PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬN DỤNG KIẾN THỨC, KĨ NĂNG CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG QUA DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM TÍCH HỢP NỘI DUNG GIÁO DỤC BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG TRONG MÔN HÓA HỌC - Full 10 điểm

271 HNUE JOURNAL OF SCIENCE DOI: 10 18173/2354-1075 2021-0207 Educational Sciences 2021, Volume 66, Issue 4E, pp 271-282 This paper is available online at http://stdb hnue edu vn PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬN DỤNG KIẾN THỨC, KĨ NĂNG CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG QUA DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM TÍCH HỢP NỘI DUNG GIÁO DỤC BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG TRONG MÔN HÓA HỌC Đỗ Thị Thanh Thư 1 và Phạm Thị Bích Đào 2 1 Trường Cao đẳng nghề Vĩnh Phúc 2 Viện Khoa học Giáo dục Việt Nam Tóm tắt Thông qua mô hình dạy học dự án STEM, học sinh (HS) được vận dụng các kiến thức tích hợp trong các lĩnh vực như Khoa học (Science), Công nghệ (Technology), Kĩ thuật (Engineering) và Toán học (Maths) vào trong các vấn đề cụ thể của thực tiễn Tham gia vào chủ đề STEM, HS có thể kết nối với cộng đồng, các tổ chức nhằm phát triển các năng lực (NL) cần thiết cho bản thân, đặc biệt là năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng (VDKTKN) Bài báo nghiên cứu thiết kế các hoạt động dạy học tích hợp theo mô hình dạy học STEM nói chung và minh họa các hoạt động thông qua chủ đề “Sản xuất nước rửa chén từ phế thải thực vật” nhằm phát triển NL VDKTKN cho HS THPT, trong đó có vận dụng trong giáo dục bảo vệ môi trường (GDBVMT) Từ khóa : n ăng lực , năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng, STEM, giáo dục bảo vệ môi trường, Hóa học Hữu cơ 1 Mở đầu Giáo dục STEM là một quan điểm dạy học theo tiếp cận liên ngành gồm các lĩnh vực Khoa học, Kĩ thuật, Công nghệ và Toán học Trong đó nội dung học tập được gắn liền với các vấn đề thực tiễn, phương pháp dạy học theo quan điểm dạy học định hướng hành động Giáo dục STEM hướng tới đào tạo con người có NL trong cuộc sống nhằm đáp ứng nhu cầu nhân lực lao động trong thời đại công nghệ 4 0 Giáo dục STEM không chỉ dừng ở việc tạo ra các cơ hội cho HS được thực hành, trải nghiệm thực tế nhiều hơn mà còn đánh thức và nuôi dưỡng trí tưởng tượng và óc sáng tạo vốn có của HS [1] Do đó, một trong những yêu cầu quan trọng của giáo viên (GV) là cần biết cách thiết kế các hoạt động STEM một cách sáng tạo và hiệu quả Tuy nhiên, hiện nay giáo dục STEM còn khá mới mẻ với nước ta, các nghiên cứu khoa học về STEM trong môn Hóa học ở trường phổ thông còn chưa nhiều, còn khá đông GV vẫn còn chưa nhận thức rõ bản chất dạy học STEM cũng như các bước để thiết kế một dự án STEM trong dạy học như thế nào Bên cạnh đó, cũng đã có một số công trình nghiên cứu về giáo dục STEM, điển hình như cuốn sách của tác giả Nguyễn Thanh Nga (chủ biên) và các cộng sự [2], 2017, Thiết kế và tổ chức chủ đề giáo dục STEM cho học sinh trung học cơ sở và trung học phổ thông, Nhà xuất bản Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh Cuốn sách là tài liệu tham khảo hỗ trợ GV tổ chức các chủ đề giáo dục STEM có HS ở mức độ cơ bản, phù hợp với nhiều đối tượng HS khá c nhau Tất cả các chủ đề được nói đến trong cuốn sách đều được các tác giả tiến hành thực nghiệm tại trường học và đều thành công Ngày nh ậ n bài: 6/8/2021 Ngày s ử a bài: 18/10/2021 Ngày nh ận đăng: 2 5/10/2021 Tác giả liên hệ: Đỗ Thị Thanh Thư Địa chỉ e-mail: dothithanhthu0810@gmail com Đỗ Thị Thanh Thư và Phạm Thị Bích Đào 272 Chương trình Giáo dục phổ thông (CTGDPT) tổng thể 2018 đã chỉ ra rằng phát triển phẩm chất và NL cho HS là mục tiêu, nhiệm vụ quan trọng đối với sự phát triển của ngành giáo dục, trong đó đặc biệt nhấn mạnh đến khả năng VDKTKN của HS Tác giả Đặng Thị Oanh (chủ biên) và các cộng sự [3], 2019, t rong cuốn sách Dạy học phát triển năng lực môn Hóa học THPT , NXB Đại học Sư phạm , đã nhấn mạnh tầm quan trọng của việc dạy học phát triển các NL cho HS nói chung v à NL VDKTKN nói riêng Ngoài ra, các tác giả cũng đã xây dựng bộ công cụ đánh giá NL, thiết kế một số bài học, chủ đề nhằm phát triển các NL cho HS, trong