THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG “CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC” - VẬT LÝ 10 THPT THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM - ĐIỂM CAO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM
KHOA: LÝ – HÓA - SINH
----------

NGUYỄN THỊ HÒA
THIẾT KẾ TIẾN TR NH DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƢƠNG

“CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC ” - VẬT LÝ 10 THPT
THEO ĐỊNH HƢỚNG GI O D C STEM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Quảng Nam, 6/2020

TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM
KHOA: LÝ – HÓA - SINH
----------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

THIẾT KẾ TIẾN TR NH DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƢƠNG
“CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC ” - VẬT LÝ 10 THPT
THEO ĐỊNH HƢỚNG GI O D C STEM

Sinh viên thực hiện
NGUYỄN THỊ HÒA
MSSV: 2116020119
CHUYÊN NGÀNH: SƢ PHẠM VẬT LÝ
KHÓA: 2016 – 2020

Cán bộ hướng dẫn

Th.s NGUYỄN THỊ VÂN SA

MSCB:

Quảng Nam, 6/2020

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả
mới mà tôi công bố trong khóa luận là trung thực và chưa được ai cơng bố trong bất kỳ
cơng trình nào khác.

Quảng Nam, ngày…..tháng…..năm 2020
Tác giả

Nguyễn Thị Hòa

LỜI CẢM ƠN
Tơi xin được bày tỏ lịng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến cô giáo ThS.
Nguyễn Thị Vân Sa - Người đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tơi trong suốt q trình
thực hiện và hồn chỉnh bài khóa luận này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu cùng q Thầy Cơ khoa Lý - Hóa -
Sinh - Trường Đại Học Quảng Nam đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành
tốt bài khóa luận này cũng như đã giúp đỡ tơi trong suốt q trình học tập.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu cùng tập thể quý thầy cô giáo, tập thể
lớp 10/1 và 10/2 trường THPT Phan Bội Châu đã nhiệt tình giúp đỡ, trao đổi và tạo
mọi điều kiện thuận lợi cho tơi trong q trình tiến hành khảo sát thực tế và thực
nghiệm sư phạm đề tài này.
Cuối cùng tơi xin gởi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã giúp đỡ và động viên tơi
trong q trình học tập và thực hiện đề tài.
Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn!

Người thực hiện

Nguyễn Thị Hòa

DANH M C C C CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ

ĐC Đối chứng

GV Giáo viên

HS Học sinh

NL Năng lực

SGK Sách giáo khoa

SGV Sách giáo viên

THPT Trung học phổ thông

TN Thực nghiệm

DANH M C CÁC HÌNH
Hình 1.1. Tiêu chí của chủ đề giáo dục STEM ................................................................. 10
Hình 2.1. Xilanh lớn của động cơ Stirling......................................................................... 32
Hình 2.2. Chế tạo pit-tơng tự do ........................................................................................ 32
Hình 2.4. Mơ hình động cơ nhiệt đốt ngồi....................................................................... 33

Hình 2.3. Chế tạo trục quay............................................................................................... 34
Hình 2.5. Giản đồ (P,V) của động cơ Stirling. .................................................................. 35
Hình 2.6. Các giai đoạn hoạt động của chu trình Stirling loại pit-tơng tự do. .................. 35

DANH M C CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Các dụng cụ để chế tạo động cơ nhiệt đốt ngoài .............................................. 29
Bảng 2.2. Các vật liệu để chế tạo động cơ nhiệt đốt ngoài ............................................... 29
Bảng 2.3. Tiêu chí đánh giá tính tích cực của HS trong dạy học theo định hướng giáo
dục STEM .......................................................................................................................... 43
Bảng 3.1. Mẫu thực nghiệm .............................................................................................. 49
Bảng 3.2. Bảng phân phối tần số (fi) các điểm số (Xi) của bài kiểm tra sau TN............... 51
Bảng 3.3. Bảng phân phối tần suất của hai nhóm ĐC và TN............................................ 52
Bảng 3.4. Bảng phân loại học lực học sinh ....................................................................... 52
Bảng 3.5. Các tham số thống kê ........................................................................................ 53

DANH M C C C ĐỒ THỊ
Đồ thị 3.1. Biểu đồ phân bố điểm của 2 nhóm TN và ĐC ................................................ 51
Đồ thị 3.2. Biểu đồ phân phối tần suất của hai nhóm TN và ĐC ...................................... 52
Đồ thị 3.3. Biểu đồ phân loại học lực của học sinh........................................................... 53

