Tổ chức dạy học một số kiến thức quang hình học vật lí 11 theo định hướng giáo dục stem

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

Nguyễn Thị Kiều Oanh

TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC
QUANG HÌNH HỌC – VẬT LÍ 11
THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Thành phố Hồ Chí Minh – 2019


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

Nguyễn Thị Kiều Oanh

TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC
QUANG HÌNH HỌC – VẬT LÍ 11
THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM
Chuyên ngành : Lí luận và phương pháp dạy học bộ mơn Vật lí
Mã số

: 8140111
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. NGUYỄN THANH NGA

Thành phố Hồ Chí Minh – 2019

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi. Các
số liệu nêu trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng được cơng bố
trong bất kì cơng trình nghiên cứu của tác giả nào.
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2019
Tác giả

Nguyễn Thị Kiều Oanh


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt q trình học tập và hồn thành luận văn, tôi đã nhận được sự
hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của các thầy cô, bạn bè và các em học sinh.
Đầu tiên, tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng Sau đại học, các
giảng viên khoa Vật lí Trường Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện
cho tơi trong q trình học tập và nghiên cứu để hồn thành khóa học. Đặc biệt, với
lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới TS.
Nguyễn Thanh Nga – người thầy đã giành nhiều thời gian dìu dắt, trực tiếp hướng
dẫn và chỉ bảo tận tình.
Tơi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, cùng các em học sinh trường
THPT Nguyễn Du, tôi cũng xin trân trọng và biết ơn Th.S Tôn Ngọc Tâm – đàn anh
đi trước cũng đã nhiệt tình chỉ bảo trong suốt thời gian nghiên cứu và thực nghiệm
tại trường THPT Nguyễn Du.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, cùng các em học sinh trường
THCS – THPT Hoa Sen, ThS. Trần Thị Ngọc giúp đỡ, hỗ trợ và tạo điều kiện tốt
nhất để tôi tiến hành thực nghiệm sư phạm, tôi cũng xin trân trọng và biết ơn Th.S
Nguyễn Y Phụng – đàn chị đi trước cũng đã nhiệt tình chỉ bảo trong suốt thời gian
nghiên cứu và thực nghiệm tại trường THCS – THPT Hoa Sen.

Cuối cùng tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đối với gia đình, bạn bè và các
anh chị học viên K28 đã đồng hành cùng tơi trong q trình học tập, nghiên cứu và
hoàn thành luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn!
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2019
Tác giả

Nguyễn Thị Kiều Oanh


MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Mục lục
Danh mục chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình
Danh mục các sơ đồ
Danh mục các biểu đồ
MỞ ĐẦU

......................................................................................................... 1

Chương 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ GIÁO DỤC STEM
TRONG TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THƠNG.......................... 5
1.1. Lí thuyết về giáo dục STEM trong trường THPT .......................................... 5
1.1.1. Thuật ngữ STEM ........................................................................................5
1.1.2. Giáo dục STEM ..........................................................................................7
1.1.3. Mục tiêu giáo dục STEM ............................................................................8

1.1.4. Chủ đề STEM .............................................................................................8
1.2. Phát huy tính tích cực của HS thông qua dạy học chủ đề STEM .................. 10
1.2.1. Khái niệm tính tích cực.............................................................................10
1.2.2. Biểu hiện tính tích cực của HS trong dạy học chủ đề STEM ...................11
1.2.3. Biện pháp phát huy tính tích cực của HS trong dạy học chủ đề
STEM .......................................................................................................14
1.3. Phát triển năng lực sáng tạo của HS thông dạy học chủ đề STEM ............... 14
1.3.1. Khái niệm năng lực sáng tạo ....................................................................14
1.3.2. Biểu hiện năng lực sáng tạo của HS trong dạy học chủ đề STEM ...........18
1.3.3. Biện pháp phát triển năng lực sáng tạo của HS thông qua dạy học
chủ đề STEM ...........................................................................................20


1.4. Quy trình thiết kế chủ đề STEM ................................................................ 21
1.4.1. Thiết kế chủ đề..........................................................................................21
1.4.2. Tiến trình dạy học STEM .........................................................................22
1.5. Thực tiễn dạy học STEM trong trường THPT ............................................ 23
Tiểu kết chương 1 ................................................................................................ 27
Chương 2. TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC QUANG HÌNH
HỌC – VẬT LÍ 11 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM .... 29
2.1. Phân tích một số kiến thức chương Quang hình học – Vật lí 11 theo định
hướng giáo dục STEM ............................................................................. 29
2.1.1. Khúc xạ ánh sáng ......................................................................................29
2.1.2. Phản xạ toàn phần .....................................................................................31
2.1.3. Thấu kính mỏng ........................................................................................32
2.2. Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM “Pyramid Hologram” ................ 36
2.2.1. Xây dựng kế hoạch dạy học chủ đề STEM “Pyramid Hologram” ...........36
2.2.2. Thiết kế phiếu học tập...............................................................................44
2.2.3. Xây dựng tài liệu hướng dẫn HS ..............................................................45
2.2.4. Xây dựng câu hỏi kiểm tra đánh giá kết quả học tập ...............................45

