Hướng dẫn học sinh tạo sản phẩm dự án tích hợp Khoa học tự nhiên theo định hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong các môn Vật lí, Hóa học, Sinh học ở trường trung học cơ sở

Nội dung text: Hướng dẫn học sinh tạo sản phẩm dự án tích hợp Khoa học tự nhiên theo định hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong các môn Vật lí, Hóa học, Sinh học ở trường trung học cơ sở

1. NGHIÊN CỨU LÍ LUẬN Hướng dẫn học sinh tạo sản phẩm dự án tích hợp Khoa học tự nhiên theo định hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong các môn Vật lí, Hóa học, Sinh học ở trường trung học cơ sở Lê Ngọc Vịnh1, Cao Thị Thặng2 TÓM TẮT: Bài báo trình bày 6 nguyên tắc, quy trình 5 bước giáo viên hướng dẫn 1 Sở Giáo dục và Đào tạo Bình Định học sinh hình thành và tạo ra sản phẩm, thí dụ minh họa khi dạy học chủ đề Thành phố Quy Nhơn, tỉnh Bình Định, Việt Nam Email: lengocvinhkhang@yahoo.com.vn tích hợp Khoa học tự nhiên ở 3 môn Vật lí, Hóa học, Sinh học ở trường trung 2 Viện Khoa học Giáo dục Việt Nam học cơ sở nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học 101 Trần Hưng Đạo, Hoàn Kiếm, Hà Nội, Việt Nam sinh. Việc tổ chức hướng dẫn học sinh được thực hiện theo hướng tạo điều kiện Email: caothang.hoa@gmail.com để học sinh tích cực, chủ động, sáng tạo xây dựng sản phẩm dự án theo quy trình tìm tòi nghiên cứu Khoa học tự nhiên. TỪ KHÓA: Hướng dẫn; tạo sản phẩm; dự án tích hợp Khoa học tự nhiên; phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo. Nhận bài 25/4/2019 Nhận kết quả phản biện và chỉnh sửa 07/5/2019 Duyệt đăng 25/7/2019. 1. Đặt vấn đề - Đảm bảo thể hiện được quá trình HS tìm tòi khám phá, Dạy học dự án (DA) là một trong những con đường thực thu thập thông tin, xử lí thông tin theo nhiều nguồn khác hiện dạy học tích hợp nói chung và dạy học tích hợp Khoa nhau. học tự nhiên (KHTN) nói riêng nhằm phát triển năng lực - Đảm bảo tính vừa sức: Việc hình thành và xây dựng sản cho học sinh (HS) góp phần thực hiện tốt chương trình môn phẩm DA vừa sức với năng lực HS cũng như thời lượng KHTN ở trường trung học cơ sở (THCS) mới [1] và tiến tới cho phép. giáo dục STEM [2]. Làm thế nào để HS tích cực độc lập - Đảm bảo tính phù hợp: HS có thể hình thành và thu thập thực hiện tạo ra sản phẩm DA tích hợp KHTN và phát triển sản phẩm DA phù hợp với hoàn cảnh thực tiễn và điều kiện được năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo (GQVĐ&ST) cơ sở vật chất của trường THCS như: phòng thí nghiệm, thư là vấn đề rất mới và khó đối với giáo viên (GV) cũng như viện, phòng tin học HS phổ thông nói chung, HS trường THCS nói riêng hiện nay. Vấn đề thiết kế và tổ chức hướng dẫn hoạt động tích 2.1.2. Quy trình hướng dẫn học sinh hình thành và tạo sản phẩm cực độc lập, sáng tạo của HS trong dạy học DA tích hợp dự án tích hợp Khoa học tự nhiên KHTN trong các môn Vật lí, Hóa học, Sinh học đã được Bước 1: Hướng dẫn HS định hướng sản phẩm DA giải quyết ở bài viết trước đây [3]. Nội dung bài viết này sẽ trong từng hoạt động theo quy trình