Thiết kế hoạt động STEM với thử thách tạo ra nam châm điện từ pin điện hóa

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA VẬT LÝ
======

LÊ HUYỀN THƢƠNG

THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG STEM
VỚI THỬ THÁCH TẠO RA NAM CHÂM
ĐIỆN TỪ PIN ĐIỆN HÓA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Phƣơng pháp dạy học Vật lí

Hà Nội, 2019


.

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA VẬT LÝ
======

LÊ HUYỀN THƢƠNG

THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG STEM
VỚI THỬ THÁCH TẠO RA NAM CHÂM
ĐIỆN TỪ PIN ĐIỆN HÓA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Phƣơng pháp dạy học Vật lí
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học

ThS. Nguyễn Anh Dũng

Hà Nội, 2019


.

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đề tài khóa luận và kết thúc khóa học, với tình cảm chân
thành, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới trƣờng Đại học sƣ phạm Hà Nội
2 đã tạo điều kiện cho em có môi trƣờng học tập tốt trong suốt thời gian em
học tập, nghiên cứu tại trƣờng.
Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn tới Thầy Nguyễn Anh Dũng đã giúp đỡ
em trong suốt quá trình nghiên cứu và trực tiếp hƣớng dẫn em hoàn thành đề
tài khóa luận tốt nghiệp này. Đồng thời, em xin bày tỏ lòng cảm ơn tới thầy
cô trong Khoa Vật Lý trƣờng Đại học sƣ phạm Hà Nội 2 đã tạo điều kiện cho
em trong suốt thời gian học tập vừa qua. Sau cùng em xin gửi lời cảm ơn đến
gia đình, bạn bè… đã luôn động viên, giúp đỡ để em có thể hoàn thành tốt
khóa luận tốt nghiệp này.
Do trình độ lí luận cũng nhƣ kinh nghiệm thực tiễn còn nhiều hạn chế
nên bài báo cáo không thể tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy em rất mong
nhận đƣợc ý kiến đóng góp từ Thầy Cô để em có thể nâng cao kiến thức của
bản thân, phục vụ tốt quá trình công tác của em sau này.
Hà Nội, ngày 2 tháng 5 năm 2019
Sinh viên

Lê Huyền Thƣơng

.

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan, dƣới sự hƣớng dẫn tận tình của Th.S Nguyễn Anh
Dũng, khóa luận tốt nghiệp đại học chuyên ngành Phƣơng pháp dạy học Vật
Lý với đề tài “THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG STEM VỚI THỬ THÁCH TẠO RA
NAM CHÂM ĐIỆN TỪ PIN ĐIỆN HÓA” đƣợc hoàn thành bởi nhận thức
của bản thân em, không trùng khớp với bất kì công trình khoa học nào khác.
Trong quá trình nghiên cứu thực hiện khóa luận này, em đã kế thừa
những thành tựu của các nhà khoa học với lòng biết ơn trân trọng.
Hà Nội, ngày 2 tháng 5 năm 2019
Sinh viên

Lê Huyền Thƣơng


.

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

CTGDPT

Chƣơng trình giáo dục phổ thông

GV

Giáo viên

HS

Học sinh

SGK
THPT

Sách giáo khoa
Trung học phổ thông


.

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
1. Đặt vấn đề...................................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu .................................................................................... 1
3. Đối tƣợng, khách thể, phạm vi nghiên cứu ................................................... 1
4. Câu hỏi và giả thuyết nghiên cứu.................................................................. 2
5. Nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................................... 2
6. Phƣơng pháp nghiên cứu............................................................................... 2
7. Cấu trúc đề tài ............................................................................................... 3
NỘI DUNG ....................................................................................................... 4
Chƣơng 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN ........................................................................... 4
1.1. Giáo dục STEM là gì ? ............................................................................... 4
1.1.1. STEM ...................................................................................................... 4
1.1.2. Thế mạnh của giáo dục STEM................................................................ 4
1.1.3. Chủ đề STEM, phân loại chủ đề STEM ................................................. 5
1.2. Vai trò của giáo dục STEM........................................................................ 8

1.3. Tiến trình tổ chức hoạt động trải nghiệm cho học sinh theo định
huớng giáo dục STEM ...................................................................................... 9
1.4. Giáo dục STEM tại các nƣớc phát triển ................................................... 12
1.4.1. Giáo dục STEM tại Mỹ ......................................................................... 12
1.4.2. Giáo dục STEM tại Anh........................................................................ 12
1.5. Giáo dục STEM tại Việt Nam .................................................................. 13
1.6. Mối liên hệ giữa dạy học vật lý và giáo dục STEM ................................ 14
1.7. Dạy học môn Vật Lý theo định hƣớng giáo dục STEM ......................... 16
Kết luận chƣơng 1 ........................................................................................... 18
Chƣơng 2. THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG STEM VỚI THỬ THÁCH TẠO
RA NAM CHÂM ĐIỆN TỪ PIN ĐIỆN HÓA ............................................... 19


.