2.3. Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM “Chai nước Mặt trời” ................ 45
2.3.1. Xây dựng kế hoạch dạy học chủ đề STEM “Chai nước Mặt trời” ...........45
2.3.2. Thiết kế phiếu học tập...............................................................................52
2.3.3. Xây dựng tài liệu hướng dẫn HS ..............................................................54
2.3.4. Xây dựng câu hỏi kiểm tra đánh giá kết quả học tập ...............................54
2.4. Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM “Con mắt đại bàng”................... 54
2.4.1. Xây dựng kế hoạch dạy học chủ đề STEM “Con mắt đại bàng” .............54
2.4.2. Thiết kế phiếu học tập...............................................................................60
2.4.3. Xây dựng tài liệu hướng dẫn HS ..............................................................61
2.4.4. Xây dựng câu hỏi kiểm tra đánh giá kết quả học tập ...............................61
2.5. Xây dựng công cụ đánh giá dạy học chủ đề STEM ..................................... 61
2.5.1. Công cụ đánh giá tính tích cực .................................................................61


2.5.2.Công cụ đánh giá năng lực sáng tạo ..........................................................64
Tiểu kết chương 2 ............................................................................................... 67
Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ........................................................... 68
3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm ................................................................. 68
3.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm ................................................................ 68
3.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm ........................................................... 68
3.4. Tổ chức thực nghiệm và thu thập số liệu thực nghiệm sư phạm ................... 69
3.5. Phân tích diễn biến q trình thực nghiệm sư phạm .................................... 69
3.5.1. Diễn biến thực nghiệm sư phạm chủ đề “Pyramid Hologram” ................69
3.5.2. Diễn biến thực nghiệm sư phạm chủ đề “Chai nước Mặt trời” ................79
3.6. Đánh giá định tính kết quả thực nghiệm sư phạm ....................................... 90
3.6.1. Đánh giá định tính chủ đề “Pyramid Hologram” .....................................90
3.6.2. Đánh giá định tính chủ đề “Chai nước Mặt trời”....................................101
3.7. Đánh giá định lượng kết quả thực nghiệm sư phạm .................................. 114
3.7.1. Đánh giá định lượng chủ đề “Pyramid Hologram” ................................114
3.7.2. Đánh giá định lượng chủ đề “Chai nước Mặt trời” ................................116

3.8. Những thuận lợi và khó khăn gặp phải khi thực nghiệm sư phạm .............. 118
3.8.1.Thuận lợi ..................................................................................................118
3.8.2. Khó khăn .................................................................................................118
Tiểu kết chương 3 .............................................................................................. 120
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................... 122
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 124
PHỤ LỤC


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Nội dung

GS.TS

Giáo sư tiến sĩ

GV

Giáo viên

HS

Học sinh

NXB

Nhà xuất bản

PGS.TS

Phó giáo sư tiến sĩ

Th.S

Thạc sĩ

THCS

Trung học cơ sở

THPT

Trung học phổ thơng

TKHT

Thấu kính hột tụ

TKPK

Thấu kính phân kì

TP.HCM

Thành phố Hồ Chí Minh

TS

Tiến sĩ

TSKH

Tiến sĩ khoa học

XH

Xã hội


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Biểu hiện tính tích cực của HS trong dạy học chủ đề STEM ................................ 13
Bảng 1.2. Biện pháp phát triển năng lực sáng tạo của HS. .................................................... 20
Bảng 1.3. Bảng thống kê khảo sát GV – Câu hỏi 1 ................................................................ 25
Bảng 1.4. Bảng thống kê khảo sát GV – Câu hỏi 2 ................................................................ 25
Bảng 2.1. Tiêu chí đánh giá tính tích cực của HS .................................................................. 62
Bảng 2.2. Tiêu chí đánh giá năng lực sáng tạo của HS. ......................................................... 64


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1.

Chu trình STEM........................................................................................ 6

Hình 2.1.

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng.................................................................. 30

Hình 2.2.

Hiện tượng phản xạ tồn phần ................................................................ 32

Hình 2.3.

Các yếu tố của thấu kính ......................................................................... 32

Hình 2.4.

Hình bổ dọc TKHT ................................................................................. 33

Hình 2.5.

Ký hiệu TKHT ........................................................................................ 33

Hình 2.6.

Đường truyền tia sáng qua TKHT .......................................................... 33

Hình 2.7.

Hình bổ dọc TKPK ................................................................................. 33

Hình 2.8.

Ký hiệu TKPK ........................................................................................ 33

Hình 2.9.

Đường truyền tia sáng qua TKPK .......................................................... 34

Hình 3.1.

Một số hình ảnh video giới thiệu Pyramid Hologram ............................ 70

Hình 3.2.

Một số bản vẽ của HS. ............................................................................ 71

Hình 3.3.

HS tiến hành hồn thành sản phẩm......................................................... 72

Hình 3.4.

HS nhóm 4 vẽ hình thang cân liền nhau trên bìa kính sau đó cắt theo
đường vẽ. .................................................................................................. 73

Hình 3.5.

