Sáng kiến kinh nghiệm Định hướng phát triển phẩm chất, năng lực học sinh thông qua giáo dục STEM chủ đề “Kim loại kiềm thổ và hợp chất của chúng – Hóa học lớp 12”

 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN 
 TRƯỜNG THPT ANH SƠN I 
 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 
Tên đề tài: Định hướng phát triển phẩm chất, năng lực học sinh 
 thông qua giáo dục STEM chủ đề “Kim loại kiềm thổ và hợp 
 chất của chúng – Hóa học lớp 12” 
 Thuộc lĩnh vực: Hóa học 
 Tác giả: 1. Nguyễn Trần Đức 
 2. Nguyễn Thị Thanh 
 Đơn vị công tác: Trường THPT Anh Sơn 1 
 Số điện thoại: 0915124507 
 Anh Sơn, tháng 4 năm 2022 PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ 
1. Lí do chọn đề tài 
 Nằm trong lộ trình đổi mới đồng bộ phương pháp dạy học và kiểm tra, đánh 
giá ở các trường phổ thông theo định hướng phát triển phẩm chất, năng lực của học 
sinh trên tinh thần Nghị quyết số 29-NQ/TW về đổi mới căn bản, toàn diện giáo 
dục và đào tạo, giáo dục STEM đã và đang trở thành một xu hướng giáo dục mang 
tính tất yếu trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng. Hình thức giáo dục 
này đóng vai trò là đòn bẩy để thực hiện mục tiêu giáo dục năng lực cho các công 
dân tương lai đáp ứng nhu cầu của nền khoa học công nghệ 4.0 trong thế kỉ XXI. 
 Việt Nam đang chú trọng triển khai giáo dục STEM trong chương trình giáo 
dục phổ thông, giúp học sinh hướng tới các hoạt động trải nghiệm và vận dụng 
kiến thức để tạo ra sản phẩm hoặc giải quyết các vấn đề thực tế trong cuộc sống. 
Đặc biệt, Chỉ thị số 16/CT-TTg ngày 04 tháng 5 năm 2017 của Thủ tướng Chính 
phủ về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 đã 
đưa ra các giải pháp, các nhiệm vụ cụ thể 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. 
 Việc đưa giáo dục STEM vào trường phổ thông sẽ mang lại nhiều ý nghĩa, 
phù hợp với định hướng đổi mới giáo dục phổ thông, cụ thể là: 
 - Đảm bảo giáo dục toàn diện: Triển khai giáo dục STEM ở nhà trường, bên 
cạnh các môn học đang được quan tâm như Toán, Khoa học thì các lĩnh vực Công 
nghệ, Kỹ thuật cũng sẽ được quan tâm, đầu tư trên tất cả các phương diện về đội 
ngũ giáo viên, chương trình và cơ sở vật chất. 
 - Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM: Các dự án học tập trong 
giáo dục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn 
đề thực tiễn, học sinh được hoạt động, trải nghiệm và thấy được ý nghĩa của tri 
thức với cuộc sống, nhờ đó sẽ nâng cao hứng thú học tập của học sinh. 
 - Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh: Khi triển khai 
các dự án học tập STEM, học sinh hợp tác với nhau, chủ động và tự lực thực hiện 
các nhiệm vụ học; được làm quen hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học. Các 
hoạt động nêu trên góp phần tích cực vào hình thành và phát triển phẩm chất, năng 
lực cho học sinh. 
 - Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu quả giáo 
dục STEM, cơ sở giáo dục phổ thông thường kết nối với các cơ sở giáo dục nghề 
nghiệp, đại học tại địa phương nhằm khai thác nguồn lực về con người, cơ sở vật 
chất 
 2 
 Khảo sát thực trạng dạy học theo định hướng vận dụng giáo dục STEM, dạy 
học theo định hướng phát triển phẩm chất, năng lực học sinh trong bộ môn Hóa 
học. 
 Nghiêm cứu phương pháp và cách thức tổ chức các hoạt động dạy học theo 
hướng vận dụng giáo dục STEM. 