đó có NL VDKTKN Có thể nói đây là cuốn sách tham khảo rất có giá trị đối với GV và HS Trong bài báo này, chúng tôi sẽ làm rõ thêm về cơ sở lí luận của giáo dục STEM, quy trình dạy học chủ đề STEM và minh họa tổ chức dạy học chủ đề “ Sản xuất nước rửa chén từ phế thải thực vật” theo mô hình STEM nhằm phát triển NL VDKTKN cho HS 2 Nội dung nghiên cứu 2 1 Tích hợp nội dung giáo dục bảo vệ môi trường trong dạy học môn Hóa học 2 1 1 Nguyên tắc lựa chọn nội dung dạy học tích hợp giáo dục bảo vệ môi trường (i) Nội dung tích hợp phải phù hợp với mục tiêu giáo dục: Mục tiêu cao nhất của dạy học tích hợp là làm cho quá trình hóa học gần gũi với cuộc sống, phục vụ cuộc sống đồng thời phát triển được NL của HS, đặc biệt là việc VDKTKN đã học để giải quyết các vấn đề trong thực tiễn cuộc sống trong đó có hoạt động bảo vệ môi trường (ii) Nội dung tích hợp phải chính xác, khoa học: Gắn với nội dung CTGDPT môn Hóa học (iii) Nội dung tích hợp phải có tính chọn lọc cao: Nội dung được lựa chọn phải mang tính thiết yếu cho cuộc sống hoặc là cơ sở cho các quá trình học tập tiếp theo (iv) Nội dung dạy học tích hợp phải vừa sức, gần gũi và tạo hứng thú học tập cho người học: Nội dung dạy học tích hợp được yêu cầu phải thiết kế phù hợp với đặc điểm tâm sinh lí lứa tuổi và tạo ra được hứng thú cho người học; gần gũi với HS, có thể vận dụng được các kiến thức vào việc giải quyết các vấn đề trong thực tiễn (v) Nội dung chủ đề dạy học tích hợp phải gắn với thực tiễn giáo dục bảo vệ môi trường: Mọi khoa học đều là kết quả nhận thức của con người trong quá trình hoạt động thực tiễn HS có thể vận dụng các kiến thức đã được học qua sự hiểu biết của bản thân để bước đầu nhận biết được tình trạng ô nhiễm môi trường, tìm hiểu nguyên nhân, từ đó đưa ra đề xuất và áp dụng các giải pháp để khắc phục (vi) Không đặt nặng quá nhiều kiến thức trong giờ học: Khi thiết kế kế hoạch dạy học c ó tích hợp nội dung GDBVMT, GV cần lựa chọn và tổ chức các hoạt động phù hợp, không biến giờ học thành giờ GDBVMT 2 1 2 Quy trình tổ chức dạy học tích hợp giáo dục bảo vệ môi trường Để tổ chức dạy học tích hợp các nội dung GDBVMT trong chương trình Hóa học THPT, GV có thể tiến hành theo các bước sau: Bước 1 : Phân tích cấu trúc, logic nội dung bài học để xác định mục tiêu bài học có nội dung tích hợp GDBVMT Bước 2: Tìm tòi, nghiên cứu các tài liệu về các loại hợp chất trong chương trình Hóa học THPT và c ác tài liệu liên quan đến GDBVMT để từ đó có thể lựa chọn, xác định nội dung và dung lượng kiến thức GDBVMT cần tích hợp Bước 3: Dự kiến các phương pháp và hình thức tích hợp GDBVMT vào từng bài cụ thể sao cho phù hợp và hoàn thành kế hoạch bài học Phát triển năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng cho học sinh Trung học phổ thông thông qua dạy học 273 Bước 4 : Tổ chức các hoạt động dạy học nhằm đạt được mục tiêu dạy học, đồng thời cũng hình thành, phát triển các kĩ năng, thái độ và hành vi bảo vệ môi trường cho HS 2 1 3 Một số nội dung và mức độ dạy học tích hợp giáo dục bảo vệ môi trường trong chương trình môn Hóa học phần Hóa học Hữu cơ cấp Trung học p hổ thông Theo nguyên tắc quy trình trên, chúng tôi để xuất một số nội dung trong chương trình môn Hóa học, phần hóa học hữu cơ có thể tích hợp với kiến thức GDBVMT và mức độ tích hợp như sau: Bảng 1 Nội dung và mức độ tích hợp giáo dục bảo vệ môi trường trong chương trình môn Hóa học phần Hóa học H ữu cơ cấp T rung học p hổ thông Stt Chủ đề Nội dung tích hợp Mức độ tích hợp 1 Ankan - CFC là tác nhân gây suy giảm tầng ozon - Ankan là thành phần chính trong dầu mỏ Khai thác và chế biến dầu mỏ, khí thiên nhiên, khí dầu mỏ và chống ô nhiễm môi trường - Sản phẩm của dầu mỏ là xăng, dầu Hiện tượng xăng pha chì Pb(C 2 H 5 ) 4 Hiện tượng dầu loang Tích hợp 2 A cid carboxylic - Sản xuất nước rửa chén từ phế thải thực vật nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường - Vai trò của axit cacboxylic trong đời sống và sản xuất Tích hợp … 2 2 Năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng cho học sinh Trung học p hổ thông 2 2 1 Quan niệm về năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng Một trong những yêu cầu cần đạt của môn Hoá học là hình thành và phát triển ở học