Sản phẩm của HS. ................................................................................... 73

Hình 3.6.

Hình ảnh quá trình thực hiện và sản phẩm hộp tối của HS. ................... 74

Hình 3.7.

Một số hình ảnh trong video giới thiệu Pyramid Hologram ................... 75

Hình 3.8.

Một số bản vẽ của HS. ............................................................................ 76

Hình 3.9.

Một số hình ảnh HS thuyết trình............................................................. 77

Hình 3.10. HS Tuyết Trang thuyết trình. .................................................................. 78
Hình 3.11. Một số hình ảnh trong video .................................................................. 80
Hình 3.12. Câu 1 – phiếu học tập ............................................................................. 80
Hình 3.13. Hình ảnh sản phẩm thực tế ..................................................................... 81
Hình 3.14. Sản phẩm của HS. ................................................................................... 83
Hình 3.15. Một số hình ảnh giới thiệu cho HS biết về những căn nhà khu
“ổ chuột”. ................................................................................................. 84
Hình 3.16. Hình ảnh sản phẩm trong thực tế. ........................................................... 85


Hình 3.17. Một số hình ảnh HS thuyết trình bản vẽ cấu tạo, trình bày ngun lí
hoạt động, lên danh sách vật liệu. ........................................................... 87
Hình 3.18. HS sáng tạo trong q trình gia cơng mơ hình ngơi nhà. ....................... 88
Hình 3.19. HS trang trí mơ hình ngơi nhà. ............................................................... 88
Hình 3.20. Một số hình ảnh HS thuyết trình............................................................. 89
Hình 3.21. Một số hình ảnh các thành viên hỗ trợ nhau hồn thành sản phẩm. ....... 92
Hình 3.22. Các thành viên hồn thành nhiệm vụ của mình. ..................................... 92
Hình 3.23. Hình ảnh HS sử dụng internet để tìm hiểu kiến thức.............................. 94
Hình 3.24. Hình ảnh các thành viên hồn thành nhiệm vụ. ...................................... 95
Hình 3.25. HS sáng tạo trong quá trình gia cơng Pyramid Hologram. ..................... 98
Hình 2.26. Một số hình ảnh HS thảo luận nhóm. ................................................... 103
Hình 3.27. Nhóm 1 thuyết trình. ............................................................................. 105

Hình 3.28. HS Tư (nhóm 3) thuyết trình. ............................................................... 105
Hình 3.29. Một số hình ảnh HS câu lạc bộ gia cơng sản phẩm .............................. 106
Hình 3.30. Một số hình ảnh HS gia cơng sản phẩm ............................................... 106
Hình 3.31. Một số hình ảnh HS thuyết trình........................................................... 108
Hình 3.32. Một số bản vẽ thiết kế của HS. ............................................................. 110
Hình 3.33. HS vận hành sản phẩm.......................................................................... 112


DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 1.1. Tiêu chí của chủ đề STEM .......................................................................... 9
Sơ đồ 1.2. Sơ đồ cấu trúc năng lực sáng tạo trong hoạt động nhận thức của HS. .......... 17
Sơ đồ 1.3. Các cấp độ năng lực sáng tạo .................................................................... 18
Sơ đồ 1.4. Quy trình thiết kế chủ đề giáo dục STEM ................................................ 21
Sơ đồ 1.5. Tiến trình bài học STEM........................................................................... 22


DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ
Biểu đồ 1.1. Biểu đồ phần trăm GV từng tìm hiểu, nghiên cứu hay giảng dạy
giáo dục STEM ......................................................................................23
Biểu đồ 1.2. Biểu đồ phần trăm thể hiện mức độ hứng thú của HS đối với môn
Vật lí ......................................................................................................24
Biểu đồ 1.3. Biểu đồ phần trăm thể hiện năng lực bản thân của HS. ..........................26
Biểu đồ 3.1. Đồ thị biểu diễn điểm số của HS. .........................................................115
Biểu đồ 3.2. Biểu đồ tròn biểu diễn điểm số của HS. ...............................................115
Biểu đồ 3.3. Đồ thị biểu diễn điểm số của HS. .........................................................117
Biểu đồ 3.4. Biểu đồ tròn biểu diễn điểm số của HS. ...............................................117


