Sáng kiến kinh nghiệm Vận dụng dạy học STEM phần hóa học phi kim Lớp 11 nhằm phát triển năng lực và phẩm chất cho học sinh

 2 
hợp trong Chƣơng trình GDPT mới. Vì thế, tƣ tƣởng này của giáo dục STEM cần đƣợc 
khai thác và đƣa vào mạnh mẽ trong Chƣơng trình GDPT mới. 
 Qua quá trình nghiên cứu và giảng dạy, tôi thấy kiến thức phần phi kim Hóa học 
11 có rất nhiều ứng dụng trong đời sống và sản xuất. Giáo viên có thể tổ chức cho các 
nhóm học sinh nghiên cứu về thực trạng, nguyên nhân, tác hại của phân bón hóa học và 
hiệu ứng nhà kính. Học sinh tự tay làm ra những sản phẩm, đồ dùng, vật dụng từ những 
nguyên liệu bỏ đi, biết bảo vệ môi trƣờng sống, đồng thời đƣợc rèn kỹ năng thực hành 
thí nghiệm. Từ đó học sinh biết ứng dụng kiến thức vào trong thực tế đời sống. 
 Chính vì những lí do trên, tôi lựa chọn đề tài nghiên cứu: “Vận dụng dạy học 
STEM phần hóa học phi kim lớp 11 nhằm phát triển năng lực và phẩm chất cho 
học sinh” với mong muốn góp phần vào việc đổi mới nâng cao chất lƣợng và hiệu quả 
dạy học môn Hóa học. 
II. MÔ TẢ GIẢI PHÁP 
II.1. Mô tả giải pháp trước khi tạo ra sáng kiến 
 Qua công tác giảng dạy ở trƣờng THPT nói chung và THPT C Nghĩa Hƣng nói 
riêng, tôi thấy còn tồn tại một số thực trạng nhƣ sau: 
 * Đối với giáo viên : 
 - Phần lớn một số giáo viên chỉ chú trọng đến dạy học truyền thụ kiến thức vì áp 
lực thi cử mà chƣa quan tâm nhiều đến việc dạy học phát triển năng lực, phẩm chất cho 
học sinh. Dạy học chƣa định hƣớng đƣợc nghề nghiệp cho học sinh. 
 - Có nhiều giáo viên đã tiếp cận với các phƣơng pháp dạy và kỹ thuật dạy học 
tích cực để giảng dạy trên lớp nhằm phát huy các năng lực của học sinh, tuy nhiên thời 
lƣợng có hạn nên các phƣơng pháp chỉ là hình thức mà chƣa đi sâu cụ thể để giải quyết 
một vấn đề cụ thể đặc biệt là vấn đề liên quan đến thực tế, đời sống. 
 - Bản thân tôi là một giáo viên hóa học, mặc dù trong các tiết dạy tôi đã sử dụng 
nhiều phƣơng pháp và kỹ thuật dạy học tích cực nhƣ hoạt động nhóm, chuyên gia, nêu 
vấn đề, phát vấn học sinh nhƣng hiệu quả chƣa đƣợc cao do thời gian trên lớp hạn chế. 4 
kĩ năng thực hành rất hạn chế và là nguyên nhân năng lực làm việc hạn chế sau khi tốt 
nghiệp, đặc biệt là trong thời đại 4.0 với kỉ nguyên của thế giới phẳng thì khả năng đáp 
ứng đầu ra sau khi ra trƣờng lại càng rất khó khăn. 
 Nhƣ vậy với phƣơng pháp dạy học truyền thống, học sinh khó có thể rèn luyện, 
phát triển đƣợc các năng lực của bản thân.Việc đƣa phƣơng pháp giáo dục STEM vào 
giảng dạy là góp phần tích cực vào hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực cho 
học sinh. 
II.2. Cơ sở lý luận và thực tiễn áp dụng sáng kiến 
II.2.1. Cơ sở lý luận 
II.2.1.1. Một số vấn đề về STEM và phát triển năng lực 
II.2.1.1.1. Khái niệm STEM[6] 
 STEM là thuật ngữ xuất phát từ phƣơng pháp giảng dạy và học tập tích hợp nội 
dung và các kỹ năng khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. 
 Giáo dục STEM là phƣơng thức giáo dục tích hợp theo cách tiếp cận liên môn 
(interdisciplinary) và thông qua thực hành, ứng dụng. Thay vì dạy bốn môn học nhƣ các 
đối tƣợng tách biệt và rời rạc, STEM kết hợp chúng thành một mô hình học tập gắn kết 
dựa trên các ứng dụng thực tế. Qua đó, học sinh vừa học đƣợc kiến thức khoa học, vừa 
học đƣợc cách vận dụng kiến thức đó vào thực tiễn. 