sinh năng lực hoá học - một năng lực đặc thù của năng lực khoa học tự nhiên với các thành phần: nhận thức hoá học; tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hoá học; vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học và nhấn mạnh đến: “vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học để giải quyết một số vấn đề trong học tập, nghiên cứu khoa học và một số tình huống cụ thể trong thực tiễn” Đã có nhiều quan điểm đưa ra có liên quan đến NL VDKTKN Trong đó, hai tác giả Nguyễn Công Khanh, Đào Thị Oanh quan niệm: “Năng lực vận dụng kiến thức là khả năng của bản thân người học tự giải quyết những vấn đề đặt ra một cách nhanh chóng và hiệu quả bằng cách áp dụng kiến thức đã lĩnh hội vào những tình huống, những hoạt động thực tiễn để tìm hiểu thế giới xung quanh và có khả năng biến đổi nó Năng lực vận dụng kiến thức thể hiện phẩm chất, nhân cách của con người trong quá trình hoạt động để thỏa mãn nhu cầu chiếm lĩnh tri thức” [4] Theo chúng tôi “Năng lực VDKTKN là khả năng của bản thân người học có thể vận dụng tổng hợp những kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí, thái độ… để giải quyết những vấn đề đặt ra trong thực tiễn học tập, đời sống một cách có hiệu quả ” 2 2 2 Cấu trúc năng lực và các tiêu chí đánh giá năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng Căn cứ để đề xuất các tiêu chí, mức độ của NL VDKTKN, chúng tôi bám sát vào các biểu hiện của NL VDKTKN được đưa ra trong CTGDPT môn Hóa học 2018 Bên cạnh đó, căn cứ vào các văn bản như: CTGDPT tổng thể; Đặc điểm của dự án STEM; Đặc điểm nội dung của chủ đề trong phần Hóa học hữu cơ THPT, chúng tôi đã đề xuất các tiêu chí của NL VDKTKN ứng với các năng lực thành tố như sau: Đỗ Thị Thanh Thư và Phạm Thị Bích Đào 274 Tiêu chí 1: Phát hiện vấn đề thực tiễn, có vấn đề liên quan đến GDBVMT Tiêu chí 2: Giải thích vấn đề thực tiễn liên quan đến nội dung hóa học hoặc GDBVMT Tiêu chí 3: Phản biện, đánh giá ảnh hưởng của vấn đề thực tiễn Tiêu chí 4: Đề xuất một số biện pháp thực hiện, giải quyết vấn đề thực tiễn, vấn đề có liên q uan đến GDBVMT Tiêu chí 5: Lựa chọn biện pháp, mô hình, kế hoạch mang tính khả thi Tiêu chí 6: Định hướng nghề nghiệp Tiêu chí 7: Ứng xử bảo vệ môi trường: tuyên truyền về nội dung GDBVMT, có hành vi hướng đến việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường xung quan h Căn cứ vào các tiêu chí của NL VDKTKN đã xây dựng ở trên, chúng tôi tiến hành xây dựng bảng mô tả cụ thể các mức độ đạt được của từng tiêu chí Sau đây xin mô tả minh họa cách thiết kế một số tiêu chí của NL VDKTKN Bảng 2 Bảng mô tả minh họa mức độ đánh giá của một số tiêu chí của năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng S tt Tiêu chí Các mức độ Mức độ 1 Mức độ 2 Mức độ 3 1 Phát hiện vấn đề thực tiễn Phát hiện sơ bộ được vấn đề hoặc phát hiện vấn đề không liên quan đến thực tiễn Phát hiện được vấn đề nhưng chưa đầy đủ Phát hiện được đầy đủ, chính xác các vấn đề thực tiễn 2 Giải thích vấn đề thực tiễn liên quan đến môn Hóa học Giải thích sơ lược được các hiện tượng, vấn đề thực tiễn có liên quan đến bài học Giải thích được một số nội dung liên quan đến vấn đề nhưng chưa đầy đủ Giải thích được đầy đủ, chính xác các hiện tượng, vấn đề thực tiễn trên phương diện khoa học 3 Phản biện, đánh giá ảnh hưởng của vấn đề thực tiễn Xác định được ảnh hưởng của một số vấn đề thực tiễn, đánh giá còn sơ sài và chưa chính xác Xác định được ảnh hưởng của một số vấn đề thực tiễn nhưng đánh giá chưa đầy đủ ảnh hưởng của nó Xác định được ảnh hưởng của một số vấn đề thực tiễn và đánh giá đầy đủ, chính xác ảnh hưởng của nó 2 2 3 Công cụ đánh giá năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng Có thể đánh giá NL VDKTKN của HS THPT thông qua một số công cụ: b ài kiểm tra, bảng hỏi, hồ sơ học tập, phiếu đánh giá theo tiêu chí, đánh giá đồng đẳng và tự đánh giá,… Trên cơ sở các tiêu chí của NL VDKTKN đã nêu ở trên, với mỗi tiêu chí được chia thành 3 mức độ của NL VDKTKN và gán cho điểm tương ứng để đánh giá (mức 1: 1 điểm; mức 2: 2 điểm; mức 3: 3 điểm) Từ đó xây dựng phiếu đánh giá theo tiêu chí (dành cho GV) và phiếu tự đánh giá cho HS trong việc đánh giá NL VDKTKN Chúng tôi minh họa phiếu đánh giá theo