dạy học DA góp phần giải quyết vấn đề giúp GV định hướng, hỗ trợ HS Từ các hoạt động phát hiện vấn đề, thực hiện giải quyết tạo sản phẩm DA tích hợp KHTN. vấn đề, tổng hợp kết quả với việc tìm tòi khám phá nội dung của mỗi chủ đề này bằng phương pháp thực nghiệm khoa 2. Nội dung nghiên cứu 2.1. Một số vấn đề chung của việc tạo sản phẩm dự án tích học, tìm hiểu KHTN, thực hiện tích hợp xuyên môn, GV hợp Khoa học tự nhiên trong các môn Vật lí, Hóa học, Sinh học yêu cầu HS định hướng sản phẩm rõ ràng từ hoạt động lập trường trung học cơ sở theo hướng phát triển năng lực giải kế hoạch thực hiện DA và thể hiện rõ trong bản kế hoạch quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh thực hiện DA của mỗi nhóm. 2.1.1. Nguyên tắc chung - Đảm bảo mục tiêu của dạy học tích hợp là phát triển Bước 2: Hướng dẫn HS tạo sản phẩm DA trong quá năng lực của HS ở trường THCS nói chung và trong lĩnh trình thực hiện DA theo kế hoạch đã lập giải quyết vấn vực các môn KHTN nói riêng. đề đặt ra theo các cách khám phá thu thập thông tin khác - Đảm bảo mỗi sản phẩm DA là sản phẩm riêng của từng nhau hoạt động cụ thể của nhóm HS. GV định hướng các nhóm HS căn cứ vào biểu hiện tiêu - Đảm bảo giữa các sản phẩm DA có mối liên hệ tạo nên chí/chỉ báo mức độ của năng lực GQVĐ&ST [3], [4] các sản phẩm tổng thể của DA, có ý nghĩa thiết thực giúp HS hoạt động và hành vi tương ứng của HS tạo ra các sản phẩm vận dụng giải quyết vấn đề thực tiễn đời sống, học tập. tương ứng phù hợp. Thí dụ theo Bảng 1: 54 TẠP CHÍ KHOA HỌC GIÁO DỤC VIỆT NAM
2. Lê Ngọc Vịnh, Cao Thị Thặng Bảng 1: Các hoạt động và hành vi tương ứng của HS tạo ra sản phẩm tương ứng phù hợp Hoạt động tích cực, độc lập, sáng tạo của nhóm HS Sản phẩm cuối cùng 1. Phát hiện vấn đề cần 1.1. Đề xuất, đánh giá và xác định được các Sơ đồ tư duy gồm chủ đề chính và các tiểu chủ đề. giải quyết của DA tiểu chủ đề thể hiện nội dung tích hợp. 2. Lập kế hoạch để giải 2.1. Đề xuất, đánh giá và xác định câu hỏi Các CHNC xác định vấn đề cần giải quyết. quyết vấn đề DA nghiên cứu (CHNC). 2.2. Đề xuất, đánh giá và lựa chọn giả thuyết Các GTNC phù hợp với mỗi CHNC. nghiên cứu (GTNC). 2.3. Đề xuất, đánh giá và xác định phương án Các phương án thực nghiệm tìm tòi để kiểm chứng GTNC tương ứng. thực nghiệm - tìm tòi: - Tên các thí nghiệm cần thực hiện. Phiếu thu thập thông tin từ thí - Thí nghiệm nghiên cứu: Tên các thí nghiệm. nghiệm. - Tìm thông tin từ google: Xác định các từ - Các từ khóa để tìm kiếm thông tin từ google. Phiếu thu thập các khóa để tìm kiếm. thông tin từ google. - Khảo sát thực tiễn: Địa điểm cần đến. - Địa điểm, thời gian, cách tiến hành khảo sát, phỏng vấn (nếu có). - Tìm thông tin từ sách giáo khoa: Tên sách, Phiếu thu thập thông tin. nội dung tên chương, bài. - Địa chỉ nội dung có liên quan ở sách giáo khoa môn Hóa học, Vật lí, Sinh học, Công nghệ, Địa lí Phiếu thu thập thông tin phù hợp. 3. Tiến hành giải quyết 3.1. Tiến hành thí nghiệm: Lấy dụng cụ, hóa - Video hoặc ảnh đang thí nghiệm: Dụng cụ, hóa chất, thực hiện vấn đề theo kế hoạch chất, vật liệu, quan sát hiện tượng và ghi thông phản ứng. DA đã lập tin vào phiếu thí nghiệm, giải thích hiện tượng, - Phiếu kết quả thí nghiệm. rút ra nhận xét. Xử lí chất thải độc hại sau thí nghiệm. 