258
HNUE JOURNAL OF SCIENCE DOI: 10.18173/2354-1075.2021-0206
Educational Sciences 2021, Volume 66, Issue 4E, pp. 258-270 This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vn
TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “SẢN XUẤT TINH DẦU QUẾ” HÓA HỮU CƠ 11 THEO HƯỚNG GIÁO DỤC STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC
VẬN DỤNG KIẾN THỨC KĨ NĂNG CHO CHO HỌC SINH
Nguyễn Mậu Đức1, Nguyễn Quang Linh2 và Vũ Thị Hồng Linh3
1Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
2Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên
3Trường Trung học phổ thông số 2 Lào Cai
Tóm tắt. STEM là một mô hình giáo dục được đặc biệt quan tâm trên thế giới cũng như ở Việt Nam. Thông qua mô hình này, học sinh (HS) vừa học được kiến thức khoa học, vừa học được cách vận dụng kiến thức đó vào thực tiễn một cách sáng tạo. Trong mỗi bài học theo chủ đề STEM, HS được đặt trước một tình huống có vấn đề thực tiễn cần giải quyết liên quan đến các kiến thức khoa học, kĩ thuật cần dạy. Từ việc nghiên cứu về giáo dục STEM, năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng (NL VDKTKN), bài báo đề xuất quy trình và tổ chức dạy học môn Hóa học chủ đề “Sản xuất tinh dầu quế” theo hướng giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực năng lực vận dụng kiến thức kĩ năng cho HS lớp 11. Kết quả thực nghiệm sư phạm bước đầu cho thấy, tính hiệu quả của quy trình và tiến trình dạy học đã đề xuất trong việc hình thành, phát triển năng lực năng lực vận dụng kiến thức kĩ năng cho HS lớp 11.
Từ khóa: giáo dục STEM, năng lực, kiến thức kĩ năng, Hóa học 11, tinh dầu quế.
1. Mở đầu
Dạy học hiện nay đang chú trọng vào sự tích hợp, liên hệ giữa kiến thức đã học với thực tiễn thông qua các bài học STEM, hướng đến phát triển năng lực cho người học, đáp ứng những yêu cầu của nguồn nhân lực trong thời đại mới. Vấn đề đặt ra là làm thế nào để kết nối kiến thức đã học với thực tiễn, giải quyết các vấn đề thực tiễn, kích thích khả năng sáng tạo, hình thành và phát triển các năng lực, phẩm chất cho HS? Đó chính là giáo dục STEM, một trong những điểm mới của chương trình giáo dục phổ thông mới. Giáo dục STEM là một môi trường giáo dục tạo sự hứng thú cho HS. HS có được kiến thức và kĩ năng cao để hoạt động hiệu quả hơn trong một xã hội ngày càng phát triển khoa học và công nghệ [1].
Có nhiều công trình đã nghiên cứu về các PPDH, hình thức tổ chức trong giáo dục STEM.
Ở Anh: giáo dục STEM được tổ chức qua các hình thức là dạy trong một môn học hoặc nhiều môn học; chủ đề STEM được tiếp cận theo góc độ kiến thức chuyên môn riêng và được thực hiện song song với CT học [2]. Các PPDH tích cực được sử dụng chủ yếu trong giáo dục STEM là dạy học dự án, dạy học giải quyết vấn đề, dạy học khám phá theo các nghiên cứu của Gardner [3], Hays Blaine Lantz [4], Karl A. Smith [5], Higgins [6], Knowles [7].
Giáo dục STEM đã được Đảng, Nhà nước, BGD&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
Ngày nhận bài: 8/9/2021. Ngày sửa bài: 15/10/2021. Ngày nhận đăng: 22/10/2021.
Tác giả liên hệ: Nguyễn Quang Linh. Địa chỉ e-mail: [email protected]
259 Hội nghị lần thứ 8 của Ban chấp hành Trung ương Đảng về đổi mới căn bản, toàn diện GD&ĐT [8], Chỉ thị số 16/ CT-TTg ngày 4/5/2017 của Thủ tướng chính phủ về việc tăng cường tiếp cận cuộc CMCN lần thứ 4 [9], và gần đây nhất là Công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH ngày 14/8/2020 của BGD&ĐT về việc triển khai thực hiện giáo dục STEM trong giáo dục trung học [10].
Thông qua mô hình giáo dục STEM, HS vừa được học kiến thức khoa học vừa được vận dụng kiến thức đó vào thực tiễn. Trong mỗi chủ đề STEM, HS phải tìm tòi kiến thức liên quan đến chủ đề để giải quyết các vấn đề trong bài học. Đây chính là năng lực cần thiết và quan trọng giúp cho HS những người chủ tương lai của đất nước có hành trang cần thiết hội nhập quốc tế thời 4.0 [11-13].