 Xây dựng kế hoạch bài dạy, thiết kế giáo án và tổ chức dạy học chủ đề “Kim 
loại kiềm thổ và hợp chất của của chúng - Hóa học lớp 12” ở trường THPT Anh 
Sơn 1 theo hướng vận dụng giáo dục STEM nhằm phát triển phẩm chất, năng lực 
của học sinh. 
3. Đối tượng, phạm vị nghiên cứu 
3.1. Đối tượng nghiên cứu 
 Đề tài tập trung tìm hiểu, nghiên cứu, phân tích đánh giá thực trạng; đưa ra 
phương phương pháp và hình thức tổ chức dạy học chủ đề “Kim loại kiềm thổ và 
hợp chất của chúng - Hóa học lớp 12” ở trường THPT Anh Sơn 1. 
3.2. Phạm vi nghiên cứu 
 Tập trung nghiên cứu về thực hiện đổi mới phương pháp, hình thức tổ chức 
dạy học, cụ thể là vận dụng giáo dục STEM trong dạy học một số bài học/chủ đề 
thuộc bộ môn Hóa học trong chương trình giáo dục THPT. Đề tài được nghiên 
cứu, thực nghiệm và áp dụng tại trường THPT Anh Sơn 1. 
4. Phương pháp nghiên cứu 
 - Nhóm phương pháp nghiên cứu lí luận: 
 + Đọc và nghiên cứu các tài liệu về giáo dục STEM, các tài liệu liên quan 
đến đề tài nghiên cứu; 
 + Nghiên cứu các mẫu biểu khảo sát, thống kê số liệu 
 + Dạy học theo hướng vận dụng giáo dục STEM đối với môn Hóa học; 
 - Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn: 
 + Tìm hiểu, quan sát, trao đổi với giáo viên và học sinh; 
 + Khảo sát tình hình thực hiện đổi mới phương pháp, hình thức tổ chức dạy 
học của giáo viên; 
 + Khảo sát tình hình việc áp dụng giáo dục STEM vào dạy học; 
 + Tổng hợp số liệu, nội dung tìm hiểu, quan sát, thu thập; tổng kết kinh 
nghiệm thực tiễn; 
 - Nhóm phương pháp hỗ trợ khác: 
 + Thiết kế sơ đồ tư duy; 
 + Phương pháp thống kê toán học; 
 4 
 PHẦN II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 
1. Cơ sở khoa học 
1.1. Cơ sở lý luận 
1.1.1. Khái niêm STEM 
 STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology 
(Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học). Khái niệm 
STEM hiện nay được hiệu ở nhiều góc độ khác nhau. 
 STEM là thuật ngữ rút gọn thường được sử dụng khi bàn đến các chính sách 
phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học của mỗi quốc gia. Hiện 
nay thuật ngữ, khái niệm STEM được dùng trong hai ngữ cảnh khác nhau đó là 
ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp. 
 Trong ngữ cảnh giáo dục, nói đến khái niệm STEM là muốn nhấn mạnh đến 
sự quan tâm của nền giáo dục đối với các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và 
Toán học. Quan tâm đến việc tích hợp các môn học trên gắn với thực tiễn để nâng 
cao năng lực cho người học. Giáo dục STEM có thể được hiểu và diễn giải ở nhiều 
cấp độ như: chính sách STEM, chương trình STEM, nhà trường STEM, môn học 
STEM, bài học STEM hay hoạt động STEM. 