Phần 1. MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài

Nhân loại đã bước vào thế kỉ XXI, thế kỉ mà sự phát triển của xã hội dựa vào tri
thức và khả năng của con người. Vì thế xã hội đang địi hỏi những con người năng
động, sáng tạo có khả năng chiếm lĩnh tri thức cho bản thân để theo kịp sự phát triển
ngày càng cao của xã hội. Từ thực tế đó đã đặt ra nhiệm vụ cho ngành giáo dục không
chỉ hướng tới tri thức cho học sinh mà điều cốt yếu là bồi dưỡng khả năng tự học, tự
nghiên cứu cho mỗi người để từ đó trang bị cho họ cách tự lĩnh hội kiến tức để hướng

tới mục tiêu học tập suốt đời. Nhưng bên cạnh sự phát triển của khoa học công nghệ là
sự chênh lệch lớn giữa kiến thức thực tế và kiến thức thu được từ nhà trường, việc dạy
học ở trường còn coi nặng về lý thuyết chưa đáp ứng được yêu cầu thực tế. Vì vậy,
việc đổi mới phương pháp dạy học nhằm nâng cao chất lượng dạy học và tích cực hóa
hoạt động nhận thức của học sinh là vấn đề trọng tâm, then chốt hiện nay của ngành
giáo dục và là vấn đề đang được Đảng, nhà nước và toàn xã hội quan tâm. Đảng và
nhà nước ta đã nhận thức rõ nhiệm vụ này và đã được cụ thể hóa qua Luật Giáo Dục
điều 28 Luật giáo dục 2005: “Phương pháp giáo dục phổ thơng phải phát huy tính
tích cực, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng môn học;
bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc nhóm, rèn luyện kĩ năng vận dụng
kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho
học sinh”[8]. Để thực hiện được điều đó nhất định phải thực hiện thành công việc
chuyển từ phương pháp dạy học theo lối "truyền thụ một chiều" sang dạy cách học,
cách vận dụng kiến thức, rèn luyện kỹ năng, hình thành năng lực và phẩm chất. Đồng
thời phải chuyển cách đánh giá kết quả giáo dục từ nặng về kiểm tra trí nhớ sang kiểm
tra, đánh giá năng lực vận dụng kiến thức giải quyết vấn đề. Trước bối cảnh đó nhà
nước ta đã đưa ra niều giải pháp và nhiều phương pháp dạy học và kiểm tra đánh
giá kết quả giáo dục, trong đó dạy học STEM là một trong những phương pháp
phù hợp được đưa ra từ năm 2017 thông qua chỉ thị 16 về việc tăng cường năng lực
tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 năm 2017.

Dạy học theo định hướng STEM là phương thức giảng dạy dựa trên ý tưởng trang
bị cho người học những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công
nghệ, kĩ thuật và tốn học, theo cách tiếp cận liên mơn và thông qua thực hành, ứng
dụng, trải nghiệm sáng tạo và người học có thể áp dụng để giải quyết các vấn đề trong

cuộc sống hàng ngày. Ở nước ta thì phương pháp này cịn mới và mới được sử dụng

thí điểm ở một số trường. Giáo dục STEM xuất hiên ở Việt Nam trong vài năm trở lại

đây, hiện nay mới đang ở bước truyền thơng và mang tính thực nghiệm, chưa thực sự

trở thành mơt hoạt động giáo dục chính thức trong trường phổ thông. Tuy nhiên, giáo

dục STEM với nhiệm vụ cung cấp các kiến thức và kĩ năng cần thiết cho học sinh thế

kỉ 21 sẽ là mơ hình giáo dục diện rộng trong tương lai gần của thế giới. Do vậy, giáo

dục STEM rất cần sự quan tâm và nhận thức của toàn xã hội. Hiện nay ở nước ta,

STEM và giáo dục STEM nói riêng vẫn chưa được nghiên cứu sâu. Các bài viết, tài

liệu về giáo dục STEM hiện nay mới chỉ mang tính chất thơng tin và bình luận. Bên

cạnh đó mơn Vật lý là môn khoa học thực nghiệm, nên một trong các khâu quan trọng

của quá trình đổi mới phướng pháp dạy học vật lý là tăng cường hoạt động nghiên cứu

và tìm hiểu các ứng dụng kĩ thuật liên quan đến việc tìm hiểu cơng dụng, ngun tắc

hoạt động, cấu tạo và chế tạo thí nghiệm để học sinh được nghiên cứu khoa học qua đó

giúp học sinh hiểu sâu sắc các kiến thức và Vật lý là mơn có nhiều điểm tương đồng

