DẠY HỌC ĐỊNH HƯỚNG STEM QUA CHỦ ĐỀ LÀM XÀ PHÒNG TỪ DẦU DỪA

2. NỘI DUNG

2.1. Giáo dục STEM là gì?

STEM là viết tắt của các từ tiếng Anh: Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Math (Toán học). Giáo dục STEM trang bị cho người học những kiến thức và kĩ năng liên quan đến các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Các kiến thức và kĩ năng này được lồng ghép, tích hợp và bổ trợ cho nhau giúp HS phát triển NLGQVĐ, tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày.

Trong định hướng giáo dục STEM, HS là trung tâm, giáo viên (GV) là người đóng vai trò tổ chức, kiểm tra, định hướng hoạt động học của HS, HS chủ động, tích cực chiếm lĩnh kiến thức và thực hành vận dụng kiến thức vào giải quyết những vấn đề thực tiễn trong cuộc sống. Vì vậy, giáo dục STEM chú trọng phát triển kĩ năng, hình thành năng lực và phẩm chất của HS đáp ứng yêu cầu mới trong sự phát triển của cuộc cách mạng 4.0 đang diễn ra.

Tùy vào từng đối tượng khác nhau mà mục tiêu giáo dục STEM sẽ khác nhau. Với HS phổ thông, việc theo học các môn học STEM còn ảnh hưởng tích cực tới khả năng lựa chọn nghề nghiệp. Khi được học nhiều dạng kiến thức trong một thể tích hợp, HS sẽ chủ động học tập, từ đó khuyến khích các em có định hướng rõ ràng khi chọn chuyên ngành cho các bậc học cao hơn.

2.2. Các hình thức giáo dục STEM

Tùy thuộc vào đặc thù từng môn học và điều kiện cơ sở vật chất, các trường có thể áp dụng linh hoạt các hình thức tổ chức giáo dục STEM, gồm: 

a). Dạy học các môn khoa học theo bài học STEM

Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường trung học. Giáo viên thiết kế các bài học STEM để triển khai trong quá trình dạy học các môn học thuộc chương trình giáo dục phổ thông theo hướng tiếp cận tích hợp nội môn hoặc tích hợp liên môn.

Nội dung bài học STEM đuợc gắn kết với các vấn đề thực tiễn đời sống xã hội, khoa học, công nghệ và học sinh đuợc yêu cầu tìm các giải pháp đế giải quyết vấn đề, chiếm lĩnh kiến thức, đáp ứng yêu cầu cần đạt của bài học.

Nội dung kiến thức của các bài học thuộc một môn học hoặc một số môn học trong chương trình; bảo đảm giải quyết được vấn đề đặt ra một cách tương đối trọn vẹn.

b) Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM

Hoạt động trải nghiệm STEM được tổ chức thông qua hình thức câu lạc bộ hoặc các hoạt động trải nghiệm thực tế; được tổ chức thực hiện theo sở thích, năng khiếu và lựa chọn của học sinh một cách tự nguyện. Nhà trường có thể tổ chức các không gian trải nghiệm STEM trong nhà trường; giới thiệu thư viện học liệu số, thí nghiệm ảo, mô phỏng, phần mềm học tập để học sinh tìm hiểu, khám phá các thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kỹ thuật trong thực tiễn đời sống.

Hoạt động trải nghiệm STEM được tổ chức theo kế hoạch giáo dục hàng năm của nhà trường; nội dung mỗi buổi trải nghiệm được thiết kế thành bài học cụ thể, mô tả rõ mục đích, yêu cầu, tiến trình trải nghiệm và dự kiến kết quả.

c) Hoạt động nghiên cứu khoa học, kỹ thuật

Hoạt động này dành cho những học sinh có năng lực, sở thích và hứng thú với các hoạt động tìm tòi, khám phá khoa học, kỹ thuật giải quyết các vấn đề thực tiễn; thông qua quá trình tổ chức dạy học các bài học STEM và hoạt động trải nghiệm STEM phát hiện các học sinh có năng khiếu để bồi dưỡng, tạo điều kiện thuận lợi học sinh tham gia nghiên cứu khoa học, kỹ thuật.