2.1. Thiết kế hoạt động STEM với thử thách tạo ra nam châm điện từ pin
điện hóa ........................................................................................................... 19
2.2. Phiếu tự đánh giá bản thân và phiếu đánh giá các thành viên trong
hoạt động nhóm. .............................................................................................. 32
2.2.1. Phiếu tự đánh giá bản thân .................................................................... 32
2.2.2. Phiếu đánh giá các thành viên trong hoạt động nhóm .......................... 33
2.3. Xây dựng rubric đánh giá năng lực của HS ............................................. 34
Kết luận chƣơng 2 ........................................................................................... 38
Chƣơng 3. DỰ KIẾN THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ...................................... 39
3.1. Mục đích thực nghiệm sƣ phạm ............................................................... 39
3.2. Đối tƣợng thực nghiệm ............................................................................ 39
3.3. Phƣơng pháp tiến hành ............................................................................. 39
3.4. Nhiệm vụ thực nghiệm ............................................................................. 40
3.5. Nội dung thực nghiệm.............................................................................. 40
3.6. Dự kiến kết quả thực nghiệm sƣ phạm .................................................... 40

3.6.1. Dự kiến diễn biến tiết day thực nghiệm ................................................ 40
3.6.2. Công cụ đánh giá kết quả thực nghiệm ................................................. 42
Kết luận chƣơng 3 ........................................................................................... 43
KẾT LUẬN ..................................................................................................... 44
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 45


.

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Mô tả thuật ngữ STEM ..................................................................... 4
Hình 1.2. Tiêu chí của chủ đề STEM................................................................ 6
Hình 1.3. Phân loại chủ đề STEM .................................................................... 7
Hình 1.4. Sơ đồ tiến trình tổ chức hoạt động trải nghiệm............................... 11
theo định hƣớng giáo dục STEM ở trƣờng THPT .......................... 11
Hình 1.5. Tỉ lệ phần trăm dự kiến các việc làm lĩnh vực STEM giai
đoạn 2010 - 2020 ............................................................................ 12


.


.

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Nhƣ chúng ta đã biết “Giáo dục là quốc sách hàng đầu” của Đảng và
Nhà nƣớc ta. Cùng với bƣớc phát triển nhảy vọt đi lên của thời đại cách mạng
công nghệ 4.0, nền giáo dục cần phải có những điều chỉnh phù hợp với những
yêu cầu của xã hội. Cách đây gần hai thập kỷ, giáo dục STEM đã bắt nguồn

từ Mỹ và đƣợc coi nhƣ một cuộc cải cách giáo dục mang tính đột phá của Mỹ
với mục tiêu xác lập vững chắc vị thế của quốc gia đứng đầu thế giới về kinh
tế, khoa học và công nghệ với nguồn lao động chất lƣợng thuộc các lĩnh vực
STEM. Cho đến nay đã có rất nhiều quốc gia theo đuổi chƣơng trình giáo dục
STEM bởi họ nhận thấy đó là hƣớng đi đúng đắn và mang tính tất yếu trong
bối cảnh cạnh tranh kinh tế giữa các quốc gia trên thế giới. Vì vậy dạy học
theo định hƣớng giáo dục STEM hoàn toàn có cơ sở và phù hợp với định
hƣớng đổi mới căn bản giáo dục Việt Nam.
Với những lý do trên, khóa luận chọn đề tài: “Thiết kế hoạt động STEM
với thử thách tạo ra Nam châm điện từ pin điện hóa”
2. Mục đích nghiên cứu
- Xây dựng cơ sở lý luận về giáo dục STEM.
- Thiết kế hoạt động STEM với thử thách làm Nam châm điện từ nguồn
pin điện hóa – Vật Lý 11.
- Xây dựng rubric đánh giá năng lực của HS.
- Dự kiến kết quả thực nghiệm sƣ phạm.
3. Đối tƣợng, khách thể, phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
Cách thức thiết kế hoạt động dạy học theo định hƣớng STEM thông
qua dạy học môn Vật lý lớp 11.

1


.

3.2. Khách thể nghiên cứu
Vật lý 10, chƣơng II. Dòng điện không đổi, chƣơng IV. Từ trƣờng
3.3. Phạm vi nghiên cứu
Chƣơng trình Vật lý 11, cơ bản.