với giáo dục STEM, có nhiều ứng dụng trong thực tế và là môn khoa học ứng dụng

các kiến thức nền tảng của các môn khoa học cơ bản như: Tốn học, Cơng Nghệ, Hóa

học,…

Qua q trình nghiên cứu chương trình Vật Lý 10 THPT, tơi thấy kiến thức phần

“nhiệt học” có rất nhiều ứng dụng trong đời sống và kĩ thuật và đặc biệt là “các

nguyên lí của nhiệt động lực học” được ứng dụng rất nhiều trong các máy móc và

động cơ. Nhưng với phương pháp dạy học tiếp cận nội dung còn coi nặng về lý thuyết

chưa đáp ứng được u cầu thực tế khơng cịn phù hợp làm cho học sinh chỉ hiểu về

các nguyên lý theo hình thức lý thuyết. Chính vì những lý do trên, với mong muốn góp

phần vào việc đổi mới và nâng cao hiệu quả dạy học môn Vật Lý ở trường THPT nên

tôi quyết định chọn đề tài “Thiết kế tiến tr n d c một số kiến thức c ương “Cơ

sở của nhiệt động lực h c” - vật lý 10 THPT t eo đ n ư ng g o d c ” làm

đề tài nghiên cứu cho bài khóa luận của mình.

2. Mục tiêu đề tài

- Xây dựng hệ thống cơ sở lí luận và cơ sở thực tiễn về giáo dục STEM.

- Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức Vật Lý 10 phần nhiệt học cụ thể là

chương “cơ sở của nhiệt động lực” theo định hướng giáo dục STEM và vận dụng vào

dạy học thực tế trong giáo dục hiện nay.

3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Hoạt động dạy và học chủ đề “cơ sở của nhiệt động lực

học” theo định hướng giáo dục STEM.
- Phạm vi nghiên cứu:
+ Phạm vi nội dung: Quá trình dạy và học chương “cơ sở nhiệt động lực học”-

Vật lý 10 ở các trường trung học phổ thông Việt Nam.
+ Địa bàn nghiên cứu: Khảo sát tại trường THPT Phan Bội Châu, thành phố Tam

Kỳ, tỉnh Quảng Nam.
4. Nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu đề ra, đề tài có những nhiệm vụ chính sau đây:
- Hệ thống cơ sở lí luận và thực tiễn về dạy học Vật Lý phổ thông theo định
hướng giáo dục STEM.
- Xây dựng tiến trình dạy học mơn Vật Lý phổ thơng theo định hướng giáo dục
STEM của chương“Cơ sở của nhiệt động lực học” - vật lý 10.
- Tiến hành thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu quả việc dạy học theo định
hướng STEM nhằm kiểm nghiệm giả thuyết nêu ra.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
5.1. Phương pháp nghiên cứu lí thuyết
- Nghiên cứu văn kiện của Đảng, các chính sách của nhà nước, chỉ thị của Bộ
Giáo Dục và Đào tạo về đổi mới giáo dục phổ thông.
- Nghiên cứu tài liệu và một số cơng trình khoa học đã công bố liên quan đến các
nội dung trong đề tài.
- Nghiên cứu nội dung chương trình SGK, SGV và các tài liệu tham khảo liên
quan đến nội dung chủ đề “cơ sở của nhiệt động lực học” Vật lý 10.
- Nghiên cứu cơ sở lí luận về việc thiết kế, chế tạo và sử dụng các dụng cụ thí
nghiệm đơn giản.

5.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
- Nghiên cứu thực tiễn dạy học STEM ở các trường THPT hiện nay.
- Trao đổi với giáo viên về phương pháp dạy học theo định hướng STEM ở
trường THPT.

- Tiến hành khảo sát bằng phương pháp điều tra, phương pháp đàm thoại và
phỏng vấn với học sinh và giáo viên, tham quan phịng thí nghiệm Vật lý, tham khảo
về kế hoạch sử dụng các thiết bị Vật lý ở các trường THPT.
5.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm

- Tiến hành TNSP giảng dạy chủ đề “cơ sở của nhiệt động lực học”- Vật lý 10
theo định hướng giáo dục STEM.

- Kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của học sinh.
6. Giả thuyết khoa học

Tổ chức dạy học chương “Cơ sở của nhiệt động lực học” Vật lý 10 theo định
hướng giáo dục STEM sẽ tạo được hứng thú cho học sinh trong học tập, tác động tích
cực đến kết quả học tập và góp phần hình thành, phát triển các năng lực giải quyết vấn
đề và năng lực tư duy sáng tạo của học sinh và nâng cao chất lượng dạy học.
7. Bố cục của khóa luận

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, phụ lục thì khóa luận gồm có
3 chương:

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc dạy học theo định hướng STEM
Chương 2: Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Cơ sở của nhiệt
động lực học” - Vật lý 10 THPT theo định hướng giáo dục STEM
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Phần 2. NỘI DUNG

CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC DẠY HỌC
THEO ĐỊNH HƢỚNG STEM

1.1. Cơ sở lý luận
1.1.1. Một số khái niệm
1.1.1.1. STEM

STEM (trước đây SMET) là viết tắc của các từ : Science (Khoa học), Technology
(Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Mathematics (Toán học). Thuật ngữ này
thường được sử dụng khi giải quyết các chính sách giáo dục và lựa chọn chương trình
giảng dạy trong các trường học để nâng cao khả năng cạnh tranh trong phát triển khoa
học và công nghệ.
1.1.1.2. Giáo dục STEM

Có ba cách hiểu chính về giáo duc STEM hiện nay là:
- Quan tâm đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học: Đây
cũng là quan niệm về giáo dục STEM của Bộ Giáo dục Mỹ: Giáo dục STEM là một
chương trình nhằm cung cấp hỗ trợ, tăng cường, giáo dục Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ
thuật và Tốn học (STEM) ở tiểu học và trung học cho đến bậc sau đại học.
- Tích hợp 4 lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật và Tốn học: Giáo dục
STEM là một phương pháp học tập tiếp cận liên ngành, ở đó những kiến thức hàn
lâm được kết hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông qua việc HS được áp dụng
những kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học vào trong những bối
cảnh cụ thể tạo nên một kết nối giữ nhà trường, cộng đồng và các doanh nghiệp cho
phép người học phát triển những kĩ năng STEM và tăng khả năng cạnh tranh trong
nền kinh tế mới.
- Tích hợp từ 2 lĩnh vực về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên:
Giáo dục STEM là phương 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 trường

Giáo dục STEM hướng đến các mục tiêu chính là phát triển các năng lực đặc
thù của các môn học thuộc về STEM, phát triển các năng lực cốt lõi và định hướng
nghề nghiệp cho HS.

1.1.2. Một số vấn đề cơ bản về giáo dục STEM
1.1.2.1. Mục tiêu của giáo dục STEM

- Mục tiêu đầu tiên của giáo dục STEM là đưa trải nghiệm sáng tạo vào trong
quá trình học tập. Học sinh được học trên cơ sở dự án, được giao nhiệm vụ theo
từng dự án, từ đó phát huy tối đa khả năng tư duy sáng tạo và ứng dụng các kiến
thức khoa học vào cuộc sống. Bên cạnh kiến thức khoa học, học sinh cũng được
thấm dần các thói quen tư duy, nhìn nhận và đánh giá hiện tượng, sự kiện một cách
logic.

- Mục tiêu thứ hai của giáo dục STEM là đem lại sự hứng thú trong học tập.
Nhiệm vụ giao cho học sinh phải đủ hấp dẫn để kích thích trí sáng tạo và tị mị.
Để đạt được điều này, ngồi thiết kế bài giảng thì người giáo viên STEM cũng
đóng vai trị vơ cùng quan trọng, giúp duy trì sự hứng thú học tập của học sinh
trong quá trình học tập. Vì vậy, cách thức truyền tải kiến thức và hướng dẫn học
sinh trên lớp của giáo viên phải được đào tạo thật bài bản.

- Điểm khác biệt tiếp theo của giáo dục STEM là ở trong cách đánh giá năng
lực học sinh. Thay vì những bài thi quyết định kết quả học tập của một cá nhân,
giáo dục STEM đánh giá sự tiến bộ của nhóm theo một q trình. Trong đó, học
sinh được cọ xát, tranh luận, bảo vệ ý kiến của bản thân cũng như tạo thói quen
hợp tác với các thành viên trong nhóm.

Q trình học được thiết kế theo nhiều giai đoạn, tương ứng với mỗi giai đoạn
học sinh đều phải trình bày ý tưởng, thiết kế và sản phẩm cuối cùng của mình. Vào
giai đoạn cuối của dự án, các nhóm sẽ có cơ hội trình bày tư duy, ý tưởng và giải
pháp.