Hoạt động nghiên cứu khoa học, kỹ thuật được thực hiện dưới dạng một đề tài/dự án nghiên cứu bởi một cá nhân hoặc nhóm hai thành viên, dưới sự hướng dẫn của giáo viên hoặc nhà khoa học có chuyên môn phù hợp.

2.3. Quy trình xây dựng bài học STEM

- Bước 1: Lựa chọn nội dung dạy học

Căn cứ vào nội dung kiến thức trong chương trình môn học và các hiện tượng, quá trình gắn với các kiến thức đó trong tự nhiên, xã hội; quy trình hoặc thiết bị công nghệ ứng dụng kiến thức đó trong thực tiễn để lựa chọn nội dung của bài học.

- Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết

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 được những kiến thức, kĩ năng cần dạy trong chương trình môn học đã được lựa chọn hoặc vận dụng những kiến thức, kỹ năng đã biết để xây dựng bài học.

- Bước 3: Xây dựng tiêu chí của sản phẩm/giải pháp giải quyết vấn đề

Xác định rõ tiêu chí của giải pháp/sản phẩm làm 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.

Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học được thiết kế theo các phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực với các hoạt động học bao hàm các bước của quy trình kĩ thuật.

Mỗi hoạt động học được thiết kế rõ ràng về mục đích, nội dung, dự kiến sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành và cách thức tổ chức hoạt động học tập. Các hoạt động học tập đó có thể được tổ chức cả ở trong và ngoài lớp học (ở trường, ở nhà và cộng đồng).

Cần thiết kế bài học điện tử trên mạng để hướng dẫn, hỗ trợ hoạt động học của học sinh bên ngoài lớp học.

2.3. Xây dựng chủ đề STEM “Xà phòng từ dầu dừa”

a). Lí do chọn chủ đề

Dầu dừa là một nguyên liệu rất phổ biến và dễ kiếm trong cuộc sống được chiết xuất trực tiếp từ cơm dừa. Với nhiều công dụng khác nhau sử dụng được trong dược phẩm, công nghiệp hoặc thực phẩm, người ta dùng chúng để nấu ăn hoặc thay thế các loại chất béo khác. 90% thành phần của dầu dừa là các chuỗi axit béo. Những axit béo no và không no mang theo từng loại công dụng khác nhau cho dầu dừa.

Sử dụng dầu dừa để điều chế xà phòng theo phương pháp đơn giản, giúp HS thấy được vai trò quan trọng của hóa học trong thực tiễn và trong sản xuất. Giúp các em có cái nhìn đúng đắn hơn về khoa học, tạo niềm tin, hứng thú say mê hơn trong nghiên cứu khoa học.

b). Kiến thức STEM trong chủ đề

- Khoa học (S): Cách điều chế dầu dừa, điều chế xà phòng bằng phản ứng xà phòng hóa. Xác định môi trường của xà phòng.

- Công nghệ (T): Sử dụng các nguyên vật liệu dễ tìm và an toàn: dầu dừa, nghệ, cà phê, các loại thảo mộc có mùi thơm, natri hiđroxit tinh thể, cồn 90⁰, …

- Kĩ thuật (E): Bản quy trình tạo ra xà phòng  

- Toán học (M): Định lượng chính xác lượng hóa chất cần sử dụng, xác định pH, …

c). Mục tiêu chủ đề

Về kiến thức:

- Trình bày được: khái niệm chất béo, tính chất vật lí, tính chất hoá học, phản ứng xà phòng hóa.

- Phân biệt được xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp.

- Phân tích được các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng xà phòng hóa, các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng giặt rửa của xà phòng.

- Vận dụng được kiến thức để đề xuất phương pháp và quy trình điều chế xà phòng.

Về kĩ năng:

- Nhận biết được đặc điểm và các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng xà phòng hóa.

- Chế tạo xà phòng từ nguyên liệu có sẵn trong tự nhiên để phục vụ trong đời sống và dùng trong phòng thí nghiệm ở các nhà trường.

- Làm được các bài tập tính toán liên quan đến bài học.

Về thái độ:

- Hiểu được vai trò của xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp trong đời sống.

- Tăng hứng thú tìm hiểu, khám phá khoa học gắn liền với thực tiễn, tạo động lực để học sinh phát triển và sáng tạo cái mới.

