Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh thông qua tổ chức dạy học chương “sóng cơ và sóng âm” – vật lí 12 theo định hướng giáo dục stem 1

1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
***

BÙI ĐẶNG KHẮC HIẾU

BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
CỦA HỌC SINH THƠNG QUA TỔ CHỨC DẠY HỌC
CHƯƠNG “SĨNG CƠ VÀ SĨNG ÂM” – VẬT LÍ 12
THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

ĐÀ NẴNG - 2021


2

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
***

BÙI ĐẶNG KHẮC HIẾU

BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
CỦA HỌC SINH THƠNG QUA TỔ CHỨC DẠY HỌC
CHƯƠNG “SĨNG CƠ VÀ SĨNG ÂM” – VẬT LÍ 12
THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM

Chuyên ngành : Lí luận và PPDH bộ mơn Vật lý
Mã số: 8.14.01.11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn : TS. NGUYỄN THANH NGA

ĐÀ NẴNG – 2021


I

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan bản luận văn này là kết quả nghiên cứu của cá nhân tôi. Các
số liệu và tài liệu được trích dẫn trong luận văn là trung thực. Kết quả nghiên cứu
này không trùng với bất cứ cơng trình nào đã được cơng bố trước đó.
Tơi chịu trách nhiệm với lời cam đoan của mình.

Đà Nẵng, tháng 07 năm 2021
Tác giả

Bùi Đặng Khắc Hiếu


II

LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành tốt luận văn này, tơi đã nhận được sự giúp đỡ của thầy cô,
bạn bè đồng nghiệp, các em học sinh và người thân gia đình.
Tơi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Phịng ĐT Sau Đại học, Ban chủ

nhiệm, quý Thầy Cô giáo khoa Vật lí trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng
và quý Thầy Cô giáo trực tiếp giảng dạy, giúp đỡ tơi trong suốt q trình học tập.
Đặc biệt, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Thầy giáo hướng dẫn:
TS. Nguyễn Thanh Nga, giảng viên trường Đại học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí
Minh – người đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn, giúp đỡ, động viên, đóng góp nhiều ý
kiến q báu cho tơi trong suốt q trình nghiên cứu và hồn thành luận văn. Cảm
ơn Ban Giám Hiệu trường THCS – THPT Hoa Sen, thành phố Hồ Chí Minh đã tạo
điều kiện cho tơi trong q trình thực nghiệm sư phạm và sự giúp đỡ nhiệt tình từ
các bạn trong nhóm STEM của nhà trường.
Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến gia đình, người thân, bạn bè và đồng
nghiệp đã giúp đỡ, động viên tơi trong suốt q trình học tập và thực hiện luận văn
này.
Xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, tháng 06 năm 2021
Tác giả

Bùi Đặng Khắc Hiếu


III

THÔNG TIN LUẬN VĂN THẠC SĨ
TÊN ĐỀ TÀI
BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH
THÔNG QUA TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƯƠNG “SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM”
– VẬT LÍ 12 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM
Ngành: Lí luận và PPDH Bộ mơn Vật lí
Họ tên học viên: BÙI ĐẶNG KHẮC HIẾU
Người hướng dẫn khoa học: Ts. Nguyễn Thanh Nga
Cơ sở ĐT: Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng

Tóm tắt: Dạy học vật lí theo định hướng STEM đáp ứng yêu cầu
đổi mới phương pháp dạy học trong chương trình giáo dục phổ thơng mới,
là phương tiện truyền tải kiến thức mang đến hiệu quả cao trong học tập
nhằm bồi dưỡng, phát triển các phẩm chất và năng lực cho học sinh. Dựa
trên những kết quả từ việc dạy học theo định hướng giáo dục STEM mang
lại, luận văn đã phân tích cơ sở lí luận của dạy học định hướng giáo dục
STEM nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh; phân tích
một số nội dung kiến thức chương “Sóng cơ và sóng âm” – Vật lí 12. Tiến
hành xây dựng một số chủ đề giáo dục STEM để tổ chức dạy học. Đồng
thời, nêu rõ các kiến thức STEM trong mỗi chủ đề, mục tiêu chủ đề, thiết kế
giáo án giảng dạy theo định hướng giáo dục STEM và xây dựng tiêu chí
đánh giá chủ đề giáo dục STEM để hỗ trợ giáo viên thực hiện đánh giá năng
lực của học sinh thông qua chủ đề. Trong phạm vi đề tài này, chúng tôi
nghiên cứu hiệu quả việc dạy học theo định hướng giáo dục STEM nhằm
bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh từ các kiến thức vật lí
trong chương “Sóng cơ và sóng âm” bằng cách cho học sinh vận dụng kiến
thức đã học để giải các bài toán kỹ thuật về STEM như: chế tạo mơ hình
truyền sóng cơ học, chế tạo nhạc cụ..Sau đó tiến hành thực nghiệm sư phạm


IV
một chủ đề để đánh giá kết quả nghiên cứu thơng qua bộ cơng cụ đánh giá
và các tiêu chí đánh giá cụ thể tương ứng với mỗi chủ đề từ những biểu hiện
cụ thể của học sinh.
Kết quả đề tài cho thấy tổ chức dạy học một số kiến thức chương
“Sóng cơ và sóng âm” – Vật lí 12 theo định hướng giáo dục STEM là khả
thi, đáp ứng được các yêu cầu đổi mới phương pháp dạy học ở trường phổ
thông hiện nay cũng như đáp ứng được mục tiêu dạy học mà đề tài chúng
tôi đã đề ra, đó là: phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh. Chúng
tơi cho rằng tiến trình dạy học theo định hướng STEM được xây dựng có

thể mở rộng để tổ chức dạy học một số kiến thức trong chương trình Vật lí
phổ thơng.
Từ khóa: Giáo dục STEM, phát triển năng lực giải quyết vấn đề, Vật lí 12.