1

MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Hiện nay, Khoa học – Công nghệ ngày càng phát triển mạnh mẽ đưa thế giới
bước vào kỉ nguyên công nghệ 4.0, mở ra nhiều cơ hội đồng thời cũng khơng ít thách
thức cho sự phát triển của các quốc gia, đặc biệt là những quốc gia đang phát triển.
Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 đòi hỏi sự thay đổi từ con người đến cơ sở hạ
tầng, lao động sản xuất, trong đó sự phát triển của con người giữ vai trị quan trọng
nhất. Điều này yêu cầu giáo dục phải có sự đổi mới theo hướng tích hợp Khoa học,
Cơng nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Giáo dục STEM (Science: Khoa học, Technology:
Cơng nghệ, Engineering: Kỹ thuật, Mathematics: Tốn học) là giải pháp nhằm khắc
phục hạn chế của dạy học truyền thống, trên cơ sở đáp ứng nhu cầu xã hội tạo ra
nguồn nhân lực tri thức, làm tăng hiệu quả dạy học, phát triển tư duy phản biện và
giải quyết vấn đề, năng lực sáng tạo của HS.
Việt Nam đang bước trên con đường cơng nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước,
hịa nhập với nền kinh tế thế giới – nền kinh tế tri thức. Để bắt nhịp theo xu hướng
chung của thế giới, đòi hỏi giáo dục Việt Nam phải nhanh chóng thay đổi để thích
nghi và hội nhập quốc tế. Hệ thống tri thức thay đổi sẽ dẫn đến tư duy của con người
và hoạt động lao động sản xuất thay đổi. Chính vì thế, xã hội ngày nay địi hỏi mỗi
người cần phải có kiến thức, kỹ năng, khả năng làm việc độc lập, chủ động và sáng
tạo.
Nghị quyết Ban chấp hành Trung ương 2 khóa VIII Đảng Cộng sản Việt Nam
(12 – 1996) đã khẳng định: “Đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo dục – đào tạo,
khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người
học. Từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá
trình dạy – học, bảo đảm điều kiện và thời gian tự học, tự nghiên cứu cho HS …”.
Định hướng trên được pháp chế hóa tại điều 5.2, Luật giáo dục của Quốc hội nước
Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam: “Phương pháp giáo dục phải phát huy tính tích
cực, tự giác, chủ động, tư duy sáng tạo của người học; bồi dưỡng cho người học năng
lực tự học, khả năng thực hành, lòng say mê học tập và ý chí vươn lên”. Ngồi ra,
Luật giáo dục của Quốc hội nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam còn nêu rõ:

2

“Mục tiêu của giáo dục phổ thông là giúp HS phát triển tồn diện về đạo đức, trí tuệ,
thể chất, thẩm mĩ và các kỹ năng cơ bản, phát triển năng lực cá nhân, tính năng động
và sáng tạo, hình thành nhân cách con người Việt Nam xã hội chủ nghĩa, xây dựng tư
cách và trách nhiệm công dân; chuẩn bị cho HS tiếp tục học lên hoặc đi vào cuộc
sống lao động, tham gia xây dựng và bảo vệ Tổ quốc …”, đây chính là mục tiêu của
giáo dục phổ thông của đất nước ta hiện nay.
Tuy nhiên, nhiều trường THPT hiện nay vẫn chậm thay đổi theo các phương
pháp dạy học tích cực. Nhiều thầy cơ vẫn cịn truyền thụ kiến thức một chiều, HS
vẫn tiếp thu kiến thức thụ động, học tập một cách máy móc, rập khn. Điều này kìm
hãm sự phát triển năng lực cá nhân của HS. Trước tình hình đó, việc triển khai các
chương trình giáo dục mới, tiên tiến, hiệu quả trên thế giới vào Việt Nam là hướng đi
đúng, cần thiết và là quy luật tất yếu. Trong Quyết định phê duyệt chiến lược phát
triển công nghiệp Việt Nam đến năm 2025, tầm nhìn đến 2035, thủ tướng chính phủ
nêu rõ quan điểm ưu tiên phát triển nguồn nhân lực có kĩ năng, kiến thức, có năng
lực sáng tạo thúc đẩy q trình cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Giáo dục
STEM (Science: Khoa học, Technology: Công nghệ, Engineering: Kỹ thuật,
Mathematics: Toán học) đáp ứng nhu cầu cải tạo phương thức dạy học truyền thống,
trên cơ sở tạo ra nguồn nhân lực tri thức, làm tăng hiệu quả dạy học, phát triển tư
duy, sáng tạo của HS đặc biệt trong lĩnh vực Khoa học kỹ thuật.
Vật lí là một mơn khoa học thực nghiệm, các kiến thức Vật lí có mặt xung
quanh cuộc sống, kỹ thuật, sản xuất. Những kiến thức Quang hình học – Vật lí 11 có
nhiều ứng dụng phổ biến trong khoa học, công nghệ nhưng tại trường THPT, kiến
thức này vẫn còn được dạy theo phương thức dạy học truyền thống, chưa chú trọng
nhiều đến phát triển năng lực của HS. Do đó việc dạy học Vật lí nói chung và kiến
thức Quang hình học – Vật lí 11 nói riêng theo định hướng STEM rất thuận lợi để
phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của HS.

Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu: “Tổ chức dạy
học một số kiến thức Quang hình học – Vật lí 11 theo định hướng giáo dục STEM”.
2. Mục đích nghiên cứu
Tổ chức dạy học một số kiến thức Quang hình học – Vật lí 11 theo định hướng


3

giáo dục STEM nhằm phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của học
sinh.
3. Giả thuyết khoa học
Nếu thiết kế và tổ chức dạy học một số kiến thức Quang hình học – Vật lí 11
theo định hướng giáo dục STEM thì sẽ phát huy tính tích cực và phát triển năng lực
sáng tạo của học sinh.
4. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Cơ sở lí thuyết và thực tiễn giáo dục STEM trong
trường trung học, một số kiến thức Quang hình học – Vật lí 11 theo định hướng giáo
dục STEM.
- Phạm vi nghiên cứu: Hoạt động dạy học một số kiến thức Quang hình học –
Vật lí 11.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Hệ thống hóa được cơ sở lí luận về dạy học một số kiến thức Quang hình
học – Vật lí 11 theo định hướng giáo dục STEM.
- Phân tích nội dung một số kiến thức Quang hình học – Vật lí 11 theo định
hướng giáo dục STEM. Đề xuất và xây dựng tiến trình dạy học chủ đề STEM.
- Đề xuất và xây dựng một số chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM
của một số kiến thức chương Quang hình học – Vật lí 11.
- Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá giả thuyết khoa học.
- Xây dựng bộ công cụ đánh giá HS theo chủ đề STEM.
6. Phương pháp nghiên cứu

6.1. Phương pháp nghiên cứu lí luận
- Nghiên cứu các tài liệu, luận văn, bài báo về dạy học theo định hướng
STEM.
- Nghiên cứu chương trình, nội dung sách giáo khoa, sách giáo viên để tìm
hiểu một số kiến thức Quang hình học – Vật lí 11 và xác định mục tiêu dạy học cụ
thể.
6.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
- Phương pháp quan sát: quan sát thái độ, sự hứng thú của HS, quan sát cách


4

làm việc nhóm của HS.
- Phương pháp phỏng vấn, điều tra bằng bảng câu hỏi: hỏi HS về những khó
khăn gặp phải trong quá trình học một số kiến thức Quang hình học – Vật lí 11 theo
định hướng STEM để kịp thời giúp đỡ HS.
6.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
Kiểm tra tính hiệu quả khi thực hiện dạy học một số kiến thức Quang hình học
– Vật lí 11 theo định hướng STEM, so sánh kết quả thực nghiệm sư phạm ở các
nhóm đối tượng khác nhau để biết được sự phù hợp của bài học đối với từng đối
tượng khác nhau.
6.4. Phương pháp thống kê Toán học
Dùng phương pháp thống kê Toán học để xử lý kết quả điều tra, khảo sát.
7. Đóng góp của đề tài
 Hệ thống hóa được cơ sở lí luận về dạy học theo định hướng giáo dục
STEM.
 Đề xuất được 3 chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM của một số
kiến thức chương Quang hình học – Vật lí 11.
 Xây dựng được 3 tiến trình dạy học theo định hướng giáo dục STEM của
một số kiến thức chương Quang hình học – Vật lí 11.

 Thực nghiệm sư phạm các chủ đề dạy học đã xây dựng.
Kết quả nghiên cứu của luận văn làm tài liệu tham khảo, nghiên cứu về giáo
dục STEM và vận dụng vào dạy học một số kiến thức Quang hình học – Vật lí 11 tại
trường THPT.
8. Cấu trúc luận văn
Ngồi phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và mục lục thì nội dung của
luận văn được cấu trúc thành 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn về giáo dục STEM trong trường trung học
phổ thông
Chương 2: Tổ chức dạy học một số kiến thức Quang hình học – Vật lí 11 theo
định hướng giáo dục STEM
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm


5

Chương 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ GIÁO DỤC
STEM TRONG TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THƠNG
1.1. Lí thuyết về giáo dục STEM trong trường THPT
1.1.1. Thuật ngữ STEM
STEM là thuật ngữ lấy chữ cái đầu tiên trong tiếng Anh các từ Science (Khoa
học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Mathematics (Tốn học),
thường được sử dụng khi nói về các chính sách phát triển về Khoa học, Cơng nghệ,
Kỹ thuật và Toán học của mỗi quốc gia.
Science (Khoa học): gồm các kiến thức về Vật lí, Hóa học, Sinh học và Khoa
học Trái đất nhằm giúp HS hiểu về thế giới tự nhiên và vận dụng kiến thức đó để giải
quyết các vấn đề Khoa học trong cuộc sống hằng ngày.
Technology (Công nghệ): phát triển khả năng sử dụng, quản lí, hiểu và đánh giá
cơng nghệ của HS, tạo cơ hội để HS hiểu về công nghệ được phát triển như thế nào,
ảnh hưởng của công nghệ mới tới cuộc sống.

Engineering (Kỹ thuật): phát triển sự hiểu biết ở HS về cách công nghệ đang
phát triển thông qua quá trình thiết kế kỹ thuật, tạo cơ hội để tích hợp kiến thức của
nhiều mơn học, giúp cho những khái niệm liên quan trở nên dễ hiểu. Kỹ thuật cũng
cung cấp cho HS những kỹ năng để vận dụng sáng tạo cơ sở Khoa học và Toán học
trong quá trình thiết kế các đối tượng, các hệ thống hay xây dựng các quy trình sản
xuất.
Mathematics (Tốn): là mơn học nhằm phát triển ở HS khả năng phân tích,
biện luận và truyền đạt ý tưởng một cách hiệu quả thông qua việc tính tốn, giải
thích, các giải pháp giải quyết các vấn đề Tốn học trong các tình huống đặt ra.
Theo Bộ Giáo dục và Đào tạo, (2019), sự phát triển về Khoa học, Cơng nghệ,
Kỹ thuật và Tốn học được mơ tả bởi chu trình STEM. Trong đó, Science là quy
trình sáng tạo ra kiến thức khoa học; Engineering là quy trình sử dụng kiến thức khoa
học để thiết kế công nghệ mới nhằm giải quyết vấn đề; Mathematics là công cụ được
sử dụng để thu nhận kết quả và chia sẻ kết quả đó với người khác.


