử bon, tính thẩm thấu của nước. dụng là tính chất của cac bon, tính thẩm thấu của nước. Hoạt động 2. NGHIÊN CƯU KIẾN THƯC TRỌNG TÂM VÀ XÂY DỰNG BẢN THIẾT KẾ a. Mục đích của hoạt động Học sinh hình thành kiến thức mới về tính chất của cac bon và silic đioxit đề xuất được giải pháp và xây dựng bản thiết kế bình lọc nước. b. Nội dung hoạt động - Học sinh nghiên cứu sách giáo khoa và tài liệu tham khảo về các kiến thức trọng tâm sau:  Tính chất của các bon (Hóa học 11 và Bài 6);  Áp suất thẩm thấu, áp suất chất lỏng (Vật lí 8);  Thể tích khối trụ (Bài 1, chương 2 – Hình học 12). - Học sinh thảo luận về các thiết kế khả dĩ của bình lọc và đưa ra giải pháp có căn cứ. Gợi ý:  Than hoạt hoạt tính là gì? Thành phần hóa học của cát? Vì sao cát và than có thể sử dụng để lọc nước?  Người ta có thể sử dụng loại than nào để lọc nước tốt nhất? 7  Các nguyên liệu, dụng cụ nào cần được sử dụng và sử dụng như thế nào? - Học sinh xây dựng phương án thiết kế bình lọc nước và chuẩn bị cho buổi trình bày trước lớp (các hình thức: thuyết trình, poster, powerpoint...). Hoàn thành bản thiết kế (phụ lục đính kèm) và nộp cho giáo viên. - Yêu cầu:  Bản thiết kế chi tiết có kèm hình ảnh, mô tả rõ kích thước, hình dạng của thuyền và các nguyên vật liệu sử dụng…  Trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế theo các tiêu chí đề ra. Chứng minh được chất lượng nước, lượng nước lọc được bằng tính toán cụ thể. 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 luâ ̣n, 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 8 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. Bước 3: Tiếp theo là đổ cát vào, và lớp trên cùng bạn đổ sỏi. Sỏi giúp giữ lại những loại tạp chất như cành cây, bụi bẩn, lá rơi, sinh vật nhỏ, côn trùng, … Bước 4: Cuối cùng treo bình chứa vật liệu lọc trên cao, sau đó đổ nước vào và bắt đầu lọc d. Cách thức tổ chức Hoạt động của Giáo viên Hoạt động của Học sinh - Nội dung cần trình bày; - Học sinh báo cáo, thảo luận. - Thời lượng báo cáo; - Cách thức trình bày bản thiết kế và thảo luận. - Giáo viên điều hành, nhận xét, góp ý và hỗ trợ học sinh. Hoạt động 4. CHẾ TẠO VÀ THƯ NGHIỆM BÌNH LỌC NƯỚC a. Mục đích của hoạt động - Học sinh dựa vào bản thiết kế đã lựa chọn để chế tạo bình lọc nước đảm bảo yêu cầu đặt ra. - Học sinh thử nghiệm, đánh giá sản phẩm và điều chỉnh nếu cần. b. Nội dung hoạt động - Học sinh sử dụng các nguyên vật liệu và dụng cụ cho trước (Vỏ bình nước, Cát, sỏi, than hoạt tính, vải, kéo, dao, dây buộc, thước kẻ, bút) để tiến hành chế tạo bình lọc nước theo bản thiết kế. - Trong quá trình chế tạo các nhóm đồng thời thử nghiệm và điều chỉnh bằng việc đổ nước bẩn vào bình, quan sát, đánh giá và điều chỉnh nếu cần. c. Sản phẩm của học sinh Mỗi nhóm có một sản phầm là bình lọc nước đã được hoàn 9 thiện và thử nghiệm. d. Cách thức tổ chức Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Giao nhiệm vụ: - Tiến hành chế tạo, thử nghiệm và + Sử dụng các nguyên vật liệu và hoàn thiện sản phầm theo nhóm. dụng cụ cho trước để chế tạo thuyền theo bản thiết kế; + Thử nghiệm, điều chỉnh và hoàn thiện sản phẩm. - Quan sát, hỗ trợ học sinh nếu cần Nguyên liệu sử dụng là gồm bốn chai nhựa trong suốt dung tích 1,5 lít. Chai thứ nhất được đặt ở vị trí cao nhất dùng để chứa nước cần lọc. Kế đến, chai thứ hai chứa nguyên liệu hấp thụ kim loại nặng là xơ dừa, được đặt thấp hơn chai ban đầu 5cm, kể từ đáy chai thứ nhất và đầu chai thứ hai. Chai thứ ba chứa nguyên liệu lọc là cát, sỏi và than hoạt tính dùng để loại bỏ vụn hữu cơ, các chất gây nhiễm bẩn và khử mùi. Chai này được đặt thấp hơn chai thứ thứ nhất 25 cm và thấp hơn chai thứ hai 20 cm, kể từ đỉnh đầu mỗi chai. Và cuối cùng là chai được đặt thấp nhất được dùng để chứa nước sạch sau khi lọc. Hệ thống nối ống dẫn nước. 