tiêu chí (dành cho GV) gồm các nội dung sau: Trường THPT:……………………………………………………………… Ngày ……… tháng……… năm………… Đối tượng quan sát: Phát triển năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng cho học sinh Trung học phổ thông thông qua dạy học 275 Lớp : Nhóm: Tên bài học:………………………………………………………………… Tên giáo viên đánh giá…………………………………………………… Stt Các tiêu chí Mức độ đạt được Mức 1 Mức 2 Mức 3 1 Phát hiện vấn đề thực tiễn, có vấn đề liên quan đến GDBVMT 2 Giải thích vấn đề thực tiễn liên quan đến nội dung hóa học hoặc GDBVMT 3 Phản biện, đánh giá của vấn đề thực tiễn 4 Đề xuất một số biện pháp thực hiện, giải quyết vấn đề thực tiễn, vấn đề có liên quan đến GDBVMT 5 Lựa chọn biện pháp, kế hoạch mang tính khả thi, thiết thực 6 Định hướng nghề nghiệp 7 Ứng xử bảo vệ môi trường: tuyên truyền về nội dung GDBVMT, có hành vi hướng đến việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường xung quanh Tổng điểm tối đa: 21 điểm 2 3 Vận dụng dạy học chủ đề STEM nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng thông qua dạy học tích hợp nội dung giáo dục bảo vệ môi trường trong môn Hóa học 2 3 1 Tiêu chí xây dựng chủ đề STEM Tiêu chí 1 Chủ đề STEM cần tập trung vào các vấn đề thực tiễn, về giáo dục BVMT Tiêu chí 2 Cấu trúc chủ đề STEM kết hợp tiến trình khoa học và quy trình thiết kế kĩ thuật Theo tiến trình xây dựng chủ đề STEM, HS thực hiện các hoạt động theo quy trình sau: (i) Xác định vấn đề hoặc nhu cầu thực hiện; (ii) Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp thiết kế; (iii) Trình bày, thảo luận phương án thiết kế; (iv) Chế tạo mô hình, thiết bị,… (theo phương án thiết kế đã được góp ý); (v) Trình bày và thảo luận về sản phẩm được chế tạo, điều chỉnh thiết kế ban đầu Tiêu chí 3 Phương pháp dạy học chủ đề STEM đưa HS vào hoạt động tìm tòi, khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm và tạo ra sản phẩm Trong các chủ đề STEM, hoạt động của HS là hoạt động chuyển giao, hợp tác; quyết định giải pháp, vấn đề thực hiện bởi chính HS HS tự điều chỉnh các ý tưởng của mình và thiết kế hoạt động tìm tòi, khám phá của bản thân Quá trình tìm tòi được thể hiện trong tất cả các hoạt động STEM, trong đó hoạt động 2, 4 cần được khai thác triệt để để tận dụng khả năng tư duy, sáng tạo của HS Trong các hoạt động này HS được quan sát, tìm tòi, khám phá, kiểm chứng các quy luật, từ đó tối ưu hóa để hoàn thiện sản phẩm của mình Tiêu chí 4 Hình thức tổ chức chủ đề STEM lôi cuốn HS vào hoạt động nhóm Làm việc nhóm là một trong các phương pháp học tập có hiệu quả, nó giúp HS có cơ hội nhiều hơn trong việc học tập HS có thể học hỏi, trao đổi, chia sẻ kinh nghiệm, thể hiện bản thân mình, đó là cơ sở để phát triển NL giao tiếp và hợp tác cho HS Đỗ Thị Thanh Thư và Phạm Thị Bích Đào 276 Tiêu chí 5 Nội dung chủ đề STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa học, toán học và GDBVMT mà HS đã và đang học Trong bài học STEM, giáo viên cần kết nối có mục đích các nội dung trong chương trình khoa học, công nghệ, tin học, toán, bảo vệ môi trường, Làm sao để làm rõ các nội dung nghiên cứu Tiêu chí 6 Trong tiến trình thực hiện chủ đề STEM, mỗi nhiệm vụ có thể có nhiều đáp án đúng và coi sự thất bại như là một phần cần thiết trong học tập Một nhiệm vụ có thể có nhiều phương án giải quyết và nhiệm vụ của HS là chọn phương án tối ưu Để có phương án tối ưu đó, thì việc thất bại qua một số lần thử nghiệm là một phần của quá trình học tập HS lấy đó làm động lực cho cuộc sống, không có sự thành công nào là dễ dàng, mọi thứ đều cần có sự nỗ lực, kiêntrì và tư duy một cách đúng đắn 2 3 2 Quy trình xây dựng chủ đề STEM Theo tác giả Lê Xuân Quang, quy trình xây dựng chủ đề STEM gồm 5 bước: Lựa chọn nội dung cụ thể trong môn học Kết nối với những sản phẩm, vật phẩm ứng dụng trong thực tế Phân tích ứng dụng Chỉ ra các kiến thức liên quan trong các môn thuộc lĩnh vực STEM Hình thành chủ đề [5; tr 43] Theo tác giả Nguyễn Thanh Nga và cộng sự, quy trình thiết kế chủ đề STEM lại gồm 5 bước sau: Vấn đề thực tiễn Ý tưởng chủ đề STEM Xác định kiến thức STEM cần giải quyết Xác định mục tiêu chủ đề STEM Xây dựng bộ câu hỏi định hướng chủ đề STEM [6; tr 34] Dựa trên sự nghiên cứu của các nhóm tác giả, chúng tôi đề xuất