V

INFORMATION PAGE OF MASTER THESIS
Name of thesis
FOSTER STUDENTS' PROBLEM-SOLVING COMPETENCY VIA
APPLICATION OF STEM APPROACH TO TEACHING CHAPTER
" MECHANICAL WAVE AND SONIC WAVE",
PHYSICS GRADE 12
Major: Theory and method of teaching physics
Full name of Master student: BUI DANG KHAC HIEU
Supervisors: Dr. Nguyen Thanh Nga
Training institution: University of Education, The University of Da
Nang
Abstract: STEM-oriented Physics teaching meets the requirements of
renewing teaching methods in new general education curriculum; it is a
mean of conveying knowledge to bring an effective way of learning in
order to foster and develop the qualities and the potential of the students.
Based on the results from STEM education-oriented teaching, the thesis
analyzed the theoretical basis of STEM education-oriented teaching to
foster of students' problem-solving competency; analyze some content
knowledge chapter " Mechanical wave and sonic wave " – Physics 12.
Proceeding to develop a number of STEM educational topics to organize
teaching. At the same time, stating STEM knowledge in each topic, topic
objectives, designing lesson plans based on STEM education orientation
and developing criteria for evaluating STEM education topics to support

teachers in implementing Assess student's ability through topic. Within the
scope of this topic, we study the effectiveness of STEM education-oriented
teaching to foster of students' problem-solving competency from the
physical knowledge in the chapter " Mechanical wave and sonic wave " by
having students apply the knowledge they have learned to solve STEM


VI
technical problems such as making mechanical wawe propagation model..
Then conduct pedagogical experiment on a topic to evaluate research
results through a set of assessment tools and specific evaluation criteria
corresponding to each topic from the student's specific manifestations.
The results show that the organization of teaching some knowledge
of the chapter "Mechanical waves and sound waves" - Physics 12 in the
direction of STEM education is feasible, meeting the requirements of
teaching innovation in high schools today as well as meet the teaching goals
that our topic has set out, that is: developing students' problem-solving
capacity. We believe that the built STEM-oriented teaching process can be
extended to organize the teaching of some knowledge in the General
Physics curriculum.
Key words: STEM education, problem-solving competency, physics
grade 12.


VII

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Số thứ tự

Chữ viết tắt

Chữ viết đầy đủ

1

DH

Dạy học

2

DHVL

Dạy học Vật lí

3

ĐHSP

Đại học sư phạm

4

GD

Giáo dục

5

GDPT

Giáo dục phổ thông

6

ĐT

Đào tạo

7

NL

Năng lực

8

GQVĐ

Giải quyết vấn đề

9

NL GQVĐ

Năng lực giải quyết vấn đề

10

GV

Giáo viên

11

HS

Học sinh

12

PPDH

Phương pháp dạy học

13

SGK

Sách giáo khoa

14

THPT

Trung học phổ thông

15

VĐ

Vấn đề


VIII

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...............................................................................................................I
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................... II
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT........................................................................... VII
MỤC LỤC .....................................................................................................................VIII
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................ 1
NỘI DUNG ........................................................................................................................ 7
CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ GIÁO DỤC STEM TRONG
TRƯỜNG PHỔ THÔNG HIỆN NAY........................................................................... 7
1.1. Hoạt động dạy học cho học sinh THPT theo định hướng giáo dục STEM .............. 7
1.1.1. Bản chất của quá trình dạy học định hướng phát triển năng lực học sinh ............ 7
1.1.2. Đặc trưng của quá trình dạy học trong thời đại của cuộc cách mạng công nghiệp
4.0 .............................................................................................................................. 9
1.2. Cơ sở lí thuyết về giáo dục STEM ......................................................................... 11
1.2.1. Khái niệm giáo dục STEM .................................................................................. 11
1.2.2. Đặc trưng của giáo dục STEM ............................................................................ 13
1.2.3. Tiêu chí xây dựng chủ đề GD STEM .................................................................. 14
1.3. Tiến trình bài học STEM cho học sinh THPT ....................................................... 15
1.4. Phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học chủ đề giáo dục
STEM .............................................................................................................................. 17
1.4.1. Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề. ................................................................ 17
1.4.1.1. Khái niệm năng lực ........................................................................................ 17
1.4.1.2. Khái niệm giải quyết vấn đề........................................................................... 19
1.4.1.3. Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề ............................................................ 20

1.4.2. Các biểu hiện của năng lực giải quyết vấn đề. .................................................... 20
1.4.3. Cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề. ............................................................ 21
1.4.4. Biện pháp phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học theo
định hướng giáo dục STEM……………………………………………………………...23
1.4.5. Phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trong dạy học theo định
huớng giáo dục STEM............................................................................................. 25