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. 10 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. c. Sản phẩm của học sinh Bình lọc nước đã chế tạo được và nội dung trình bày báo cáo của các nhóm. d. Cách thức tổ chức Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Giao nhiệm vụ: các nhóm trình diễn - Trình diễn đổ nước bẩn vào bình, sản phầm trước lớp và tiến hành thảo thử nghiệm để đánh giá khả năng lọc luận, chia sẻ. nước của sản phẩm - Giáo viên đánh giá, kết luận và tổng - Các nhóm chia sẻ về kết quả, đề kết. xuất các phương án điều chỉnh, các kiến thức và kinh nghiệm rút ra trong quá trình thực hiện nhiệm vụ thiết kế và chế tạo bình lọc nước. Sản phẩm sau khi đã hoàn thành: Hình 3: Sản phẩm bình lọc nước 4. Thực nghiệm sư phạm 11 Mục đích thực nghiệm. Kiểm tra tính hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm. 4.1. Tổ chức thực nghiệm a. Công tác chuẩn bị - Điều tra thực trạng học tập của lớp thực nghiệm - Soạn bài giảng dạy theo nội dung của sáng kiến. b. Tổ chức thực hiện * Ở lớp dạy thực nghiệm: Dạy theo nội dung sáng kiến trong các giờ học tự chọn, thực hành. Quan sát hoạt động học tập của học sinh xem các em có phát huy được tính tích cực, tự giác và có phát triển được các năng lực cần thiết hay không. Quan sát và đánh giá thái độ của học sinh trong các giờ học. Tiến hành bài kiểm tra đánh giá sau khi thực nghiệm. * Ở lớp đối chứng: Giáo viên thực hiện quan sát hoạt động học tập của học sinh ở lớp đối chứng được giáo viên giảng dạy các bài tập cùng nội dung trong sáng kiến nhưng không theo hướng đi của sáng kiến. Tiến hành cùng một bài kiểm tra như lớp thực nghiệm. 4.2. Nội dung thực nghiệm Thực nghiệm theo nội dung của sáng kiến kinh nghiệm. a. Địa điểm, thời gian và đối tượng thực nghiệm Thực nghiệm sư phạm được tiến hành tại trường THPT Lê Lợi, thành phố Đông Hà, Quảng Trị. Chúng tôi đã tìm hiểu rất kỹ và nhận thấy trình độ chung về môn Hóa học tương ứng của các lớp thực nghiệm và các lớp đối chứng của trường là tương đương nhau. Trên cơ sở đó, tôi đã đề xuất được thực nghiệm cụ thế tại các lớp ở trường tôi dạy như sau: + Lớp thực nghiệm: 11A2 ( năm học 2021 - 2022) + Lớp đối chứng: 11A3 ( năm học 2021 - 2022) Thực nghiệm được tiến hành từ ngày 10/11/2021 đến 25/11/2021 với số tiết dạy là 2 tiết/1 lớp 11 (trong đó có bài kiểm tra đánh giá khoảng 15’). Các tiết này được dạy cho học sinh trong các giờ học tự chọn, thực hành. b. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm * Kết quả định tính: - Ở lớp thực nghiệm: Các em học tập và trao đổi sôi nổi, giờ học thoải mái, hứng khởi. Hầu hết các em đều hoạt động theo nhóm rất tích cực và hứng thú khi khám phá và lĩnh hội những kiến thức mới. Các nội dung hóa học được liên hệ với thực tiễn nên các em rất hào hứng tiếp nhận, giờ học không còn là giờ học khô khan nhàm chán nữa mà trở nên thú vị hơn bởi qua các giờ học các em không những tiếp nhận được kiến thức hóa học mà còn được hiểu biết thêm về các môn học khác cũng 12 như những vấn đề trong thực tiễn cuộc sống. Nhiều em học sinh ở các lớp thực nghiệm đã tìm ra nhiều tài liệu, nội dung phong phú và gắn liền với đời sống hàng ngày. Một số em học sinh có kĩ năng thông tin và xử lí tốt các tình huống đặt ra. Đặc biệt có