3.2. Tìm thông tin từ google theo từ khóa khác - Video hoặc hình ảnh nhóm (một hoặc các thành viên) chọn và đánh nhau, ghi nội dung kênh chữ và kênh hình, từ khóa, tìm thông tin, lựa chọn thông tin, cách lưu thông tin. nguồn tra cứu vào phiếu thu thông tin, rút ra - Phiếu kết quả thu thập thông tin. nhận xét. 3.3. Quan sát hiện trạng, phỏng vấn và ghi - Ảnh hoặc video hiện trạng. kết quả vào phiếu thu thập thông tin từ điện - Video clip hoặc ảnh phỏng vấn. thoại, máy ảnh và ghi vào phiếu thông tin kênh - Phiếu kết quả thu thập thông tin. chữ, kênh hình. 3.4. Đọc, lấy thông tin từ sách báo liên quan. - Ảnh hoặc video về hoạt động cụ thể. Ghi thông tin cần tìm vào bảng thông tin hoặc - Phiếu kết quả thu thập thông tin. ghi hình Bước 3: Hướng dẫn HS tổng hợp sản phẩm DA tích thí nghiệm tác dụng của Na và Cu với nước; Phiếu thu thập hợp KHTN của nhóm từ nhiều nguồn khác nhau để trả thông tin từ Google: Na, K, Ca tác dụng với nước với hình lời cho từng CHNC ảnh thể hiện hiện tượng xảy ra và các phương trình hóa GV yêu cầu nhóm HS tạo file báo cáo kết quả bằng cách học minh họa; Phiếu thu thập thông tin từ thực tiễn: Dùng đưa tất cả các kết quả thu thập được ở camera, điện thoại nồi nhôm, nồi inox để nấu thức ăn, đồ trang sức (nhẫn) vào máy tính để tạo file báo cáo kết quả DA từ các nguồn bạc, vàng không phản ứng với nước. Từ đó, HS tạo nên khác nhau. HS sắp xếp thông tin, xử lí thông tin, rút ra các sản phẩm đầy đủ để trả lời CHNC đã nêu ra, đó là: Một số nhận xét cần thiết. kim loại phản ứng với nước ở nhiệt độ thường với các minh Thí dụ, có thể tổng hợp sản phẩm DA tìm hiểu nước tác chứng và phương trình hóa học phù hợp. dụng với kim loại từ các nguồn khác nhau: Nghiên cứu nước tác dụng với kim loại trong phòng thí nghiệm; Nghiên Bước 4: Hướng dẫn HS tổng hợp sản phẩm DA trả lời cứu nước tác dụng với kim loại trong sách Hóa học 8,9; cho tất cả các CHNC tạo nên sản phẩm DA đầy đủ Nghiên cứu nước tác dụng với kim loại từ thực tiễn đời GV yêu cầu nhóm HS tạo file báo cáo kết quả chung: Lắp sống và từ công cụ tìm kiếm Google ghép các sản phẩm từ bước 3 tạo được sản phẩm chung của Để trả lời câu hỏi: Nước có tác dụng với tất cả kim loại mỗi nhóm và toàn lớp. không? HS phải có sản phẩm làm chứng cứ khoa học: Phiếu Thí dụ 1: Chủ đề DA của nhóm 2: Tìm hiểu tính chất Hóa Số 19 tháng 7/2019 55