Trong những năm gần đây với yêu cầu đổi mới giáo dục theo định hướng phát triển năng lực người học thông qua dạy học hóa học đã có nhiều công trình nghiên cứu về các biện pháp phát triển NL VDKTKN hóa học vào thực tiễn. Các công trình này đã đề cập đến các vấn đề như phát triển NL VDKTKN vào thực tiễn cho HS thông qua hoạt động trải nghiệm hướng nghiệp [14], việc sử dụng bài tập thực tiễn [15], giáo dục STEM [16] và phương pháp dạy học tích cực [17]
trong dạy học các nội dung trong Chương trình Hóa học phổ thông.
Quế và tinh dầu quế đã được con người sử dụng từ lâu làm gia vị trong nấu ăn, chăm sóc sức khỏe. Hiện nay trên thị trường các sản phẩm tinh dầu quế có rất nhiều cơ sở sản xuất. Tuy nhiên có nhiều sản phẩm tinh dầu trên thị trường còn nhiều sản phẩm chưa được kiểm định chặt chẽ, tinh dầu có thể được tạo từ hương thơm tổng hợp hoặc bị pha thêm hoặc chiết bằng các dung môi độc hại có thể ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng [18].
Trong thực tế, GV có thể hướng dẫn HS sử dụng những đồ dùng có sẵn như nồi áp suất cũ, xô chứa nước và nguồn nguyên liệu thông dụng dễ kiếm,... để xây dựng, thiết kế mô hình trong qui trình chưng cất tinh dầu quế. Nhờ đó HS không chỉ học được các tính chất, ứng dụng của anđehit mà còn vận dụng được những kiến thức của mình vào quá trình thiết kế mô hình chưng cất tinh dầu quế theo phương pháp lôi cuốn hơi nước. Mô hình chưng cất này được thiết kế đơn giản, dễ sử dụng và hoàn toàn có thể đáp ứng tốt cho nhu cầu của mỗi gia đình. Từ đó làm cho hóa học gần gũi với đời sống hơn.
Việc nghiên cứu quy thiết kế kĩ thuật trong dạy học theo hướng STEM và xây dựng chủ đề
“Sản xuất tinh dầu quế” trong Chương 9 “Anđehit - Xeton - Axit cacboxylic”, Hóa học 11 nhằm phát triển NL VDKTKN cho HS sẽ được trình bày ở nội dung sau.
2. Nội dung nghiên cứu
2.1. Năng lực vận dụng kiến thức kĩ năng Theo từ điển Tiếng Việt [19]:
- Kiến thức là những điều hiểu biết được hình thành từ kinh nghiệm sống thực tiễn, hoặc do từ quá trình học tập nghiên cứu.
- Kĩ năng là khả năng vận dụng những kiến thức đã thu nhận được trong một lĩnh vực nào đó áp dụng vào thực tế.
Theo tác giả Nguyễn Công Khanh, Đào Thị Oanh [20]: “NLVDKT 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. NLVDKT thể hiện phẩm chất, nhân cách của con người trong quá trình hoạt động để thoả mãn nhu cầu chiếm lĩnh tri thức”.
Theo Chương trình Giáo dục phổ thông môn Hóa học năm 2018 nhấn mạnh đến [21]: “Vận dụng được 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”.
260
Từ các khái niệm trên, chúng tôi quan niệm “NL 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”.
C c iểu hi n củ năng lực vận dụng kiến thức kĩ năng
Đối với môn Hóa học, Việc phát triển NL VDKTKN rất cần thiết cho HS vì nó giúp HS có thể giải quyết một số vấn đề trong học tập, nghiên cứu khoa học và một số tình huống cụ thể trong thực tiễn. Theo Chương trình Giáo dục phổ thông môn Hóa học, 2018 các biểu hiện của NL VDKTKN với 05 NL thành phần như sau [21]:
- Vận dụng được kiến thức hoá học để phát hiện, giải thích được một số hiện tượng tự nhiên, ứng dụng của hoá học trong cuộc sống.
- Vận dụng được kiến thức hoá học để phản biện, đánh giá ảnh hưởng của một vấn đề thực tiễn.
- Vận dụng được kiến thức tổng hợp để đánh giá ảnh hưởng của một vấn đề thực tiễn và đề xuất một số phương pháp, biện pháp, mô hình, kế hoạch giải quyết vấn đề.
- Định hướng được ngành, nghề sẽ lựa chọn sau khi tốt nghiệp trung học phổ thông.
- Ứng xử thích hợp trong các tình huống có liên quan đến bản thân, gia đình và cộng đồng phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững xã hội và bảo vệ môi trường.
2.3. Cấu trúc củ năng lực vận dụng kiến thức kĩ năng thông qu dạy học STEM Trên cơ sở nghiên cứu Chương trình Giáo dục Phổ thông môn Hoá học [21] và các khái niệm về NL và NL VDKTKN dưới góc độ hoá học [21, 23], chúng tôi đưa ra 05 NL thành phần, 07 tiêu chí với 04 mức độ thể hiện ở Bảng 1.