 Thuật ngữ STEM đƣợc hiểu nhƣ một “tổ hợp đa lĩnh vực” bao gồm: Khoa học 
(Science), Công nghệ (Technology), Kỹ thuật (Engineering) và Toán học 
(Mathconatics). Bốn lĩnh vực này đƣợc mô tả nhƣ sau: 
 Khoa học, là việc nghiên cứu thế giới tự nhiên, bao gồm các quy luật tự nhiên 
của Vật lý, Hoá học, Sinh học và giải quyết hoặc ứng dụng các hiện tƣợng, nguyên lý, 
quan niệm hoặc quy tắc của các môn này. Khoa học vừa là một chỉnh thể kiến thức 
đƣợc tích luỹ qua thời gian, vừa là một tiến trình - mang tính khoa học - tạo ra kiến thức 
mới. Kiến thức từ khoa học sẽ cung cấp thông tin cho tiến trình thiết kế kỹ thuật. 6 
 Giáo dục STEM là phƣơng pháp tiếp cận, khám phá trong giảng dạy và học tập 
giữa hai hay nhiều hơn các môn học STEM, hoặc giữa một chủ đề STEM và một hoặc 
nhiều môn học khác trong nhà trƣờng. 
 STEM trong trƣờng phổ thông đƣợc hiểu là trang bị cho ngƣời học những kiến 
thức và kĩ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và 
toán học. Những kiến thức và kĩ năng này phải đƣợc tích hợp, lồng ghép và bổ trợ nhau 
giúp học sinh không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể áp dụng để thực hành và 
tạo ra đƣợc những sản phẩm trong cuộc sống thƣờng ngày. Những sản phẩm này không 
nhất thiết phải là sản phẩm mới, đừng suy nghĩ rằng các em phải tạo ra điều gì đó mới 
mẻ mới là STEM, nhƣ vậy các em đã là những nhà sáng chế rồi, tất nhiên nếu tạo ra sản 
phẩm mới thì càng tốt. 
II.2.1.1.2. Xu thế tất yếu của dạy học STEM trong thời gian tới. 
 Chƣơng trình giáo dục phổ thông 2018 định hƣớng phát triển phẩm chất và năng 
lực học sinh, mục tiêu của chƣơng trình nhằm để trả lời cho câu hỏi: Học xong chƣơng 
trình học sinh làm đƣợc gì? Chính vì vậy mà cần phải đổi mới phƣơng pháp dạy học, 
kiểm tra đánh giá theo định hƣớng phát triển phẩm chất và năng lực học sinh. Các 
phƣơng pháp và hình thức tổ chức dạy học cần phải gắn nội dung bài học với những 
vấn đề thực tiễn và giáo viên tổ chức hoạt động để học sinh tìm hiểu và giải quyết đƣợc 
vấn đề, thông qua đó tiếp thu tri thức một cách chủ động. Giáo dục STEM cũng xuất 
phát từ vấn đề nảy sinh trong thực tiễn đƣợc xây dựng thành các chủ đề/bài học STEM, 
thông qua việc giáo viên tổ chức các hoạt động học sẽ giúp học sinh tìm ra đƣợc những 
giải pháp để giải quyết vấn đề mà chủ đề/bài học STEM nêu ra. 
 Trong những năm qua, Đảng, Chính phủ, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã có nhiều 
văn bản chỉ đạo, hƣớng dẫn thực hiện và đổi mới giáo dục trong có liên quan đến giáo 
dục STEM đƣợc ban hành, cụ thể nhƣ: Nghị quyết số 29/NQ–TW Hội nghị lần thứ 8 
của Ban chấp hành Trung ƣơng Đảng về đổi mới căn bản, toàn diện Giáo dục và Đào 
tạo; Quyết định 522/QĐ–TTg ngày 14 tháng 5 năm 2018 của Thủ tƣớng Chính phủ phê 8 
 Hiện nay, phƣơng pháp giảng dạy truyền thống thƣờng chỉ tập trung vào các lý 
thuyết, khái niệm “khô khan”, bắt học sinh phải học thuộc mà thiếu đi phần thực hành 
để ngƣời học có thể trải nghiệm và hiểu đƣợc bản chất của vấn đề đƣợc dạy. Điều này 
dễ sinh ra tâm lý chán nản, không gợi đƣợc sự hứng thú trong môn học cho nhiều bạn 
học sinh . 
 Để môn học này trở nên thú vị và dễ hiểu hơn, trong chƣơng trình giảng dạy cần 
lồng ghép khéo léo lý thuyết và thực hành, khiến học sinh có thể vận dụng các kiến 
thức học đƣợc vào thực tế. Điều này sẽ khiến môn học tƣởng nhƣ khô khan này trở nên 
gần gũi và đạt đƣợc hiệu quả cao hơn trong quá trình truyền đạt và tiếp thu kiến thức. 