3. NGHIÊN CỨU LÍ LUẬN học của nước và ứng dụng. Để tìm hiểu tính chất hóa học và như sau: ứng dụng của nước cần trả lời 4 câu hỏi nghiên cứu: Báo cáo kết quả DA: 1/ Nước có tác dụng với tất cả các kim loại không? Ứng Nhóm: Lớp: Trường: dụng như thế nào?; Danh sách các thành viên tham gia DA gồm: Họ tên, vai 2/ Nước có tác dụng với tất cả các oxit bazơ không? Ứng trò trong nhóm. dụng như thế nào?; Phương pháp nghiên cứu: Học theo DA: Đặc điểm, quy 3/ Nước có tác dụng với tất cả các oxit axit không? Ứng trình chung. dụng như thế nào?; Kết quả nghiên cứu: 4/ Nước có tác dụng với các chất khác không? Ứng dụng - Sơ đồ tư duy gồm chủ đề lớn và các tiểu chủ đề. như thế nào? Tổng hợp sản phẩm trả lời cho 4 CHNC sẽ tạo - Bảng kết quả theo hàng và cột tương ứng: CHNC, nên sản phẩm DA của nhóm 2. GTNC, phương án thực nghiệm tìm tòi. Thí dụ 2: Chủ đề DA của nhóm 3: Vai trò của nước và ứng - Bảng Kế hoạch thực hiện DA gồm các hàng cột: Thành dụng, chống ô nhiễm nước. viên trong nhóm, nhiệm vụ, thời gian địa điểm, dự kiến sản GV yêu cầu HS tổng hợp các sản phẩm DA từ các nguồn phẩm. khác nhau: Kết quả rõ ràng của DA được trình bày lần lượt nhằm trả Sản phẩm từ thí nghiệm đối chứng: lời các CHNC đã đặt ra. - Sản phẩm phiếu thí nghiệm về vai trò của nước đối với Câu hỏi nghiên cứu Tóm tắt kết quả thu được kèm theo thực vật từ thí nghiệm đối chứng: Cây/cành hoa giấy, cây minh chứng: Thí nghiệm, hình ảnh Cuối cùng là kết luận chó đẻ (Diệp hạ châu) trong cốc có nước và cốc không có chung về vấn đề nghiên cứu. nước. - Sản phẩm thí nghiệm về vai trò của nước đối với động 2.2. Một số kết quả thực hiện tại trường trung học cơ sở vật từ thí nghiệm đối chứng: Cá chép trong chậu nước và cá 2.2.1. Một số kết quả ban đầu chép trong chậu không có nước. Các GV ở 4 trường THCS tại Bình Định gồm: Lương Sản phẩm thu được từ công cụ tìm kiếm Google: Thế Vinh, Quy Nhơn; Phước Hiệp, Tuy Phước; Đập Đá, An - Hình ảnh cây (lúa ) chết do hạn hán thiếu nước. Nhơn; Tây Giang, Tây Sơn đã hướng dẫn HS nghiên cứu - Hình ảnh động vật (trâu, bò, dê ) chết do hạn hán ở và xây dựng sản phẩm của sáu DA tích hợp KHTN trong Somali. 3 môn Hóa học, Vật lí, Sinh học ở trường THCS theo quy - Trẻ em chết do thiếu nước ở Châu Phi. trình trên.Trong khuôn khổ bài viết này, chúng tôi chỉ giới Thông tin về ô nhiễm nước, tác hại của nước ô nhiễm và thiệu một phần sản phẩm rất nhỏ của DA: Nước và chống nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước, HS thu thập thông ô nhiễm nguồn nước xung quanh ta do HS lớp 8 Trường tin từ: THCS Đập Đá thực hiện năm 2018. Sản phẩm từ quan sát thực trạng ở địa phương: Hình ảnh ô nhiễm nước ở địa phương Bình Định: Quan sát so sánh 2.2.2. Thí dụ minh họa trạng thái, màu sắc của nước sạch và nước ô nhiễm do HS Tiểu chủ đề DA: Tính chất hóa học của nước và ứng tự lấy. Hình ảnh rác thải gây ô nhiễm nước. dụng. Sản phẩm từ phỏng vấn người dân: Hình ảnh phỏng vấn Chủ đề này có 4 vấn đề thể hiện bằng 4 CHNC: 1/ Nước và trả lời: Nêu hiện tượng ô nhiễm nước làng nghề làm bún, có tác dụng với tất cả các kim loại không? Ứng dụng như nguyên nhân của ô nhiễm nước ở đây. thế nào? 2/ Nước có tác dụng với tất cả các oxit axit không? Sản phẩm thu được từ thí nghiệm đối chứng: Cá hồng Ứng dụng như thế nào? 3/ Nước có tác dụng với tất cả các trong cốc nước ô nhiễm hóa chất và cá hồng trong cốc nước oxit bazơ không? Ứng dụng như thế nào? Sản phẩm sau sạch đây được tóm tắt từ bài trình chiếu của HS nhóm 1 lớp 8, trả Sản