4. Câu hỏi và giả thuyết nghiên cứu
4.1. Câu hỏi nghiên cứu
Thiết kế hoạt động dạy học môn Vật lý 11 theo định hƣớng giáo dục
STEM và rubric đánh giá năng lực của HS nhƣ thế nào để đánh giá đƣợc mức
độ nhận thức các nội dung kiến thức cơ bản và các nội dung kiến thức liên
quan đến lĩnh vực STEM, đồng thời tạo điều kiện cho HS đƣợc làm quen với
phƣơng pháp học theo định hƣớng giáo dục STEM ?
4.2. Giả thuyết nghiên cứu
Nếu thiết kế đƣợc hoạt động dạy học và rubric đánh giá năng lực của
HS theo định hƣớng STEM sẽ đánh giá đúng mức độ đạt đƣợc mục tiêu dạy
học và đánh giá đƣợc mức độ hình thành và phát triển kiến thức, kỹ năng
STEM của HS, đồng thời tạo điều kiện cho HS trở nên tích cực, chủ động hơn
trong các hoạt động học tập.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng quan về giáo dục STEM.
- Nghiên cứu về dạy học môn Vật lý theo định hƣớng giáo dục STEM.
- Dự kiến thực nghiệm sƣ phạm.
6. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu, phân tích các tài liệu liên quan đến Giáo dục STEM, tìm
ra những nội dung lý luận làm cơ sở để thực hiện mục đích nghiên cứu của đề
tài.
- Thiết kế hoạt động dạy học theo định hƣớng STEM và rubric đánh giá
năng lực của HS trong quá trình dạy học STEM.

2


.

7. Cấu trúc đề tài

Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, khóa luận còn chia
làm 3 chƣơng nội dung chính:
Chƣơng 1.CƠ SỞ LÝ LUẬN
Chƣơng 2. THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG STEM VỚI THỬ THÁCH TẠO RA
NAM CHÂM ĐIỆN TỪ NGUỒN PIN ĐIỆN HÓA
Chƣơng 3. DỰ KIẾN THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM

3


.

NỘI DUNG
Chƣơng 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN
1.1. Giáo dục STEM là gì ?
1.1.1. STEM
Giáo dục STEM trong trƣờng trung học là quan điểm dạy học định
hƣớng phát triển năng lực học sinh thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ,
Kỹ thuật và Toán học.

Hình 1.1. Mô tả thuật ngữ STEM

Nguồn: />STEM là viết tắt của các từ Science (khoa học), Technology (công
nghệ), Engineering (kỹ thuật) và Maths (toán học).
STEM là một chƣơng trình giảng dạy dựa trên ý tƣởng trang bị cho
ngƣời học những kiến thức, kĩ năng liên quan đến (các lĩnh vực) khoa học,
công nghệ, kỹ thuật và toán học – theo cách tiếp cận liên môn và ngƣời học
có thể áp dụng để giải quyết vấn đề trong cuộc sống hàng ngày. Thay vì dạy
bốn môn học nhƣ các đối tƣợng tách biệt và rời rạc, STEM kết hợp chúng
thành một mô hình học tập gắn kết dựa trên các ứng dụng thực tế.

1.1.2. Thế mạnh của giáo dục STEM
Những điểm mạnh của giáo dục STEM có thể kể đến:

4


.

Thứ nhất: Giáo dục STEM là phƣơng thức giáo dục tích hợp liên môn
thông qua việc thực hành, ứng dụng giải quyết các vấn đề thực tiễn thay vì
dạy bốn môn học nhƣ trong chƣơng trình dạy học cơ bản trƣớc đây. Qua đó,
HS vừa học đƣợc kiến thức khoa học, vừa học đƣợc cách vận dụng kiến thức
đó vào thực tiễn. Giáo dục STEM tạo ra những con ngƣời có năng lực làm
việc “tức thì” trong môi trƣờng làm việc có tính sáng tạo cao với những công
việc đòi hỏi trí óc của thế kỷ 21 phá đi khoảng cách giữa hàn lâm và thực tiễn.
Thứ hai: Giáo dục STEM đề cao đến việc hình thành và phát triển năng
lực giải quyết vấn đề cho ngƣời học. Trong mỗi bài học theo chủ đề STEM,
HS đƣợc đặt trƣớc một tình huống có vấn đề thực tiễn cần giải quyết liên
quan đến các kiến thức khoa học. Để giải quyết vấn đề đó, học sinh phải tìm
tòi, nghiên cứu những kiến thức thuộc các môn học có liên quan đến vấn đề
(qua SGK, học liệu, thiết bị thí nghiệm, thiết bị công nghệ) và sử dụng chúng
để giải quyết vấn đề đặt ra.
Thứ ba: Giáo dục STEM đặt ngƣời học vào vai trò của nhà phát minh,
ngƣời học sẽ phải hiểu thực chất của các kiến thức đƣợc trang bị; phải biết
cách mở rộng kiến thức; phải biết cách sửa chữa, chế biến lại chúng cho phù
hợp với tình huống có vấn đề mà ngƣời học đang phải giải quyết.
1.1.3. Chủ đề STEM, phân loại chủ đề STEM
1.1.3.1 Chủ đề STEM
Chủ đề dạy học STEM trong trƣờng trung học (gọi tắt là chủ đề STEM)
là chủ đề dạy học đƣợc thiết kế dựa trên vấn đề thực tiễn kết hợp với chuẩn

kiến thức, kĩ năng của các môn khoa học trong chƣơng trình phổ thông. Trong
quá trình dạy học, giáo viên tổ chức cho học sinh làm việc nhóm, sử dụng
công nghệ truyền thông và hiện đại, công cụ toán học để tạo ra sản phẩm có
tính ứng dụng thực tế, phát triển kĩ năng và tƣ duy của HS.
- Chủ đề STEM hướng tới giải quyết các vấn đề trong thực tiễn

5


.

