TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC -VẬT LÝ 10 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA VẬT LÝ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

TỔ CHỨC DẠY HỌC
MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG
CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC -VẬT LÝ 10
THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM

SVTH
Ngành
MSSV
GVHD

: Lê Thanh Trúc
: Sư phạm Vật lý
: K40.102.101
: TS. Nguyễn Thanh Nga

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA VẬT LÝ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

TỔ CHỨC DẠY HỌC

MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG
CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC -VẬT LÝ 10
THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM

SVTH
Ngành
MSSV
GVHD

: Lê Thanh Trúc
: Sư phạm Vật lý
: K40.102.101
: TS. Nguyễn Thanh Nga

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2018


 MỤC LỤC 
 MỞ ĐẦU ................................................................................................................................................. 1
1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................................................................ 1
2. Mục đích của đề tài .................................................................................................................................... 2
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ............................................................................................................. 2
3.1. Đối tƣợng nghiên cứu ............................................................................................................................ 2
3.2. Phạm vi nghiên cứu................................................................................................................................ 3
4. Giả thuyết khoa học ................................................................................................................................... 3
5. Nhiệm vụ nghiên cứu ................................................................................................................................. 3
6. Phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................................................................................... 3
6.1. Phƣơng pháp nghiên cứu lý luận .......................................................................................................... 3
6.2. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm .................................................................................................... 3
6.3. Phƣơng pháp thống kê toán học ........................................................................................................... 3

7. Cấu trúc của luận văn ................................................................................................................................ 4
CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƢỚNG GIÁO DỤC STEM ................... 5
1.1. Dạy học tích cực .................................................................................................................................. 5
1.1.1. Hoạt động dạy học ở trường phổ thơng.............................................................................................. 5
1.1.2. Dạy học tích cực ở trường phổ thơng ................................................................................................. 5
1.2. Dạy học theo định hƣớng giáo dục STEM ........................................................................................ 6
1.2.1. Giáo dục STEM ................................................................................................................................. 6
1.2.2. Mục tiêu giáo dục STEM ................................................................................................................... 7
1.2.3. Quy trình dạy học theo định hướng giáo dục STEM ......................................................................... 7
1.2.3.1. Quy trình 5E.................................................................................................................................. 7
1.2.3.2. Quy trình nghiên cứu khoa học ..................................................................................................... 9
1.3. Phát huy tính tích cực của học sinh trong dạy học theo định hƣớng giáo dục STEM .................. 9
1.3.1. Định nghĩa tính tích cực ..................................................................................................................... 9
1.3.2. Biểu hiện tính tích cực của học sinh trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM .................... 10
1.3.3. Biện pháp phát huy tính tích cực của học sinh trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM .... 11
1.4. Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh theo định hƣớng giáo dục STEM .............................. 11
1.4.1. Khái niệm năng lực .......................................................................................................................... 12
1.4.2. Khái niệm năng lực sáng tạo ............................................................................................................ 12
1.4.3. Biểu hiện năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM ............ 13
1.4.4. Biện pháp phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM
.......................................................................................................................................................... 14
1.5. Quy trình thiết kế chủ đề giáo dục STEM ...................................................................................... 15
1.6. Tiến trình tổ chức dạy học kiến thức Vật lý theo định hƣớng giáo dục STEM .......................... 15
 KẾT LUẬN CHƢƠNG 1  .................................................................................................................... 18
CHƢƠNG 2: TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƢƠNG CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG
LỰC HỌC – VẬT LÝ 10 THEO ĐỊNH HƢỚNG GIÁO DỤC STEM ...................................................... 19
2.1. Phân tích nội dung kiến thức chƣơng “Cơ sở của nhiệt động lực học – Vật lý 10” .................... 19
2.1.1. Mục tiêu dạy học theo chuẩn kiến thức, kỹ năng ............................................................................. 19
2.1.2. Phân tích nội dung kiến thức ............................................................................................................ 20

2.2. Xây dựng nội dung Chƣơng “Cơ sở của nhiệt động lực học – Vật lý 10” theo định hƣớng giáo
dục STEM....................................................................................................................................................... 22
2.2.1. Chủ đề : Hiệu ứng nhà kính ............................................................................................................. 22
2.2.2. Chủ đề : Động cơ nhiệt đốt ngoài – động cơ Stirling....................................................................... 24
2.3. Tổ chức dạy học nội dung kiến thức chƣơng “Cơ sở của nhiệt động lực học – Vật lý 10” theo
định hƣớng giáo dục STEM.......................................................................................................................... 25
2.3.1. Thiết bị dạy học chương “Cơ sở của nhiệt động lực học” theo định hướng giáo dục STEM .......... 25
2.3.2. Xây dựng nhiệm vụ dạy học ............................................................................................................ 33
2.3.3. Kế hoạch dạy học chính khóa theo định hướng giáo dục STEM ..................................................... 33
2.3.4. Kế hoạch dạy học ngoại khóa theo định hướng giáo dục STEM ..................................................... 39
2.4. Công cụ đánh giá dạy học theo định hƣớng STEM .......................................................................... 41
2.4.1. Tiêu chí đánh giá tính tích cực của HS trong dạy học theo định hướng STEM............................... 41
2.4.2. Tiêu chí đánh giá năng lực sáng tạo của HS trong dạy học theo định hướng STEM ...................... 43
2.4.3. Đánh giá mức độ nắm vững kiến thức ............................................................................................. 44
 KẾT LUẬN CHƢƠNG 2  .................................................................................................................... 49
CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM .................................................................................................... 50
3.1. Mục đích thực nghiệm sƣ phạm ......................................................................................................... 50
3.2. Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm ........................................................................................................ 50
3.3. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm .................................................................................................. 50
3.4. Những thuận lợi và khó khăn gặp phải khi tiến hành thực nghiệm sƣ phạm ................................ 50
3.4.1. Thuận lợi .......................................................................................................................................... 50
3.4.2. Khó khăn .......................................................................................................................................... 51
3.5. Kế hoạch thực nghiệm sƣ phạm ......................................................................................................... 51
3.6. Phân tích diễn biến thực nghiệm sƣ phạm......................................................................................... 51
3.7. Đánh giá kết quả TNSP ....................................................................................................................... 63
3.7.1. Đánh giá tính tích cực ...................................................................................................................... 63
3.7.2. Đánh giá năng lực sáng tạo .............................................................................................................. 66
3.7.3. Đánh giá định lượng......................................................................................................................... 68
3.7.4. Đánh giá chung về việc tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM trong dạy học chương