Qua đó, ta thấy rằng giáo dục STEM thỏa mãn ít nhất 3/5 mục tiêu được đề
xuất từ Bộ Giáo dục, gồm mục tiêu về giảm tải kiến thức kinh viện, thay đổi
phương pháp dạy học và phương pháp đánh giá học sinh.
1.1.2.2. Mối liên hệ tƣơng tác giữa các lĩnh vực trong giáo dục STEM

Theo David D.Thomburg (2008), các lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật và
Tốn học có mối quan hệ chặt chẽ trong mơ hình STEM. Tốn học và Công nghệ được
sử dụng trong nghiên cứu Khoa học và Kĩ thuật nhằm giúp con người khám phá và cải
tạo thế giới. Mặt khác Khoa học và Kĩ thuật thúc đẩy sự phát triển tiến bộ của Toán
học và Công nghệ. Sự khác biệt giữa Khoa học và Kĩ thuật thể hiện ở mục đích và

phương thức thực hiện. Mục đích của Khoa học là sự “tìm kiếm” nhằm nghiên cứu về
sự vật, hiện tượng tự nhiên còn Kĩ thuật thiên về sự “thực hiện” nhằm thiết kế và chế
tạo các vật thể cho sự tiến bộ của nhân loại. Để khám phá tự nhiên, Khoa học liên quan
đến “phương pháp khoa học” bao gồm quá trình xây dựng giả thuyết và xác minh
được hình thành và phát triển cho HS ở nhiều cấp, lớp. Để thiết kế và chế tạo, Kĩ thuật
cần hình thành và phát triển cho người học sự sáng tạo và đổi mới, là những thuộc tính
rất cần thiết trong lĩnh vực Kĩ thuật nhưng rất khó để định lượng và cần có thời gian
hình thành lâu dài trong mơi trường học tập và kích thích sự sáng tạo. Sự khác biệt này
có tính chất tương đối vì trong Khoa học cũng cần có sự sáng tạo và trong nghiên cứu
Kĩ thuật cũng cần có phương pháp Khoa học.

Do vậy, tiếp cận giáo dục STEM phải là tiếp cận mang tính liên ngành để tạo ra
sự kết hợp hài hòa giữa các lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật và Tốn học giúp
HS trải nghiệm thực tế nhằm khám phá tri thức và sáng tạo ra các sản phẩm có ý

nghĩa.
1.1.2.3. Các kỹ năng của giáo dục STEM

Mục tiêu của giáo dục STEM là phát triển cho người học các kĩ năng có thể được
sử dụng để làm việc và phát triển trong thế giới công nghệ hiện đại. Kỹ năng STEM
được hiểu là sự tích hợp, lồng ghép hài hịa từ bốn nhóm kỹ năng là: Kỹ năng khoa
học, kỹ năng công nghệ, kỹ năng kỹ thuật và kỹ năng toán học.

- Kĩ năng khoa học: Là khả năng liên kết các khái niệm, nguyên lý, định luật và
các cơ sở lý thuyết của giáo dục khoa học để thực hành và sử dụng kiến thức này vào
việc giải quyết các vấn đề trong thực tế.

- Kĩ năng cơng nghệ: Học sinh có khả năng sử dụng, quản lý, hiểu biết và truy
cập được công nghệ từ những vật dụng đơn giản như cái bút, chiếc quạt đến những hệ
thống sử dụng phức tạp như mạng internet, máy móc.

- Kĩ năng kĩ thuật: Học sinh được trang bị kỹ năng kỹ thuật là có khả năng sản
xuất ra đối tượng và hiểu được quy trình để làm ra nó. Vấn đề này địi hỏi học sinh
phải có khả năng phân tích, tổng hợp và kết hợp để biết cách làm thế nào cân bằng các
yếu tố liên quan (như khoa học, nghệ thuật, cơng nghệ, kỹ thuật) để có được một giải
pháp tốt nhất trong thiết kế và xây dựng quy trình. Ngồi ra, học sinh cịn có khả năng
nhìn nhận ra nhu cầu và phản ứng của xã hội trong những vấn đề liên quan đến kĩ
thuật.

- Kĩ năng toán học: Là khả năng nhìn nhận và nắm bắt được vai trị của tốn học
trong mọi khía cạnh tồn tại trên thế giới. Học sinh có kỹ năng tốn học sẽ có khả năng
thể hiện các ý tưởng một cách chính xác, áp dụng các khái niệm và kĩ năng toán học
vào cuộc sống hằng ngày.