Chủ đề STEM luôn hƣớng đến giải quyết các tình huống thƣc tế trong
xã hội, kinh tế, môi trƣờng trong cộng đồng địa phƣơng của họ cũng nhƣ toàn
cầu.
Kiến thức
thuộc lĩnh
vƣc STEM

Làm việc
nhóm

Tiêu chí
chủ để
STEM

Giải quyết
vấn đề thực
tiễn

Định hƣớng

hoạt động –
Thƣc hành

Hình 1.2. Tiêu chí của chủ đề STEM

- Các kiến thức trong lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề
Tiêu chí này nhằm đảm bảo theo đúng tinh thần giáo dục STEM qua đó
mới phát triển đƣợc những năng lực chuyên môn liên quan Khoa học, Kỹ
thuật, Công nghệ, Toán học.
- Chủ đề STEM định hướng hoạt động – thực hành
Nhằm hình thành và phát triển năng lực kết hợp lí thuyết và thực hành
cho HS , giúp HS có đƣợc kiến thức từ kinh nghiệm thực hành chứ không
phải chỉ từ lí thuyết. Bằng cách xây dựng các bài giảng theo chủ đề và dựa
trên thực hành, HS sẽ hiểu sâu về lí thuyết, nguyên lí thông qua các hoạt động
thực tế.
- Học sinh làm việc nhóm để thực hiện chủ đề STEM

6


.

Làm việc nhóm là hình thức làm việc phù hợp trong việc giải quyết các
nhiệm vụ phức hợp gắn với thực tiễn . Làm việc theo nhóm là một kỹ năng
quan trọng trong thế kỷ 21, bên cạnh đó khi làm việc theo nhóm học sinh sẽ
đƣợc đặt vào môi trƣờng thúc đẩy các nhu cầu giao tiếp chia sẻ ý tƣởng và
cùng nhau phát triển giải pháp
1.1.3.2. Phân loại chủ đề STEM
Dựa trên các lĩnh vực STEM
tham gia giải quyết vấn đề

Phân loại
chủ để
STEM

Dựa trên phạm vi kiến thức
để giải quyết vấn đề STEM
Dựa vào mục đích dạy hoc

Hình 1.3. Phân loại chủ đề STEM

(1) Dựa trên các lĩnh vực STEM tham giai giải quyết vấn đề
- Chủ đề STEM đầy đủ: HS vận dụng kiến thức của cả bốn lĩnh vực
STEM để giải quyết vấn đề
- Chủ đề STEM khuyết: HS vận dụng kiến thức ít nhất hai trong bốn lĩnh
vực STEM để giải quyết vấn đề
(2) Dựa trên phạm vi kiến thức để giải quyết vấn đề STEM
- Chủ đề STEM cơ bản đƣợc xây dựng trên cơ sở kiến thức thuộc phạm
vi các môn học Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, Toán học trong CTGDPT.
Các sản phẩm của chủ đề STEM này thƣờng đơn giản, bám sát nội dung SGK
và thƣờng đƣợc xây dựng trên cơ sở các nội dung thực hành, thí nghiệm trong
CTGDPT

7


.

- Chủ đề STEM mở rộng có những kiến thức nằm ngoài CTGDPT và
SGK. Những kiến thức đó học sinh phải tự tìm hiểu và nghiên cứu tài liệu

chuyên ngành. Sản phẩm STEM của loại hình này có độ phức tạp cao hơn
(3) Dựa vào mục đích dạy học
- Chủ đề STEM dạy học kiến thức mới đƣợc xây dựng trên cơ sở kết nối
kiến thức của nhiều môn học khác nhau mà học sinh chƣa đƣợc học (hoặc
chƣa đƣợc học một phần). Học sinh sẽ vừa giải quyết vấn đề và vừa lĩnh hội
đƣợc tri thức mới
- Chủ đề STEM dạy học vận dụng đƣợc xây dựng trên cơ sở những kiến
thức học sinh đã đƣợc học. Chủ đề STEM dạng này sẽ bồi dƣỡng cho học
sinh năng lực vận dụng lí thuyết vào thực tiễn. Kiến thức lí thuyết đƣợc củng
cố và khắc sâu.
1.2. Vai trò của giáo dục STEM
Cách đây gần hai thập kỉ, giáo dục STEM bắt nguồn từ Mỹ và lan rộng ra
nhiều quốc gia. Hiện STEM đƣợc quan tâm và áp dụng ở nhiều nƣớc trên thế
giới nhƣ: Mỹ, Anh, Singapore, Canada, Hồng Kông, Israel,.. Điều này cho
thấy tầm quan trọng của giáo dục STEM trong nền giáo dục trong thế giới.
Giáo dục STEM có ƣu điểm là trang bị kiến thức cho ngƣời học qua thực
hành và ứng dụng. Các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học
kết hợp với nhau để giúp ngƣời học giải quyết các vấn đề thực tế. Thông qua
các hoạt động STEM, ngƣời học sẽ biết cách vận dụng lí thuyết vào thực tiễn
và phát triển những kĩ năng thích ứng đƣợc với những công việc đòi hỏi trí óc
của thế kỉ 21.
Trên toàn thế giới, các nhà lãnh đạo, các nhà khoa học đề nhấn mạnh vai
trò của giáo dục STEM:
Tổng thống Barack Obama phát biểu tại hội chợ Khoa học Nhà trắng hàng
năm lần thứ ba, tháng 4 năm 2013: “Một trong những điều mà tôi tập trung