Bảng 1. Biểu hiện các n ng c thành phần của n ng c v n ng ki n th c k n ng trong thông qua ạy học STEM
NL thành
phần Tiêu chí ( iểu hi n)
Mức độ
4 (4 điểm) 3 (3 điểm) 2 ( điểm) 1 (1 điểm)
1.Phát hiện vấn đề
1. Xác định được VĐ thực tiễn.
Phân tích tình huống trong cuộc sống từ đó phát hiện được VĐ thực tiễn liên quan đến chủ đề STEM.
Vận dụng kiến thức HH để phát hiện VĐ thực tiễn liên quan đến
chủ đề
STEM.
Phát hiện được vấn đề liên quan đến
chủ đề
STEM còn chậm.
Phát hiện được vấn đề liên quan đến chủ đề STEM nhưng chưa đầy đủ, chính xác.
2.Huy động kiến thức liên quan đến chủ đề.
Lập được kế hoạch, giải pháp giải quyết vấn đề
2. Huy động được các kiến thức liên quan đến chủ đề.
Tự lực huy động được các kiến thức liên quan đến chủ đề STEM đầy đủ, đảm bảo giải quyết vấn đề trong chủ đề.
Tự lực huy động được các kiến thức liên quan đến
chủ đề
STEM nhưng chưa đầy đủ.
Huy động được các kiến thức liên quan đến
chủ đề
STEM nhưng chưa phù hợp.
Chưa huy động được các kiến thức cần thiết để giải quyết vấn đề trong chủ đề.
3. Đề xuất, lựa chọn
Lựa chọn được giải pháp
Lựa chọn được giải
Lựa chọn giải pháp,
Chưa biết lựa chọn
261 giải pháp,
mô hình phù hợp, thực hiện nghiên cứu để GQVĐ.
tối ưu, mô hình tốt cả nội dung lẫn hình thức, phân tích
được ưu
nhược điểm đáp ứng được GQVĐ trong chủ đề STEM.
pháp, mô hình nhưng chưa phân tích được ưu nhược điểm.
mô hình chưa phù hợp với chủ đề STEM.
giải pháp, mô hình cho chủ đề STEM.
3. Thực hiện giải pháp
4. Thực hiện nghiên cứu, điều tra, khảo sát, làm thí nghiệm…
GQVĐ trong chủ đề STEM.
Tự lực thực hiện tốt nghiên cứu, điều tra, khảo sát… GQVĐ trong chủ đề STEM.
Tự lực thực hiện được nghiên cứu, điều tra, khảo sát… nhưng còn phải điều chỉnh.
Thực hiện nghiên cứu, điều tra, khảo sát…
nhưng chưa phù hợp với
chủ đề
STEM.
Chưa thực hiện được các bước nghiện cứu, điều tra, khảo sát…
để GQVĐ trong chủ đề STEM.
4. Đánh giá giải pháp
5. Đánh giá tính hiệu quả của giải pháp.
Tự lực đánh giá được đầy đủ ưu, nhược điểm của các phương pháp.
Tự lực đánh giá được ưu, nhược điểm của các phương pháp nhưng chưa đầy đủ.
Trong quá trình đánh giá nhưng chưa phù hợp với chủ đề STEM
Chưa đánh giá được tính hiệu quả của giải pháp.
6. Điều chỉnh, vận dụng vào bối cảnh mới.
Điều chỉnh được phương án thiết kế, tối ưu hóa sản phảm, vận dụng linh hoạt vào chủ đề STEM khác.
Điều chỉnh được phương án thiết kế, có thể vận dụng vào chủ đề STEM khác.
Điều chỉnh được phương án thiết kế, nhưng không vận dụng được vào
chủ đề
STEM khác.
Chưa điều chỉnh được phuơng án thiết để phù hợp với chủ đề STEM.
5. Định hướng nghề nghiệp
7. Xác định được hướng phát triển phù hợp với bản thân, lựa chọn các môn học phù hợp với định hướng nghề nghiệp của bản thân.
Phát hiện được KT, KN liên quan đến, định hướng được ngành nghề phù hợp với bản thân và nhu cầu về lao động của xã hội.
Phát hiện được KT, KN liên quan đến ngành nghề, định hướng được ngành nghề phù hợp với bản thân.
Có hiểu biết KT, KN liên quan đến các ngành nghề, định hướng được nghề nghiệp phù hợp.
Có hiểu biết cơ bản về một số ngành nghề nhưng chưa định hướng được nghề nghiệp cho bản thân.
262
4 Xây dựng chủ đề STEM “Sản xuất tinh ầu qu ” 4 1 Lí do chọn chủ đề
Quế là nguyên liệu dễ kiếm trong cuộc sống. Tinh dầu quế chứa hàm lượng cinnamaldehyde có công thức C6H5CH=CHCHO (tồn tại ở đồng phân trans (E)) là thành phần chính trong quế [24]. Tinh dầu quế có tác dụng tốt với sức khỏe con người: cải thiện lượng đường trong máu; với đặc tính chống viêm, tinh dầu quế có thể là một phương thuốc tự nhiên hiệu quả cho các vấn đề viêm da như phát ban và mụn trứng cá; là một thực phẩm đốt cháy chất béo và công cụ có giá trị để giảm cân; xông tinh dầu quế trị cảm lạnh; có thể tự làm chất khử mùi bằng cách kết hợp các hương liệu như quế, cam, chanh và đinh hương làm xịt phòng tự chế.