phẩm tìm thông tin từ Google: lời cho vấn đề nghiên cứu: - Hình ảnh nước ô nhiễm ở một số làng nghề, nước thải từ a. Nước có phản ứng với các chất khác không? nhà máy FOMUSA Hà Tĩnh Nước còn phản ứng với nhiều chất vô cơ và hữu cơ khác. - Hình ảnh rác thải, phế liệu ở ven biển miền Trung. Thí dụ: Phản ứng với khí clo tạo thành nước clo. - Hình ảnh cá chết do Fomusa Hà Tĩnh, cá chết trên sông Do tác dụng của dòng điện, nước tác dụng với muối ăn, Thị Vải, cá chết ở Hồ Tây, chim chết ở biển tạo thành natri hidroxit và khí Clo hoặc nước Giaven. Nước - Hình ảnh HS và người dân thu dọn rác thải, hình ảnh về còn tác dụng với nhiều chất hữu cơ trong môi trường axit, bể xử lí nước thải ở FOMUSA, xử lí nước thải ở Hồ Tây bazơ, enzim còn gọi là phản ứng thủy phân. Tính chất này đã được ứng dụng nhiều trong đời sống sản xuất. Một số Bước 5: Hướng dẫn nhóm HS tạo ra một báo cáo kết minh chứng do nhóm HS thực hiện tìm tòi nghiên cứu từ quả DA theo cấu trúc chung thể hiện quá trình, phương các nguồn khác nhau: Thực nghiệm, sách Hóa học 9, sách pháp tìm tòi, thu thập và xử lí thông tin giải quyết vấn đề Sinh học 8, Google, thực tiễn (xem Hình 1 và Hình 2). theo quy trình nghiên cứu khoa học - Phản ứng thủy phân saccarozơ: Khi đun nóng dung dịch GV hướng dẫn HS viết báo cáo DA theo cấu trúc cơ bản có axit làm xúc tác, saccarozơ bị thủy phân tạo ra glucozơ 56 TẠP CHÍ KHOA HỌC GIÁO DỤC VIỆT NAM
4. Lê Ngọc Vịnh, Cao Thị Thặng Hình 1: Phản ứng của nước với khí clo tạo thành nước Hình 3: Sử dụng Clo hợp lí làm chất khử trùng nước trong clo, có tính sát trùng bể bơi do nước Clo có tính chất sát trùng. thành hỗn hợp các α−amino axit. - Phản ứng thủy phân chất đạm, chất bột đường, chất béo trong cơ thể người: Trong khoang miệng, dạ dày, ruột non, do tác dụng của enzim xảy ra phản ứng thủy phân các chất dinh dưỡng cho sản phẩm cuối cùng để cơ thể có thể hấp thụ dễ dàng: Thủy phân chất bột đường thành glucozơ, thủy phân chất béo thành glixerol và axit béo, thủy phân chất đạm thành các amino axit. b. Ứng dụng của tính chất nước tác dụng với chất khác như thế nào? Sử dụng nước clo làm chất sát trùng nước sinh hoạt, nước bể bơi; Giúp hiểu được quá trình tiêu hóa thức ăn trong khoang miệng, dạ dày, ruột non; Làm cơ sở để tạo các món ăn đủ chất, dễ tiêu một cách khoa học; Làm cơ sở để điều chế một số chất hữu cơ trong công nghiệp (xem Hình 3). Hình 2: Nước tác dụng với tinh bột khi đun nóng 3. Kết luận Kết quả nghiên cứu đã được trình bày khá đầy đủ, chi và fructozơ. Phản ứng này còn xảy ra nhờ tác dụng của tiết, có thí dụ minh họa về việc hướng dẫn HS xây dựng sản enzym. phẩm DA tích hợp KHTN trong các môn KHTN ở trường C H O + H O → C H O (Glucozơ ) + C H O 12 22 11 2 6 12 6 6 12 6 THCS theo quy trình 5 bước. Kết quả này đã được rút ra từ (Fructozơ) - Phản ứng thủy phân chất béo: Thủy phân chất béo trong việc nghiên cứu triển khai thực hiện dạy học DA ở các môn môi trường axit tạo ra 2 lớp chất lỏng Chất béo + nước → Vật lí, Hóa học, Sinh học ở các trường THCS tỉnh Bình