quy trình thiết kế chủ đề STEM gồm các bước sau: (i) Lựa chọn chủ đề STEM; (ii) Xác định vấn đề cần giải quyết; (iii) Xác định tiêu chí đánh giá sản phẩm/ giải pháp giải quyết vấn đề; (iv) Thiết kế tiến trình tổ chức dạy học 2 3 3 Vận dụng dạy học chủ đề STEM “ Sản xuất nước rửa chén từ phế thải thực vật” nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng cho học sinh * Bước 1 Lựa chọn chủ đề Nước rửa chén hàng ngày rất sạch, thơm và tiện dụng, tuy nhiên lại gây ra ô nhiễm nguồn nước và hố nước thải sinh hoạt gia đình còn có mùi hôi thối Qua tìm hiểu, HS được biết rằng hầu hết các loại nước rửa chén đều sản xuất theo phương pháp công nghiệp và từ các loại hóa chất Khi dư thừa các chất hóa học này thì ngoài tự nhiên không có vi sinh vật phân giải gây ra ô nhiễm môi trường, bên cạnh đó, việc sử dụng hàng ngày còn gây ra dị ứng da tay hoặc bong da tay,… Một số loại nước rửa chén có nguồn gốc hữu cơ được nhập khẩu từ nước ngoài hay sản xuất trong nước cũng có giá thành khá cao nên người dân cũng cân nhắc khi lựa chọn Trong cuộc sống hàng ngày, những loại rác thải sinh hoạt có nguồn gốc từ thực vật như vỏ hoa quả, gốc rau, củ, quả,… khi thải ra ngoài môi trường gây hôi thối và làm lãng phí nguồn nguyên liệu có thể tái sử dụng Qua dự án này, HS biết cách tận dụng những nguyên liệu trong đời sống có thể tái sử dụng nhằm bảo vệ môi trường sống xung quanh * Bước 2 Xác định các vấn đề cần giải quyết - Những loại nước rửa chén được sản xuất công nghiệp trên thị trường gồm những thành phần hóa học gì? Ảnh hưởng của chúng đến sức khỏe con người và môi trường như thế nào? - Biện pháp để làm giảm tác động của những loại nước rửa chén công nghiệp đến môi trường là gì? - Nguyên liệu sử dụng để sản xuất ra nước rửa chén được đề xuất trong dự án là gì? Tại sao lại sử dụng những nguyên liệu đó? - Việc sử dụng nước rửa chén có nguồn gốc từ phế thải thực vật có tác dụng như thế nào tới môi trường? Phát triển năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng cho học sinh Trung học phổ thông thông qua dạy học 277 * Bước 3 Xác định tiêu chí đánh giá sản phẩm Tiêu chí đánh giá Điểm Nước rửa chén được sản xuất từ phế thải thực vật 30 Nước rửa chén có tạo được bọt 30 Nước rửa chén có mùi thơm 20 Nước rửa chén có khả năng làm sạch 20 Tổng điểm 100 * Bước 4 Thiết kế tiến trình tổ chức dạy học Mục tiêu chủ đề Sau khi học xong chủ đề, HS có thể: t rình bày được khái niệm, phân loại, danh pháp, đặc điểm cấu tạo; tính chất vật lí, tính chất hóa học, phương pháp điều chế và ứng dụng của axit cacboxylic trong thực tiễn - Viết các phương trình hóa học dạng phân tử và ion rút gọn minh họa tính chất hóa học của a xit cacboxylic - Nêu được quy trình sản xuất nước rửa chén từ phế thải thực vật - Sản xuất nước rửa chén từ nguyên liệu gần gũi với cuộc sống và kiểm tra chất lượng sản phẩm đã làm ra - Có ý thức bảo vệ môi trường và có tinh thần trách nhiệm trong các nhiệm vụ được giao - Chăm học, chăm làm, yêu thích, say mê nghiên cứu khoa học * Định hướng phát triển năng lực - Phát triển năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học: HS vận dụng các kiến thức để giải quyết các vấn đề trong thực tiễn cuộc sống: sản xuất nước rửa chén từ nguyên liệu có sẵn trong cuộc sống + Vận dụng được kiến thức hóa học để phát hiện, giải thích được nguyên nhân gây ra ô nhiễm môi trường từ nước rửa chén công nghiệp, ứng dụng của phương pháp lên men giấm, tác dụng của quả bồ kết + Nghiên cứu chủ đề “ Acid carboxylic ”, HS tận dụng các phế thải thực vật và quả bổ kết để sản xuất ra nước rửa chén giúp bảo vệ môi trường + Sau khi học tập chủ đề, HS có sự định hướng được ngành nghề sẽ lựa chọn sau khi tốt nghiệp THPT phù hợp với NL của bản thân - Năng lực giao tiếp và hợp tác: HS phát triển năng lực hợp tác theo nhóm, giúp đỡ lẫn nhau để hoàn thành các nhiệm vụ học tập của mình - Năng lực tự chủ và tự học: Từ các nhiệm vụ được giao cho mỗi cá nhân, HS tự nghiên cứu kiến thức và vận dụng kiến thức đó để hoàn thành tốt các nhiệm vụ được giao * Xác định các nội dung cụ thể được sử dụng trong STEM Tên sản phẩm Khoa học (S) Công nghệ (T) Kỹ thuật (E) Toán học (M) Nước rửa chén từ phế thải thực vật - Kiến thức về các quá trình lên men - Đặc