Ngoài ra nó còn có tác dụng đuổi muỗi, đuổi chuột, côn trùng,… [18, 24].
Tinh dầu quế với thành phần chính chiếm khoảng 70% - 90% là cinnamaldehyde, có màu vàng óng, được chiết xuất bằng phương pháp chưng cất hơi nước từ 100% vỏ và lá quế tự nhiên [22].
Như vậy có thể thấy tinh dầu quế có đặc tính kháng khuẩn cao và hương thơm nồng ấm, được sử dụng phổ biến trong việc trị liệu và cải thiện sức khỏe. Học sinh có thể tự làm cho mình và gia đình một lọ tinh dầu với cách làm không quá phức tạp mà lại tiết kiệm được chi phí thông qua đó học sinh được rèn các kĩ năng thực hành, vận dụng các kiến thức kĩ năng đã học vào quá trình chưng cất điều chế tinh dầu.
4 Mục tiêu củ chủ đề
Năng lực
Năng lực đặc thù
Năng lực nhận thức hoá học
- Nêu được khái niệm về tinh dầu, thành phần hoá học chính, phương pháp điều chế, ứng dụng của tinh dầu quế.
- Trình bày được quy trình sản xuất tinh dầu quế và các dụng cụ, nguyên vật liệu cần thiết cho quá trình sản xuất.
- Trình bày được các lưu ý của từng bước khi tiến hành sản xuất tinh dầu.
Năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hoá học - Phân tích được quy trình sản xuất tinh dầu.
- Đánh giá thành phần hoá học trong sản xuất
Năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học - Thiết kế được bộ dụng cụ chưng cất tinh dầu quế.
- Chưng cất được tinh dầu quế, sản xuất tinh dầu đảm bảo an toàn.
- Lập được quy trình sản xuất tinh dầu đảm bảo các tiêu chí đề ra.
- Lập kế hoạch cá nhân/ nhóm để sản xuất tinh dầu dựa trên quy trình đề ra.
- Vận dụng được các kiến thức về tinh dầu để điều chế tinh dầu theo yêu cầu, tiêu chí cụ thể và đánh giá thành phần hoá học trong sản xuất.
Năng lực chung
Năng lực giao tiếp và hợp tác: Lựa chọn được hình thức làm việc nhóm với quy mô phù hợp với yêu cầu nhiệm vụ.
Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo: Phân tích được tình huống trong học tập, phát triển và nêu được tình huống có vấn đề trong học tập, trong cuộc sống.
Phẩm chất
- Chăm chỉ: Nghiêm túc, chủ động, tích cực tham gia các hoạt động học, tìm hiểu nhiều tài liệu, sách báo về tinh dầu.
263 - Trung thực: Nghiêm túc nhìn nhận khuyết điểm của bản thân, của nhóm trong thiết kế và chế tạo sản phẩm.
- Trách nhiệm: Tiết kiệm trong chi tiêu, mua sắm dụng cụ, nguyên vật liệu; sử dụng vật liệu thân thiện với môi trường và an toàn.
2.4.3. Nội dung chủ đề
* Nguyên iệu và ng c
- Nguyên liệu: Vỏ quế, muối ăn, Na2SO4, dung môi để chiết.
- Dụng cụ: Bộ nồi chưng cất tinh dầu, lọ thủy tinh tối màu, phễu chiết.
* Ti n trình hoạt động
Hoạt động 1: Xác định yêu cầu của chủ đề chưng cất tinh dầu quế
Mục tiêu:
- HS trình bày tác dụng của tinh dầu quế.
- HS trình bày một số phương pháp sản xuất tinh dầu quế, lựa chọn các phương pháp phù hợp để chưng cất tinh dầu quế.
Sản phẩm của HS:
- Bản ghi chép kiến thức về tinh dầu quế, mô hình chưng cất tinh dầu quế.
- Bảng mô tả nhiệm vụ của của các thành viên, thời gian thực hiện, yêu cầu đối với sản phẩm.
Thực hiện:
Bước 1. Đặt vấn đề, chuyển giao nhiệm vụ học tập
GV đặt ra vấn đề: Hiện nay các sản phẩm tinh dầu nguồn gốc thiên nhiên rất được ưa chuộng, trong đó có tinh dầu quế vì có nhiều tác dụng. Vậy chúng ta có thể tự chưng cất tinh dầu quế để sử dụng được không?
Bước 2: HS tìm hiểu phương pháp chưng cất tinh dầu quế
Trên cơ sở HS đã tự tìm hiểu ở nhà, GV yêu cầu HS nêu một số phương pháp sản xuất tinh dầu quế và từ đó lựa chọn phương pháp phù hợp.
Bước 3: Giao nhiệm vụ cho HS và xây dựng các tiêu chí đánh giá sản phẩm
GV giao nhiệm vụ cho các nhóm: Thiết kế mô hình chưng cất tinh dầu từ vật dụng có sẵn trong gia đình, chưng cất thử nghiệm.