“Cơ sở của Nhiệt động lực học” ...................................................................................................................... 72
 KẾT LUẬN CHƢƠNG 3  .................................................................................................................... 73
 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ  ............................................................................................................. 74
DANH MỤC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN ............................................. 75
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................................................. 76

ii


 LỜI CẢM ƠN 

T

ừ những ngày đầu thực hiện luận văn đến khi hồn thành được luận văn, đó là cả
một quá trình cố gắng học tập và làm việc nghiêm túc, sửa chữa những thiếu sót
và trưởng thành lên từng ngày của bản thân em. Tuy nhiên, sẽ khơng thể có được

một sản phẩm hồn chỉnh như ngày hôm nay nếu thiếu đi sự giúp đỡ, hỗ trợ, động viên tận
tình của q thầy cơ, bạn bè và gia đình. Vì vậy, xin cho phép em được bày tỏ lịng biết ơn
sâu sắc của mình đến:
- Q thầy, cô giảng viên khoa Vật lý trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí
Minh đã dạy dỗ, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm, sự nhiệt huyết với nghề cho em và các
bạn sinh viên khác trong suốt quá trình học tập tại trường.
- Thầy TS. Nguyễn Thanh Nga, giảng viên đã trực tiếp hướng dẫn, hỗ trợ, dìu dắt em
thực hiện luận văn. Thầy - với kinh nghiệm, sự nhiệt huyết cùng lịng u nghề của mình đã truyền đạt tận tình cho em các kiến thức chun mơn. Thầy đã chỉ bảo cho em những lúc
khó khăn, tạo điều kiện cho em có thể giao lưu, làm việc cùng câu lạc bộ “STEM” của
trường THCS - THPT để em có cơ hội học hỏi, trải nghiệm thực tế, hồn thành được luận
văn. Những góp ý của thầy thực sự rất quý báu và giúp ích rất nhiều để em có thể hồn
thành được luận văn tốt nghiệp của mình.
- Thầy ThS Hồng Phước Muội - Giáo viên mơn Vật lý trường THCS - THPT Hoa

Sen đã giúp em thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi của luận văn.
- Anh Tôn Ngọc Tâm – Học viên cao học chuyên ngành Lý luận và phương pháp dạy
học Vật lý đã hướng dẫn và giúp đỡ em trong quá trình chế tạo động cơ Stirling.
- Ban giám hiệu trường THCS - THPT Hoa Sen (quận 9), quý thầy cô tổ Vật lý, các
anh chị trong ban chủ nhiệm câu lạc bộ “STEM” đã tạo điều kiện cho em tham dự, quan sát,
tiếp cận học sinh, phân tích tiến trình, thực nghiệm sư phạm tại trường, làm cơ sở để hoàn
thành tốt luận văn tốt nghiệp.
Cuối cùng, em xin gửi lời cám ơn của mình đến gia đình, bạn bè đã luôn sát cánh,
giúp đỡ, động viên em trong suốt q trình học tập và hồn thành luận văn tốt nghiệp này.
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 04 năm 2018
Sinh viên

Lê Thanh Trúc
iii


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt

Nội dung

CT

Chương trình

ĐHSP

Đại học sư phạm

GDPT

Giáo dục phổ thông

GV

Giáo viên

HN

Hà Nội

HS

Học sinh

NL

Năng lực

NXB

Nhà xuất bản

SGK

Sách giáo khoa

SP

Sư phạm

TB

Trung bình

THCS

Trung học cơ sở

THPT

Trung học phổ thơng

ThS

Thạc sĩ

TNSP

Thực nghiệm sư phạm

TP HCM

Thành phố Hồ Chí Minh

TS

Tiến sĩ

0


 MỞ ĐẦU 
1. Lý do chọn đề tài
Xã hội ngày càng phát triển theo hướng tồn cầu hóa và hội nhập quốc tế. Việt
Nam đang phát triển theo hướng cơng nghiệp hóa – hiện đại hóa. Để bắt kịp nhịp phát
triển của thế giới, không bị tụt hậu về trình độ sản xuất, nhu cầu cấp thiết đặt ra là đào tạo
nguồn nhân lực chất lượng cao, có khả năng thích ứng và hội nhập. Từ đó có cơ sở để các
doanh nghiệp khởi nghiệp sáng tạo và phát triển, tăng cơ hội đầu tư vào thị trường Việt
Nam, giảm giá các chi phí, đồng thời nâng cao trình độ khoa học và cơng nghệ.
Bên cạnh đó, xu hướng phát triển của xã hội hiện đại phụ thuộc ngày càng nhiều
vào sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật. Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 với xu
hướng phát triển dựa trên sự tích hợp giữa các lĩnh vực khoa học và công nghệ cao,
hướng tới phát triển trí tuệ nhân tạo - thay đổi nền sản xuất của toàn thế giới, ngày càng
tác động mạnh mẽ đến mọi mặt của đời sống xã hội, dẫn đến việc thay đổi phương thức
và lực lượng sản xuất.
“Hiền tài là nguyên khí quốc gia”, để đào tạo được nguồn nhân lực trẻ chất lượng
đó thì trước tiên phải có được những sự thay đổi cách mạng theo hướng tích cực, đổi mới,
sáng tạo trong hệ thống giáo dục nước ta, buộc các nhà sư phạm đào tạo ra con người
năng động, sáng tạo đáp ứng yêu cầu của xã hội hiện đại.
Trước đây, giáo dục theo kiểu truyền thống lấy giáo viên làm trung tâm, học sinh
bị đặt vào thế thụ động được truyền thụ kiến thức một chiều, kiến thức bị giới hạn chỉ
trong sách giáo khoa. Vì vậy, phương pháp dạy học phải thay đổi theo hướng hiện đại,
phát huy tính tích cực, tự chủ, sáng tạo của học sinh, lấy học sinh làm trung tâm của quá
trình dạy học.
Giáo dục STEM là giải pháp góp phần tăng hiệu quả dạy học, phát triển năng lực
giải quyết vấn đề của học sinh. Kiến thức và kỹ năng trong các lĩnh vực Khoa học, Cơng
nghệ, Kỹ thuật và Tốn học được tích hợp thành các chủ đề, bài học nhằm phát triển các
năng lực cốt lõi, năng lực đặc thù và định hướng nghề cho học sinh thông qua giải quyết

các vấn đề thực tiễn.
Hơn nữa, trong chỉ thị số 16/CT-TTg [19] của THỦ TƯỚNG CHÍNH PHỦ đã đưa
ra giải pháp về mặt giáo dục là: “Thay đổi mạnh mẽ các chính sách, nội dung, phương
pháp giáo dục và dạy nghề nhằm tạo ra nguồn nhân lực có khả năng tiếp nhận các xu thế
công nghệ sản xuất mới, trong đó cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo về khoa học, cơng
nghệ, kỹ thuật và tốn học (STEM), ngoại ngữ, tin học trong chương trình giáo dục phổ
thơng.” Và đưa ra nhiệm vụ là “Thúc đẩy triển khai giáo dục về khoa học, công nghệ, kỹ
1


thuật và tốn học (STEM) trong chương trình giáo dục phổ thơng; tổ chức thí điểm tại
một số trường phổ thông ngay từ năm học 2017-2018.”
Việc dạy học Vật lý ở bậc trung học phổ thơng cũng khơng nằm ngồi xu hướng
chung đó. Vật lý là một mơn khoa học thực nghiệm, khơng thể tách rời thực tiễn cuộc
sống, nó được hỗ trợ rất nhiều bằng cơng cụ Tốn học. Kiến thức Vật lý là cơ sở để phát
triển Kỹ thuật - Cơng nghệ. Ngồi ra, việc phát triển chương trình giáo dục phổ thơng
mới dựa trên tiếp cận năng lực đòi hỏi giáo viên phải định hướng xây dựng các chủ đề
tích hợp gắn với thực tiễn, tổ chức giờ học Vật lý thú vị, gần gũi, nhằm giúp học sinh vận
dụng kiến thức để giải quyết vấn đề thực tiễn.
Nhiệt động lực học nghiên cứu các hiện tượng nhiệt về mặt năng lượng và biến
đổi năng lượng. Mọi hoạt động của sự sống đều cần đến năng lượng. Con người ln tìm
cách để tạo ra năng lượng hay nói cụ thể hơn là chế tạo và cải tiến các loại động cơ để tạo
ra năng lượng, phục vụ đời sống. Kiến thức phổ thông về nguồn năng lượng, về mơi
trường, rải đều ở các mơn Vật Lý, Hóa, Sinh, Địa Lý. Hơn nữa, học sinh có thể tìm tịi
các thơng tin về nguồn năng lượng trên các phương tiện thơng tin cơng nghệ. Do đó, các
chủ đề này có thể triển khai dạy học theo định hướng giáo dục STEM.
Trên cơ sở đó, chúng tơi chọn đề tài nghiên cứu: “Tổ chức dạy học một số kiến
thức chương Cơ sở của nhiệt động lực học - Vật Lý 10 theo định hướng giáo dục
STEM”.
2. Mục đích của đề tài

