Sáng kiến kinh nghiệm Vận dụng phương pháp giáo dục STEM vào giảng dạy một số bài học môn Hóa học THCS

 2
 CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
 Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
 BÁO CÁO SÁNG KIẾN
 “VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP GIÁO DỤC STEM VÀO GIẢNG DẠY
 MỘT SỐ BÀI HỌC MÔN HÓA HỌC THCS”
 1. Mô tả bản chất của sáng kiến
 Thực hiện "Đổi mới căn bản và toàn diện nền giáo dục Việt Nam theo 
hướng chuẩn hóa, hiện đại hóa, xã hội hóa, dân chủ hóa và hội nhập quốc tế", 
trong đó nâng cao chất lượng giáo dục một cách toàn diện, chú trọng giáo dục 
kỹ năng sống, năng lực sáng tạo, năng lực thực hành, năng lực ngoại ngữ và tin 
học; đáp ứng nhu cầu nhân lực, nhất là nhân lực chất lượng cao phục vụ sự 
nghiệp Công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước và xây dựng nền kinh tế tri 
thức; đảm bảo công bằng xã hội trong giáo dục và cơ hội học tập suốt đời cho 
mỗi người dân, từng bước hình thành xã hội học tập luôn là mục tiêu và chiến 
lược phát triển của ngành giáo dục nói chung và của giáo dục STEM nói riêng ở 
Việt Nam.
 Việc tách rời giữa các môn học trong chương trình đào tạo phổ thông 
hiện nay là một rào cản lớn tạo ra khoảng cách không nhỏ giữa học và làm. 
Chính sự tách rời này đã làm cho học sinh thiếu đi tính ứng dụng lý thuyết vào 
thực tiễn. Vì thế, đa số học sinh nhớ rất rõ nguyên lý hoạt động, định luật, tính 
chất lý thuyết nhưng không giải quyết được một số vấn đề thực tiễn rất đơn 
giản. Nói một cách khác, học sinh chúng ta còn thiếu nhiều kỹ năng trong việc 
giải quyết các tình huống thực tiễn.
 Chúng ta đang sống trong thời đại hòa nhập cao giữa các quốc gia có văn 
hóa khác nhau, nhu cầu trao đổi công việc và nhân lực cũng ngày một cao. Bối 
cảnh đó đòi hỏi ngành giáo dục cũng cần chuẩn bị cho học sinh những kỹ năng 
và kiến thức theo chuẩn toàn cầu. 4
 STEM là cách viết lấy chữ cái đầu tiên trong tiếng Anh của các từ: 
Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Math 
(Toán học).
 Science (Khoa học): gồm các kiến thức về Vật lý, Hóa học, Sinh học và 
Khoa học trái đất nhằm giúp học sinh hiểu về thế giới tự nhiên và vận dụng kiến 
thức đó để giải quyết các vấn đề khoa học trong cuộc sống hằng ngày.
 Technology (Công nghệ): phát triển khả năng xử lý, hiểu và đánh giá 
công nghệ của học sinh, tạo cơ hội để học sinh hiểu về công nghệ được phát 
triển như thế nào, ảnh hưởng của công nghệ mới tới cuộc sống.
 Engineering (Kỹ thuật): phát triển sự hiểu biết ở học sinh về cách công 
nghệ đang phát triển thông qua quá trình thiết kế kỹ thuật, tạo cơ hội để tích hợp 
kiến thức của nhiều môn học, giúp cho những khái niệm liên quan trở nên dễ 
hiểu. Kỹ thuật cung cấp cho học sinh những kỹ năng để vận dụng sáng tạo cơ sở 
Khoa học và Toán học trong quá trình thiết kế các đối tượng, các hệ thống hay 
xây dựng quy trình sản xuất.
 Maths (Toán học): là môn học nhằm phát triển ở học sinh khả năng phân 
tích, biện luận và truyền đạt ý tưởng một cách hiệu quả thông qua việc tính toán, 
giải thích, các giải pháp giải quyết các vấn đề toán học trong các tình huống đặt 
ra.
 Thuật ngữ STEM được dùng trong hai ngữ cảnh khác nhau đó là ngữ 
cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp.
 Đối với ngữ cảnh giáo dục, STEM nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền 
giáo dục đối với các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Quan 
tâm 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, 
hoạt động STEM.
 Đối với ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM được hiểu là nghề nghiệp thuộc 
các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. 6
giáo viên không còn là người truyền đạt kiến thức nữa mà sẽ là người hướng 
dẫn để học sinh tự xây dựng kiến thức cho chính mình.