 Đặc biệt, khi bƣớc vào cấp 3, đa phần học sinh sẽ bƣớc vào tuổi dậy thì và có sự 
thay đổi lớn trong tâm lý. Môi trƣờng học tập mới, bạn bè mới, môn học mới với những 
áp lực vô hình về điểm số khiến một số học sinh cảm thấy chán nản, dễ sinh ra cảm xúc 
tiêu cực với việc học tập, đến trƣờng. 
 Giáo dục STEM rất phù hợp cho học sinh ở giai đoạn này bởi STEM không chỉ 
giúp các em chủ động tiếp thu kiến thức và khơi dậy sự hứng thú với môn học, mà còn 
khiến các em tƣơng tác, hòa đồng với nhau hơn qua các hoạt động STEM. 
II.2.1.1.4. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM[6] 
 Việc đƣa giáo dục STEM vào trƣờng trung học mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp 
với định hƣớng đổi mới giáo dục phổ thông. Cụ thể là: 
 - Đảm bảo giáo dục toàn diện: Triển khai giáo dục STEM ở nhà trƣờng, bên cạnh 
các môn học đang đƣợc quan tâm nhƣ Toán, Khoa học, các lĩnh vực Công nghệ, Kỹ 
thuật cũng sẽ đƣợc quan tâm, đầu tƣ trên tất cả các phƣơng diện về đội ngũ giáo viên, 
chƣơng trình, cơ sở vật chất. 
 - Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM: Các dự án học tập trong giáo 
dục STEM hƣớng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực 
tiễn, học sinh đƣợc hoạt động, trải nghiệm và thấy đƣợc ý nghĩa của tri thức với cuộc 
sống, nhờ đó sẽ nâng cao hứng thú học tập của học sinh. 10 
Hình 3: Năng lực và phẩm chất của HS 12 
 Căn cứ vào nội dung kiến thức trong chƣơng trình các môn học và các hiện tƣợng, 
quá trình gắn với các kiến thức đó trong tự nhiên; quy trình hoặc thiết bị công nghệ có 
sử dụng của kiến thức đó trong thực tiễn... để lựa chọn chủ đề của bài học. 
 * Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết 
 Sau khi chọn chủ đề của bài học, cần xác định vấn đề cần giải quyết để giao cho 
học sinh thực hiện sao cho khi giải quyết vấn đề đó, học sinh phải học đƣợc những kiến 
thức, kĩ năng cần dạy trong chƣơng trình môn học đã đƣợc lựa chọn (đối với STEM 
kiến tạo) hoặc vận dụng những kiến thức, kỹ năng đã biết (đối với STEM vận dụng) để 
xây dựng bài học. 
 * Bước 3: Xây dựng tiêu chí của thiết bị/giải pháp giải quyết vấn đề 
 Sau khi đã xác định vấn đề cần giải quyết/sản phẩm cần chế tạo, cần xác định rõ 
tiêu chí của giải pháp/sản phẩm. Những tiêu chí này là căn cứ quan trọng để đề xuất giả 
thuyết khoa học/giải pháp giải quyết vấn đề/thiết kế mẫu sản phẩm. 
 * Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học 
 Mỗi bài học STEM đƣợc tổ chức theo 5 hoạt động: Xác định vấn đề; Nghiên cứu 
kiến thức nền và đề xuất giải pháp; Lựa chọn giải pháp; Chế tạo mẫu, thử nghiệm và 
đánh giá; Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh. 
 Tiến trình bài học STEM tuân theo quy trình kĩ thuật nêu trên nhƣng các "bƣớc" 
trong quy trình không đƣợc thực hiện một cách tuyến tính (hết bƣớc nọ mới sang bƣớc 
kia) mà có những bƣớc đƣợc thực hiện song hành, tƣơng hỗ lẫn nhau. Việc "Nghiên 
cứu kiến thức nền" đƣợc thực hiện đồng thời với "Đề xuất giải pháp"; "Chế tạo mô 
hình" đƣợc thực hiện đồng thời với "Thử nghiệm và đánh giá", trong đó bƣớc này vừa 
là mục tiêu vừa là điều kiện để thực hiện bƣớc kia. 
 Tiến trình mỗi bài học STEM đƣợc thực hiện phỏng theo quy trình kĩ thuật, trong 
đó việc "Nghiên cứu kiến thức nền" trong tiến trình dạy học mỗi bài học STEM chính 
là việc học để chiếm lĩnh nội dung kiến thức trong chƣơng trình giáo dục phổ thông 
tƣơng ứng với vấn đề cần giải quyết trong bài học, trong đó học sinh là ngƣời chủ động 14 
 Trải nghiệm STEM còn có thể đƣợc thực hiện thông qua sự hợp tác giữa trƣờng 
phổ thông với các cơ sở giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp. Theo cách này sẽ kết 
hợp đƣợc thực tiễn phổ thông với ƣu thế về cơ sở vật chất của giáo dục đại học, giáo 
dục nghề nghiệp. 