- Xây dựng và tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM một số kiến thức
chương “Cở sở của nhiệt động lực học” ở lớp 10 THPT nhằm phát huy tính tích cực,
phát triển năng lực sáng tạo của học sinh.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tƣợng nghiên cứu

- Cơ sở lý luận về giáo dục STEM.
- Các nội dung kiến thức liên môn Vật Lý, Sinh, Cơng nghệ có liên quan đến
chương “Cơ sở của nhiệt động lực học - Vật Lý 10” theo định hướng giáo dục STEM.
- Nguyên lý hoạt động của động cơ nhiệt: động cơ đốt trong, động cơ đốt ngồi
(động cơ Stirling).
- Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học môn Vật Lý 10 theo định hướng giáo dục
STEM.
- Phương pháp kiểm tra đánh giá trong giáo dục STEM.
2


3.2. Phạm vi nghiên cứu
Hoạt động dạy học môn Vật Lý 10 trung học phổ thông tại Việt Nam, đặc biệt là
“Chương cơ sở của nhiệt động lực học”.
4. Giả thuyết khoa học
Nếu xây dựng và tổ chức dạy học một số kiến thức chương “Cơ sở của nhiệt động
lực học – Vật Lý 10” theo định hướng giáo dục STEM thì sẽ phát huy tính tích cực, phát
triển năng lực sáng tạo của học sinh.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Hệ thống cơ sở lý luận và thực tiễn về dạy học Chương “Cơ sở của nhiệt động lực
học – Vật Lý 10” theo định hướng giáo dục STEM.
- Phân tích nội dung kiến thức Chương “Cơ sở của Nhiệt động lực học – Vật lý 10” ở
các bộ môn có liên quan.
- Xây dựng tiến trình dạy học kiến thức “Cơ sở của Nhiệt động lực học – Vật lý 10”

theo định hướng giáo dục STEM.
- Thực nghiệm sư phạm (TNSP).
6. Phƣơng pháp nghiên cứu
6.1. Phƣơng pháp nghiên cứu lý luận
- Nghiên cứu cơ sở lý luận về dạy học theo định hướng giáo dục STEM.
- Nghiên cứu các tài liệu về tâm lý học, lý luận dạy học phổ thông, lý luận dạy học
hiện đại, các thông tư, quyết định của Bộ Giáo dục và Đào tạo về đổi mới giáo dục, các
bài báo, tạp chí có liên quan…
- Nghiên cứu việc ứng dụng các kiến thức phần “Cơ sở của Nhiệt động lực học –
Vật lý 10” vào trong thực tiễn.
- Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến việc tích hợp cơng nghệ, kỹ thuật sử dụng
các phần mềm tin học hỗ trợ nhằm phát huy hiệu quả tối đa của quá trình dạy học.
6.2. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm
- Tiến hành dạy thực nghiệm ở trường phổ thơng theo quy trình, phương pháp và
tổ chức tiến trình dạy học đã đề xuất.
- Phân tích kết quả thu được trong quá trình thực nghiệm sư phạm từ đó rút ra kết
luận của đề tài.
- Phương tiện: dụng cụ ghi chép, trình chiếu, ghi hình.
6.3. Phƣơng pháp thống kê toán học
Sử dụng các phương pháp thống kê, mơ tả tốn học để trình bày kết quả thực
nghiệm sư phạm.
3


7. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, luận văn gồm 3 chương:
 Chương 1: Cơ sở lý luận về dạy học theo định hướng giáo dục STEM
 Chương 2: Tổ chức dạy học một số kiến thức chương cơ sở của nhiệt động
lực học – Vật lý 10 theo định hướng giáo dục STEM.
 Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

4


CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ DẠY HỌC THEO
ĐỊNH HƢỚNG GIÁO DỤC STEM
1.1. Dạy học tích cực
1.1.1. Hoạt động dạy học ở trường phổ thông
Hoạt động dạy học là hoạt động được thực hiện theo một chiến lược, chương trình đã
được thiết kế, tác động đến học sinh (HS) nhằm hướng tới mục tiêu hình thành và phát
triển phẩm chất, năng lực của HS. Đối tượng của hoạt động học tập là lĩnh hội các tri
thức, kỹ năng, kỹ xảo.
Trước đây, giáo viên đóng vai trị trung tâm trong quá trình dạy học. Theo quan điểm
dạy học hiện đại, hoạt động dạy học bao gồm 2 thành tố cơ bản có mối quan hệ hết sức
mật thiết, có tính độc lập tương đối với nhau là hoạt động dạy của GV và hoạt động học
của HS [8]. Chúng tương tác với nhau và tương tác với môi trường diễn ra hoạt động dạy
học. Sự tương tác trong hoạt động dạy học mang tính đặc thù.
Hoạt động dạy của GV: tổ chức, điều khiển hoạt động nhận thức của HS, giúp HS tìm
tịi, khám phá tri thức, tạo ra sự phát triển tâm lí, năng lực, phẩm chất và hồn thiện nhân
cách [14].
Hoạt động học của HS: tự giác, tích cực, chủ động điều khiển hoạt động nhận thức –
học tập của mình nhằm thu nhận, xử lí và biến đổi thơng tin bên ngồi thành tri thức của
bản thân, qua đó HS tự làm phong phú những giá trị của mình [14].
Ở Việt Nam, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã có văn bản quy định chuẩn nghề nghiệp dạy
học [4]. Đây là yêu cầu chung về hoạt động dạy học cho tất cả giáo viên trong việc dạy
các mơn học ở trường phổ thơng. Về phía HS, căn cứ vào mục tiêu của chương trình giáo
dục, có những yêu cầu, chuẩn đánh giá để HS đáp ứng theo các thang, bậc của nền giáo
dục [3].
Trong xu thế phát triển của khoa học, kỹ thuật trên thế giới, nền giáo dục của mỗi
quốc gia đều phải được đổi mới, cải cách để đào tạo nguồn nhân lực phù hợp trình độ

phát triển kinh tế, văn hóa của quốc gia và quốc tế. Để đáp ứng yêu cầu này, cần thiết
phải nghiên cứu hoạt động dạy của GV và hoạt động học của HS xuất phát từ thực tiễn
của mỗi quốc gia, dân tộc và xu thế phát triển của thế giới ngày nay [8].
1.1.2. Dạy học tích cực ở trường phổ thơng
Dạy học tích cực là một quan niệm rộng về dạy học bao gồm hệ thống nhiều phương
pháp, kỹ thuật, hình thức dạy học nhằm phát huy tính tự giác, tích cực, tự chủ, sáng tạo
của HS; tăng cường sự tham gia của HS vào quá trình dạy học; tạo hứng thú học tập, tạo
điều kiện cho HS phát triển tối đa khả năng học tập [14].
5