IX
1.4.6. Tiêu chí đánh năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học chủ đề
STEM ...................................................................................................................... 26
1.4.7. Phương pháp đánh giá năng lực giải quyết vấn đề. ............................................ 34
1.5. Điều tra thực tiễn việc dạy học theo định huớng giáo dục STEM trong trường phổ
thông. ....................................................................................................................... 35
1.5.1. Mục đích điều tra................................................................................................. 35
1.5.2. Phương pháp điều tra. ......................................................................................... 35
1.5.3. Kết quả điều tra thông qua phiếu phỏng vấn. ..................................................... 36
KẾT LUẬN CHƯƠNG I ................................................................................................ 40
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MỘT SỐ CHỦ ĐỀ STEM NỘI DUNG KIẾN THỨC
CHƯƠNG “SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM” - VẬT LÍ 12 ............................................ 41
2.1. Phân tích nội dung kiến thức chương “Sóng cơ và sóng âm” - Vật lí 12 theo định
hướng giáo dục STEM .................................................................................................... 41
2.1.1. Mục tiêu kiến thức chương “Sóng cơ và sóng âm” - Vật lí 12 ........................... 41
2.1.2. Cấu trúc nội dung chương “ Sóng cơ và sóng âm” - Vật lí 12............................ 43
2.1.3. Mối quan hệ giữa mục tiêu, chương trình, nội dung chương “Sóng cơ và sóng
âm” - Vật lí 12 với mục tiêu, nội dung giáo dục STEM ......................................... 43
2.2. Thiết kế chủ đề giáo dục STEM nội dung kiến thức chương “Sóng cơ và sóng âm”
................................................................................................................................ 44
2.3. Tổ chức dạy học chủ đề giáo dục STEM ............................................................... 79
2.3.1. Tổ chức dạy học chủ đề 1: Mơ hình truyền sóng cơ học .................................... 79

2.4. Cơng cụ đánh giá chủ đề giáo dục STEM .............................................................. 91
2.4.1. Nguyên tắc đánh giá ............................................................................................ 91
2.4.2. Các yêu cầu đánh giá kết quả học tập ................................................................. 91
2.4.3. Xây dựng bộ công cụ đánh giá ............................................................................ 93
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ................................................................................................ 94
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM .................................................................. 95
3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm ............................................................................. 95
3.1.1 Mục đích .............................................................................................................. 95
3.1.2. Nhiệm vụ ............................................................................................................. 95
3.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm ............................................................................ 95
3.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm ....................................................................... 96


X
3.3.1. Phương pháp quan sát ......................................................................................... 96
3.3.2. Thống kê toán học ............................................................................................... 96
3.4. Những thuận lợi và khó khăn gặp phải khi tiến hành thực nghiệm sư phạm ......... 96
3.4.1. Thuận lợi ............................................................................................................. 96
3.4.2. Khó khăn ............................................................................................................. 97
3.5. Kế hoạch thực nghiệm sư phạm ............................................................................. 97
3.6. Tổ chức thực nghiệm .............................................................................................. 97
3.7. Phân tích diễn biến q trình thực nghiệm sư phạm .............................................. 98
3.7.1. Giai đoạn 1: Chuẩn bị ....................................................................................... 104
3.7.2. Giai đoạn 2: Tổ chức hoạt động DH trên lớp học ............................................. 104
3.7.3. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm ............................................................ 117
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 .............................................................................................. 126
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................................... 128
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 129
CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐƯỢC CƠNG BỐ ...................................................... 131
PHỤ LỤC ...................................................................................................................... PL1

Phụ lục 1: THIẾT KẾ CHỦ ĐỀ “ SỰ KÌ DIỆU CỦA ÂM HỌC” ........................ PL1
Phụ lục 2: PHIẾU KHẢO SÁT THỰC TRẠNG DẠY HỌC CHƯƠNG "SÓNG CƠ
VÀ SÓNG ÂM" - VẬT LÍ 12 THEO ĐỊNH HƯỚNG GD STEM ...................... PL26
Phụ lục 3: CẤU TRÚC NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH ......................... PL29
Phụ lục 4: PHIẾU HỌC TẬP CỦA HỌC SINH………………………………...PL31


XI

DANH MỤC CÁC BẢNG
Số

Tên bảng

Trang

1.1

Cấu trúc NL GQVĐ của HS (gồm 5 NL thành tố và 14 chỉ số hành vi)

22

1.2

Hệ thống biện pháp phát triển NL GQVĐ của HS trong dạy học theo

24

hiệu
bảng

định hướng giáo dục STEM
1.3

Tiêu chí đánh giá NL GQVĐ

27

1.4

Kiểm tra quan sát NL GQVĐ của HS

33

1.5

Thông tin về mẫu khảo sát

35

1.6

Mức độ quan tâm của GV về GD STEM

36

1.7

Cách hiểu của GV về khái niệm GD STEM

36

1.8

GV đánh giá khả năng tổ chức dạy học chương “Sóng cơ và sóng cơ”-

38

Vật lí 12 theo định hướng GD STEM
1.9

GV đánh giá thuận lợi để triển khai dạy học nội dung kiến thức chương

38

“Sóng cơ và sóng âm” - Vật lí 12 (cơ bản) theo định hướng GD STEM
1.10

GV đánh giá khó khăn để triển khai dạy học nội dung kiến thức chương

39

“Sóng cơ và sóng âm” - Vật lí 12 (cơ bản) theo định hướng GD STEM
2.1

Mơ tả các chủ đề STEM

45

2.2

Phân bố thời gian kế hoạch tổ chức hoạt động DH “Mơ hình truyền

48

sóng cơ học” theo định hướng GD STEM
2.3

Thiết bị và vật liệu chế tạo mơ hình truyền sóng cơ học (Bộ 1)