Song song với kĩ năng STEM, giáo dục STEM cũng trang bị cho HS những kĩ

năng phù hợp để phát triển trong thế kỉ 21. Bộ kĩ năng thế kỉ 21 được tóm tắt gồm
những kĩ năng chính:

- Tư duy phản biện và kĩ năng giải quyết vấn đề;
- Kĩ năng trao đổi và cộng tác;
- Tính sáng tạo và kĩ năng phát kiến;
- Văn hóa cơng nghệ và thơng tin truyền thơng;
- Kĩ năng làm việc theo dự án;
- Kĩ năng thuyết trình.
1.1.2.4. Đặc trƣng của giáo dục STEM
- Cách tiếp cận liên ngành và thông qua thực hành, ứng dụng: Thay vì dạy bốn
mơn học STEM như các đối tượng tách biệt và rời rạc, giáo dục STEM kết hợp chúng
thành một mơ mình học tập gắn kết dựa trên các ứng dụng thực tế. Qua đó HS vừa học
được kiến thức khoa học, vừa học được cách vận dụng kiến thức đó vào thực tiễn
thông qua các thao tác thực hành.
- Kiến thức được lồng ghép với các bài tốn trong thế giới thực: Điều này thể
hiện tính thực tiễn và tính ứng dụng kiến thức trong việc giải quyết các vấn đề thực tế.
Các chương trình giáo dục STEM nhất thiết phải hướng đến các hoạt động thực hành
và vận dụng kiến thức để tạo ra sản phẩn hoặc giải quyết các vấn đề của thực tế cuộc
sống.
- Kết nối giữa trường học, cộng đồng và các tổ chức toàn cầu: Đây cũng là đặc
trưng Kỉ nguyên thế giới phẳng, của cách mạng công nghệ 4.0. Do vậy, giáo dục
STEM không chỉ hướng đến vấn đề cụ thể trong trường học hay địa phương mà phải
đặt trong mối liên hệ với bối cảnh hội nhập kinh tế toàn cầu và giải quyết các vấn đề
chung của thế giới như: biến đổi khí hậu, năng lượng tái tạo, bảo vệ mơi trường,…
1.1.2.5. Phân loại STEM
Việc phân loại STEM là cần thiết bởi đó là một trong những cơ sở cho việc lựa
chọn các hình thức tổ chức giáo dục STEM, phương pháp giáo dục STEM hay xây

dựng các chủ đề giáo dục STEM đảm bảo phù hợp với mục tiêu, điều kiện, bối cảnh

triển khai STEM khác nhau.

- Phân loại dựa trên các lĩnh vực STEM tham gia giải quyết vấn đề:
+ STEM đầy đủ: là loại hình STEM yêu cầu người học cần vận dụng kiến thức
của cả bốn lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề.
+ STEM khuyết: là loại hình STEM mà người học khơng phải vận dụng kiến thức
cả bốn lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề.
- Phân loại dựa trên phạm vi kiến thức để giải quyết vấn đề STEM:
+ STEM cơ bản: là loại hình STEM được xây dựng trên cơ sở kiến thức thuộc
phạm vi các môn học Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật và Tốn học trong chương trình
giáo dục phổ thơng. Các sản phẩm STEM này thường đơn giản, chủ đề giáo dục
STEM thường bám sát nội dung sách giáo khoa và thường được xây dựng trên cơ sở
các nội dung thực hành, thí nghiệm trong chương trình giáo dục phổ thơng.
+ STEM mở rộng: là loại hình STEM có những kiến thức nằm ngồi chương
trình và sách giáo khoa. Những kiến thức đó người học phải tự tìm hiểu và nghiên cứu.
Sản phẩm STEM của loại hình này có độ phức tạp cao hơn.
- Phân loại dựa vào mục đích dạy học:
+ STEM dạy kiến thức mới: là STEM được xây dựng trên cơ sở kết nối kiến thức
của nhiều môn học khác nhau mà HS chưa được học (hoặc được học một phần). HS sẽ
vừa giải quyết được vấn đề và vừa lĩnh hội được tri thức mới.
+ STEM vận dụng: là STEM được xây dựng trên cơ sở kết nối kiến thức HS đã
được học. STEM dạng này sẽ bồi dưỡng cho HS năng lực vận dụng lý thuyết vào thực
tế, kiến thức lý thuyết được củng cố và khắc sâu.
1.1.2.6. Chủ đề giáo dục STEM
Chủ đề giáo dục STEM phải được xây dựng đúng theo tinh thần STEM không
phải là một chủ đề tích hợp khoa học đơn thuần. Một chủ đề dạy học theo định hướng
STEM phải là một chủ đề được thiết kế dựa trên vấn đề thực tiễn kết hợp với chuẩn
kiến thức, kỹ năng của các môn khoa học trong chương trình phổ thơng và phải thỏa
mãn đầy đủ các tiêu chí chủ đề STEM.