6

Hình 1.1. Chu trình STEM (theo )
“Science” trong chu trình STEM được mô tả bởi một mũi tên từ “Technology”
sang “Knowledge” thể hiện quy trình sáng tạo khoa học. Đứng trước thực tiễn với
"Công nghệ" hiện tại, các nhà khoa học, với năng lực tư duy phản biện, luôn đặt ra
những câu hỏi, vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu, hồn thiện cơng nghệ, đó là các câu
hỏi/vấn đề khoa học. Trả lời các câu hỏi khoa học hoặc giải quyết các vấn đề khoa
học sẽ phát minh ra các "Kiến thức" khoa học. Ngược lại, “Engineering” trong chu
trình STEM được mô tả bởi một mũi tên từ “Knowledge” sang “Technology” thể
hiện quy trình kỹ thuật. Các kĩ sư sử dụng "Kiến thức" khoa học để thiết kế, sáng tạo
ra cơng nghệ mới. Như vậy, trong chu trình STEM, "Science" được hiểu không chỉ là
"Kiến thức" thuộc các môn khoa học (như Vật lí, Hố học, Sinh học) mà bao hàm
"Quy trình khoa học" để phát minh ra kiến thức khoa học mới. Tương tự như vậy,

"Engineering" trong chu trình STEM không chỉ là "Kiến thức" thuộc lĩnh vực "Kỹ
thuật" mà bao hàm "Quy trình kỹ thuật" để sáng tạo ra "Cơng nghệ" mới. Hai quy
trình nói trên tiếp nối nhau, khép kín thành chu trình sáng tạo khoa học – kỹ thuật
theo mơ hình "xốy ốc" mà cứ sau mỗi chu trình thì lượng kiến thức khoa học tăng
lên và cùng với nó là cơng nghệ phát triển ở trình độ cao hơn.
Theo (Nguyễn Thanh Nga (Chủ biên), Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh,
Hoàng Phước Muội, 2017), thuật ngữ STEM được dùng trong hai ngữ cảnh khác
nhau đó là ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp.


7

 Đối với ngữ cảnh giáo dục, STEM nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền giáo
dục đối với các mơn Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật, Tốn học. Quan tâm đến việc
tích hợp các mơn học trên gắn với thực tiễn để nâng cao năng lực cho người học.
Giáo dục STEM có thể được hiểu và diễn giải ở nhiều cấp độ như: chính sách
STEM, chương trình STEM, nhà trường STEM, môn học STEM, bài học STEM,
hoạt động STEM.
 Đối với ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM được hiểu là nghề nghiệp thuộc các
lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học.
Tùy từng ngữ cảnh khác nhau mà STEM được hiểu như là các môn học hay các
lĩnh vực. Trong phạm vi đề tài, chúng tôi quan tâm đến ngữ cảnh giáo dục của thuật
ngữ STEM.
1.1.2. Giáo dục STEM
Theo (Nguyễn Thanh Nga và các cộng sự, 2017), có ba cách hiểu chính về giáo
dục STEM như sau:
- 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 Mĩ, giáo dục STEM
là một chương trình 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 các bậc sau đại học. Đây

là nghĩa rộng khi nói về giáo dục STEM.
- Tích hợp của bốn lĩnh vực Khoa học, Cơng 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, Cơng nghệ, Kỹ thuật và Tốn 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.
Theo (Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2019), giáo dục STEM ở nước ta lấy chu trình


8

STEM (đã nêu ở mục 1.1.1) để xây dựng bài học.
Trong phạm vị luận văn, giáo dục STEM hiểu là: Trong quá trình dạy học, GV
trang bị cho HS những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực
Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật và Tốn học. Các kiến thức và kỹ năng này (gọi là kỹ
năng STEM) phải được tích hợp nhằm bổ trợ cho nhau giúp HS khơng chỉ hiểu biết
về ngun lí mà cịn có thể áp dụng để thực hành và tạo ra được những sản phẩm
trong cuộc sống hàng ngày.
1.1.3. Mục tiêu giáo dục STEM
Giáo dục STEM đã xuất hiện ở nhiều quốc gia trên thế giới. Tuy nhiên với
những bối cảnh khác nhau thì những mục tiêu cho giáo dục STEM ở các quốc gia đó
cũng khác nhau.
Trong (Nguyễn Thanh Nga và các cộng sự, 2017) đã chỉ ra STEM có ba mục
tiêu: phát triển năng lực đặc thù STEM, phát triển năng lực cốt lõi và định hướng
nghề nghiệp.

- Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc về STEM cho HS: Đó
là những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các môn học Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ
thuật và Tốn học. Trong đó HS biết liên kết các kiến thức Khoa học, Toán học để
giải quyết các vấn đề thực tiễn. Biết sử dụng, quản lí và truy cập Cơng nghệ. HS biết
về quy trình thiết kế và chế tạo ra các sản phẩm.
- Phát triển năng lực cốt lõi cho HS: Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho HS
những cơ hội cũng như thách thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu của thế kỉ
XXI. Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật,
Tốn học, HS sẽ được phát triển tư duy phê phán, khả năng hợp tác để thành công…
- Định hướng nghề nghiệp cho HS: Giáo dục STEM sẽ tạo cho HS có những
kiến thức, kĩ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng
như cho nghề nghiệp trong tương lai của HS. Từ đó, góp phần xây dựng lực lượng
lao động có năng lực, phẩm chất tốt đặc biệt là lao động trong lĩnh vực STEM nhằm
đáp ứng mục tiêu xây dựng và phát triển đất nước.
1.1.4. Chủ đề STEM
Chủ đề dạy học STEM trong trường trung học (gọi tắt là chủ đề STEM) là chủ


9

đề dạy học được thiết kế dựa trên vấn đề thực tiễn kết hợp với chuẩn kiến thức, kỹ
năng của các mơn Khoa học trong chương trình phổ thơng.
Theo (Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2019), nội dung của chủ đề STEM phải sát chu
trình STEM. Nội dung bài học phải đặt HS trước những vấn đề thực tiễn (“Công
nghệ” hiện tại) cần giải quyết, cần cải thiện, đòi hỏi HS phải đóng vai trị “những nhà
khoa học” tìm tịi, nghiên cứu, chiếm lĩnh “kiến thức” mới; sau đó HS đóng vai
người “kỹ sư” vận dụng sáng tạo “kiến thức” mới đó để thiết kế và đưa ra giải pháp
giải quyết vấn đề (“Cơng nghệ” mới).
Như vậy, trong q trình dạy học, GV cần tổ chức cho HS làm việc nhóm, sử
dụng Cơng nghệ truyền thống và hiện đại, cơng cụ Tốn học để tạo ra sản phẩm có

tính ứng dụng thực tế, phát triển kỹ năng và tư duy của HS.
Chủ đề STEM cần đảm bảo các tiêu chí: giải quyết các vấn đề thực tiễn, kiến
thức trong chủ đề thuộc lĩnh vực STEM, định hướng hoạt động – thực hành, làm việc
nhóm (theo Nguyễn Thanh Nga và các cộng sự, 2017). Cụ thể:
Kiến thức thuộc lĩnh vực
STEM

Làm việc nhóm

Tiêu chí chủ đề
STEM

Giải quyết vấn
đề thực tiễn

Định hướng hoạt động thực hành

Sơ đồ 1.1. Tiêu chí của chủ đề STEM
 Chủ đề STEM hướng tới giải quyết các vấn đề trong thực tiễn
Vận dụng kiến thức STEM để giải quyết các vấn đề thực tiễn chính là mục tiêu


10

của dạy học theo quan điểm giáo dục STEM. Do vậy, chủ đề giáo dục STEM không
phải là để giải quyết các vấn đề mang tính tưởng tượng xa rời thực tế mà nó ln
hướng đến giải quyết các vấn đề các tình huống trong xã hội, kinh tế, mơi trường
trong cộng đồng địa phương của họ cũng như toàn cầu.


Chủ đề STEM phải hướng tới việc HS vận dụng 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 được những năng lực chuyên môn liên quan Khoa học, Kỹ thuật, Công
nghệ, Toán học.


Chủ đề STEM định hướng hoạt động – thực hành

Định hướng hoạt động – thực hành là một tiêu chí của quan điểm giáo dục
STEM nhằm hình thành và phát triển năng lực kết hợp lí thuyết và thực hành cho
HS. Điều này sẽ giúp HS có được những kiến thức từ kinh nghiệm thực hành chứ
không phải chỉ từ lí thuyết. Bằng cách xây dựng các bài giảng theo các chủ đề và dựa
trên thực hành, HS sẽ hiểu sâu về lí thuyết, ngun lí thơng qua các hoạt động thực
tế.


HS làm việc nhóm để thực hiện chủ đề STEM

Trên thực tế có những chủ đề STEM vẫn có thể triển khai cá nhân. Tuy nhiên,
làm việc 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 kỹ năng quan trọng trong thế
kỉ XXI. Bên cạnh đó khi làm việc theo nhóm, HS sẽ được đặt mình vào mơi trường
thúc đẩy các nhu cầu giao tiếp chia sẻ ý tưởng và cùng nhau phát triển giải pháp.
1.2. Phát huy tính tích cực của HS thông qua dạy học chủ đề STEM
1.2.1. Khái niệm tính tích cực
Có nhiều cách hiểu khác nhau về tính tích cực, cụ thể như:
Theo từ điển tiếng Việt của Viện Ngơn Ngữ Hà Nội, tích cực:
 Có ý nghĩa, có tác dụng khẳng định, thúc đẩy sự phát triển

 Tỏ ra chủ động, có những hoạt động nhằm tạo ra sự biến đổi theo hướng phát
triển.
 Hăng hái, tỏ ra nhiệt tình đối với nhiệm vụ, với cơng việc.