GV yêu cầu các nhóm xây dựng tiêu chí cho sản phẩm.
Bước 4. GV thống nhất kế hoạch triển khai cho các chuỗi hoạt động và thời lượng cho mỗi hoạt động.
Hoạt động chính Thời lượng
Hoạt động 1. Xác định yêu cầu của chủ đề Chưng cất tinh dầu quế 10 phút cuối tiết học trước Hoạt động 2. Tìm hiểu kiến thức nền, thiết kế mô hình chưng cất tinh
dầu quế
1 tuần (HS tự làm ở nhà theo nhóm) Hoạt động 3. Báo cáo phương pháp và mô hình chưng cất tinh dầu quế 1 tiết
Hoạt động 4. Thử nghiệm sản xuất tinh dầu quế 1 tuần (HS tự làm ở nhà theo nhóm) Hoạt động 5: Triển lãm, giới thiệu sản phẩm 3/4 tiết
Hoạt động 6: Hoàn thành nội dung phiếu đánh giá toàn bộ quá trình 1/4 tiết
264
Hoạt động 2: Tìm hiểu kiến thức nền, thiết kế mô hình chưng cất tinh dầu quế
Mục tiêu:
HS trình bày thành phần chính của tinh dầu là cinnamaldehyde. HS lựa chọn cách làm tinh dầu quế bằng phương pháp chưng cất hơi nước và làm bộ chưng cất tinh dầu đơn giản.
Sản phẩm của HS:
- Một bảng ghi chép xác định nhiệm vụ của từng nhóm và nhiệm vụ của các thành viên trong nhóm;
- Nguyên liệu, vật liệu;
- Bản thiết kế mô hình chưng cất tinh dầu;
- Quy trình chưng cất tinh dầu quế;
- Bản kế hoạch thực hiện với mốc thời gian và nhiệm vụ rõ ràng.
Thực hiện:
Bước 1: HS tìm hiểu kiến thức về ứng dụng, tính chất vật lí của aldehyde, thành phần chính của tinh dầu quế.
- GV cung cấp từ khóa để HS dễ tìm kiếm trên internet, một số video…
- HS tìm hiểu qua sách, trên mạng internet về ứng dụng, tính chất vật lí của aldehyde, thành phần chính của tinh dầu quế.
- HS theo dõi video chưng cất tinh dầu quế, dụng cụ chưng cất tinh dầu.
Bước 2: HS thiết kế mô hình chưng cất tinh dầu từ các đồ dùng có sẵn trong gia đình Bước 3: HS tìm hiểu chưng cất tinh dầu quế
- HS đưa ra sơ đồ chưng cất tinh dầu như trong Hình 1.
Hình 1. Sơ đồ chưng cất tinh ầu
Hoạt động 3: Báo cáo phương pháp và mô hình chưng cất tinh dầu quế
Mục tiêu:
HS trình bày được kiến thức nền, sơ đồ chưng cất tinh dầu, chú ý an toàn trong chưng cất tinh dầu, sơ đồ mô hình chưng cất tinh dầu.
Dự kiến sản phẩm của HS:
HS có quy trình chưng cất tinh dầu, bản thiết kế mô hình chưng cất tinh dầu.
Thực hiện:
Bước 1: Các nhóm lần lượt trình bày phương án, mỗi nhóm trình bày trong thời gian 5 phút.
Bước 2: GV tổ chức cho HS nhận xét về các phương án mà các nhóm đã trình bày. Các nhóm trả lời, phản biện ý kiến của nhóm khác, có điều chỉnh phù hợp với thiết kế sau khi thảo luận.
Bước 3: GV thông báo nhiệm vụ tiếp theo là thử nghiệm sản xuất tinh dầu quế và báo cáo sản phẩm.
Hoạt động 4: Thử nghiệm sản xuất tinh dầu quế
Mục tiêu:
HS làm được mô hình chưng cất tinh dầu, thực hiện chưng cất tinh dầu tại nhà. Học sinh học được nguyên tắc an toàn trong chế tạo, thực hành chưng cất tinh dầu.
Sản phẩm của HS:
- Bộ dụng cụ chưng cất tinh dầu theo các tiêu chí đã xây dựng.
Quế Mảnh
nhỏ Ngâm Chưng
cất Chiết Tinh
dầu
265 - Sản phẩm tinh dầu theo các tiêu chí đã được xây dựng.
- Video hướng dẫn chưng cất tinh dầu.
Thực hiện:
Bước 1: HS tìm kiếm nguyên liệu, vật liệu dự kiến.
Bước 2: HS lắp bộ dụng cụ chưng cất tinh dầu.
Bước 3: HS chưng cất thử nghiệm bẳng bộ dụng cụ tự làm. Sản phầm tinh dầu quế thu được đánh giá so với các tiêu chí đã xây dựng.
Bước 4: Hoàn thiện bảng danh mục vật liệu, nguyên liệu và tính giá thành sản phẩm tinh dầu quế.