Về năng lực được hình thành:

- Năng lực chung: năng lực giải quyết vấn đề; năng lực hợp tác.

- Năng lực đặc thù môn học: năng lực thực hành hóa học, năng lực giải quyết vấn đề thông qua hóa học, năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào cuộc sống.

d). Nguyên liệu và dụng cụ

- Nguyên liệu: dầu dừa, mỡ heo, natrihiđroxit rắn, cồn 90⁰, nước cất, các nguyên liệu thiên nhiên tạo màu và mùi (nghệ, cà phê, lá dứa, vỏ chanh, …).

- Dụng cụ: cốc thủy tinh 500 ml, 100 ml; đũa thủy tinh; chén sứ; máy khuấy (nếu có); khuôn đổ xà phòng.

e). Tiến hành hoạt động

1. Mục tiêu

- Học sinh được hướng dẫn hoạt động học kiến thức mới có liên quan, bao gồm hoạt động nghiên cứu tài liệu khoa học (sách giáo khoa), làm bài tập, thí nghiệm, thực hành để nắm vững kiến thức.

- Vận dụng kiến thức mới vừa học và các kiến thức đã biết từ trước, học sinh giải thích về quy trình/thiết bị được tìm hiểu. Qua đó xác định được nhữngvấn đề cần tiếp tục hoàn thiện theo yêu cầu của nhiệm vụ học tập.

2. Phương thức tổ chức

- Thông  tin từ sách giáo khoa: Từng cá nhân trong nhóm đọc Bài 2. Lipit và Bài 3. Khái niệm xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp trong SGK Hóa học 12 để thu nhận các thông tin và kiến thức về các nội dung sau:

+ Khái niệm chất béo, thành phần và tính chất hóa học của chất béo.

+ Vai trò và ứng dụng của chất béo trong đời sống, sản xuất chất béo.

+ Phân biệt được xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp.

- Thông tin từ các nguồn khác: Nhóm trưởng phân công mỗi thành viên lựa chọn một trong các từ khóa về chất béo như: chất béo là gì, vai trò của chất béo, ứng dụng của chất béo... để tìm kiếm những thông tin này trên mạng internet.

3. Sản phẩm, đánh giá kết quả hoạt động

- Xử lí thông tin: Nhóm xây dựng sơ đồ tư duy về lipit và chất béo

- Căn cứ vào kết quả báo cáo và thảo luận của các nhóm học sinh, giáo viên nhận xét, đánh giá, chốt kiến thức, kĩ năng để học sinh ghi nhận và sử dụng; làm rõ hơn vấn đề cần giải quyết; xác định rõ tiêu chí của sản phẩm ứng dụng mà học sinh phải hoàn thành.

1. Mục tiêu

HS đưa ra được ít nhất một giải pháp giải quyết vấn đề được giao: Lựa chọn nguyên liệu, xây dựng quy trình, tiến hành thực nghiệm và hoàn thiện sản phẩm.

2. Phương thức tổ chức

- Bước 1: Các nhóm thống nhất lựa chọn nguyên liệu chính để sản xuất xà phòng của nhóm mình từ mỡ lợn hoặc từ dầu dừa.

- Bước 2: Phân công thành viên chuẩn bị hóa chất, dụng cụ và cách tiến hành thí nghiệm.

- Bước 3: Thống nhất lựa chọn loại hình trình bày báo cáo: video, hình ảnh, poster, ….

3. Sản phẩm, đánh giá kết quả hoạt động

- Trình bày được cơ sở của việc điều chế xà phòng, thiết kế các giải pháp trên cơ sở vận dụng kiến thức liên môn thuộc lĩnh vực STEM.

- HS đề xuất được các giải pháp cho việc thực nghiệm điều chế xà phòng.

- GV nhận xét về kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của HS. Thông qua mức độ hoàn thành yêu cầu nhiệm vụ học tập, phân tích, nhận xét, đánh giá kết quả thực hiện và những ý kiến thảo luận của HS rồi chốt kiến thức.

1. Mục tiêu

HS biết cách tách tách chiết chất béo từ dừa

2. Phương thức tổ chức

- Học sinh có thể đưa ra các quy trình tách chiết chất béo. Học sinh có thể tùy ý chọn một quy trình thực hiện phù hợp với thời gian và hoàn cảnh.