11

Theo Thái Duy Tuyên (2008), tính tích cực là khái niệm biểu thị sự nỗ lực của
chủ thể khi tương tác với đối tượng, biểu thị cường độ vận động của chủ thể khi thực
hiện một nhiệm vụ, giải quyết một vấn đề nào đó. Sự nỗ lực diễn ra trên các mặt:
sinh lí, tâm lí, xã hội. Tính tích cực chịu ảnh hưởng của rất nhiều nhân tố như: nhu
cầu, động cơ, hứng thú.
Theo quan điểm Triết học, tính tích cực nhận thức thể hiện thái độ cải tạo chủ
thể nhận thức đối với nhận thức, nghĩa là con người không chỉ hiểu được các quy
luật của tự nhiên, xã hội mà con nghiên cứu cái tạo chúng phục vụ lợi ích của con
người. Tính tích cực là một phẩm chất vốn có của con người trong đời sống xã hội.
Tuy vậy, tính tích cực có mặt tự phát và tự giác. Theo Thái Duy Tuyên (2008),
mặt tự phát của tính tích cực là những yếu tố tìm ẩn bên trong, bẩm sinh thể hiện ở
tính tị mị, hiếu kỳ, linh hoạt trong đời sống hàng ngày. Mặt tự giác của tính tích cực
là trạng thái tâm lí, tính tích cực có mục đích và đối tượng rõ rệt, do đó cần có hoạt
động để chiếm lĩnh đối tượng đó. Tính tích cực tự giác thể hiện ở óc quan sát, tính
phê phán trong tư duy, tính tị mị trong Khoa học… Nhờ tính tích cực tự giác, có ý
thức, con người có thể đạt được những tiến bộ trong đời sống và phát triển nhanh
hơn so với tính tích cực tự phát. Vì vậy, hình thành và phát triển tính tích cực là một
trong các nhiệm vụ chủ yếu của giáo dục nhằm đào tạo những con người năng động,
thích ứng và góp phần phát triển cộng đồng.
Tính tích cực trong học tập về thực chất là tính tích cực nhận thức, đặc trưng ở
khát vọng biểu biết, cố gắng trí tuệ và nghị lực cao trong quá trình chiếm lĩnh tri
thức. Trong hoạt động học tập, tính tích cực diễn ra ở nhiều phương diện khác nhau:
tri giác tài liệu, thông hiểu tài liệu, ghi nhớ, luyện tập, vận dụng … và được thể hiện

ở nhiều hình thức đa dạng phong phú.
Trong luận văn, tính tích cực trong học tập được hiểu là “một trạng thái tâm lí
của con người (cụ thể là HS); là sự hăng hái khám phá kiến thức, chủ động nỗ lực
giải quyết vấn đề và nhiệt tình hợp tác hồn thành nhiệm vụ”.
1.2.2. Biểu hiện tính tích cực của HS trong dạy học chủ đề STEM
Theo Trần Bá Hồnh (2000), tính tích cực của HS được chia làm 3 cấp độ từ
thấp đến cao như sau:


12

 Tích cực bắt chước: HS tích cực bắt chước hoạt động của GV, bạn bè. Trong
sự tích cực bắt chước cũng phải có sự gắng sức của thần kinh và cơ bắp.
 Tích cực tìm tịi: HS tìm cách độc lập giải quyết vấn đề nêu ra, mò mẫm
những cách giải quyết khác nhau để tìm ra lời giải đáp hợp lí nhất.
 Tích cực sáng tạo: HS tìm ra cách giải quyết mới độc đáo hơn hoặc cấu tạo
những bài tập mới, hoặc cố gắng lắp đặt những thí nghiệm để chứng minh bài học.
Dĩ nhiên mức độ sáng tạo của HS là có hạn nhưng đó là mầm mống để phát triển khả
năng sáng tạo sau này.
Dấu hiệu của tính tích cực được G.I. Sukina (1979, được trích dẫn trong
Nguyễn Thanh Nga, 2015) nêu ra như sau:
 HS 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.
 HS hay nêu thắc mắc, đòi hỏi phải giải thích cặn kẽ những vấn đề GV trình
bày chưa rõ.
 HS chủ động vận dụng linh hoạt những kiến thức, kỹ năng đã học để nhận
thức các vấn đề mới.
 Mong muốn đóng góp với thầy, với bạn những thông tin mới lấy từ những
nguồn khác nhau, có khi vượt ra ngồi phạm vi bài học, mơn học.
Ngồi những biểu hiện dễ nhận thấy trên, 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 khi tìm ra lời giải cho một bài
tập. G. I. Sukina còn phân biệt những biểu hiện của tính tích cực học tập về mặt ý
chí:
 Tập trung chú ý vào vấn đề đang học
 Kiên trì làm cho xong các bài tập
 Khơng nản trước những tình huống khó khăn
 Thái độ phản ứng khi chuông báo hết tiết học: tiếc rẻ, cố làm cho xong.