49

2.4

Bảng gợi ý chế tạo mơ hình truyền sóng cơ học (Bộ 1)

52


XII
2.5

Thiết bị và vật liệu chế tạo mơ hình truyền sóng cơ học (Bộ 2)

53

2.6

Bảng gợi ý chế tạo mơ hình truyền sóng cơ học (Bộ 2)

56

2.7

Thiết bị và vật liệu chế tạo mơ hình truyền sóng cơ học (Bộ 3)

57

2.8

Bảng gợi ý chế tạo mơ hình truyền sóng cơ học (Bộ 3)

60

2.9

Thiết bị và vật liệu chế tạo mô hình truyền sóng cơ học (Bộ 4)

62

2.10

Bảng gợi ý chế tạo mơ hình truyền sóng cơ học (Bộ 4)

65

2.11

Chuỗi hoạt động DH chủ đề “ Mơ hình truyền sóng cơ học”

79

2.12

Tiêu chí đánh giá bản thiết kế

91

2.13

Tiêu chí đánh giá sản phẩm

92

3.1

Danh sách HS được đánh giá sự phát triển NL GQVĐ

96

3.2

Danh sách HS các nhóm

98

3.3

Bảng đánh giá mức độ thể hiện NL GQVĐ của HS.

98

3.4

Kết quả thu được NL GQVĐ của HS trong chủ đề

117

3.5

Biểu hiện NL GQVĐ của HS trong chủ đề 1

118

3.6

Thang đánh giá định lượng NL GQVĐ của HS

120

3.7

Tiêu chí đánh giá mức độ đạt được NL GQVĐ của HS

121

3.8

Các mức độ HS đạt được ở NL thành tố 1 qua các chủ đề

122

3.9

Các mức độ HS đạt được ở NL thành tố 3 qua các chủ đề

122

3.10

Các mức độ HS đạt được ở NL thành tố 4 qua các chủ đề

122

3.11

Các mức độ HS đạt được ở NL thành tố 5 qua các chủ đề

123

3.12

Kết quả các mức độ đạt được thành tố và tổng thể NL GQVĐ qua chủ

123

đề
3.13

Giải pháp nhằm nâng cao NL GQVĐ của HS

124


XIII

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Số hiệu

Tên hình

Trang

hình
1.1

Mơ tả chu trình STEM

14

1.2

Quy trình dạy học chủ đề STEM dựa trên hoạt động thiết kế kỹ

16

thuật
1.3

Sơ đồ cấu trúc đa thành tố của NL (Đỗ Hương Trà, 2016)

19

1.4

Phát triển NL GQVĐ theo định hướng GD STEM

26

1.5

Biểu đồ GV đánh giá nội dung kiến thức chương “Sóng cơ và sóng

37

cơ” (Vật lí 12)
2.1

Sơ đồ cấu trúc nội dung chương “ Sóng cơ và sóng âm” Vật lí 12

43

2.2

Sơ đồ hình thành ý tưởng chủ đề

45

3.1

GV triển khai tổ chức nhóm

105

3.2

HS nhóm 2 trả lời câu hỏi tình huống vấn đề

106

(Minh chứng biểu hiện GQVĐ 1.1)
3.3

HS nhóm 2 thảo luận phân tích nhiệm vụ của chủ đề (Minh chứng

106

biểu hiện GQVĐ 1.2)
3.4

HS đại diện nhóm phát biểu VĐ (Minh chứng biểu hiện GQVĐ 1.3)

107

3.5

GV giới thiệu các bước cần thực hiện trong chủ đề 1

107

3.6

Các nhóm tiến hành thiết kế mơ hình truyền sóng cơ học

108

3.7

GV gợi ý cho nhóm 1 về phương án tính vận tốc truyền sóng trên

109


XIV
mơ hình
3.8

Nhóm 1 trình bày bản thiết kế mơ hình truyền sóng

109

(Minh chứng biểu hiện GQVĐ 3.3)
3.9

Bản thiết kế mơ hình truyền sóng cơ học của các nhóm

110

(Minh chứng biểu hiện GQVĐ 3.3)
3.10

HS các nhóm chuẩn bị dụng cụ, vật liệu và phân công nhiệm vụ.