 1.2. Phân tích tình trạng của giải pháp đã biết (nếu là giải pháp cải 
tiến giải pháp trước đó tại cơ sở):
 1.2.1. Tầm quan trọng của việc giáo dục theo phương pháp STEM
 Một thống kê ở Mỹ cho thấy từ năm 2004 đến năm 2014, việc làm liên 
quan đến khoa học và kỹ thuật tăng 26%, gấp hai lần so với tốc độ tăng trưởng 
trung bình của các ngành nghề khác. Trong khi đó, việc làm STEM có tốc độ 
tăng trưởng gấp 4 lần so với tốc độ tăng trưởng trung bình của các ngành khác 
nếu tính từ năm 1950 đến 2007.
 Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì nhu cầu việc làm liên quan 
đến STEM ngày càng lớn, đòi hỏi ngành giáo dục cũng phải có những thay đổi 
để đáp ứng nhu cầu của xã hội. Giáo dục STEM có thể tạo ra những con người 
đáp ứng được nhu cầu công việc của thế kỷ mới, có tác động lớn đến sự thay đổi 
nền kinh tế đổi mới.
 1.2.2. Mục tiêu giáo dục STEM
 a) Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc về STEM cho 
học sinh
 Đó là những kiến thức, kỹ năng liên quan đến các môn học Khoa học, 
Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Trong đó học sinh biết liên kết các kiến thức 
Khoa học, Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Học sinh biết sử dụng, 
quản lý và truy cập Công nghệ. Học sinh biết về quy trình thiết kế và chế tạo ra 
các sản phẩm. 
 b) Phát triển các năng lực cốt lõi cho học sinh
 Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho học sinh những cơ hội cũng như 
thách thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu của thế kỷ 21. Bên cạnh những 
hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học, học sinh sẽ 
được phát triển tư duy phê phán, khả năng hợp tác để thành công.
 c) Định hướng nghề nghiệp cho học sinh 8
a) Dụng cụ b) Nguyên vật liệu
- Ly, bình thủy tinh - Đường ăn
 - Màu thực phẩm
 c) Cách tiến hành
 - Cho nước vào nồi đun sôi, cho lần lượt từng ít đường vào, khuấy trên lửa 
nhỏ, làm như vậy đến khi được dung dịch đường bão hòa. 
 - Khi hỗn hợp này xong, cho màu thực phẩm vào, tắt bếp và để nguội 
khoảng 15 phút.
 - Trong lúc đó chuẩn bị que kẹo, lấy xiên que nhúng vào trong nước đường 
trước, sau đó lăn qua đường trắng (đó là mẹo giúp cho các hạt đường bám dính 
sau này).
 - Tiếp đó nhúng xiên que vào hỗn hợp, chú ý phải lấy kẹp cố định được để 
cho đầu cây đụng đáy bình. 
 d) Hiện tượng - Giải thích
 - Bạn sẽ thu được que kẹo đường thật thú vị!
 - Do xảy ra hiện tượng kết tinh của các tinh thể đường khi hạ nhiệt
 1.3.1.1.2. Thí nghiệm: Pháo hoa từ miệng ống nghiệm 
a) Dụng cụ b) Nguyên vật liệu
- Ống nghiệm. - Bột kali pemanganat KMnO4 
- Đèn cồn - Than gỗ nghiền nhỏ. 10
 - Tàn thuốc có vai trò là chất xúc tác
 1.3.1.2. Các hoạt động trải nghiệm theo phương pháp giáo dục STEM 
ở chủ đề về bài Không khí – Sự cháy
 1.3.1.2.1. Thí nghiệm: Quả cầu lửa biết bay
a) Dụng cụ b) Cách tiến hành
- Túi trà lọc - Lấy một gói trà túi lọc, cắt miệng và đổ nguyên liệu bên 
- Bật lửa trong ra ngoài.
 - Dựng đứng vỏ lên như hình bên trái. Tiếp đó hãy lấy 
 que diêm châm lửa nó, bất ngờ sẽ xảy ra ngay tức khắc, 
 đó là những quả cầu lửa lơ lửng trong không trung.
 c) Giải thích hiện tượng
 - Khi bị đốt, không khí nóng lên và nằm ở đáy túi, một lúc sau, đã cháy 
gần hết, trọng lượng khí bên dưới nặng hơn bên trên, do đó xảy ra hiện tượng 
phần giấy còn lại bay lên và cháy trên không.
 1.3.1.3. Các hoạt động trải nghiệm theo phương pháp giáo dục STEM 
ở chủ đề về bài Dung dịch
 1.3.1.3.1. Thí nghiệm: Đóa hoa báo mưa nắng
 (Đóa hoa này dùng để trắc nghiệm sự thay đổi của thời tiết)
a) Dụng cụ b) Nguyên vật liệu 12
 - Tiếp đó là màu thực phẩm (càng nhiều màu càng tốt để tạo màu cho 
“kem”), sau đó cho thêm ít bột nở. 