Ngồi ra, dạy học tích cực cịn hướng tới phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho
HS. Dạy học tích cực sẽ đưa HS tới hoạt động giải quyết vấn đề. Các vấn đề gần gũi xuất
phát từ thực tiễn, nhu cầu của cuộc sống sẽ có hiệu quả tốt nhất. Trong hoạt động này,
GV là người định hướng, còn HS sẽ phải là người phát hiện và giải quyết vấn đề, rút ra
kết luận cho bản thân.
Trong dạy học tích cực ở trường phổ thơng, HS là chủ thể của hoạt động học, GV đặt
HS vào những tình huống, nhiệm vụ cụ thể sinh động kích thích động cơ muốn khám phá
của HS. GV là người định hướng, tổ chức để HS tìm ra chân lí. Sau đó, GV sẽ đóng vai
trị là người kết luận, kiểm tra đánh giá, trên cơ sở HS tự kiểm tra, đánh giá.
Vai trị của GV và HS trong dạy học tích cực được thể hiện qua hình 1.1.
Giáo viên (tác nhân)
Định hướng/ Hướng dẫn
Tổ chức
Trọng tài, cố vấn, kết
luận, kiểm tra

Học sinh (chủ thể)
Nghiên cứu, tìm tịi
Thực hiện

Tự kiểm tra, tự điều
chỉnh

Hình 1.1. Vai trị của GV và HS trong dạy học tích cực [14]
1.2. Dạy học theo định hƣớng giáo dục STEM
1.2.1. Giáo dục STEM
STEM là viết tắt của các từ tiếng anh Science (Khoa học), Technology (Công nghệ),
Engineering (Kỹ thuật), Math (Toán). Thuật ngữ STEM được dùng trong hai ngữ cảnh
khác nhau đó là ngữ cảnh nghề nghiệp và ngữ cảnh giáo dục [11]. Trong phạm vi đề tài,
chúng tôi quan tâm đến ngữ cảnh giáo dục của thuật ngữ STEM.
Giáo dục STEM là giải pháp góp phần tăng hiệu quả dạy học, phát triển năng lực giải
quyết vấn đề của HS, phát triển tư duy, logic, tự chủ, sáng tạo của HS đặc biệt trong lĩnh
vực khoa học kỹ thuật, giúp HS có thể hiểu rõ được ý nghĩa thực tiễn của các kiến thức
Vật lý được học.
Có nhiều cách hiểu về Giáo dục STEM, tuy nhiên, chúng tơi muốn đề cập đến ba cách
hiểu chính [11]:
- Quan tâm đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ 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
6


nhằm cung cấp hỗ trợ, tăng cường, giáo dục Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật và Tốn học
ở tiểu học và trung học cho đến bậc sau đại học. Đây là nghĩa rộng khi nói về giáo dục
STEM.
- Tích hợp của bốn lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học: 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, Kỹ thuật và Toán học vào trong những bối cảnh
cụ thể nhằm tạo nên một kết nối giữa nhà trường, cộng đồng và các doanh nghiệp.
- Tích hợp từ hai lĩnh vực về Khoa học, Công nghệ, Kỹ 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.
1.2.2. Mục tiêu giáo dục STEM
Mục tiêu giáo dục STEM bao gồm: Phát triển năng lực đặc thù về STEM; Phát triển
năng lực cốt lõi; Định hướng nghề nghiệp [11].
- Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học về STEM cho HS: Là phát triển
những kiến thức, kỹ năng liên quan đến các môn Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật, Tốn.
Hơn nữa, phải biết vận dụng phối hợp các kiến thức, kỹ năng để giải quyết các vấn đề
thực tiễn.
- Phát triển năng lực cốt lõi cho HS: Bên cạnh những hiểu biết về lĩnh vục Khoa học,
Cơng nghệ, Kỹ thuật, Tốn học, giáo dục STEM trang bị cho HS những kỹ năng phù hợp
để đáp ứng yêu cầu thách thức trong nền thế kỉ 21.
Ví dụ: Tư duy phản biện, phê phán; năng lực sáng tạo; năng lực giao tiếp, hợp tác; kỹ
năng thuyết trình,…
- Định hướng nghề nghiệp cho HS: Giáo dục STEM tạo điều kiện cho HS có những
kiến thức, kỹ năng nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như cho nghề
nghiệp tương lai của các em, góp phần đào tạo ra nguồn nhân lực chất lượng cho xã hội,
đặc biệt là đối với các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM.
1.2.3. Quy trình dạy học theo định hướng giáo dục STEM
1.2.3.1. Quy trình 5E
Quy trình 5E, tạm dịch từ thuật ngữ tiếng Anh “5E Instructional Model” (Mô hình
dạy học 5E), được đề nghị bởi Rodger W Bybee và cộng sự [24], có nguồn gốc từ những
mơ hình dạy học trước đó, như mơ hình của John Dewey vào những năm 1930. Mơ hình
tiền thân trực tiếp của quy trình 5E là chu trình học Atkin và Karplus, công bố vào những
7


năm đầu thập niên 60, dùng trong mơ hình SCIS (Science Curriculum Improvement
Study – (tạm dịch: Nghiên cứu Cải thiện Chương trình học Khoa học) – bao gồm 3 phân
đoạn: khám phá, phát minh (đổi lại sau, thành giới thiệu thuật ngữ), phát hiện (đổi lại sau,

thành ứng dụng khái niệm). Quy trình 5E thêm một phân đoạn ở đầu, để khơi gợi kiến
thức đã có ở người học, và một phân đoạn ở cuối, để đánh giá khả năng hiểu của người
học. Sự khác biệt về các giai đoạn giữa mơ hình tiền thân (SCIS) và quy trình 5E được
tóm tắt ở bảng 1.1. dưới đây:
Bảng 1.1. Bảng tóm tắt sự khác biệt về các giai đoạn giữa mô hình tiền thân (SCIS) và
quy trình 5E
Mơ hình SCIS

Quy trình 5E
Đặt vấn đề (mới)

Khám phá

Khám phá

Phát minh (giới thiệu thuật ngữ)

Giải thích

Phát hiện (áp dụng khái niệm)

Mở rộng
Đánh giá (mới)