111

(Minh chứng biểu hiện GQVĐ 4.1)
3.11

Nhóm 1 đang gặp khó khăn về cách mắc biến trở để thay đổi

112

tốc độ quay của mô tơ (Minh chứng biểu hiện GQVĐ 4.2)
3.12

Nhóm 4 đang tiến hành tạo con lắc dao động (Minh chứng biểu

112

hiện GQVĐ 4.2)
3.13

Nhóm 2 đang chế tạo bộ phận tạo sóng (Minh chứng biểu hiện

113

GQVĐ 4.2)
3.14

HS nhóm 2 đang nghiên cứu phương án tính vận tốc truyền sóng

113

của mơ hình (Minh chứng biểu hiện GQVĐ 4.2)
3.15

HS nhóm 3 đánh giá khả năng tạo sóng dừng của mơ hình (Minh

114

chứng biểu hiện GQVĐ 4.3)
3.16

HS nhóm 1 đang điều chỉnh để tạo sóng dừng trên mơ hình (Minh

114

chứng biểu hiện GQVĐ 4.3)
3.17

Các nhóm tiến hành trình bày sản phẩm của nhóm (Minh chứng

115

biểu hiện GQVĐ 5.1)
3.18

Phiếu học tập của các nhóm

116

1

MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Để đáp ứng được sự phát triển xã hội ngày nay và bắt kịp xu hướng GD hiện
đại của thế giới, đòi hỏi chúng ta phải đổi mới về chương trình GD lẫn PPDH.
Chương trình GD phổ thơng mới khơng cịn nặng về truyền thụ kiến thức mà tập
trung phát triển phẩm chất và năng lực của người học, tạo môi trường học tập và rèn
luyện giúp học sinh phát triển hài hoà về thể chất và tinh thần, trở thành người học
tích cực, tự tin, biết vận dụng các phương pháp học tập tích cực để hồn chỉnh các
tri thức và kĩ năng nền tảng, có ý thức lựa chọn nghề nghiệp và học tập suốt đời; có
những phẩm chất tốt đẹp và năng lực cần thiết để trở thành người công dân có trách
nhiệm, người lao động có văn hố, cần cù, sáng tạo, đáp ứng nhu cầu phát triển của
cá nhân và yêu cầu của sự nghiệp xây dựng, bảo vệ đất nước trong thời đại tồn cầu
hố và cách mạng công nghiệp mới (Theo thông tư 32/2018/TT-BGDĐT). Để đáp
ứng được những yêu cầu trên, trước tiên thầy cô giáo phải thực hiện đổi mới trong
phương pháp dạy học, thay đổi cách dạy học truyền thống bằng các phương pháp
dạy học tích cực thơng qua việc học đi đơi với hành, tổ chức các hoạt động cho học
sinh, đồng thời là người hướng dẫn các em tự học, bổ sung thông tin, giúp đỡ các em
vận dụng kiến thức đã học vào thực tiễn.
Thật vậy, trong số các môn học tự nhiên chẳng hạn như mơn vật lí, vốn là một
mơn học không chỉ mang đến cho học sinh những kiến thức cơ bản để thực hiện các
ứng dụng trong cuộc sống mà cịn vận dụng chúng để giải thích các hiện tượng tự
nhiên, học sinh có thể thỏa sức trải nghiệm, sáng tạo thơng qua các bài học. Thế
nhưng vì xưa nay, học trò quen học với cách học cũ, GV truyền đạt kiến thức còn
học sinh thụ động tiếp nhận nên nó vơ tình trở là mơn học khơ khan và học sinh
chưa thấy được ứng dụng kiến thức trong thực tiễn. Ngược lại, nếu GV tổ chức các
hoạt động cho học sinh, đặt ra những bài toán thực tế, những câu hỏi về hiện tượng

thiên nhiên kỳ thú, chế tạo những dụng cụ đơn giản từ kiến thức đã học,.. Từ đó địi
hỏi học sinh tìm cách giải quyết tình huống, bài tốn mà GV đặt ra, tự mình tìm
hiểu, xây dựng, thiết kế, chế tạo sản phẩm, tiến hành các thí nghiệm sau mỗi bài học


2
thì các em sẽ thấy vật lý thú vị và hữu ích như thế nào.
Chính vì thế, u cầu đặt ra là cần phải có những phương pháp GD phù hợp
mới có thể đạt được những kết quả trên. Một trong những phương pháp GD mới mà
hiện nay các nước phát triển trên thế giới đã áp dụng đó là GD STEM nhưng đối với
Việt Nam nó cịn khá mới mẻ. Đây là xu hướng GD có thể đáp ứng những yêu cầu
trên và sự phát triển của xã hội trong thời đại mới. Tại sao GD STEM lại làm được
những điều này, vậy STEM là gì ?
STEM là thuật ngữ được viết tắt của các từ tiếng anh Science (Khoa học),
Technology (Cơng nghệ), Engineering (Kỹ thuật), Math (Tốn học). GD STEM là
quan điểm DH định hướng phát triển NL HS thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công
nghệ, Kỹ thuật và Toán học giúp cải tạo phương pháp DH truyền thống. Các kiến
thức và kỹ năng về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Tốn học phải được tích hợp,
lồng ghép và bổ trợ cho nhau giúp HS không chỉ hiểu biết về ngun lí mà cịn áp
dụng để thực hành và tạo ra sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày làm tăng hiệu quả,
phát triển NL sáng tạo, tư duy kỹ thuật của HS.
Do đặc thù của môn vật lí là mơn khoa học thực nghiệm, nên một trong các
khâu quan trọng của quá trình đổi mới phương pháp dạy học vật lí là tăng cường
hoạt động nghiên cứu và tìm hiểu các ứng dụng kỹ thuật của vật lí của HS trong q
trình học tập thơng qua việc giao nhiệm vụ liên quan đến việc tìm hiểu cơng dụng,
nguyên tắc hoạt động, cấu tạo và chế tạo thí nghiệm để HS được nghiên cứu khoa
học, qua đó giúp HS hiểu sâu sắc các kiến thức vật lí. Đồng thời, vật lí được hỗ trợ
rất nhiều bằng cơng cụ Tốn học; các định luật vật lí lại là cơ sở để phát triển nền
Công nghệ, Kĩ thuật. Thông qua các nhiệm vụ này, HS sẽ được rèn luyện kĩ năng,
kỹ xảo, GD tổng hợp, hình thành tư duy sáng tạo và tinh thần làm việc tập thể. Từ