- Tiến hành thực hiện tại nhà theo nhóm đã phân công.

3. Sản phẩm, đánh giá kết quả hoạt động

- HS điều chế được lượng dầu dừa đủ để tiến hành thực nghiệm (100 g).

- GV nhận xét về kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của HS. Thông qua mức độ hoàn thành yêu cầu nhiệm vụ học tập, phân tích, nhận xét, đánh giá kết quả thực hiện và những ý kiến thảo luận của HS rồi chốt kiến thức.

1. Mục tiêu

- Học sinh vận dụng được các kiến thức về chất béo để điều chế thành công xà phòng từ các nguyên liệu khác nhau: mỡ động vật, dầu dừa, dầu đậu nành.

- Biết được vai trò của chất béo với sự sống và trong công nghiệp.

- Phát triển năng lực thực hành, sử dụng ngôn ngữ khoa học trong cuộc sống, năng lực làm việc theo nhóm.

2. Phương thức tổ chức

- Các nhóm tham khảo cách tiến hành từ clip hướng dẫn làm trên mạng internet.

- HS có thể tùy ý chọn một quy trình thực hiện phù hợp với thời gian và hoàn cảnh của lớp học.

- Tiến hành thực nghiệm.

F Chuẩn bị

+ Hóa chất: Dầu dừa 100 g; nước 50 g; cồn 90 độ; NaOH rắn 30 g.

+ Dụng cụ: Cân, nồi, máy xay cầm tay, thìa, đũa, bát, cốc (hoặc hộp làm khuôn).

F Tiến hành

+ Dùng bông thấm cồn 90⁰ vệ sinh các dụng cụ nồi, bát, máy xay...

+ Đong 50 g nước vào bát, đổ từ từ 30 g NaOH rắn vào bát nước, khuấy đều cho đến khi NaOH tan hoàn toàn. Để nguội dung dịch xuống còn khoảng 60⁰C.

+ Cân 100 g dầu dừa (lỏng). Đổ ½ lượng dầu dừa vào bát, đặt bát vào lò vi sóng, đun nóng ở 70 - 80⁰C trong 1 phút (hoặc có thể đun cách thủy bằng nồi trên bếp). Đổ phần dầu dừa nóng vào nửa dầu nguội còn lại, khuấy đều sao cho nhiệt độ còn khoảng 60⁰C.

+ Đổ bát dung dịch NaOH nóng trên vào nồi dầu dừa nóng. Dùng máy xay cầm tay trộn đều hỗn hợp đến khi thu được một hỗn hợp đông đặc, hơi mềm màu trắng.

+ Để xà phòng có thêm màu sắc và hương thơm, có thể cho thêm chất tạo màu như: tinh nghệ, cà phê...hoặc tạo hương thơm như các loại tinh dầu sả, chanh...

+ Đổ nhanh hỗn hợp đông vào cốc hay khuôn. Sau 30 phút sẽ được hỗn hợp đóng rắn tạo thành xà phòng.

+ Sản phẩm xà phòng tự làm cần để 4 – 6 tuần mới sử dụng để phản ứng thủy phân diễn ra hoàn toàn và xà phòng được ổn định hóa.

3. Sản phẩm, đánh giá kết quả hoạt động

- HS điều chế được xà phòng từ dầu dừa.

3. KẾT LUẬN

Giáo dục STEM là định hướng giáo dục rất cần thiết trong bối cảnh giáo dục hiện nay nhằm thúc đẩy đào tạo về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học kích thích được sự sáng tạo, đam mê, khám phá khoa học. Với chủ đề dạy học làm phòng từ dầu dừa đã tạo được niềm tin, hứng thú và phát triển được năng lực giải quyết vấn đề cho HS. Điều này làm cho môn Hóa học trở nên gần gũi với cuộc sống của HS, gắn kiến thức lí thuyết với đời sống thực tế, ứng dụng các tiến bộ khoa học kĩ thuật. Đây là một hoạt động trải nghiệm giúp HS hình thành năng lực thực nghiệm, khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, khả năng giải quyết vấn đề, tăng động lực học tập trong môn Hóa học.

Người viết: Phan Quốc Toàn