Bước 5: Đóng gói sản phẩm. Hoàn thiện bản báo cáo làm tinh dầu quế, poster quảng cáo, giới thiệu sản phẩm.
266
Hoạt động 5: Triển lãm, giới thiệu sản phẩm
Mục tiêu:
- HS giới thiệu sản phẩm bộ dụng cụ chưng cất tinh dầu và sản phẩm tinh dầu quế.
- HS được thực hành kĩ năng thuyết trình, phản biện.
Sản phẩm của HS:
- HS các nhóm báo cáo được quy trình thực hiện và giới thiệu được sản phẩm tinh dầu tự làm của nhóm.
- Thiết kế mô hình chưng cất hoặc sơ đồ chưng cất tinh dầu quế có điều chỉnh.
Thực hiện:
Bước 1: Các nhóm trưng bày sản phẩm Bước 2: Các nhóm báo cáo sản phẩm
Bước 3: Các nhóm khác (hoặc GV) chia sẻ kinh nghiệm thông qua một số câu hỏi - Làm thế nào để khi chưng cất thu được nhiều tinh dầu?
HS thực hiên:
+ Chú ý kích thước của quế không to, nhưng cũng không được nhỏ như khi nghiền bột vì dễ làm tắc ống dẫn hơi.
+ Có thể lắp thêm đồng hồ đo nhiệt để điều chỉnh lượng nhiệt phù hợp khi chưng cất tinh dầu.
+ Hệ thống nước làm lạnh liên tục.
- Nếu có thời gian làm thêm thì em có cải tiến mô hình chưng cất tinh dầu của nhóm mình không?
Hoạt động 6: Hoàn thành nội dung phiếu đánh giá toàn bộ quá trình
Mục tiêu: HS hoàn thành phiếu đánh giá sản phẩm.
Sản phẩm của HS:
- Phiếu đánh giá theo tiêu chí đã đề xuất.
- Điểm đánh giá các thành viên trong nhóm.
- Điểm đánh giá sản phẩm của nhóm.
Thực hiện:
+ GV thiết kế các phiếu tự đánh giá của HS, phiếu hỏi về sự hứng thú của HS sau khi thực hiện xong chủ đề.
+ Điểm của HS được tính bằng trung bình cộng điểm HS tự đánh giá và điểm GV đánh giá.
5 Kết quả thực nghi m sư phạm
Chúng tôi đã tiến hành thực nghiệm sư phạm với chủ đề “Sản xuất tinh dầu quế theo định hướng giáo dục STEM” với 2 nhóm HS, mỗi nhóm HS gồm 32 em ở trường THPT số 1 Lào Cai và trường THPT số 2 Lào Cai, Tỉnh Lào Cai. Sau khi thực hiện xong chủ đề chúng tôi phát Bảng kiểm quan sát NL VDKTKN cho HS tự đánh giá. Các bảng kiểm được chấm điểm theo thang điểm nguyên cho từng tiêu chí. Kết quả điểm trung bình đạt được của mỗi tiêu chí của HS được trình bày ở Bảng 2.
267 Bảng 2. Bảng tổng hợp k t quả đánh giá n ng c v n ng ki n th c k n ngcủa HS
Tiêu chí
Lớp đối chứng (ĐC) Lớp thực nghi m (TN)
Số HS đạt điểm Điểm TB tiêu chí
Số HS đạt điểm Điểm TB tiêu
1 2 3 4 1 2 3 4 chí
1 6 10 10 6 2,50 1 3 12 16 3,34
2 6 9 11 6 2,53 1 3 13 15 3,31
3 7 10 10 5 2,41 2 4 14 12 3,13
4 5 11 11 5 2,50 2 4 12 14 3,19
5 6 9 10 7 2,56 2 3 13 14 3,22
6 5 12 10 5 2,47 2 4 12 14 3,19
7 5 9 11 7 2,63 1 3 11 17 3,38
Điểm TB NL VDKTKN lớp ĐC = 2,51 Điểm TB NL VDKTKN lớp TN = 3,25 Độ lệch chuẩn của lớp ĐC = 1,04 Độ lệch chuẩn của lớp TN = 0,85
Phép kiểm chứng t-test độc lập p = 1,18.10-4 Mức độ ảnh hưởng ES = 0,71
Chúng tôi đã xây dựng 7 tiêu chí để dành giá NL VDKTKN của HS trước và sau tác động.
Các tiêu chí cụ thể như sau: 1) Xác định được vấn đề thực tiễn; 2) Huy động được các kiến thức liên quan đến chủ đề; 3) Đề xuất, lựa chọn giải pháp, mô hình phù hợp, thực hiện nghiên cứu để GQVĐ; 4) Thực hiện nghiên cứu, điều tra, khảo sát, làm thí nghiệm…GQVĐ trong chủ đề STEM; 5) Đánh giá tính hiệu quả của giải pháp; 6) Điều chỉnh, vận dụng vào bối cảnh mới;
7) Xác định được hướng phát triển phù hợp với bản thân, lựa chọn các môn học phù hợp với định hướng nghề nghiệp của bản thân.