đó, HS có cơ hội phát triển các NL của người cơng dân trong thời đại mới.
Tại Việt Nam, định hướng phát triển đất nước sớm trở thành nước công nghiệp
theo hướng hiện đại, chú trọng tới phát triển kinh tế tri thức. Trong quá trình hội
nhập sâu rộng, cơ hội tiếp cận với các xu thế mới, các mơ hình GD mới và học hỏi
kinh nghiệm của các nước có nền GD tiên tiến là cần thiết nhằm thay đổi căn bản


3
GDPT tại Việt Nam. Trong vài năm trở lại đây, STEM xuất hiện ở Việt Nam và mới
chỉ mang tính thử nghiệm mà chưa thực sự trở thành một hoạt động GD chính thức.
Do đó STEM và GD STEM vẫn chưa được nghiên cứu một cách sâu sắc và nghiêm
túc cũng như ứng dụng sâu rộng vào thực tế.
Tuy nhiên, với tình hình nước ta hiện nay, trước yêu cầu đẩy mạnh cơng nghiệp
hóa, hiện đại hóa và hội nhập kinh tế quốc tế thì u cầu địi hỏi nền GD nước ta
phải ĐT ra những con người có đủ tri thức, trí tuệ, NL và phẩm chất tốt. Với chủ
trương khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo cho
người học, từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại
vào q trình DH nhằm phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của HS,
phù hợp với đặc điểm từng môn học, lớp học. Tất cả những yêu cầu này sẽ được
STEM và GD STEM giải quyết một cách hiệu quả.
Trăn trở của một người GV cũng chính là phương pháp truyền đạt kiến thức
cũng nhưng cách GD sao cho HS phát huy tính tích cực và phát triển tư duy sáng
tạo, năng lực cho HS đặc biệt là NL GQVĐ. NL GQVĐ là một trong những năng
lực quan trọng cần hình thành và phát triển cho học sinh. DH phát triển NL GQVĐ
sẽ giúp cho học sinh tích cực, chủ động, sáng tạo hơn trong việc chiếm lĩnh nguồn
tri thức. Từ những trăn trở chung đó chúng tơi đã nghiên cứu và nhận thấy STEM là
quan điểm DH định hướng cho các phương pháp giảng dạy giúp tạo hiệu quả cao
nhất công tác DH vật lý. Đặc biệt là các kiến thức thuộc chương “Sóng cơ và sóng
âm” rất phù hợp với mục tiêu giảng dạy theo định hướng GD STEM.
Với những lí do trên, chúng tôi lựa chọn đề tài : Bồi dưỡng năng lực giải quyết

vấn đề của học sinh thông qua tổ chức dạy học chương “Sóng cơ và sóng âm” –
Vật lí 12 theo định hướng giáo dục STEM
2. Tổng quan vấn đề nghiên cứu
Tới nay ngày càng nhiều những nghiên cứu khoa học quan tâm đến vấn đề bồi
dưỡng NL GQVĐ theo định hướng GD STEM cho HS. Điển hình các bài viết
chuyên đề đăng trên các tạp chí, báo GD và Thời đại, GV và Nhà trường, Nghiên


4
cứu GD, Khoa học GD như : “Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM cho học
sinh trung học cơ sở và THPT”. NXB Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh. Nguyễn
Thanh Nga - Phùng Việt Hải - Nguyễn Quang Linh - Hoàng Phước Muội (2018).
“Tổ chức dạy học một số kiến thức chương Động lực học chất điểm vật lí 10 theo
định hướng GD STEM”. Hồng Phước Muội, Nguyễn Thanh Nga. (2017). Hội thảo
khoa học GD STEM trong chương trình GDPT mới, TP. Hồ Chí Minh. “Tổ chức
dạy học chủ đề “chế tạo máy lạnh mini di động” - Vật lí 10 theo định hướng GD
STEM” của Ts. Phùng Thị Lố Loan. Về luận văn thạc sĩ nghiên cứu vấn đề này như
“Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học phần “Nhiệt học”
– Vật lí 10 theo định hướng GD STEM” - Luận văn thạc sĩ 2020 của tác giả Nguyễn
Đức Dũng, “Thiết kế và tổ chức dạy học một số chủ đề STEM phần “Cơ học” – Vật
lí 8 theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh.” - Luận văn thạc
sĩ KHGD 2020 của tác giả Phạm Mỹ Thuận, “ Tổ chức dạy học chương các định
luật bảo tồn - vật lí 10 theo định hướng GD STEM”- Khóa luận tốt nghiệp 2019
của tác giả Huỳnh Thị Mỹ Duyên Trường ĐHSP TP Hồ Chí Minh, … Tuy nhiên,
nghiên cứu về dạy học Vật lí nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề theo định
hướng GD STEM còn chưa nhiều, đặc biệt về mảng kiến thức khá lớn và quan trọng
như chương sóng cơ và sóng âm trong chương trình Vật lí 12 chưa có đề tài nào
nghiên cứu. Vì vậy đề tài “Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh
thông qua tổ chức dạy học chương “Sóng cơ và sóng âm” – Vật lí 12 theo định
hướng giáo dục STEM” là một đề tài cịn khá mới mẻ, cần có hướng đi chính xác

để tận dụng được đóng góp to lớn từ nó.
3. Mục tiêu nghiên cứu
Thiết kế và tổ chức DH một số nội dung kiến thức chương “Sóng cơ và sóng
âm” - Vật lí 12 theo định hướng GD STEM nhằm phát triển NL GQVĐ của HS.
4. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: cơ sở lí luận và thực tiễn về GD STEM, nội dung
kiến thức chương “Sóng cơ và sóng âm” theo định hướng GD STEM.