8


.

khi làm tổng thống là làm thế nào chúng ta tạo ra một phƣơng pháp tiếp cận
toàn diện cho khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM)… Chúng ta
cần phải ƣu tiên đào tạo đội ngũ giáo viên mới trong các lĩnh vực chủ đề này
và để đảm bảo rằng tất cả chúng ta là một quốc gia ngày càng dành cho các
giáo viên sự tôn trọng cao hơn mà họ xứng đáng.
Giáo sƣ Steven Chu, ngƣời đoạt giải Nobel Vật lý, phát biểu tại đại học
SUSTech, ngày 16 tháng 10 năm 2016: “Giáo dục STEM là một loại hình
giáo dục hƣớng dẫn bạn học cách tự học”, giáo sƣ Steven Chu đã chỉ ra lợi
thế của giáo dục STEM, tự học là rất quan trọng trong quá trình phát triển cá
nhân. Và học STEM cho phép mọi ngƣời tự trang bị cho mình khả năng suy
nghĩ hợp lý, khả năng rà soát, tìm kiếm xác nhận và có kiến thức sâu rộng.
1.3. Tiến trình tổ chức hoạt động trải nghiệm cho học sinh theo định
huớng giáo dục STEM
Tiến trình tổ chức hoạt động trải nghiệm cho học sinh theo định hƣớng
giáo dục STEM có thể chia làm 6 pha nhƣ sau:
Pha 1. Đặt vấn đề STEM và chuyển giao nhiệm vụ
Các vấn đề STEM phải thú vị, hấp dẫn để HS tự nảy sinh nhu cầu giải
quyết vấn đề, tiếp thu nhiệm vụ một cách tự nhiên. Các vấn đề STEM đƣợc
lựa chọn mang tính kỹ thuật gắn liền với thực tiễn, thƣờng là các vấn đề nổi
bật hay mang tính thời sự. Do đó, khi giải quyết các vấn đề STEM, HS ứng
dụng đƣợc ngay trong cuộc sống, hay hộ trợ cho vui chơi, giải trí. Ví dụ: Giáo
viên cung cấp thông tin Nguy cơ gây ô nhiễm môi trƣờng từ pin phế thải, làm
các nhóm tự nảy sinh và tiếp nhận nhiệm vụ “tìm kiếm các giải pháp sau khi
sử dụng pin để hạn chế gây ô nhiễm môi trƣờng, trong đó có nhiệm vụ làm
pin điện hóa từ nguồn nhiên liệu tự nhiên”

9

.

Pha 2. Đề xuất phương án thiết kế sản phẩm
Sau khi tiếp nhận nhiệm vụ, các nhóm đề xuất ý tƣởng, phƣơng án thiết
kế. GV khuyến khích các nhóm tự do phác thảo bản vẽ. Sau đó các nhóm lần
lƣợt thuyết trình về bản vẽ thiết kế sản phẩm của mình. Các nhóm còn lại
phản biện, chỉ ra ƣu điểm, nhƣợc điểm của từng bản vẽ. Cuối cùng GV sẽ tổ
chức cho các nhóm thảo luận để thống nhất bản vẽ thiết kế tối ƣu phù hợp với
dụng cụ, nguyên vật liệu và phù hợp với năng lực của các nhóm.
Pha 3. Gia công, chế tạo sản phẩm theo bản vẽ thiết kế
Trong pha này, các nhóm lần lƣợt nhận dụng cụ, vật liệu. Các nhóm
trƣởng huy động, điều phối các thành viên trong nhóm tham gia gia công, chế
tạo các chi tết và lắp ráp thành một sản phẩm. GV cần lƣu ý các nhóm kiểm
tra sản phẩm trƣớc khi vận hành và quản lý, nhắc nhở các nhóm tuân thủ các
quy tắc an toàn
Pha 4. Vận hành, thử nghiệm sản phẩm
Các nhóm tiến hành vân hành và quan sát kết quả vận hành của sản
phẩm. Nếu sản phẩm hoạt động ổn định, phù hợp với dự đoán thì các nhóm
tiến hành viết báo cáo để chuẩn bị thực hiện báo cáo sản phẩm. Nếu sản phẩm
hoạt động không ổn định thì nhóm cần quay lại kiểm tra từ pha 2 và xem xét
lại dự đoán ban đầu.
Pha 5. Thực hiện báo cáo sản phẩm
Đầu tiên, GV tổ chức cho các nhóm lần lƣợt báo cáo về sản phẩm.
Trong đó, các nhóm trình bày đƣợc quá trình gia công chế tạo, đặc biết nêu
đƣợc các khó khăn trong quá trình gia gia công, chế tạo và làm rõ đƣợc các
giải pháp để giải quyết đƣợc các khó khăn trên. GV cần khuyến khích và
hƣớng dẫn các nhóm phối hợp thuyết minh với vận hành sản phẩm để minh
họa. Sau đó, GV tổ chức cho các nhóm phản biện, góp ý về sản phẩm. Cuối