axit béo + Glixerol Định. Nội dung bài báo có thể là tài liệu tham khảo tốt giúp - Thủy phân chất béo trong môi trường bazơ: Chất béo + GV và HS vận dụng dạy học DA nói chung và xây dựng sản NaOH → Muối của axit béo + Glixerol phẩm DA nói riêng khi dạy học chủ đề tích hợp KHTN, chủ - Phản ứng thủy phân chất đạm (protein): Khi đun nóng đề tích hợp STEM trong chương trình và sách giáo khoa protein với dung dịch axit, hoặc dung dịch bazơ hay nhờ các môn KHTN cấp Trung học phổ thông và THCS mới xúc tác enzim, các liên kết peptit trong phân tử protein bị [1], [2]. phân cắt dần, tạo thành các chuỗi polipeptit và cuối cùng Tài liệu tham khảo [1] Bộ Giáo dục và Đào tạo, (2019), Chương trình môn Khoa chức hoạt động nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn học Tự nhiên cấp Trung học cơ sở. đề và sáng tạo cho học sinh khi dạy học chủ đề tích hợp [2] Bộ Giáo dục và Đào tạo, (2019), Tài liệu tập huấn: Xây Khoa học tự nhiên ở trường trung học cơ sở theo phương dựng và dạy học chủ đề STEM ở trường trung học. pháp dạy học dự án, Tạp chí Khoa học Giáo dục Việt [3] Cao Thị Thặng - Lê Ngọc Vịnh, (2019), Thiết kế và tổ Nam, số 15, tr.65-69. Số 19 tháng 7/2019 57
5. NGHIÊN CỨU LÍ LUẬN [4] Cao Thị Thặng - Lê Ngọc Vịnh, (2018), Một số đề xuất về [5] Cao Thị Thặng - Lê Ngọc Vịnh, (2019), Xây dựng Bộ vận dụng dạy học dự án tích hợp Khoa học tự nhiên trong công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo các môn Vật lí, Hóa học, Sinh học nhằm phát triển năng cho học sinh khi vận dụng dạy học dự án tích hợp Khoa lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh trường học tự nhiên trong các môn Vật lí, Hóa học, Sinh học trung học cơ sở, Tạp chí Khoa học Giáo dục Việt Nam, trường trung học cơ sở, Tạp chí Khoa học Giáo dục Việt số 11, tr. 69-75. Nam, số 14, tr.55-60. INSTRUCTINGSTUDENTS CREATING PRODUCTS IN PROJECT-BASED TEACHING INTEGRATED NATURAL SCIENCE - ORIENTED DEVELOPMENT OF PROBLEM-SOLVING AND CREATIVE COMPETENCIES IN PHYSICS, CHEMISTRY, AND BIOLOGY IN LOWER SECONDARY SCHOOLS Le Ngoc Vinh1, Cao Thi Thang2 ABSTRACT: The article presents 6 rules and 5-step procedure that guide 1 Department of Education and Training of Binh Dinh teachers in instructing students to form and create project products. Some Quy Nhon City, Binh Dinh Province, Vietnam Email: lengocvinhkhang@yahoo.com.vn illustrative examples are introduced for project-based teaching integrated Physics, Chemistry and Biology in lower secondary schools, in order to 2 The Vietnam Institute of Educational Sciences 101 Tran Hung Dao, Hoan Kiem, Hanoi, Vietnam develop student’s competency for creatively problem-solving. The instruction Email: caothang.hoa@gmail.com is carried out in a manner that students are active and creative in the formulation of project products, following a study process for natural sciences. KEYWORDS: Instruction; product creation; integrated project of natural sciences; develop competency for creatively problem - solving. 58 TẠP CHÍ KHOA HỌC GIÁO DỤC VIỆT NAM