5
- Phạm vi nghiên cứu: Hoạt động dạy và học một số kiến thức chương “Sóng
cơ và sóng âm” - Vật lí 12 chương trình THPT.
5. Giả thuyết khoa học
Nếu tổ chức DH một số nội dung kiến thức chương “Sóng cơ và sóng âm”- Vật
lí 12 theo định hướng STEM thì sẽ phát triển NL GQVĐ của HS.
6. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu cơ sở lí luận về GD STEM, DH định hướng phát triển NL HS
THPT.
- Phân tích nội dung kiến thức chương “Sóng cơ và sóng âm”- Vật lí 12 theo
định hướng STEM.
- Xây dựng chủ đề GD STEM nội dung kiến thức chương “Sóng cơ và sóng
âm”- Vật lí 12.
- Đề xuất tiến trình DH các chủ đề GD STEM đã xây dựng.
- Xây dựng bộ công cụ đánh giá NL của HS theo định hướng GD STEM.
- Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giả thuyết khoa học.
7. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lí luận: bao gồm phương pháp phân tích, tổng hợp và khái quát hóa
nhằm nghiên cứu những tài liệu thuộc phạm vi đề tài trong và ngoài nước về
các vấn đề như khái niệm, cơ sở lí luận …
- Nghiên cứu thực tiễn : Là phương pháp điều tra, quán sát sư phạm,.. nhằm sử

dụng để điều tra thực trạng DH mơn vật lí dưới góc độ STEM, những hiểu biết
của GV về GD STEM. Từ đó xây dựng và sử dụng các bảng điểm quan sát NL
của HS trong quá trình trải nghiệm học tập mơn vật lí theo định hướng GD
STEM. Xác định nhiệm vụ và xây dựng nội dung, tiến hành các hoạt động thực
nghiệm sư phạm.
- Thực nghiệm sư phạm
8. Đóng góp của đề tài
- Đề xuất tiến trình DH các chủ đề GD STEM nội dung kiến thức chương “Sóng
cơ và sóng âm”- Vật lí 12 và chứng tỏ tính khả thi của nó qua thực nghiệm sư


6
phạm.
- Kết quả nghiên cứu của luận văn làm tài liệu tham khảo, nghiên cứu về GD
STEM cho sinh viên sư phạm, GV trường phổ thông.
9. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận và phần kiến nghị, tài liệu tham khảo và mục lục
thì nội dung của luận văn được cấu trúc thành 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn dạy học của theo định hướng giáo dục
STEM trong trường phổ thông
Chương 2: Thiết kế một số chủ đề giáo dục STEM nội dung kiến thức chương
“Sóng cơ và sóng âm” - Vật lí 12
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm


7

NỘI DUNG
CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ GIÁO DỤC STEM
TRONG TRƯỜNG PHỔ THÔNG HIỆN NAY

1.1. Hoạt động dạy học cho học sinh THPT theo định hướng giáo dục STEM
1.1.1. Bản chất của quá trình dạy học định hướng phát triển năng lực học
sinh
Hiện nay, một trong những định hướng cơ bản của việc đổi mới GD là chuyển
từ nền GD mang tính hàn lâm, xa rời thực tiễn sang một nền GD chú trọng việc hình
thành năng lực hành động, phát huy tính chủ động, sáng tạo của người học. Định
hướng quan trọng trong đổi mới PPDH là phát huy tính tích cực, tự lực và sáng tạo,
phát triển năng lực hành động, năng lực cộng tác làm việc của người học. Đó cũng
là những xu hướng tất yếu trong cải cách PPDH ở mỗi nhà trường.
Ngày 04-11-2013, Hội nghị lần thứ tám Ban Chấp hành Trung ương Đảng
khố XI đã thơng qua Nghị quyết số 29-NQ/TW về đổi mới căn bản, toàn diện GD
và ĐT nêu rõ: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo hướng hiện
đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kỹ năng của
người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc. Tập trung
dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và
đổi mới tri thức, kỹ năng, phát triển năng lực. Chuyển từ học chủ yếu trên lớp sang
tổ chức hình thức học tập đa dạng, chú ý các hoạt động xã hội, ngoại khóa, nghiên
cứu khoa học. Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông trong dạy
và học”. Để thực hiện tốt mục tiêu về đổi mới căn bản, toàn diện GD&ĐT theo Nghị
quyết số 29-NQ/TW, cần có nhận thức đúng về bản chất của đổi mới phương pháp
dạy học theo định hướng phát triển năng lực người học và một số biện pháp đổi mới
phương pháp dạy học theo hướng này.[26]
Đổi mới PPDH đang thực hiện bước chuyển từ chương trình GD tiếp cận nội
dung sang tiếp cận năng lực của người học, nghĩa là từ chỗ quan tâm đến việc HS
học được cái gì đến chỗ quan tâm HS vận dụng được cái gì qua việc học. Để đảm
bảo được điều đó, phải thực hiện chuyển từ phương pháp dạy học theo lối "truyền