10

.

cùng, GV tổ chức cho các nhóm đánh giá báo cáo sản phẩm thông qua các
tiêu chí đánh giá
Pha 6. Đánh giá, nhận xét chung
GV căn cứ vào sự quan sát hoạt động của các nhóm, kết quả đánh giá
của các nhóm và của GV để kết luận về hoạt động. Dựa trên đó, giáo viên
khen thƣởng đối với nhóm hoạt động tốt, khiển trách đối với nhóm hoạt động
chƣa tốt.

Đặt vấn đề STEM và chuyển giao nhiệm vụ

(2) Đề xuất phƣơng án thiết kế sản phẩm

Phác thảo bản
vẽ thiết kế

Thuyết trình
bản vẽ thiết kế

Thống nhất bản
vẽ thiết kế

(3) Gia công chế tạo sản phẩm theo bản vẽ thiết kế
Gia công, chế
tạo các chi tiết

Cung cấp dụng

cụ, vật liệu

Lắp ráp sản
phẩm

(4) Vận hành thử nghiêm
Không đạt

(5) Thực hiện báo cáo sản phẩn
Thuyết trình về
sản phẩm

Đánh giá báo cáo
sản phẩm

(6) Đánh giá, nhân xét chung
Hình 1.4. Sơ đồ tiến trình tổ chức hoạt động trải nghiệm
theo định hƣớng giáo dục STEM ở trƣờng THPT

11


.

1.4. Giáo dục STEM tại các nƣớc phát triển
1.4.1. Giáo dục STEM tại Mỹ
Theo thống kê trong một bài viết tại ( về giáo dục STEM tại Mỹ từ năm 2004 đến năm
2014 các việc làm liên quan đến khoa học và kỹ thuật tăng 26% , gấp hai lần
so với tốc độ tăng trƣởng trung bình của các ngành nghề khác.

Hình 1.5. Tỉ lệ phần trăm dự kiến các việc làm lĩnh vực STEM giai đoạn 2010 – 2020

Nguồn: />Trong giai đoạn 2010 – 2020, việc làm STEM có thể tăng đến 62%
(gấp bốn lần tốc độ tăng trƣởng trung bình của các ngành nghề khác). Theo
dự tính, vào năm 2030 máy tính sẽ thay thế 60% nghề nghiệp tƣơng lai của
con ngƣời, con ngƣời sẽ phải trang bị những kỹ năng kỹ thuật cần thiết để
thích ứng.
1.4.2. Giáo dục STEM tại Anh
Ở Anh, giáo dục STEM đƣợc đƣa thành một chƣơng trình quốc gia với
mục tiêu tạo ra nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học chất lƣợng hơn nữa, gọi
là Chƣơng trình Hành động 11 bao gồm bốn nội dung là: (1) Tuyển dụng và
đào tạo giáo viên giảng dạy STEM. Theo đó, dạy tích hợp không phải là một
giáo viên dạy nhiều môn một lúc (bản thân Vƣơng Quốc Anh cũng thất bại

12


.

khi cố gắng thực hiện điều này) mà các giáo viên dạy các môn khác nhau phải
hợp tác, cùng xây dựng bài giảng để học sinh có thể vận dụng kiến thức và kỹ
năng của nhiều môn để giải quyết một vấn đề. Vì vậy, cần đào tạo giáo viên
theo nhóm hoặc theo cặp. (2) Nâng cao trình độ nghiệp vụ của giáo viên. Qua
nhiều năm làm việc với các giáo viên khoa học phổ thông ở nhiều nƣớc trên
thế giới về việc thay đổi giáo trình và sách giáo khoa sang học tích hợp, Mark
Windale phân loại trình độ của giáo viên thành bốn cấp: Thứ nhất là thử (try
things out) làm một vài thí nghiệm khoa học nhỏ trình diễn cho học sinh; Thứ
hai là tham gia một dự án khoa học (engaging in projects) dài hơi hơn, thu hút
các giáo viên và học sinh cùng thực hiện; Thứ ba là xây dựng một lớp học
STEM giống nhƣ câu lạc bộ với các hoạt động khoa học thƣờng xuyên; Thứ