 Các trƣờng phổ thông có thể triển khai giáo dục STEM thông qua hình thức câu 
lạc bộ. Tham gia câu lạc bộ STEM, HS đƣợc học tập nâng cao trình độ, triển khai các 
dự án nghiên cứu, tìm hiểu các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM. Đây là hoạt động 
theo sở thích, năng khiếu của HS, diễn ra định kỳ, trong cả năm học. 
 Tổ chức tốt hoạt động câu lạc bộ STEM cũng là tiền đề phát triển các dự án 
nghiên cứu trong khuôn khổ cuộc thi khoa học kĩ thuật dành cho HS trung học. Bên 
cạnh đó, tham gia câu lạc bộ STEM còn là cơ hội để HS thấy đƣợc sự phù hợp về năng 
lực, sở thích, giá trị của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM. 
 * Hoạt động nghiên cứu khoa học- kĩ thuật 
 Giáo dục STEM có thể đƣợc triển khai thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học 
– kĩ thuật và tổ chức các cuộc thi sáng tạo khoa học – kĩ thuật với nhiều chủ đề khác 
nhau thuộc các lĩnh vực robot, năng lƣợng tái tạo, môi trƣờng, biến đổi khí hậu, nông 
nghiệp công nghiệp cao.. 
 Hoạt động này không mang tính đại trà mà dành cho những HS có năng lực, sở 
thích và hứng thú với các hoạt động tìm tòi, khám phá khoa học, kĩ thật giải quyết các 
vấn đề thực tiễn. 
 Tổ chức tốt hoạt động sáng tạo khoa học – kĩ thuật là tiền đề để triển khai các dự 
án nghiên cứu trong khuôn khổ cuộc thi khoa học – kĩ thuật dành cho HS trung học 
đƣợc tổ chức thƣờng niên. Đây là cơ hội để HS phát triển năng lực sáng tạo và biết vận 
dụng kiến thức giải quyết các vấn đề thực tiễn. 
II.2.1.2. Phân tích chương trình phi kim hóa học 11 
II.2.1.2.1. Vị trí phần Phi kim Hóa học – Hóa học 11 
 Theo chƣơng trình của Bộ GD và ĐT, phần hóa học phi kim 11 là nội dung mở 16 
II.2.1.2.3. Mục tiêu phần phi kim hóa học lớp 11 ở trường THPT 
1.Kiến thức 
 - Nêu đƣợc vị trí trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử, tính chất vật 
lí, ứng dụng, trạng thái tự nhiên, điều chế của cacbon, nitơ, photpho và silic. 
 - Mô tả đƣợc thành phần hóa học của các loại phân bón hoá học gồm phân đạm, 
phân lân, phân kali, phân hỗn hợp, phân phức hợp, phân vi lƣợng, tác dụng đối với cây 
trồng và điều chế các loại phân này. 
 - Nêu đƣợc các dạng thù hình của cacbon và photpho và so sánh chúng với nhau. 
 - Chứng minh đƣợc tính chất cơ bản của các hợp chất của cacbon, nitơ , photpho 
và silic. Giải thích đƣợc những tính chất đó dựa trên những cơ sở lí thuyết đã học hoặc 
qua các thí nghiệm. 
 - Dự đoán, kiểm tra , kết luận tính chất hóa học của các đơn chất, hợp chất của 
các nguyên tố từ vị trí, cấu hình electron, cấu tạo nguyên tử và các thí nghiệm. 
 - Sử dụng dụng cụ, hóa chất để tiến hành đƣợc an toàn, thành công các thí nghiệm. 
 - Tiến hành thí nghiệm, quan sát hiện tƣợng, quan sát mẫu vật, giải thích và kết 
luận, viết đƣợc phƣơng trình hóa học của phản ứng. 
 - Xử lí đƣợc một số chất thải sau thí nghiệm để bảo vệ môi trƣờng. 
 - Vận dụng các kiến thức đã học để giải thích các hiện tƣợng trong thực tiễn. 
 - Biết vận dụng lý thuyết để giải các bài tập hóa học 
 - Biết cách đọc tài liệu tham khảo, nghiên cứu SGK 
2. Năng lực 
 Phần phi kim hóa học lớp 11 – THPT giúp HS hình thành và phát triển các năng 
lực: 
 - NL vận dụng kiến thức kĩ năng Hóa học vào cuộc sống 
 - NL GQVĐ và sáng tạo 
 - NL sử dụng ngôn ngữ Hóa học 
 - NL sử dụng CNTT & TT