Chi tiết của 5 giai đoạn là như sau:
-

Đặt vấn đề: Bài học đặt HS vào những hoạt động ngắn, tình huống có vấn đề, kích

thích sự tị mị và khơi gợi kiến thức cũ. Ví dụ: Vấn đề khiến HS có những suy nghĩ như:

tại sao điều đó lại có thể xảy ra, em cũng đã từng suy nghĩ nhưng khơng biết lí giải thế
nào,…
- Khám phá: Đây là giai đoạn HS trải nghiệm thông qua các hoạt động như thu thập
thơng tin dữ liệu, quan sát mơ hình, thí nghiệm, điều tra… [17] để giải thích các hiện
tượng và phát triển khả năng nhận thức của bản thân. GV đóng vai trị khởi đầu cho hoạt
động, cung cấp cho HS kiến thức cần thiết, các vật liệu dụng cụ cần thiết cho hoạt động
trải nghiệm, điều chỉnh nhận thức sai lầm của HS trong quá trình khám phá. HS có thể
thực hiện thí nghiệm để dùng kiến thức cũ tạo ra các ý tưởng mới, khám phá các khả
năng, thiết kế các quy trình,…
- Giải thích: Giai đoạn giải thích tập trung sự chú ý của HS vào một mặt cụ thể của
trải nghiệm, tạo cơ hội thể hiện hiểu biết của họ về vấn đề. HS phân tích và diễn giải các
dữ liệu, trao đổi kiến thức và đưa ra các giải pháp khả thi. Đây cũng là cơ hội để giáo
viên trực tiếp giới thiệu khái niệm. Sự giải thích của giáo viên sẽ giúp HS hiểu sâu hơn
vấn đề, và đây là điểm mấu chốt của giai đoạn này.
- Mở rộng: Giai đoạn thách thức hiểu biết và kỹ năng của HS, HS có cơ hội được
mở rộng và củng cố những hiểu biết của mình về các khái niệm, kiến thức, giúp cải thiện
8


chúng. Qua các hoạt động, HS phát triển hiểu biết sâu và rộng hơn, có kỹ năng thuần thục
hơn.
-

Đánh giá: Phân đoạn này khuyến khích HS tự đánh giá khả năng và hiểu biết của

mình, GV có cơ hội đánh giá tiến trình người học so với việc hồn thành mục tiêu giáo
dục. HS phải trình bày giải pháp của họ nhằm giải quyết các vấn đề được đặt ra ban đầu,
chứng minh sự hiểu biết của mình dựa trên kết quả các nhiệm vụ thực hiện.
1.2.3.2. Quy trình nghiên cứu khoa học
Quy trình dạy học dựa trên nghiên cứu khoa học (tạm dịch từ thuật ngữ “researchbased”) sử dụng nghiên cứu và thực nghiệm làm xương sống – tức là, vấn đề khoa học và

giả thuyết được đặt ra, sau đó sẽ có bước thu thập số liệu bằng thực nghiệm và kiểm
chứng giả thuyết. Q trình này mơ phỏng việc các nhà khoa học khám phá các kiến thức
trước đây. Mơ hình này sử dụng các bước tương tự như một nghiên cứu khoa học thực
thụ:

Đặt câu hỏi nghiên cứu
Đề xuất giả thuyết
Trải nghiệm
Quan sát và ghi chép
Phân tích
Chia sẻ kết quả
Hình 1.2. Tiến trình dạy học STEM theo hướng nghiên cứu khoa học [27]
1.3. Phát huy tính tích cực của học sinh trong dạy học theo định hƣớng giáo dục
STEM
1.3.1. Định nghĩa tính tích cực
Có nhiều cách hiểu khác nhau về tính tích cực, đó là:
- Theo Ơkơn thì: tính tích cực là lịng mong muốn hành động được nảy sinh do các
động lực thúc đẩy hoạt động, do các quyết định dứt khoát và do ý chí của HS. Điều kiện
của tính tích cực được biểu hiện bởi các yếu tố: hình dung rõ mục đích (thỏa mãn lòng
9


ham học hỏi, hứng thú, say mê), đi đến quyết định, thực hiện, đạt tới mục đích [16]. Như
vậy tính tích cực trong hoạt động dựa trên nhu cầu và hứng thú cá nhân.
- Theo L.V. Relrova: “Tính tích cực là một hiện tượng sư phạm biểu hiện sự gắng sức
cao về nhiều mặt trong hoạt động học tập” [21].
- Theo P.V Erdơniev: “Tính tích cực học tập thực chất là nói đến tính tích cực nhận
thức” [22].
- Theo Trần Thị Tuyết Oanh: “Tính tích cực nhận thức là thái độ cải tạo của chủ thể
đối với khách thể thông qua sự huy động ở mức độ cao các chức năng tâm lý nhằm giải

quyết những nhiệm vụ học tập” [15].
Trong luận văn, tính tích cực được hiểu: Là một trạng thái tâm lý sẵn sàng của người
học, thể hiện sự mong muốn giải quyết các vấn đề gắn với thực tiễn trên cơ sở tạo hứng
thú – động cơ và nỗ lực nhận thức của cá nhân.
1.3.2. Biểu hiện tính tích cực của học sinh trong dạy học theo định hướng giáo dục
STEM
Dấu hiệu của tính tích cực được G. I. Sukina nêu ra như sau: [9]
- Khao khát, tự nguyện tham gia trả lời các câu hỏi của GV, bổ sung các câu trả lời của
bạn, thích được phát biểu ý kiến của mình về vấn đề nêu ra.
- Thường xun nêu thắc mắc, địi hỏi giải thích cặn kẽ những vấn đề mà GV trình bày
chưa đủ rõ.
- Chủ động vận dụng linh hoạt những kiến thức, kỹ năng đã học để nhận thức những
vấn đề mới.
- Mong muốn được góp ý với thầy, với bạn những thơng tin mới lấy từ những nguồn
khác nhau, có khi vượt ra ngồi phạm vi bài học, mơn học.
- Ngồi những biểu hiện nói trên mà GV dễ nhận thấy, cịn có những biểu hiện về mặt
xúc cảm, khó nhận thấy hơn như thờ ơ hay hào hứng, phớt lờ hay ngạc nhiên, hoan hỉ
hay buồn chán trước một nội dung nào đó của bài học hoặc tìm ra lời giải thích hay
cho một bài tập khó,…
- Tập trung ý chí vào vấn đề đang học, kiên trì làm cho xong các nhiệm vụ học tập
được giao, khơng nản chí trước tình huống khó khăn, thái độ phản ứng khi GV báo hết
giờ như: tiếc rẻ, cố gắng làm cho xong,…

10


Dựa vào các dấu hiệu của tính tích cực trong hoạt động nhận thức của G.I. Sukina
đưa ra, chúng tôi nêu ra một số biểu hiện tính tích cực trong hoạt động nhận thức của HS
khi học theo định hướng giáo dục STEM như sau: [13]
(a) Khát khao tìm kiếm kiến thức mới liên quan đến các lĩnh vực khoa học, cơng

nghệ, kỹ thuật hay tốn.
(b) Hào hứng khi gặp một tình huống mới liên quan đến các lĩnh vực khoa học, cơng
nghệ, kỹ thuật hay tốn. HS bắt tay vào giải quyết vấn đề, lên kế hoạch thực hiện ngay.
(c) Tích cực tìm kiếm tài liệu từ nhiều nguồn, trao đổi thông tin, thảo luận với các HS
khác, với giáo viên và các chuyên gia về vấn đề liên quan đến các lĩnh vực khoa học,
công nghệ, kỹ thuật hay tốn.
(d) Chủ động thành lập nhóm, diễn đàn trao đổi thông tin để thực hiện nhiệm vụ học
tập được giao phó.
(e) Kiên trì giải quyết nhiệm vụ học tập được giao mặc dù gặp phải vấn đề khó, chủ
động chia sẻ các giải pháp tìm được.
(f) Tự mở rộng bài học, mở rộng phạm vi kiến thức sang các lĩnh vực khác, thiết kế
sơ đồ bài học để dễ nhớ và vận dụng.
1.3.3. Biện pháp phát huy tính tích cực của học sinh trong dạy học theo định
hướng giáo dục STEM
Để phát huy tính tích cực của HS trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM, GV
cần tạo ra và duy trì hứng thú, động cơ học tập cho HS. Các biện pháp khả dĩ là: [13]
- Tổ chức các nội dung dạy học gắn với thực tiễn, vận dụng kiến thức để giải quyết
các vấn đề thực tiễn.
- Đưa HS vào tiến trình tìm tịi nghiên cứu, giải quyết các nhiệm vụ có tính thực tiễn,
vận dụng kiến thức vào các tình huống mới.
- Phối hợp nhiều hình thức tổ chức học tập đa dạng và phong phú nhằm đáp ứng nhu
cầu học tập như: cá nhân, nhóm, tập thể, tham quan, phịng thí nghiệm, tổ chức thảo
luận, báo cáo,…
- Sử dụng các phương tiện dạy học hiện đại.
- Mơi trường học an tồn, thân thiện, có các suất học bổng xứng đáng, tạo mối liên hệ
chặt chẽ giữa trường đại học và doanh nghiệp.
1.4. Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh theo định hƣớng giáo dục STEM