Kết quả từ Bảng 2 cho thấy:
Từ giá trị trung bình cho thấy khi TN theo mô hình STEM của lớp HS dạy TN có điểm quan sát cao hơn nhiều khi so với lớp ĐC (Độ chênh lệch điểm TB giữa lớp TN và lớp ĐC là 0,74).
Điều đó chứng tỏ rằng áp dụng giáo dục STEM đã có mức ảnh hưởng khá lớn đối với việc phát triển năng lực vận dụng kiến thức kĩ năng hóa học cho HS.
Xác định mức độ ảnh hưởng (ES): ES = 0,71. Từ giá trị ES, tra bảng Cohen [25] cho thấy việc sử dụng mô hình STEM đã tác động khá lớn đến phát triển NL VDKTKN cho HS. Giá trị p giữa lớp TN và lớp ĐC luôn < 0,05 cho thấy sự chênh lệch rõ rệt của điểm TB các NL VDKTKN cho HS sau khi tác động của các nhóm lớp TN và lớp ĐC thông qua dạy học chủ đề STEM “Sản xuất tinh dầu quế” (Chương 9 - Hóa học 11) không có khả năng xảy ra ngẫu nhiên.
Chứng tỏ tác động của nghiên cứu đã tạo ra có mức ảnh hưởng khá lớn đối với các lớp TN.
Theo Hình 2, sự tiến bộ trong việc đánh giá NL VDKTKN của HS cho thấy từng tiêu chí của NL VDKTKN mà chúng tôi đánh giá trong quá trình rèn luyện của HS lớp TN đều tăng dần (thể hiện ở các hình bên trái, đồ thị biểu diễn mỗi NL đều đi lên; ở các hình bên phải đường biểu diễn điểm TB các NL của lớp TN đều nằm ở phía trên cao hơn so với lớp ĐC).
Kết quả thực nghiệm sư phạm cho thấy việc dạy học thông qua chủ đề theo hướng giáo dục STEM đã phát triển NL VDKTKN cho HS, đồng thời góp phần tạo cơ hội cho HS rèn luyện, phát triển năng lực chyên biệt hóa học và các phẩm chất, năng lực khác được theo định hướng của Chương trình Giáo dục phổ thông tổng thể 2018.
268
Hình 2. K t quả đánh giá n ng c v n ng ki n th c k n ng của học sinh
3. Kết luận
Giáo dục STEM là hoạt động giáo dục rất cần thiết được triển khai trong chương trình học và nhân rộng trong các trường học từ cấp tiểu học đến cấp THPT ở Việt Nam. Với chủ đề dạy hoc STEM chưng cất tinh dầu quế đã tạo sự hứng thú và phát trển NL VDKTKN cho HS. Qua chủ đề STEM môn Hóa học trở nên gần gũi với cuộc sống, HS được vận dụng kiến thức hóa học vào trong thực tiễn, giải quyết một số vấn đề trong học tập. Kết quả thực nghiệm bước đầu cho thấy vai trò của giáo dục STEM trong dạy học chủ đề đối với sự phát triển năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học của HS. Hiệu quả của giáo dục STEM đối với sự phát triển các năng lực chung và năng lực hóa học nói riêng sẽ được đề cập đến trong các nghiên cứu tiếp theo. Kết quả nghiên cứu của bài báo nhằm định hướng cho GV phổ thông quan tâm và sử dụng khi thực hiện Chương trình giáo dục phổ thông 2018.
Lời cảm ơn. Nghiên cứu này được tài trợ bởi Bộ Giáo dục và Đào tạo thông qua đề tài B2020-TNA-07.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] An Dang Thi Thuan, Duc Nguyen Mau, Thien Trinh Le, 2021. Developing Integrated Teaching Capacity Following STEM Educational Orientation for Pedagogical Chemistry Students. American Journal of Educational Research, Vol. 9, No. 4, 146-156. doi:
10.12691/education-9-4-1.
[2] Alan West Mark Hardman, 2016. Phương pháp Giáo dục theo định hướng STEM.
[3] Margery Gardner, 2017. Understanding integrated STEM science instruction through the experiences of teachers and students, Syracuse University.
[4] Jr. Hays Blaine Lantz, Ed.D., 2009. Science, technology, engineering and mathematics (STEM) education. What form? What function, CurrTech Integrations, Science Education.
[5] Tameka Clarke Douglas Karl A. Smith, Monica F. Cox, 2009. Supportive Teaching and Learning Strategies in STEM Education, How People Learn framework, Wiley InterScience, pp. 19-32.
[6] Dame Julia Higgins, 2016. Teacher training and development to inspire STEM education.
The Global Challenge, British Council.
[7] Kelley and Knowles, 2016. A conceptual framework for integrated STEM education, International Journal of STEM Education. 3(11), pp. 2-11.
269 [8] Ban chấp hành trung ương Đảng Cộng sản việt nam, 2013. Nghị quyết Hội nghị Trung
ương 8 khóa XI về Đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, Hà Nội, Số: 29-NQ/TW.