tƣ là các giáo viên dạy các môn khác nhau cùng viết giáo trình cho từng môn
học để học sinh có thể trải nghiệm STEM ở bất cứ môn nào. (3) Thúc đẩy
phong trào giáo dục STEM bằng các hoạt động nhƣ câu lạc bộ, ngày hội, đại
sứ STEM, ngày tham quan các phòng thí nghiệm, nhà máy… (4) Phát triển cơ
sở vật chất hỗ trợ cho việc dạy và học. Điều này không chỉ cần đầu tƣ từ ngân
sách nhà nƣớc mà còn từ phía khu vực tƣ nhân. Ở Anh, các tập đoàn tƣ nhân
lớn đầu tƣ hơn tám triệu USD cho chƣơng trình giáo dục STEM quốc gia.
1.5. Giáo dục STEM tại Việt Nam
Thí điểm phƣơng pháp Giáo dục theo định hƣớng STEM nằm trong chuỗi
hoạt động của bộ Giáo dục đào tạo Việt Nam về triển khai các phƣơng pháp
tiếp cận giáo dục phổ thông theo hƣớng toàn diện khuyến khích sáng tạo và
trải nghiệm. Từ đó giúp cho giáo viên và học sinh hình thành những kĩ năng
và tƣ duy quan trọng để hội nhâp sau này
Giáo dục STEM tập trung vào việc tƣ duy sáng tạo bằng việc kết hợp bài
hoc trên lớp với những vấn đề thực tiễn, STEM tập trung phát triển kĩ năng

13


.

cần thiết cho tƣơng lai nhƣ: làm việc nhóm; giao tiếp; nghiên cứu, giải quyết
vấn đề; tƣ duy phản biện; sáng tạo ...
STEM là câu trả lời thực tiễn cho thấy tƣơng lai của chúng ta sẽ đƣợc xây
dựng trên sự đổi mới, các phát minh, sự sáng tạo và giải quyết vấn đề.
1.6. Mối liên hệ giữa dạy học vật lý và giáo dục STEM
Tƣ tƣởng của dạy học theo định hƣớng giáo dục STEM là dựa trên sự kết
nối kiến thức của các lĩnh vực chuyên môn:Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và
Toán học, cũng nhƣ gắn với các vấn đề thực tiễn. Những kiến thức về Khoa
học tự nhiên và Toán học sẽ là cơ sở của Kỹ thuật, Công nghệ. Mặt khác,

thông qua các ứng dụng trong Kỹ thuật, Công nghệ, các kiến thức về Khoa
học tự nhiên và Toán học sẽ đƣợc hiểu một cách sâu sắc và rõ ràng hơn. Bên
cạnh đó, giáo dục STEM còn giúp ngƣời học có khả năng vận dụng các kiến
thức liên môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học để giải quyết các
vấn đề phức hợp trong cuộc sống và nghề nghiệp (Lê Xuân Quang, 2017).
Môn Vật lý trong chƣơng trình giáo dục phổ trông mới tại Việt Nam:PGS.TS
Nguyễn Văn Khánh, Chủ biên Chƣơng trình môn Vật Lý trong Chƣơng trình
giáo dục phổ thông mới cho biết, chƣơng trình môn Vật Lý trong chƣơng
trình giáo dục phổ thông mới có những đặc điểm quan trọng sau :
Tích hợp ở giai đoạn giáo dục cơ bản, phân hóa ở trung học phổ thông
Trong Chƣơng trình giáo dục phổ thông, giáo dục vật lý đƣợc phân bố ở cả ba
cấp học với các mức độ khác nhau..
Giúp phát triển năng lực học sinh, có tính hƣớng nghiệp Chƣơng trình
môn Vật lý giúp học sinh đạt đƣợc các phẩm chất và năng lực đƣợc quy định
trong Chƣơng trình giáo dục phổ thông tổng thể; đồng thời nhận biết đúng
đƣợc một số năng lực, sở trƣờng của bản thân và lựa chọn đƣợc một số ngành
nghề liên quan đến lĩnh vực mà môn học đề cập.

14


.