nhóm đã điều chế các sản phẩm đạt chất lượng tốt. Điều đó chứng tỏ năng lực tìm tòi, khám phá, hiểu biết cũng như khả năng tiếp nhận tri thức của các em rất tốt. Qua các tiết dạy thấy khả năng vận dụng các vấn đề thực tiễn của các em ở lớp thực nghiệm tiến bộ rõ rệt, khả năng phối hợp của các em trong các hoạt động nhóm cũng hiệu quả hơn. - Ở lớp đối chứng: Các em cũng cố gắng hoàn thành nhiệm vụ học tập nhưng không mấy hào hứng nên khả năng tiếp thu và ghi nhớ chưa được tốt. Các hoạt động được yêu cầu làm theo nhóm còn mang tính đối phó, chưa thật sự hiệu quả. Hầu hết các em còn có tâm lí nặng nề trong việc tiếp thu kiến thức mới và việc rèn luyện kĩ năng giải quyết vấn đề. * Kết quả định lượng: Kết quả làm bài kiểm tra của học sinh lớp thực nghiệm và học sinh lớp đối chứng của trường tôi đang dạy được phân tích theo đề kiểm tra gồm 10 câu hỏi làm trong 15’ (đề kiểm tra ở phần phụ lục) như sau: C â u L ớ p t h ự c n g h i ệ m L ớ p đ ố 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 13 i c h ứ n g 5. Tính mới, sự khác biệt của các giải pháp trong sáng kiến Sáng kiến kinh nghiệm đã đề xuất được các hoạt động trải nghiệm có nội dung thực tế mà sách giáo khoa còn chưa có nhiều và gợi ý để giáo viên sử dụng trong các tiết dạy nhằm mục đích khơi gợi động cơ học tập cho học sinh. Sáng kiến kinh nghiệm cũng đã làm rõ được cách thiết kế các hoạt động trải nghiệm liên quan thực tiễn nhờ liên tưởng từ những kiến thức hóa học, vận dụng kiến thức hóa học giải quyết các vấn đề thực tiễn đặt ra hiện nay. Sáng kiến kinh nghiệm cũng đã đề xuất được các bước tiến hành trong tiến trình dạy học theo định hướng giáo dục STEM - một đề tài đang được quan tâm hiện nay. Sáng kiến kinh nghiệm đã phân tích để thấy được tầm quan trọng của việc tăng cường các hoạt động trải nghiệm nhằm giúp phát triển những năng lực cần thiết cho học sinh và tạo được hứng thú cho học sinh trong học hóa học. 6. Về tính thực tiễn Đây là đề tài đã được nghiên cứu và đúc rút từ kinh nghiệm bản thân, có tính thực tiễn cao. Các kiến thức hóa học được học sinh trải nghiệm, vận dụng giải quyết các tình huống thực tiễn nên hiểu rõ bản chất và thấy được sự gần gũi của các kiến thức hóa học với cuộc sống đời thường. Góp phần nâng cao chất lượng dạy học trong trường THPT nói chung và bộ môn Hóa học nói riêng. 7. Về tính hiệu quả Sáng kiến 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. Sáng kiến cũng đã cho thấy mối liên hệ chặt chẽ giữa các môn học, khắc phục hiện tượng học tập thụ động nhàm chán ở các môn học, đưa ra phương pháp dạy học tích cực: “Học đi đôi với hành”. Kết quả đạt được: + Việc tiếp thu kiến thức của các em học sinh nhanh hơn. + Khắc sâu được kiến thức cho học sinh. + Tạo sự hứng thú học tập và sự yêu thích cho học sinh khi học bộ môn Hóa học. + Người học là người chủ động chiếm lĩnh kiến thức dưới sự hướng 14 dẫn của giáo viên. + Học sinh dễ áp dụng 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, một nhà sản xuất, một nhà sử dụng sản phẩm. Trên cơ sở học tập, học sinh tích cực tham gia cuộc thi do nhà trường, sở GD&ĐT tổ chức. Học sinh tự tin bày tỏ ý tưởng và luôn có những ý tưởng mới trong học tập. III. KẾT LUẬN 1. Kết luận Quá trình thực nghiệm cùng những kết quả rút ra sau thực nghiệm cho thấy: mục đích thực nghiệm đã được hoàn thành, tính khả thi và hiệu quả của việc ứng dụng Stem trong dạy học phần nào được được khẳng định. Nếu trong quá trình dạy học hóa học, giáo viên quan tâm, giúp học sinh liên hệ các kiến thức với thực tiễn, thì