11

1.4.1. Khái niệm năng lực
Có nhiều cách định nghĩa năng lực theo các phạm trù khả năng, hoạt động, phẩm
chất, thuộc tính,…
Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế Thế giới (OECD) quan niệm NL là: “khả năng
cá nhân đáp ứng các yêu cầu phức hợp và thực hiện thành cơng nhiệm vụ trong một bối
cảnh cụ thể” [25].
Cịn theo F. E. Weinert, NL là “tổng hợp các khả năng và kỹ năng nhận thức sẵn có
hoặc có thể học được ở cá nhân nhằm giải quyết những vấn đề nảy sinh trong cuộc sống.
NL cũng hàm chứa động cơ và ý chí để cá nhân hành động một cách có trách nhiệm, có
sự phê phán để đi đến giải pháp” [26].
Tài liệu hội thảo chương trình (CT) giáo dục phổ thông (GDPT) tổng thể trong CT
GDPT mới của Bộ Giáo dục và Đào tạo (Bộ GD và ĐT) xếp NL vào phạm trù hoạt động
khi giải thích: “NL là sự huy động tổng hợp các kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính cá
nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí... để thực hiện một loại cơng việc trong một bối
cảnh nhất định” [2].
Cách hiểu của Từ điển tiếng Việt: NL là: “phẩm chất tâm lí và sinh lí tạo cho con
người khả năng hồn thành một loại hoạt động nào đó với chất lượng cao” [23].
Cách hiểu của Trần Trọng Thủy và Nguyễn Quang Uẩn: “NL là tổng hợp những
thuộc tính độc đáo của cá nhân phù hợp với những yêu cầu đặc trưng của một hoạt động
nhất định, nhằm đảm bảo việc hồn thành có kết quả tốt trong lĩnh vực hoạt động ấy”
[18].
Trong phạm vi luận văn, năng lực của HS được hiểu là tổng hợp các kiến thức và kỹ
năng nhận thức sẵn có và có thể học được của mỗi HS nhằm giải quyết những vấn đề nảy
sinh trong học tập và thực tiễn cuộc sống, giúp HS có thể giải quyết thành cơng vấn đề
đó.
1.4.2. Khái niệm năng lực sáng tạo
Theo Trần Thị Tuyết Oanh, “Sáng tạo là khả năng tạo ra những giá trị mới (kiến thức
mới, giải pháp mới,…) mà sản phẩm của sự sáng tạo không thể suy ra từ cái đã biết bằng
cách suy luận logic hay bắt chước” [15]. Như vậy, quan điểm của tác giả nhấn mạnh tính

mới đối với sản phẩm của sự sáng tạo.
Theo Đức Uy: “Sáng tạo là quá trình trở nên nhạy cảm đối với những khó khăn,
khiếm khuyết, những lỗ hổng kiến thức, yếu tố còn thiếu, những bất ổn,…là q trình xác
định khó khăn, tìm kiếm giải pháp, đưa ra phỏng đoán, nêu lên những giả thuyết về sự
khiếm khuyết, kiểm tra và tái kiểm tra những giả thuyết đó, có thể là cả điều chỉnh và
kiểm tra lại những điều chỉnh đó và cuối cùng là truyền đạt kết quả” [22].
12


Theo Phan Dũng, sáng tạo gồm hai ý chính là có tính mới (khác với cái cũ, cái đã
biết) và có lợi ích (tốt, có giá trị hơn cái cũ, cái đã biết) [5,6].
Sáng tạo là khả năng tạo ra được cái mới (khác với cái cũ, cái đã biết), tuy nhiên vẫn
không chối bỏ việc sáng tạo trên cơ sở cái cũ, cái đã biết để tạo ra những cái tốt, có giá trị
hơn cái đã biết.
Trong phạm vi luận văn, năng lực sáng tạo của HS được hiểu là: HS phát hiện được
vấn đề từ thực tiễn, đề xuất giải pháp và thực hiện giải pháp mang lại hiệu quả.
Các cấp độ của năng lực sáng tạo được thể hiện bằng sơ đồ hình 1.3.

Năng lực sáng
tạo ở mức thấp

Năng lực sáng
tạo ở mức
trung bình
(có năng lực
sáng tạo)

Năng lực sáng
tạo ở mức cao
(tài năng sáng

tạo)

Năng lực sáng
tạo ở mức kiệt
xuất
(thiên tài sáng
tạo)

Hình 1.3. Các cấp độ của năng lực sáng tạo [7]
1.4.3. Biểu hiện năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học theo định hướng
giáo dục STEM
Lacne đã chỉ ra 7 đặc trưng của hoạt động sáng tạo chung cho mọi lĩnh vực khoa học
như sau: [9]
- Có sự tự lực chuyển các tri thức và kỹ năng sang một tình huống mới gần hoặc xa,
bên trong hay bên ngoài giữa các hệ thống kiến thức.
- Nhìn thấy những vấn đề mới trong các điều kiện quen thuộc.
- Nhìn thấy cấu trúc của đối tượng đang nghiên cứu.
- Nhìn thấy chức năng mới của đối tượng quen biết.
- Xây dựng phương án mới về nguyên tắc, khác với những phương pháp quen thuộc
đã biết.
- Nhìn thấy nhiều cách giải quyết có thể có, tiến hành giải quyết theo từng cách và
lựa chọn cách tối ưu.
- Tự lực kết hợp với các phương thức hoạt động đã biết, tạo thành cái mới.
13


Dựa vào định nghĩa năng lực sáng tạo, kết hợp cùng các đặc trưng của hoạt động sáng
của Lacne đưa ra, chúng tơi nêu ra một số biểu hiện có năng lực sáng tạo trong hoạt động
nhận thức của HS khi học theo định hướng giáo dục STEM như sau: [13]
(a) Tự lực phát hiện vấn đề mới, tình huống mới từ những tình huống quen liên quan