tính của quả bồ kết Công nghệ chế tạo chất tẩy rửa - Quy trình chế tạo nước rửa chén từ phế thải thực vật - Kỹ thuật lọc sản phẩm lên men - Tính toán được lượng phế thải thực vật và bồ kết cần dùng - So sánh được giá trị kinh tế khi sử dụng nước rửa chén bát từ phế thải thực vật so với nước rửa chén bát CN Đỗ Thị Thanh Thư và Phạm Thị Bích Đào 278 Triển khai và tổ chức trải nghiệm “Sản xuất nước rửa chén từ phế thải thực vật”  Thời gian: 3 tuần ở nhà và 3 tiết trên lớp Dự án được thực hiện tại lớp 11A6 , Trường Cao đẳng nghề Vĩnh Phúc, thành phố Vĩnh Yên, tỉnh Vĩnh Phúc Lớp học được chia thành 3 nhóm HS GV tổ chức cho HS đề xuất, lựa chọn tên nhóm và nội dung hoạt động Các nhóm tìm kiếm thông tin liên quan đến chủ đề thông qua các phương tiện, máy tính kết nối internet, từ đó đề xuất tên và nội dung hoạt động của nhóm mình phù hợp với đặc điểm tâm sinh lí  Bộ câu hỏi định hướng - Câu hỏi khái quát: Làm thế nào để môi trường sống của con người trở nên thân thiện hơn? - Câu hỏi bài học: Acid carboxylic có tầm quan trọng như thế nào trong cuộc sống? - Câu hỏi nội dung: + Nêu đặc điểm cấu tạo, tính chất vật lí, tính chất hóa học của acid carboxylic? + Nêu ứng dụng của các acid carboxylic trong thực tiễn cuộc sống? + Nêu ảnh hưởng của phế thải thực vật đến môi trường? + Tại sao có thể sản xuất nước rửa chén từ nguyên liệu chính là quả bồ kết và quả bồ hòn? + Tại sao có thể sử dụng phế thải thực vật trong quá trình sản xuất nước rửa chén? + Nêu quy trình sản xuất nước rửa chén từ phế thải thực vật?  Kế hoạch triển khai nhiệm vụ Bước 1: Đặt vấn đề Nước rửa chén mà chúng ta sử dụng hàng ngày rất sạch, thơm và tiện dụng Tuy nhiên, những loại nước rửa bát công nghiệp này khi thải ra môi trường sẽ không có vi sinh vật phân giải Đây cũng là một nguyên nhân gây ra ô nhiễm môi trường Bên cạnh đó, có nhiều người da tương đối nhạy cảm nên khi sử dụng nước rửa bát công nghiệp còn bị dị ứng hoặc bong da tay Vậy có nguyên liệu nào gần gũi trong cuộc sống có thể thay thế loại nước rửa bát công nghiệp này và thân thiện với môi trường không? Bước 2 : Khám phá kiến thức (1) GV tổ chức cho các nhóm HS thực hiện phiếu học tập sau: PHIẾU HỌC TẬP Nghiên cứu quy trình sản xuất nước rửa chén trong công nghiệp 1 Xem video giới thiệu quy trình sản xuất: (62) hóa chất sản xuất nước rửa chén - YouTube 2 Trả lời các câu hỏi sau + Thành phần cơ bản của nước rửa bát trong sản xuất công nghiệp là gì? + Làm thế nào để tạo màu cho nước rửa chén? + Quy trình chung của quá trình sản xuất nước rửa chén? (2) Phát hiện vấn đề, đưa ra phương án sản xuất “Nước rửa chén được sản xuất công nghiệp thường chứa nhiều hóa chất mà khi thải ra môi trường không được xử lí đúng cách sẽ gây ô nhiễm môi trường Vậy để sản xuất ra loại nước rửa chén nhằm ít gây ảnh hưởng đến môi trường thì nguyên liệu và quy trình sản xuất diễn ra như thế nào?” Đề xuất phương án: Để sản xuất ra loại nước rửa chén nhằm ít gây ảnh hưởng đến môi trường, có thể tận dụng nguồn phế thải có nguồn gốc từ thực vật từ sinh hoạt hàng ngày của người dân kết hợp với quả bồ kết khô Phát triển năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng cho học sinh Trung học phổ thông thông qua dạy học 279 (3) Tiến hành thí nghiệm khám phá kiến thức HS đề xuất phương án thí nghiệm, GV nhận xét và hướng dẫn các nhóm HS tiến hành thí nghiệm theo phiếu hướng dẫn thí nghiệm sau: Phiếu hướng dẫn thí nghiệm Nguyên liệu: Phế thải thực vật (vỏ cam, chanh, dứa,…), đường mía, nước sạch, quả bồ kết khô Cách tiến hành: Gồm 4 bước : - Bước 1: Chọn nguyên liệu (sản xuất 5 lít nước rửa chén) + Phế thải có nguồn gốc thực vật + Đường mía có màu nâu, nước sạch + Quả bồ kết khô, bánh men rượu - Bư ớc 2 : Ủ lên men + Rửa sạch phế thải lựa chọn dưới vòi nước sạch, Cắt nhỏ để quá trình lên men được thuận tiện + Trộn đều phế thải với men rượu và cho vào bình nhựa, ủ kín trong 2 - 3 ngày + Pha đường mía vào nước sạch để tạo dung dịch đường và đổ vào bình chứa phế thải đã lên men Đậy nắp kín và để nơi râm mát khoảng 21 ngày - Bước 3 : Lọc sản phẩm lên men + Sau thời gian ủ, dùng vải loại bỏ phần bã thực vật và chiết ra các chai nhỏ được dung dịch rửa bát thô + Để dung dịch khoảng 1 - 2 ngày cho phần cặn lắng