Hình 1.1. Tiêu chí của chủ đề giáo dục STEM
- Chủ đề STEM hướng tới giải quyết các vấn đề trong thế giới thực: Vận dụng
kiến thức STEM để giải quyết các vấn đề thực tiễn chính là mục tiêu của dạy học theo
quan đểm STEM. Do vậy, bài học STEM không phải là để giải quyết các vấn đề mang
tính tưởng tượng và xa rời thực tế mà nó ln hướng đến giải quyết các vấn đề, các
tình huống trong xã hội, kinh tế, mơi trường cộng đồng địa phương cũng như tồn cầu.
- Chủ đề STEM phải hướng tới việc HS vận dụng các kiến thức trong lĩnh vực
STEM để giải quyết vấn đề.
- Chủ đề STEM định hướng thực hành: Định hướng thực hành là một đặc đểm
của quan điểm giáo dục STEM. Khi chủ đề STEM định hướng thực hành mới đảm bảo
hình thành và phát triển năng lực cho HS. Điều này sẽ giúp HS có đươc kiến thức từ
kinh nghiệm thực hành chứ không phải chỉ từ lý thuyết, HS sẽ được hiểu sâu về lý
thuyết, nguyên lí thơng qua các hoạt động thực tế. Hoạt động thực tế này sẽ giúp HS
nhớ kiến thức lâu hơn và sâu hơn. HS sẽ được làm việc theo nhóm, tự thảo luận tìm tịi
kiến thức, tự vận dụng kiến thức vào các hoạt động thực hành rồi sau đó có thể truyền
đạt lại kiến thức cho người khác. Với cách học này, giáo viên khơng cịn là người
truyền đạt kiến thức nữa mà sẽ là người hướng dẫn để HS tự xây dựng kiến thức cho
chính mình.
- Chủ đề STEM khuyến khích làm việc theo nhóm giữa các HS: Trên thực tế có
những chủ đề STEM vẫn có thể triển khai cá nhân. Tuy nhiên, làm việc theo nhóm là
hình thức làm việc phù hợp trong việc giải quyết các nhiệm vụ phức tạp gắn với thực
tiễn. Làm việc theo nhóm là một kĩ năng quan trọng trong thế kỉ 21 bên cạnh đó khi
làm việc theo nhóm HS sẽ được đặt vào môi trường thúc đẩy các nhu cầu giao tiếp
chia sẽ ý tưởng và cùng nhau phát triển giải pháp.

1.1.2.7 . Xây dựng kế hoạch bài học theo định hƣớng giáo dục STEM
Xây dựng kế hoạch bài học STEM là một phần quan trọng góp phần làm nên

thành cơng cho bài học. Kế hoạch bài học được xây dựng phải bám sát các đặc trưng,
yêu cầu của giáo dục tích hợp STEM, bài học mới mang lại hiệu quả giáo dục như kì

vọng. Nhận thức được tầm quan trọng đó, khi xây dựng kế hoạch cho một bài học
STEM, tôi đã thực hiện các bước sau:

- Xác định chủ đề dạy học: Dựa vào nội dung khoa học của chương trình mơn
học, giáo viên lựa chọn các chủ đề phù hợp trong từng chương, phần. Các chủ đề có
thể là sự tích hợp các vấn đề trong một môn học, ở các môn học khác nhau, thậm chí là
ở các lĩnh vực khác nhau. Các chủ đề được lựa chọn chứa đựng nội dung khoa học, có
tính cơng nghệ, kĩ thuật và có sử dụng cơng cụ tốn học để có thể triển khai thành bài
học STEM, tuy nhiên khơng nhất thiết ln có đủ cả 4 lĩnh vực S.T.E.M.

- Gắn chủ đề dạy học với một vấn đề thực thế: Tùy theo khả năng xây dựng kế
hoạch dậy học của GV, trình độ của HS, điều kiện cơ sở vật chất dạy học của nhà
trường mà nội dung của vấn đề thực tế có thể có 3 mức độ khác nhau:

+ Nội dung hẹp và đơn giản, thiết bị, phương tiện thực hiện gọn nhẹ, thời gian
khơng dài, thường gói gọn trong một bài học nhằm xây dựng hoặc minh họa cho kiến
thức khoa học, vận dụng kiến thức của bài học để hình thành hoặc củng cố một số kĩ
năng trong thực tế cuộc sống.