Kiến thức đƣợc tiếp cận theo quan điểm mới Thiết kế chƣơng trình chú
trọng vào bản chất, ý nghĩa vật lý của các đối tƣợng, đề cao tính thực tiễn;
tránh khuynh hƣớng thiên về toán học; tạo điều kiện để giáo viên giúp học
sinh phát triển tƣ duy khoa học dƣới góc độ vật lý, khơi gợi sự ham thích ở
học sinh, tăng cƣờng khả năng vận dụng tri thức vào thực tiễn. Các chủ đề
đƣợc thiết kế, sắp xếp từ trực quan đến trừu tƣợng, từ đơn giản đến phức tạp,
từ hệ đƣợc xem nhƣ một hạt đến nhiều hạt; bƣớc đầu tiếp cận với một số nội

dung hiện đại mang tính thiết thực, cốt lõi.
Chú ý thích đáng đến việc phát triển năng lực thông qua thực hành Bên
cạnh việc sử dụng các mô hình vật lý và toán học, chƣơng trình chú trọng
thích đáng đến việc hình thành năng lực tìm tòi khám phá các thuộc tính của
đối tƣợng vật lý thông qua các nội dung thí nghiệm, thực hành dƣới các góc
độ khác nhau. Chƣơng trình coi trọng việc rèn luyện cho học sinh kỹ năng
vận dụng tri thức vật lý vào việc tìm hiểu và giải quyết ở mức độ nhất định
một số vấn đề của thực tiễn, đáp ứng đòi hỏi của cuộc sống; vừa bảo đảm phát
triển năng lực trên nền tảng những năng lực chung và Năng lực tìm hiểu thế
giới tự nhiên đã hình thành ở giai đoạn giáo dục cơ bản, vừa đáp ứng yêu cầu
định hƣớng vào một số ngành nghề cụ thể.
Đổi mới phƣơng pháp giáo dục là yếu tố quyết định để phát triển năng
lực học sinh Các phƣơng pháp giáo dục của môn Vật lý góp phần phát huy
tính tích cực, chủ động và sáng tạo của ngƣời học, nhằm hình thành Năng lực
tìm hiểu thế giới tự nhiên dƣới góc độ vật lý (Năng lực vật lý) cũng nhƣ góp
phần hình thành các phẩm chất và năng lực chung đƣợc quy định trong
Chƣơng trình giáo dục phổ thông tổng thể. Chƣơng trình đƣợc thiết kế nhằm
tạo điều kiện cho giáo viên vận dụng các phƣơng pháp giáo dục một cách linh
hoạt, sáng tạo, phù hợp với mục tiêu, nội dung giáo dục, đối tƣợng học sinh

15


.

và điều kiện cụ thể. Tùy theo yêu cầu cần đạt, có thể sử dụng một hoặc phối
hợp nhiều phƣơng pháp dạy học trong một chủ đề.
Đánh giá kết quả giáo dục là một khâu then chốt trong phát triển năng lực
học sinh Đánh giá kết quả giáo dục là hoạt động xem xét, so sánh mức độ đạt
đƣợc của mỗi học sinh theo yêu cầu cần đạt của môn học, tìm ra nguyên nhân,

dự đoán năng lực phát triển còn tiềm ẩn ở học sinh. Đánh giá là một bộ phận
hợp thành quan trọng của quá trình giáo dục. Nó cho phép thu thập các thông
tin về chất lƣợng học tập của học sinh, nhằm tạo các cơ hội và thúc đẩy quá
trình học tập của học sinh. Vì vậy, việc đánh giá kết quả giáo dục học sinh
phải xuất phát từ mục tiêu giáo dục của môn học. Trong nội dung, hình thức
và phƣơng pháp kiểm tra đánh giá phát triển năng lực học sinh, chƣơng trình
tạo điều kiện để chú trọng tập trung đánh giá các thành phần của năng lực vật
lý. Bên cạnh đánh giá kiến thức, coi trọng đánh giá khả năng đề xuất các
phƣơng án thí nghiệm và các kỹ năng thực hành vật lý.
1.7. Dạy học môn Vật Lý theo định hƣớng giáo dục STEM
Bản chất của dạy học môn Vật lý theo định hƣớng giáo dục STEM là
một cách tiếp cận liên ngành trong dạy học môn Vật lý nhằm tạo cơ hội cho
HS kết nối những kiến thức đƣợc học trong môn Vật lý với các kiến thức cơ
sở của các môn học thuộc lĩnh vực STEM với những vấn đề trong thực tiễn
cuộc sống. Dạy học Vật Lý theo định hƣớng giáo dục STEM giúp HS có thể
đƣa ra những suy nghĩ về những tình huống, giải quyết các vấn đề thực tiễn
và đƣa ra các giải pháp sáng tạo khi có cơ hội áp dụng những kiến thức đƣợc
học. Dạy học Vật Lý theo định hƣớng giáo dục STEM là một cách tiếp cận
nhấn mạnh quá trình thực hành, thiết kế với mục tiêu vận dụng tích hợp kiến
thức và phát triển các giải pháp giải quyết vấn đề và tƣ duy nhận thức. Là một
phƣơng pháp đƣợc sử dụng để tạo ra môi trƣờng khuyến khích sự khám phá,
nghiên cứu, sáng tạo vào giải quyết vấn đề thực tiễn nhằm phát triển các kĩ

16