xuống, tách lấy phần dung dịch trong suốt phía trên để sản xuất nước rửa chén - Bước 4 : Pha chế thành phẩm + Tạo bọt cho nước rửa chén: Bẻ gãy quả bồ kết khô thành những đốt nhỏ, cho lên chảo rang, đảm bảo bồ kết chín đều, có mùi thơm Giã nát bồ kết và cho vào nồi, đổ thêm nước và đun sôi kĩ Để nguội, trà bồ kết để tạo bọt và vắt, lọc lấy nước Trộn nước bồ kết nguyên chất với dung dịch lên men t a được nước rửa chén hoàn chỉnh + Tạo hương thơm choc ho nước rửa chén: Tùy vào mùi hương muốn tạo, có thể chọn các loại tinh dầu có sẵn hoặc tinh dầu tự làm Bảng 4 Thà nh phần và số lượng nguyên liệu Nguyên liệu Nhóm 1 Nhóm 2 Nhóm 3 Phế thải thực vật 1 kg 1,5 kg 2 kg Đường mía 0,25 kg 0,4 kg 0,6 kg Nước sạch 4 lít 6 lít 8,5 lít Quả bồ kết khô 0,2 kg 0,35 kg 0,5 kg Bánh men rượu 15 g 25 g 50 g Bước 3: Giao nhiệm vụ và đưa ra tiêu chí đánh giá sản phẩm - Từ thí nghiệm trên, GV yêu cầu HS tiếp tục về nhà hoàn thiện sản phẩm của nhóm mình + Chú ý về thời gian ủ và lên men, lọc sản phẩm lên men - GV và HS thống nhất tiêu chí đánh giá sản phẩm nước rửa chén; yêu cầu các sản phẩm cần đạt: Sổ theo dõi dự án, quy trình sản xuất nước rửa chén, nước rửa chén tổng hợp được, bài thuyết trình sản phẩm của nhóm và đánh giá hiệu quả kinh tế và ảnh hưởng đến môi trường của nước rửa chén từ chất thải thực vật Đỗ Thị Thanh Thư và Phạm Thị Bích Đào 280 Cụ thể: Những hiệu quả của việc sản xuất nước rửa chén từ phế thải thực vật + K ĩ thuật: Quy trình tiến hành sản xuất đơn giản, nguyên liệu rẻ, dễ kiếm, ai cũng có thể làm được + Kinh tế: Thu gom, hạn chế được phần lớn rác thải, giúp làm giảm ô nhiễm môi trường, làm đẹp cảnh quan, môi trường sống trong lành hơn Tận dụng được nguồn rác thải thực vật để sản xuất nước rửa chén, nước lau nhà,… với chi phí không quá cao, góp phần tiết kiệm chi phí sinh hoạt cho các hộ gia đình + Xã hội: Bảo vệ môi trường sống xung quanh, nâng cao chất lượng đời sống của người dân, góp phần bảo vệ sức khỏe con người - GV theo dõi, giám sát việc thực hiện nhiệm vụ của HS thông qua sổ theo dõi thực hiện dự án của HS Một số hình ảnh của HS lớp 11A6 Trường Cao đẳng nghề Vĩnh Phúc Chọn nguyên liệu Ủ lên men Lọc sản phẩm lên me Pha chế thành phẩm Hình 1 Hình ảnh minh họa quá trình thực hiện của học sinh lớp 11A6 Trường Cao đẳng nghề Vĩnh Phúc 2 3 Thực nghiệm và bàn luận kết quả Chúng tôi đã tiến hành thực nghiệm tại T rường Cao đẳng nghề Vĩnh Phúc và Cao đẳng Kinh tế Kỹ thuật Vĩnh Phúc với sự tham gia của 71 HS Quá trình tiến hành thực nghiệm sư phạm với 02 chủ đề: Chủ đề 1: “ Alkane và vấn đề môi trường ”; Chủ đề 2: “ Sản xuất nước rửa chén từ phế thải thực vậ t” Phát triển năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng cho học sinh Trung học phổ thông thông qua dạy học 281 Trong phạm vi bài báo này, chúng tôi xin trình bày kết quả thực nghiệm tại lớp 11A6 , Trường Cao đẳng nghề Vĩnh Phúc, thành phố Vĩnh Yên, tỉnh Vĩnh Phúc Hình 2 S o sánh sự tiến bộ NL VDKTKN của HS lớp 11A6 T rường Cao đẳng nghề Vĩnh Phúc sau 2 chủ đề Từ kết quả của phiếu đánh giá theo tiêu chí NL VDKTKN của HS, chúng tôi nhận thấy rằng điểm trung bình của NL VDKTKN của HS tại lớp TN sau tác động ở chủ đề 1 đều cao hơn trước tác động ở tất cả các tiêu chí (điể m trung bình tăng từ 1 , 39 đến 1 , 84) Sau chủ đề 2, mức độ tiêu chí vẫn ở mức độ đạt, đồng thời điểm trung bình NL VDKTKN cao hơn so với chủ đề 1 (điểm trung bình NL VDKTKN tăng từ 1 ,84 lên 2,24) 3 Kết luận Trên cơ sở nghiên cứu về mô hình dạy học theo chủ đề STEM, chúng tôi đã thiết kế các hoạt động và tổ chức dạy học chủ đề “ Sản xuất nước rửa chén từ phế thải thực vật ” nhằm phát triển các NL cho HS, đặc biệt là NL VDKTKN Qua quá trình học tập và trải nghiệm về chủ đề STEM, HS đã vận dụng được các kiến thức liên môn, các kĩ năng STEM vào các vấn đề thực tiễn Qua đó, HS không chỉ tự mình chiếm lĩnh tri thức mà còn tích lũy và phát triển được một số NL cho bản thân như NL VDKTKN, NL giao tiếp và hợp tác, NL STEM,… từ đó góp phần hình thành cho HS niềm đam mê với môn học, đam mê tìm tòi, nghiên cứu khoa học, phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động trong học tập và trong cuộc sống Kết quả đánh giá NL VDKTKN của HS qua phiếu đánh giá theo tiêu chí đã