 - Cuối cùng, cho vào một ít giấm ăn (hoặc vài giọt nước chanh)
 d) Sản phẩm thu được
 Hiện tượng xảy ra lúc này là có một vụ phun trào đã xảy ra được gọi là 
“kem phun trào” với màu sắc rất bắt mắt.
 e) Giải thích hiện tượng
 Thông qua trò chơi đơn giản này, các em học sinh kiểm tra được tính chất 
hóa học của axit và muối cacbonat đã được học trên lý thuyết, đó là các phân tử 
axit axetic (giấm ăn) hay phân tử axit citric (có trong nước chanh) khi tác dụng 
với muối cacbonat sẽ tạo ra phản ứng thu nhiệt, giải phóng khí CO2 ở dạng bong 
bóng đẩy hỗn hợp trong hộp lên tạo thành hiện tượng “Kem phun trào”. 
 1.3.2.1.2. Thí nghiệm 2: Đèn Java
a) Dụng cụ b) Nguyên vật liệu
- Ly, lọ thủy tinh - Nước, nước màu.
 - Viên C sủi
 - Dầu ăn
 c) Cách tiến hành 14
 Theo kiến thức hóa học thì nước chanh có tính chất chống lại quá trình 
oxy hóa trong không khí, nhưng khi tiếp xúc với nhiệt độ, chúng sẽ bị chuyển 
đổi màu sắc, đó là điều mà các em sẽ học được sau trò ảo thuật vui nhộn này. 
Nước chanh có tính acid và phản ứng yếu với giấy viết. Khi cung cấp nhiệt cho 
giấy, acid sẽ làm giấy chuyển sang màu nâu trước khi làm giấy mất màu.
 1.3.2.1.4. Thí nghiệm 4: Mực bí mật 
a) Dụng cụ b) Nguyên vật liệu
- Đũa thủy tinh - Dung dịch H2SO4 loãng
- Giấy trắng
- Đèn cồn hoặc bàn ủi
 c) Cách tiến hành
 - Lấy đũa thủy tinh chấm dung dịch H2SO4 loãng để viết lên giấy một bức 
thư ngắn, nét chữ sẽ không có màu.
 - Hơ bức thư trên ngọn lửa đèn cồn hoặc bàn là nóng, sẽ xuất hiện chữ đã 
viết ban đầu. 
 d) Giải thích hiện tượng
 - Khi hơ tờ giấy trên ngọn lửa đèn cồn hoặc dùng bàn là nóng thì nước ở 
nét chữ sẽ bay hơi làm cho H 2SO4 trở nên đậm đặc, nó sẽ chiếm nước của chất 
xenlulozơ là thành phần chính của giấy và giải phóng cacbon, làm cho nét chữ 
hóa đen. H2SO4
 (C6H10O5)n 6nC + 5nH2O (chất xúc tác: H2SO4 đặc) 16
 - Sau 10 phút, lấy quả trứng ra đĩa, dùng khăn lau sạch và kiểm tra lại quả 
trứng thì quả trứng đã chín và thật sự không thua kém gì đun sôi trong nước.
 d) Giải thích hiện tượng
 - Đó là do phản ứng CaO + H2O Ca(OH) 2 + 277kcal (tỏa nhiệt rất 
mạnh)
 - Nhiệt lượng sinh ra đã làm chín quả trứng mà không cần phải đun.
 1.3.2.1.7. Thí nghiệm 9: Trứng không vỏ
a) Dụng cụ b) Nguyên vật liệu
- Hũ thủy tinh có nắp. - Giấm 
- Muỗng - Trứng
 c) Cách tiến hành
 - Đặt quả trứng vào hũ chứa, tránh không để cho những quả trứng chạm 
nhau.
 - Cho vừa đủ giấm ăn vào hũ ngập trứng. Lưu ý những bọt nhỏ li ti xuất 
hiện bao xung quanh quả trứng. Đậy nắp hũ chứa và cho vào tủ lạnh, để trong 
24 giờ.
 - Dùng muỗng vớt những quả trứng ra. Hãy thực hiện cẩn thận – vì vỏ 
trứng đã hòa tan vào giấm nên trứng rất mỏng manh dễ vỡ.
 - Cẩn thận đổ bỏ nước giấm cũ. Đặt quả trứng trở lại hũ và cho dung dịch 
giấm mới vào. Để hũ chứa vào tủ lạnh trong khoảng 24 giờ. 18
 - Làm một bó hoa bằng giấy thấm trắng. 
 - Chia bó hoa đó thành ba phần
 + Phần thứ nhất để nguyên. 
 + Phần thứ hai tẩm dung dịch phenoltalein. 