 Trong ngữ cảnh nghề nghiệp, khái niệm STEM được hiểu là nghề nghiệp 
thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học, ví dụ: Nhóm 
ngành nghề về công nghệ thông tin; Y sinh; Kĩ thuật, Điện tử và Truyền thông 
1.1.2 Giáo dục STEM 
 Hiện nay, giáo dục STEM được nhiều tổ chức, nhà giáo dục quan tâm 
nghiên cứu. Do đó, khái niệm về giáo dục STEM cũng được định nghĩa dựa trên 
các cách hiểu khác nhau. Có ba cách hiểu chính về giáo dục STEM hiện nay là: 
 - Giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa là quan tâm đến các môn Khoa học, 
Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Đây cũng là quan niệm về giáo dục STEM của 
Bộ giáo dục Mỹ “Giáo dục STEM là một chương trình nhằm cung cấp hỗ trợ, tăng 
cường, giáo dục Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học (STEM) ở tiểu học và 
trung học cho đến bậc sau đại học” (U.S. Department of Education, 2007). 
 - Giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa là tích hợp (liên ngành) của 4 lĩnh 
vực/môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học (Merrill & Daugherty, 2009; 
Morrison & Bartlett, 2009). Tác giả Tsupros định nghĩa “Giáo dục STEM là một 
phương pháp học tập tiếp cận liên ngành, ở đó những kiến thức hàn lâm được kết 
hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông qua việc học sinh được áp dụng những 
kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học vào trong những bối cảnh cụ 
thể tạo nên một kết nối giữa nhà trường, cộng đồng và các doanh nghiệp cho phép 
người học phát triển những kĩ năng STEM và tăng khả năng cạnh tranh trong nền 
kinh tế mới” (Tsupros&Hallinen, 2009). 
 - Giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa là tích hợp (liên ngành) từ 2 lĩnh 
vực/môn học về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên. Theo quan 
 6 
 1.1.4. Bài học STEM 
a) Nội dung bài học STEM nằm trong chương trình giáo dục phổ thông, gắn kết 
các vấn đề của thực tiễn xã hội 
 - Nội dung bài học STEM đuợc gắn kết với các vấn đề thực tiễn đời sống xã 
hội, khoa học, công nghệ và học sinh đuợc yêu cầu tìm các giải pháp đế giải quyết 
vấn đề, chiếm lĩnh kiến thức, đáp ứng yêu cầu cần đạt của bài học. 
 - Nội dung kiến thức của các bài học thuộc một môn học hoặc một số môn 
học trong chương trình; bảo đảm giải quyết được vấn đề đặt ra một cách tương đối 
trọn vẹn. 
b) Bài học STEM dựa theo quy trình thiết kế kĩ thuật 
 - Bài học STEM đuợc xây dựng dựa theo quy trình thiết kế kĩ thuật với tiến 
trình bao gồm 8 bước: xác định vấn đề; nghiên cứu kiến thức nền; đề xuất các giải 
pháp; lựa chọn giải pháp; chế tạo mô hình (nguyên mẫu); thử nghiệm và đánh giá; 
chia sẻ thảo luận; điều chỉnh thiết kế. 
 - Cấu trúc bài học STEM có thể đuợc chia thành 5 hoạt động chính, thể hiện 
rõ 8 bước của quy trình thiết kế kĩ thuật như sau: 
 Hoạt động 1: Xác định vấn đề hoặc yêu cầu chế tạo một sản phẩm ứng dụng 
gắn với nội dung bài học với các tiêu chí cụ thể. 
 Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền (bao gồm kiến thức trong bài học 
cần sử dụng để giải quyết vấn đề hoặc chế tạo sản phẩm theo yêu cầu) và đề xuất 
các giải pháp thiết kế đáp ứng các tiêu chí đã nêu. 
 Hoạt động 3: Trình bày và thảo luận phương án thiết kế, sử dụng kiến thức 
nền để giải thích, chứng minh và lựa chọn, hoàn thiện phương án tốt nhất (trong 
truờng hợp có nhiều phương án). 
 Hoạt động 4: Chế tạo sản phẩm theo phương án thiết kế đã đuợc lựa chọn; 
thử nghiệm và đánh giá trong quá trình chế tạo. 