đến các ngành nghề kỹ thuật.
(b) Nghiên cứu tổng quan các giải pháp kỹ thuật có sẵn, sau đó đưa ra bình luận, lật đi
lật lại vấn đề, trao đổi, chất vấn với các HS khác, với giáo viên, với chuyên gia,…Từ
đó đề xuất các giải pháp kỹ thuật mới, tối ưu trên cơ sở kế thừa các giải pháp kỹ thuật
đã có.
(c) Tự đề xuất các giải pháp kỹ thuật phù hợp đem lại hiệu quả cao mà không tham
khảo các giải pháp đã có.
(d) Tự truyền tải tri thức và kỹ năng từ lĩnh vực quen biết sang tình huống mới, vận
dụng kiến thức đã học trong điều kiện mới, hoàn cảnh mới.
(e) Nhận ra cấu trúc kỹ thuật, chức năng, bản chất của đối tượng kỹ thuật. Thực chất
là bao qt nhanh chóng, đơi khi tức khắc, các bộ phận kỹ thuật, các yếu tố bản chất củ
đối tượng kỹ thuật trong mối tương quan giữa chúng.
(f) Đề xuất mô hình giả thuyết, đưa ra phương án thực nghiệm để kiểm tra giả thuyết
hay hệ quả suy ra từ giả thuyết với hiệu quả cao nhất có thể được trong những điều
kiện đã cho.
(g) Tự thiết kế sơ đồ nguyên lý, bản vẽ kỉ thuật thể hiện cấu tạo, chức năng, của đối
tượng kỹ thuật đang nghiên cứu.
1.4.4. Biện pháp phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học theo định
hướng giáo dục STEM
Căn cứ vào các biểu hiện của năng lực sáng tạo, có thể chỉ ra một số biện pháp để
phát huy năng lực sáng tạo của HS trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM được
thể hiện qua bảng.
Bảng 1.2. Biện pháp phát triển năng lực sáng tạo của học sinh
Biện pháp
Tổ chức hoạt động sáng tạo gắn
liền với quá trình vận dụng kiến thức
Vật lý để giải quyết các vấn đề thực
tiễn liên quan đến ngành nghề kỹ
thuật, sáng tạo ra những sản phẩm,
cơng cụ mới, có ích cho xã hội.

Minh họa
Vấn đề rác thải đô thị ngày càng tăng cao,
chôn lấp chiếm nhiều diện tích. Nhu cầu sử dụng
nguồn năng lượng tái tạo để hạn chế cạn kiệt
nguồn tài nguyên và giảm thiểu ô nhiễm môi
trường đang là vấn đề tất yếu. Do đó, khi dạy
đến bài nguyên lý của nhiệt động lực học, GV có
thể tổ chức cho HS chế tạo động cơ Stirling.
14


Tổ chức hoạt động sáng tạo gắn
Kiến thức Vật lý đại cương là những kiến
liền với quá trình xây dựng kiến thức thức đã được khám phá bởi các nhà khoa học
dựa vào các giả thuyết và thực nghiệm chứng
mới
minh. Quy trình của phương pháp thực nghiệm
chính là chu trình sáng tạo kiến thức của các nhà
khoa học. Do đó, GV có thể tổ chức dạy học
theo “chu trình sáng tạo kiến thức của các nhà
khoa học” để phát huy tối đa tính sáng tạo, tư
duy nhạy bén cho HS.
Luyện tập phỏng đoán, dự đoán,
xây dựng giả thuyết

Trong khi dạy HS chế tạo động cơ Stirling.
HS phải đặt ra được những câu hỏi phỏng đoán
như: Tại sao động cơ chạy được? Tại sao động
cơ lại không chạy được?

Luyện tập đề xuất phương án thí
nghiệm kiểm tra dự đốn.

Trong khi dạy HS chế tạo động cơ Stirling,
HS được học: hệ khí xác định khi dãn nở có thể
sinh cơng. Từ đó, HS đề xuất thí nghiệm kiểm
chứng điều đó.

1.5. Quy trình thiết kế chủ đề giáo dục STEM
Theo các tác giả Nguyễn Thanh Nga, Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, Hoàng
Phước Muội, quy trình thiết kế chủ đề giáo dục STEM được thể hiện như sơ đồ hình 1.4:
[11]
Vấn đề
thực
tiễn

Ý tưởng
chủ đề
STEM

Xác định
kiến thức
STEM
cần giải
quyết

Xác định
mục tiêu
chủ đề

STEM

Xây dựng bộ
câu hỏi định
hướng chủ đề
STEM

Hình 1.4. Quy trình thiết kế chủ đề giáo dục STEM [11]
1.6. Tiến trình tổ chức dạy học kiến thức Vật lý theo định hƣớng giáo dục STEM
Theo các tác giả Hoàng Phước Muội, Nguyễn Thanh Nga, tiến trình tổ chức dạy học
kiến thức Vật lý theo định hướng giáo dục STEM được thể hiển ở sơ đồ hình 1.5: [10]

15


(1) Đặt vấn đề STEM
(2) Làm việc với tài liệu hướng dẫn
(3) Gia công, lắp ráp sản phẩm

Không đạt

(4) Vận hành sản phẩm
Đạt

(5) Thực hiện báo cáo kết quả
(6) Nhận xét, đánh giá
(7) Kết luận
(8) Thực hiện bài kiểm tra STEM
Hình 1.5. Sơ đồ tiến trình tổ chức dạy học kiến thức Vật lý
theo định hướng giáo dục STEM [10]

Bƣớc 1. Đặt vấn đề STEM
Vấn đề STEM trong dạy học Vật lý thường là vấn đề ứng dụng mang tính kỹ thuật,
gắn chặt với hoạt động thiết kế, chế tạo sản phẩm kỹ thuật. Hơn nữa, muốn tăng mức độ
quan tâm của HS, vấn đề STEM cần gắn với thực tiễn, phục vụ được cho cuộc sống hằng
ngày hoặc hoạt động vui chơi, giải trí của HS.
Bƣớc 2. Làm việc với tài liệu hướng dẫn STEM
Sau khi tiếp nhận vấn đề, xác nhận nhiệm vụ thiết kế, chế tạo sản phẩm kỹ thuật, HS
làm việc với tài liệu hướng dẫn STEM. Thơng qua tài liệu, HS tìm hiểu các thơng tin cần
thiết về: bản vẽ thiết kế, nguyên lý cấu tạo, nguyên lý hoạt động, vật liệu, quy trình chế
tạo,…Tài liệu hướng dẫn STEM tuy hạn chế sự sáng tạo của HS nhưng chúng giúp rút
ngắn thời gian làm việc của HS, đảm bảo HS có thể hồn thành được sản phẩm, chiếm
lĩnh được các kiến thức trọng tâm bài học trong thời gian một tiết học.
Bƣớc 3. Gia công, lắp ráp sản phẩm
Nhóm trưởng huy động và điều phối các thành viên gia công các chi tiết, lắp ráp sản
phẩm theo tài liệu hướng dẫn hoặc chính sự sáng tạo của HS. Lưu ý, các chi tiết gia công
mất nhiều thời gian, phức tạp, đòi hỏi cao về an toàn,… cần được giáo viên chuẩn bị, gia
16


cơng trước. Ví dụ, trong dạy học bài “Lực ma sát”, bộ phận tay cầm và mạch điện motor
đã được giáo viên gia công sẵn, nhiệm vụ của HS là gia công bánh đà mài và lắp ráp các
chi tiết để thành máy mài cầm tay hoàn chỉnh.
Bƣớc 4. Vận hành sản phẩm
HS vận hành và quan sát kết quả vận hành sản phẩm. Thơng thường, có hai trường
hợp xảy ra. Trường hợp 1, sản phẩm hoạt động ổn định, đảm bảo u cầu kỹ thuật, khi đó
nhóm hồn thiện bài báo cáo, nghiên cứu thêm để cải tiến sản phẩm hay giải quyết các
nhiệm vụ phụ khác. Trường hợp 2, sản phẩm không hoạt động hay không ổn định, thiếu
an tồn,… khi đó nhóm cần quay lại kiểm tra từ bước 2, đọc lại kỹ tài liệu hướng dẫn.
Bƣớc 5. Thực hiện báo cáo kết quả