8
thụ một chiều" sang dạy cách học, cách vận dụng kiến thức, rèn luyện kỹ năng, hình

thành năng lực và phẩm chất. Tăng cường việc học tập trong nhóm, đổi mới quan hệ
GV- học sinh theo hướng cộng tác có ý nghĩa quan trọng nhằm phát triển năng lực
xã hội. Bên cạnh việc học tập những tri thức và kỹ năng riêng lẻ của các môn học
chuyên môn cần bổ sung các chủ đề học tập tích hợp liên mơn nhằm phát triển năng
lực giải quyết các vấn đề phức hợp.
Theo quan điểm của những nhà tâm lý học năng lực là tổng hợp các đặc điểm,
thuộc tính tâm lý của cá nhân phù hợp với yêu cầu đặc trưng của một hoạt động,
nhất định nhằm đảm bảo cho hoạt động đó đạt hiệu quả cao.
Theo từ điển Tiếng Việt: NL là khả năng, điều kiện chủ quan hoặc tự nhiên sẵn
có để thực hiện một hoạt động nào đó. Hoặc: NL là khả năng huy động tổng hợp các
kiến thức, kỹ năng để thực hiện thành công một loại cơng việc trong một bối cảnh
nhất định. NL gồm có năng lực chung và năng lực đặc thù. NL chung là năng lực cơ
bản cần thiết mà bất cứ người nào cũng cần phải có để sống và học tập, làm việc.
NL đặc thù thể hiện trên từng lĩnh vực khác nhau như NL đặc thù môn học là NL
được hình thành và phát triển do đặc điểm của mơn học đó tạo nên. [8]
NL là một thuộc tính tâm lí phức hợp, là điểm hội tụ của nhiều yếu tố như tri
thức, kĩ năng, kĩ xảo, kinh nghiệm, sự sẵn sàng hành động và trách nhiệm.
Trong quá trình dạy học NL được hiểu: NL là sự kết hợp tri thức, kĩ năng, thái
độ. Mục tiêu bài học được thế hiện cụ thể thơng qua các NL được hình thành. Nội
dung kết hợp với các hoạt động cơ bản nhằm hình thành NL trên mỗi mơn học.
NL người học cần đạt là cơ sở để xác định mục tiêu, nội dung, hoạt động,
phương pháp…dạy học mà người dạy cần phải căn cứ vào đó để tiến hành các hoạt
động giảng dạy và GD (lấy người học là trung tâm).
Như vậy để thực hiện việc dạy học theo định hướng phát triển NL học sinh về
bản chất là :


9
Chuyển hoạt động dạy của GV sang hoạt động học của HS. DH cá thể hóa HS
để HS được phát huy hết khả năng của mình. Khả năng của HS chỉ được bộc lộ

thông qua các hoạt động học tập và trải nghiệm.
Chuyển dần quy mô lớp học sang quy mơ nhóm để tích cực hóa HS và tăng khả
năng tương tác hỗ trợ giúp đỡ nhau trong tiếp thu chiếm lĩnh kiến thức (tùy theo đặc
điểm tình hình mà tổ chức các nhóm cho phù hợp (nhóm đơi, nhóm 4, nhóm 6,
nhóm 8).
Hoạt động của HS chuyển từ việc thụ động nghe thầy cô giảng bài để ghi chép
sang việc chủ động làm việc với sách, tham gia các hoạt động dưới sự tổ chức của
GV để chiếm lĩnh kiến thức.
1.1.2. Đặc trưng của quá trình dạy học trong thời đại của cuộc cách mạng
công nghiệp 4.0
Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư (CMCN 4.0) diễn ra từ đầu thế kỷ
XXI. Đặc trưng của cuộc CMCN 4.0 là sẽ ngày càng phổ biến trí thơng minh nhân
tạo và máy móc tự động hóa, đem lại sự kết hợp giữa hệ thống ảo và thực tế. Cuộc
cách mạng này tác động mạnh mẽ đến nhiều lĩnh vực, nhiều khía cạnh trong đời
sống xã hội, trong đó đặc biệt khơng thể thiếu một nguồn nhân lực chất lượng cao;
mà nguồn nhân lực lại là đối tượng trực tiếp của GD - ĐT. [27]
CMCN 4.0 đặt ra những thách thức rất lớn cho GD Việt Nam, địi hỏi sự đóng
góp năng động, tự lập, tự do, tự học, tự nghiên cứu, tự động viên, nhất là óc sáng
tạo. Do đó, GV sẽ phải dạy người học cách tự học, tự tư duy, tự tiến bộ. Mỗi người
phải tự vận động, thay đổi và lột xác.
Như vậy, tầm quan trọng của GD - ĐT để tạo ra nguồn nhân lực đáp ứng yêu
cầu cách mạng 4.0 là không thể phủ nhận
Hội nghị lần thứ tám Ban Chấp hành Trung ương Đảng khoá XI đã thông qua
Nghị quyết số 29-NQ/TW về đổi mới căn bản, toàn diện GD và đào tạo, đáp ứng
yêu cầu cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng
xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế. Quan điểm chỉ đạo đổi mới GD của Nghị