 + Phần thứ ba tẩm dung dịch CuSO4 loãng.
 - Để khô rồi xếp xen kẽ các bông hoa đã tẩm các dung dịch khác nhau, cả 
bó hoa vẫn có màu trắng. 
 Cắm ngược bó hoa vào bình lớn chứa đầy khí NH 3, lập tức bó hoa 
trắng biến thành bó hoa màu.
 Những bông tẩm phenoltalein có màu hồng; tẩm CuSO 4 có màu xanh; và 
những bông không tẩm gì, tất nhiên vẫn có màu trắng.
 Chú ý: Để có khí NH3 và chỉ việc rót vài ml dung dịch NH 3 đậm đặc vào 
bình rồi đun nóng.
 d) Giải thích hiện tượng
 Màu hồng do phenolphtalein gặp NH4OH (NH3 tác dụng với hơi nước). 
 Màu xanh do CuSO4 gặp nước tạo CuSO4.5H2O 
 1.3.2.2. Các hoạt động trải nghiệm theo phương pháp giáo dục STEM 
ở chủ đề về Rượu
 Thí nghiệm: Phát hiện dấu vân tay
a) Dụng cụ: b) Nguyên vật liệu
- Giấy trắng - Cồn Iot
 c) Cách tiến hành:
 - Đưa một tờ giấy trắng và sạch cho khán giả và yêu cầu họ bí mật in dấu 
ngón tay và ngón tay trỏ ở hai bàn tay của một người nào đó lên tờ giấy. 
 - Bạn thu lại tờ giấy và mang đậy úp tờ giấy lên miệng lọ đựng cồn iot. 
 - Sau một thời gian, lấy ra bạn sẽ thấy rõ các dấu vân tay xuất hiện trên 
giấy. 
 Bạn chỉ cần thu giấy chứng minh thư của khán giả để đối chiếu dấu tay và 
tìm ngay được “thủ phạm” 20
 * Nhà trường: Trong những năm qua, nhà trường luôn có kế hoạch, 
chương trình cho các tổ, nhóm chuyên môn tăng cường công tác tập huấn, bồi 
dưỡngđể đánh giá rút kinh nghiệm; thường xuyên tổ chức nhiều hoạt động 
cho học sinh tham gia trải nghiệm.
 * Với giáo viên: Giáo viên luôn chủ động xây dựng chương trình, kế hoạch 
ngay từ đầu năm học, đề xuất những nội dung tổ chức hoạt động trải nghiệm, 
hướng nghiệp phù hợp với đặc trưng bộ môn; trong sinh hoạt tổ nhóm chuyên 
môn, bên cạnh việc nghiên cứu trao đổi nội dung bài dạy thì cần tập trung thảo 
luận, bàn bạc, thống nhất kỹ nội dung này. Tổ chức các hoạt động giao lưu, học 
hỏi, chia sẻ kinh nghiệm về hoạt động này với các giáo viên, tổ, nhóm các 
trường bạn dưới hình thức sinh hoạt chuyên môn cụm, huyện.
 * Với học sinh: Chúng ta có thể thấy rằng học sinh THCS đang ở vào giai 
đoạn phát triển, thiếu sự hoàn chỉnh và chưa ổn định, nhưng các nghiên cứu về 
phát triển nhận thức lại khẳng định "những kĩ năng nhận thức đều có nguồn gốc 
từ những mối quan hệ xã hội... sự phát triển của trẻ không thể tách rời những 
hình ảnh trực quan sinh động do bản thân học sinh tự thử nghiệm, vậy các hoạt 
động giáo dục thông qua hoạt động trải nghiệm sáng tạo không những cần thiết 
mà nó là cơ sở nền tảng giúp nhận thức của học sinh trở nên bền vững, trưởng 
thành hướng tới sự hoàn thiện nhân cách, trở thành người công dân hữu ích 
trong tương lai. Trong đó, giáo dục STEM là phương tiện giáo dục và phát triển 
toàn diện, giúp các em nâng cao hiểu biết về thế giới hiện thực xung quanh, kích 
thích trí thông minh, lòng ham hiểu biết, là một phương thức giải trí tích cực, 
hiệu quả, mang lại niềm vui, sự hứng khởi, hồn nhiên, yêu đời cho học sinh,.... 
để các em tiếp tục học tập và rèn luyện tốt hơn.
 1.5.2. Khó khăn:
 Tuy nhiên, cái khó nhất trong việc lồng ghép hoạt động giáo dục STEM là 
mất thời gian chuẩn bị kỹ các dụng cụ, hóa chất, cần đọc kỹ cách tiến hành thí 
nghiệm để làm thí nghiệm trải nghiệm các kiến thức đã học được một cách