Báo cáo kết quả có nhiều hình thức khác nhau, như: viết báo cáo, thuyết trình, làm
video, thiết kế poster,… Thơng thường, giáo viên tổ chức các nhóm lần lượt thuyết trình
về kết quả thực hiện nhiệm vụ thiết kế, chế tạo sản phẩm. Trong đó, các nhóm cần làm rõ
nguyên lý cấu tạo, nguyên lý hoạt động, cách chế tạo, các khó khăn và giải quyết khó
khăn như thế nào. Lưu ý, giáo viên cần khuyến khích các nhóm có sự phối hợp trình bày
giữa các HS, kết hợp thuyết trình với vận hành sản phẩm. Hơn nữa, giáo viên cần tổ chức
các nhóm phản biện, đóng góp ý kiến cho nhóm trình bày. Tuy hoạt động báo cáo kết quả
thường mất nhiều thời gian nhưng HS có nhiều cơ hội để rèn luyện và phát triển năng lực
giao tiếp, tư duy phê phán,…
Bƣớc 6. Nhận xét, đánh giá
Giáo viên tổ chức các nhóm đánh giá lẫn nhau. Đồng thời, giáo viên đánh giá kết quả
qua phần thực hiện báo cáo của các nhóm. Bên cạnh đó, giáo viên nhận xét hoạt động của
các nhóm, chỉ ra điều làm được, chưa làm được. Giáo viên khen thưởng đối với nhóm
hồn thành tốt nhiệm vụ và khiển trách với các nhóm chưa hồn thành nhiệm vụ.
Bƣớc 7. Kết luận
Giáo viên kết luận về kiến thức trọng tâm của bài học, cung cấp nội dung ghi bài học
cho HS.
Bƣớc 8. Thực hiện bài kiểm tra STEM
Bài kiểm tra STEM nhằm đánh giá mức độ đạt được mục tiêu của bài học STEM, cần
đánh giá về kiến thức Vật lý, Cơng nghệ, Kỹ thuật và Tốn học. Bài kiểm tra nên được
xây dựng theo hình thức trắc nghiệm khách quan nhiều lựa chọn, thời gian kiểm tra
khơng q 5 phút. Hình thức kiểm tra gồm có: trắc nghiệm trên giấy, trắc nghiệm nhờ sự
hỗ trợ của cơng nghệ thơng tin, ví dụ: cơng cụ kahoot.it,… hay trị chơi với sự hỗ trợ của
chng điện.

17


 KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 
Trong chương I, chúng tôi trình bày về cơ sở lý luận của dạy học tích cực; dạy học

theo định hướng giáo dục STEM; cơ sở lý luận về tính tích cực và năng lực sáng tạo, quy
trình thiết kế chủ đề giáo dục STEM và tiến trình tổ chức dạy học kiến thức Vật lý theo
định hướng giáo dục STEM.
Đầu tiên chúng tơi trình bày về hoạt động dạy học nói chung và hoạt động dạy trong
trường phổ thơng nói riêng. Sau đó, chúng tơi làm rõ khái niệm dạy học tích cực ở trường
phổ thông.
Trong phần tiếp theo, chúng tôi cung cấp những cái nhìn cơ bản nhất về dạy học theo
định hướng giáo dục STEM, thông qua định nghĩa thuật ngữ STEM, khái niệm Giáo dục
STEM, làm rõ mục tiêu giáo dục STEM và quy trình dạy học theo định hướng giáo dục
STEM (quy trình 5E và quy trình nghiên cứu khoa học), đây là quy trình chung khi dạy
học theo định hướng giáo dục STEM.
Sau đó, chúng tơi trình bày các khái niệm tính tích cực, năng lực sáng tạo trong học
động nhận thức của HS theo định hướng giáo dục STEM. Cụ thể hơn, chúng tôi đã đưa ra
một số biểu hiện của tính tích cực, biểu hiện của năng lực sáng tạo của HS và các biện
pháp để phát huy tính tích cực và năng lực sáng tạo của HS.
Cuối cùng, chúng tơi trình bày về quy trình để thiết kế chủ đề giáo dục STEM và tiến
trình tổ chức dạy học kiến thức Vật lý theo định hướng giáo dục STEM.
Sau khi nghiên cứu cơ sở lý luận, chúng tôi nhận thấy rằng, giáo dục STEM là một
quan điểm dạy học tích cực, có mục tiêu cụ thể và khi ứng dụng nó vào dạy học ở trường
phổ thơng sẽ phát huy tính tích cực và sáng tạo của HS. Hơn nữa, việc tổ chức dạy học
Vật lý theo định hướng giáo dục STEM đã có tiến trình cụ thể. Trong chương 2 của luận
văn, chúng tôi sẽ trình bày chi tiết hơn việc tổ chức dạy học một số kiến thức chương
“Cơ sở của nhiệt động lực học” theo định hướng giáo dục STEM.

18


Chƣơng 2: TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC
CHƢƠNG CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC – VẬT
LÝ 10 THEO ĐỊNH HƢỚNG GIÁO DỤC STEM

2.1. Phân tích nội dung kiến thức chƣơng “Cơ sở của nhiệt động lực học – Vật lý 10”
2.1.1. Mục tiêu dạy học theo chuẩn kiến thức, kỹ năng
Với cách dạy truyền thống, GV là người dạy tuần tự các kiến thức theo đơn vị bài học
của sách giáo khoa (SGK) Vật lý 10 cơ bản [1]. Các đơn vị kiến thức chương “Cơ sở của
nhiệt động lực học” được thể hiện trong bảng 2.1.
Bảng 2.1. Các đơn vị kiến thức chương “Cơ sở của nhiệt động lực học” trong SGK
Vật lý 10 cơ bản
Tên bài
Bài 32: Nội năng và sự biến
thiên nội năng

Nội dung
Nội năng
Các cách làm thay đổi nội

1 tiết

năng

Nguyên lý I nhiệt động lực
Bài 33: Các nguyên lý của
học
nhiệt động lực học
Nguyên lý II nhiệt động
lực học
Bài tập

Thời lƣợng

Giải bài tập nguyên lý I,

nguyên lý II

2 tiết

1 tiết

Cụ thể mục tiêu dạy học của từng đơn vị bài học như sau:
Bài 31: Nội năng và sự biến thiên nội năng
a) Kiến thức
- Nêu được có lực tương tác giữa các nguyên tử, phân tử cấu tạo nên vật.
- Nêu được nội năng gồm động năng của các hạt (nguyên tử, phân tử) và thế năng
tương tác giữa chúng.
-

Nêu được ví dụ về hai cách làm thay đổi nội năng.

b) Kỹ năng
- Vận dụng được mối quan hệ giữa nội năng với nhiệt độ và thể tích để giải thích
một số hiện tượng đơn giản có liên quan.
c) Thái độ
- Hịa nhã, say mê học tập và trách nhiệm cá nhân.
- Tích cực phát biểu xây dựng bài.
19