sẽ hình thành và rèn luyện ý thức học, vận dụng thực tiễn, tìm ra các biện pháp để giải quyết các vấn đề trong thực tiễn. Đồng thời góp phần quan trọng vào việc nâng cao hiệu quả dạy học môn hóa học và hoàn thành nhiệm vụ giáo dục toàn diện của trường THPT. Phương pháp giảng dạy theo hướng dạy học tích hợp STEM là một trong những định hướng đổi mới quan trọng về phương pháp dạy học hiện nay. 2. Một số kiến nghị 2.1. Đối với giáo viên Trong các giờ học cần tăng cường cho học sinh các hoạt động trải nghiệm, liên hệ với cuộc sống hàng ngày và thực tiễn xung quanh nhà trường, lớp học, gia đình và xã hội để các em thấy rõ hơn ý nghĩa của những tri thức và hứng thú hơn trong học tập. Cần thay đổi phương pháp và nội dung kiểm tra đánh giá năng lực người học theo hướng gắn với các hoạt động trải nghiệm, các vấn đề của thực tiễn đời sống. Đây là khâu quan trọng, cần phải đổi mới sớm để định hướng cho việc dạy và học. 2.2. Đối với học sinh Tích cực tham gia các tiết học ngoại khóa, các yêu cầu học tập mà GV tổ chức. Thường xuyên có ý thức liên hệ các vấn đề hóa 15 học với thực tiễn và các môn học khác để thấy được tầm quan trọng của việc học hóa, từ đó có thêm động lực và hứng thú đối với việc học hóa. Tăng cường hoạt động nhóm, trao đổi với bạn học để học hỏi cái hay, cái tốt của bạn. 2.3. Đối với Ban giám hiệu Trang bị thêm cơ sở vật chất: máy chiếu, thiết bị hóa chất… để đáp ứng cho quá trình dạy học Tổ chức các hoạt động ngoại khóa, các hoạt động trải nghiệm sáng tạo để học sinh có thêm nhiều cơ hội vận dụng các vấn đề hóa học vào thực tiễn. 2.4. Đối với Sở GD – ĐT Tổ chức bồi dưỡng cho GV về những phương pháp hiện đại, khuyến khích giáo viên vận dụng những mô hình dạy học mới, tích cực, trong đó có mô hình dạy học theo định hướng Stem. Trên đây là sáng kiến trong việc “Vận dụng dạy học STEM trong bài Cacbon của chương trình hóa học lớp 11 THPT” mà tôi nhận thấy rất hiệu quả. Kính mong được sự quan tâm, góp ý để sáng kiến ngày càng hoàn thiện. Tôi xin chân thành cảm ơn! XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Quảng Trị, ngày 03 tháng 3 năm 2022 Tôi xin cam đoan đây là sáng kiến của mình viết, không sao chép nội dung của người khác. Ký tên Lê Thị Mỹ Huyền 16 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Bộ giáo dục và đào tạo (2014), tài liệu tập huấn kiểm tra, đánh giá trong quá trình dạy học theo định hướng phát triển năng lực học sinh trong trường trung học phổ thông, Môn Hóa Học, Tài liệu tập huấn. 2. Phó Đức Hòa, Ngô Quang Sơn (2008), Ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học tích cực. NXB Giáo dục. 3. Trần Văn Thành (2011), “Tổ chức môi trường học tập tương tác trong dạy học dự án nhằm nâng cao hiệu quả dạy học ở phổ thông”, Tạp chí Giáo dục số 261. 4. Sách Hoá học Lớp 10, 11, 12 - NXB GD HN 2000 5. Sách Bài tập Hoá học Lớp 10,11, 12 - NXB GD HN 2000. 6. Đề thi tuyển sinh Đại học cao đẳng từ 2007-2015. 7. Nguyễn Thị Lan Phương (2011), Vận dụng dạy học theo dự án trong dạy học hóa học lớp 11 THPT, Luận văn thạc sĩ giáo dục học. 17 PHỤ LỤC BỘ CÂU HỎI KIỂM TRA 1. Tác dụng của than hoạt tính là gì? Ứng dụng của than hoạt tính trong cuộc sống? 2. Cơ chế hoạt động của than hoạt tính? 3. Hãy nêu một số cách làm sạch nước mà em biết? 4. Nếu sử dụng nguồn nước bị ô nhiễm thì sẽ có tác hại gì? 5. Nêu một số cách làm nước sạch ở gia đình và địa phương em. 6. Các vật liệu được sử dụng làm bình lọc nước là gì? 7. Thành phần hóa học của cát? Vì sao cát và than có thể sử dụng để lọc nước? 8. 9. 10.