 Hoạt động 5: Trình bày và thảo luận về sản phẩm đã chế tạo; điều chỉnh, 
hoàn thiện thiết kế ban đầu. 
c) Phương pháp dạy học đưa học sinh vào các hoạt động tìm tòi và khám phá, định 
hướng hành động 
 + Hoạt động học của học sinh đuợc thiết kế theo hướng mở về điều kiện 
thực hiện, nhưng cụ thể về tiêu chí của sản phẩm cần đạt. 
 + Hoạt động học của học sinh là hoạt động được chuyển giao và hợp tác. 
quyết định về giải pháp giải quyết vấn đề là của học sinh. 
 + Học sinh thực hiện các hoạt động trao đổi thông tin để chia sẻ ý tưởng và 
thiết kế lại nguyên mẫu của mình nếu cần. 
 8 
 - Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học được thiết kế theo các phương pháp 
và kĩ thuật dạy học tích cực với các hoạt động học bao hàm các bước của quy trình 
kĩ thuật. 
 - Mỗi hoạt động học được thiết kế rõ ràng về mục đích, nội dung, dự kiến 
sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành và cách thức tổ chức hoạt động học 
tập. Các hoạt động học tập đó có thể được tổ chức cả ở trong và ngoài lớp học (ở 
trường, ở nhà và cộng đồng). 
 - Cần thiết kế bài học điện tử trên mạng để hướng dẫn, hỗ trợ hoạt động học 
của học sinh bên ngoài lớp học. 
b) Thiết kế tiến trình dạy học 
 - Tiến trình bài học STEM tuân theo quy trình kĩ thuật, nhưng các bước 
trong quy trình có thể không cần thực hiện một cách tuần tự mà thực hiện song 
song, tương hỗ lẫn nhau. Hoạt động nghiên cứu kiến thức nền có thể được tổ chức 
thực hiện đồng thời với việc đề xuất giải pháp; hoạt động chế tạo mẫu có thể được 
thực hiện đồng thời với việc thử nghiệm và đánh giá. Trong đó, bước này vừa là 
mục tiêu vừa là điều kiện để thực hiện bước kia. 
 - Mỗi bài học STEM có thể được tổ chức theo 5 hoạt động dưới đây. Trong 
đó, hoạt động 4 và 5 được tổ chức thực hiện một cách linh hoạt ở trong và ngoài 
lớp học theo nội dung và phạm vi kiến thức của từng bài học. 
 - Mỗi hoạt động phải được mô tả rõ mục đích, nội dung, dự kiến sản phẩm 
hoạt động của học sinh và cách thức tổ chức hoạt động. 
 - Nội dung hoạt động có thể được biên soạn thành các mục chứa đựng các 
thông tin như là nguyên liệu, kèm theo các lệnh hoặc yêu cầu hoạt động để học 
sinh tìm hiểu, gia công trí tuệ để giải quyết vấn đề đặt ra trong hoạt động; cách 
thức tổ chức hoạt động thể hiện phương pháp dạy học, mô tả cách thức tổ chức 
từng mục của nội dung hoạt động để học sinh đạt được mục đích tương ứng. 
 Hoạt động 1: Xác định vấn đề 
 Giáo viên giao cho học sinh nhiệm vụ học tập chứa đựng vấn đề. Trong đó, 
học sinh phải hoàn thành một sản phẩm học tập hoặc giải quyết một vấn đề cụ thể 
với các tiêu chí đòi hỏi học sinh phải sử dụng kiến thức mới trong bài học đế để 
xuất, xây dựng giải pháp. Tiêu chí của sản phẩm là yêu cầu hết sức quan trọng, 
buộc học sinh phải nắm vững kiến thức mới thiết kế, giải thích được thiết kế cho 
sản phẩm cần làm. 
 Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp 
 Tổ chức cho học sinh thực hiện hoạt động học tích cực, tăng cường mức độ 
tự lực tuỳ thuộc từng đối tượng học sinh dưới sự hướng dẫn một cách linh hoạt của 
giáo viên. Khuyến khích học sinh hoạt động tự tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức để sử 
dụng vào việc đề xuất, thiết kế sản phẩm. 
 10