[9] Thủ tướng Chính phủ, 2017. Chỉ thị về việc Tăng cường năng lực tiếp cận cuộc Cách mạng Công nghiệp lần thứ 4, Hà Nội, số: 16/CT-TTg.
[10] Bộ Giáo dục và Đào Tạo, 2020. Công văn số 3089 về việc Triển khai thực hiện giáo dục STEM trong giáo dục trung học.
[11] Bộ Giáo dục và Đào Tạo, 2019. Tài liệu tập huấn xây dựng và thực hiện các chủ đề giáo dục STEM trong trường trung học.
[12] Nguyen Mau Duc, Nguyễn Quang Linh, Chokchai Yueyong, 2019. Situation of organizing STEM activities in Vietnamese School. Journal of Physics: Conference Series 1340, doi:
10.1088/1742-6596/1340/1/012030.
[13] Nguyễn Văn Biên, Tưởng Duy Hải (đồng Chủ biên), Trần Minh Đức, Nguyễn Văn Hạnh, Chu Cẩm Thơ, Nguyễn Anh Thuấn, Đoàn Văn Thược, Trần Bá Trình, 2019. Giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông. NXB Giáo dục Việt Nam.
[14] Bùi Ngọc Quỳnh, 2020. Phát triển năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng cho học sinh thông qua hoạt động trải nghiệm hướng nghiệp trong dạy học Chương 6 - Hóa học 12, Luận văn Thạc sĩ, Sư phạm Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội.
[15] Lê Thị Huyền Thanh, 2016. Phát triển năng lực vận dụng kiến thức thông qua dạy học bài tập thực tiễn chương Nitơ - Photpho Hóa học 11 THPT. Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Hóa học, Trường Đại học Giáo dục, Đại học Quốc gia Hà Nội.
[16] Vũ Thị Hồng Linh, 2020. Phát triển năng lực vận dụng kiến thức kĩ năng cho học sinh thông qua dạy học Chương 9 - Hóa học 11 theo định hướng STEM. Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội.
[17] Nguyễn Thị Ngoan, 2017. Vận dụng một số PPDH tích cực trong dạy học chương Cacbon - Silic - Hóa học 11 nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức cho học sinh. Luận văn Thạc sĩ Khoa học Giáo dục, Đại học Quốc gia Hà Nội.
[18] http://tinhdauyenbai.com/index.php/vi/news/Tin-tuc/Du-an-dau-tu-nha-may-san-xuat-tinh- dau-que-10/ truy cập ngày 12/9/2021.
[19] Từ điển Tiếng Việt, 1993. NXB Văn hoá, Hà Nội.
[20] Nguyễn Công Khanh, Đào Thi Oanh, 2014. Kiểm tra và đánh giá trong giáo dục. NXB Đại học Sư Phạm.
[21] 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 - BGD&ĐT ngày 26/12/2018 của Bộ trưởng Bộ GD&ĐT).
[22] Nguyễn Thị Thanh, Hoàng Thị Phương, Trần Trung Ninh, 2014. Phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh thông qua việc vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh thông qua việc vận dụng lí thuyết kiến tạo vào dạy học Hóa học. Tạp chí Giáo dục, số 324, tr 53-54; 59.
[23] Raja, P., Abdurrahman, & Setiyadi, A. B., 2020. Exploring Teacher’s Pedagogical Content Knowledge Improvement: The Opportunity and Challenging of Integrated STEM Learning Approach for Non-STEM Majors. Journal of Physics: Conference Series, 1467(1).
https://doi.org/10.1088/1742-6596/1467/1/012070.
[24] http://tinhdau100.com/quy-trinh-san-xuat-tinh-dau-que-a-z.html truy cập ngày 12/9/2021.
[25] Cohen L, M. L. and M. K., 2017. Research methods in education. Taylor and Francis.
270
ABSTRACT
Teaching the topic "Cinnamon oil production" in Chemistry Grade 11 in the direction of STEM education for developing ability
to apply knowledge and skills for students
Nguyen Mau Duc1, Nguyen Quang Linh2 and Vu Thi Hong Linh3
1Faculty of Chemistry, Hanoi National University of Education
2Faculty of Chemistry, Thai Nguyen University of Education
3Lao Cai No. 2 High School
STEM is an educational model that is currently attracting particular interest from scholars, policymakers and educators all over the world, including in Vietnam. Through this model, students not only have a chance to learn scientific knowledge of different fields but also learn how to apply that knowledge into practice creatively. In each STEM-based lesson, students are placed in a situation with either scientific or technical problems that need to be solved. Based on the researches on STEM education and the capacity to use knowledge and skills, the article proposes the teaching process and the organization of teaching activities with the Chemistry topic of "Cinnamon oil production", following STEM education, aiming at developing the grade-11 students’ capacity of using knowledge and skills. The initial pedagogical experimental results show the effectiveness of the proposed teaching process and teaching activities in the formation and development of the grade-11 students’ capacity of using knowledge and skills.
Keywords: STEM education, capacity, knowledge and skills, Chemistry 11, cinnamon oil.