chỉ ra hiệu quả rõ rệt của việc áp dụng mô hình dạy học chủ đề STEM trong dạy học nhằm phát triển NL VDKTKN cho HS TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thành Hải , 2018 Giáo dục STEM/STEAM từ trải nghiệm thực hành đến tư duy sáng tạo , Nhà xuất bản tuổi trẻ [2] Nguyễn Thanh Nga (chủ biên), Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, Hoàng Phước Muội , 2017 Thiết kế và tổ chức chủ đề giáo dục STEM cho học sinh Trung học cơ sở và Trung học phổ thông, Nhà xuất bản Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh [3] Đặng Thị Oanh (chủ biên), Phạm Hồng Bắc, Phạm Thị Bình, Phạm Thị Bích Đào, Đỗ Thị Quỳnh Mai , 2019 Dạy học phát triển năng lực môn Hóa học trung học phổ thông, Nhà xuất bản Đại học Sư phạm [4] Nguyễn Công Khanh, Đào Thị Oanh , 2014 Kiểm tra và đánh giá trong giáo dục, Nhà xuất bản Đại học Sư phạm [5] Lê Xuân Quang, 2017 Dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng Giáo dục STEM, Luận án Tiến sĩ khoa học giáo dục, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội [6] Bộ Giáo dục và Đào tạo , 2018 Chương trình Giáo dục phổ thông tổng thể (Ban hành kèm theo Thông tư số 32/2018/TT) [7] Bộ Giáo dục và Đào tạo , 2018 Chương trình Giáo dục phổ thông môn Hóa học (Ban hành kèm theo Thông tư số 32/2018/TT - BGDĐT ngày 26 tháng 12 năm 2018 của Bộ trường Bộ GD&ĐT Đỗ Thị Thanh Thư và Phạm Thị Bích Đào 282 [8] Đào Văn Truyền , 2018 Tích hợp giáo dục bảo vệ môi trường trong dạy học hóa học 10 THPT theo định hướng đổi mới chương trình giáo dục THPT Luận văn Thạc sĩ Khoa học giáo dục, Đại học Vinh [9] Trần Thị Thường, 2015 Tích hợp giáo dục môi trường cho học sinh trung học phổ thông thông qua dạy học phần dẫn xuất của hidrocacbon - H óa học lớp 11 Luận văn Thạc sĩ S ư phạm hóa học, Trường Đại học Giáo dục, Đại học Quốc gia Hà Nội [10] Đinh Thị Xuân Thảo, Cao Thị Thặng, Lê Thị Hồng Hải, Trần Thị Yến Vy , 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 8, tr 167-181 [11] Khongvilay Volayuth, 2019 Phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh thông qua dạy học tích hợp giáo dục bảo vệ môi trường phần Hóa học vô cơ ở trường Trung học phổ thông nước Cộng hòa dân chủ nhân dân Lào Luận án Tiến sĩ Khoa học G iáo dục, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội [12] Đỗ Thị Quỳnh Mai, Nguyễn Hữu Hạn , 2018 Xây dựng một số thí nghiệm trong chương trình hóa học Trung học cơ sở theo định hướng giáo dục STEM Tạp chí Khoa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội , số 8, tr 115-125 [13] Nguyễn Văn Biên, Dương Thị Yến , 2019 Vận dụng TRIZ trong dạy học chủ đề STEM nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh Tạp chí Khoa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, số 9, tr 165-176 [14] Lê Thị Thu Hà, Nguyễn Tuấn Anh, Nguyễn Thị Ngân, Phạm Thị Thơm, Trần T rung Ninh, 2016 Phát triển năng lực vận dụng kiến thức cho học sinh trường dự bị đại học dân tộc trung ương thông qua dạy học tích hợp Tạp chí Khoa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, số 6, tr 151-162 ABSTRACT Developing competence of applying knowledge and skills for high school students through teaching STEM topics integrated with environmental protection education in Chemistry Do Thi Thanh Thu 1 and Pham Thi Bich Dao 2 1 Vinh Phuc Vocational Colledge 2 The Vietnam National Institute of Education Sciences Through the STEM project teaching model, students can apply integrated knowledge in fields such as Science, Technology, Engineering and Mathematics into specific issues of practice By participating in STEM topics, students can connect with communities and organizations to develop necessary competencies for themselves, especially the competence of applying knowledge and skills The paper studied the design of integrated teaching activities according to the STEM teaching model in general and illustrates activities through the topic "Production of dishwashing liquid from plant waste" in order to develop the competence of applying knowledge and skills for high school students including application in environmental protection education Keywords : competence, knowledge application, skills, STEM, environmental protection education, Organic Chemistry