+ Nội dung khá rộng (một dự án nhỏ), liên hệ với kiến thức của hai hoặc ba môn
học, thiết bị và phương tiện thực hiện không quá phức tạp, thời gian không dài, ít tốn
cơng sức nhằm luyện tập cho các em cách thức tìm hiểu, giải quyết một vấn đề đơn
giản trong cuộc sộng.

+ Nội dung rộng (một dự án lớn), có tính chất tích hợp liên môn, cần nhiều trang
thiết bị, phương tiện thực hiện, tốn nhiều thời gian, công sức nhằm luyện tập cho các
em cách thức tìm hiểu, giải quyết một vấn đề tương đối phức tạp trong cuộc sống.

Đối với các môn học Vật lý, GV thường đặt ra yêu cầu là chế tạo một sản phẩm
cụ thể để giải quyết một vấn đề thực tiễn.

- Lựa chọn hình thức tổ chức và thời gian thực hiện: Tùy thuộc vào chủ đề và
vấn đề thực tế, GV lựa chọn hình thức dạy học (chính khóa, ngoại khóa hoặc kết hợp
cả hai) và thời gian thực hiên hợp lí.

- Trình bày các nội dung khoa học liên quan đến vấn đề thực tế: Đây là những
kiến thức cơ bản, cốt lõi của vấn đề khoa học GV cần truyền đạt, những kiến thức hỗ
trợ về cơng nghệ, kĩ thuật và tốn học, làm nền tảng để HS có thể vận dụng giải quyết
vấn đề thực tế đặt ra ở trên.

- Xác định rõ nhiệm vụ mà HS sẽ giải quyết: Các nhiệm vụ đặt ra phải tạo hứng
thú cho HS và có tính thách thức, khơng q dễ mà cũng khơng q khó. Theo tiến
trình bài học, các nhiệm vụ được đặt ra giải quyết các vấn đề từ dễ đến khó, từ đơn
giản đến phức tạp phù hợp với nguyên tắc sư phạm.

- Hỗ trợ cho các nhóm HS thực hiện nhiệm vụ: Để làm được điều này, GV phải
có hiểu biết về cơng nghệ, có kinh nghiệm trong thiết kế kĩ thuật. GV phải hình dung
được các bước trong quy trình thiết kế kĩ thuật mà HS có thể sẽ thực hiện. Từ đó, GV
sẽ có những gợi mở (bằng phiếu học tập), hỗ trợ cần thiết để HS có thể tháo gỡ khó
khăn và thực hiện có kết quả nhiệm vụ của mình.

GV cần khuyến khích HS phát triển những ý tưởng riêng của họ về cách giải
quyết vấn đề. GV phải khéo léo gợi mở các giải pháp cho vấn đề của HS, tránh những
gợi ý có tính áp đặt, tính duy nhất. Hãy để HS đưa ra nhiều ý tưởng để giải quyết vấn
đề của họ. Một điều HS cần phải học là thường có nhiều giải pháp cho một vấn đề, chứ
không phải chỉ một giải pháp duy nhất.

- Hướng dẫn HS lựa chọn một trong những ý tưởng để thử nghiệm: Khi có nhiều
ý tưởng giải pháp được đưa ra, việc lựa chọn giải pháp tối ưu sẽ được thảo luận kĩ
lưỡng trong nhóm HS. Lúc này GV sẽ nhấn mạnh vào các yêu cầu, điều kiện, tiêu chí

để HS phân tích, chỉ rõ ưu, nhược điểm của từng giải pháp.

- Tạo điều kiện cho HS thử nghiệm các ý tưởng, giải pháp và tự đánh giá: Các
nhóm HS sẽ thử nghiệm các ý tưởng và thu thập dữ liệu về sản phẩm thu được hoặc
hiệu quả của các ý tưởng. Sau đó, các nhóm sẽ phân tích giữ liệu đó và quyết định
chọn giải pháp nào để sản phẩm của họ đáp ứng yêu cầu, tiêu chí đặt ra.

- Tổ chức cho các nhóm HS trình bày giải pháp hoặc sản phẩm của mình và đánh
giá lẫn nhau: Việc trao đổi, thảo luận kết quả giữa các nhóm khơng chỉ giúp họ có
thêm thơng tin về cơng nghệ mới, thêm kinh nghiệm trong việc thiết kế quy trình kĩ
thuật, mà còn giúp cho cả lớp chọn được sản phẩm tốt nhất.

Đây là các hoạt động chính của GV khi xây dựng một bài học theo định hướng
STEM. Thực tế, tùy thuộc vào nội dung khoa học, thời lượng của bài học, mức độ