Tổ chức dạy học một số kiến thức chương cân bằng và chuyển động của vật rắn vật lí 10 theo định hướng giáo dục stem
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.82 MB, 154 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ
CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ
Phạm Hồng My
TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC
CHƯƠNG “CÂN BẰNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA
VẬT RẮN” – VẬT LÍ 10
THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM
KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH
Phạm Hồng My
TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC
CHƯƠNG “CÂN BẰNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA
VẬT RẮN” – VẬT LÍ 10
THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM
Chuyên ngành: Sư phạm Vật lí
KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. PHÙNG VIỆT HẢI
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2020
i
LỜI CẢM ƠN
Cho phép tơi được bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc của mình đến:
- Q thầy, cơ giảng viên khoa Vật lí 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 tôi và
các bạn sinh viên khác trong suốt quá trình học tập tại trường.
- Thầy TS. Phùng Việt Hải- giảng viên đã hướng dẫn, hỗ trợ, dìu dắt tơi thực hiện
khóa luận. Mặc dù có những khó khăn về khoảng cách địa lí, nhưng với kinh nghiệm, sự
nhiệt huyết cùng lịng u nghề của mình, thầy đã truyền đạt tận tình các kiến thức
chuyên môn và cho tôi những lời khuyên quý báu. Những góp ý của thầy thực sự giúp
ích rất nhiều để tơi có thể hồn thành được khố luận tốt nghiệp của mình.
- Thầy TS. Nguyễn Thanh Nga – giảng viên khoa Vật lí trường Đại học Sư phạm
Thành phố Hồ Chí Minh – người đã nhiệt tình hỗ trợ, động viên và cho tơi nhiều lời
khun hữu ích để tơi có thể hồn thành khóa luận tốt nghiệp của mình.
- Thầy ThS. Hồng Phước Muội - Giáo viên mơn Vật lí trường THCS - THPT Hoa
Sen đã giúp em thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi của khoá luận.
- Ban giám hiệu trường THCS - THPT Hoa Sen (quận 9), quý thầy cô tổ Vật lí, và
các em học sinh lớp 10C8 đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi thực nghiệm sư phạm tại trường,
làm cơ sở để hồn thành tốt khố luận tốt nghiệp.
- Cuối cùng, tôi xin gửi lời cám ơn của mình đến gia đình, bạn bè đã ln sát
cánh, giúp đỡ, động viên tơi trong suốt q trình học tập và hồn thành khố luận tốt
nghiệp này.
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 09 tháng 07 năm 2020
Sinh viên
Phạm Hồng My
Khố luận tốt nghiệp
Phạm Hoàng My
ii
Khố luận tốt nghiệp
Phạm Hồng My
i
MỤC LỤC
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC SƠ ĐƠ
DANH MỤC HÌNH ẢNH
MỞ ĐẦU
1
Lý do chọn đề tài...........................................................................................1
2
Mục đích của đề tài........................................................................................2
3
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu..................................................................2
a.
Đối tượng nghiên cứu.................................................................................2
b.
Phạm vi nghiên cứu....................................................................................2
4
Giả thuyết khoa học.......................................................................................3
5
Nhiệm vụ nghiên cứu.....................................................................................3
6
Phương pháp nghiên cứu...............................................................................3
7
Cấu trúc khóa luận.........................................................................................4
CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC
STEM............................................................................................................................. 5
1.1
Dạy học theo định hướng giáo dục STEM..............................................5
Khái niệm STEM...............................................................................5
Giáo dục STEM.................................................................................5
Mục tiêu giáo dục STEM...................................................................7
Chủ đề STEM....................................................................................7
Quy trình dạy học theo định hướng giáo dục STEM........................13
Khố luận tốt nghiệp
Phạm Hồng My
ii
1.2Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo ............
Khái niệm năng lực ................................................
Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo
Yêu cầu cần đạt về năng lực giải quyết vấn đề và s
TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CH
VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN- VẬT LÍ 10 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC
STEM.
.................................................................................
2.1Phân tích nội dung chương “Cân bằng và chuyể
10”
23
Vị trí chương “Cân bằng và chuyển động của vật r
Phân tích cấu trúc của chương ...............................
Mục tiêu của chương ..............................................
2.2Xây dựng chủ đề “Mơ hình cần cẩu tháp” ........
Mô tả chủ đề ...........................................................
Các vấn đề cần giải quyết trong chủ đề..................
Các kiến thức thuộc lĩnh vực STEM trong chủ đề .
Mục tiêu chủ đề ......................................................
Chuẩn bị của giáo viên ...........................................
Tiến trình dạy học tổng thể ....................................
Tiến trình dạy học chi tiết.......................................
Tiêu chí đánh giá trong dạy học chủ đề Mơ hình cầ
THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM .................................
3.1Mục đích thực nghiệm sư phạm ........................
Khố luận tốt nghiệp
Phạm Hoàng My
iii
3.2
Đối tượng thực nghiệm sư phạm........................................................... 79
3.3
Phương pháp thực nghiệm sư phạm...................................................... 79
3.4
Thuận lợi và khó khăn trong q trình thực nghiệm sư phạm...............79
Thuận lợi.......................................................................................... 79
Khó khăn.......................................................................................... 80
3.5
Kế hoạch thực nghiệm sư phạm............................................................ 80
3.6
Diễn biến thực nghiệm và đánh giá định tính năng lực giải quyết vấn đề
và sáng tạo 81
3.7
Đánh giá định lượng năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo..............101
3.8
Đánh giá tổng quan.............................................................................103
Đánh giá tính phù hợp thực tế dạy học với thời lượng dự kiến......103
Đánh giá mức độ đạt được mục tiêu của học sinh..........................104
Đánh giá sự hứng thú của học sinh với chủ đề...............................105
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................................ 109
Khố luận tốt nghiệp
Phạm Hồng My
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Kí hiệu
GV
HS
NL
GQVĐVST
STEM
KTKN
TCTH
TM
PC
Khố luận tốt nghiệp
Phạm Hồng My
v
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Tiến trình dạy học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật ______________ 16
Bảng 1.2. : Yêu cần cần đạt về năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo đối với cấp trung
học phổ thông ________________________________________________________ 20
Bảng 2.1: Cấu trúc chương Cân bằng và chuyển động của vật rắn- ______________ 23
Bảng 2.2: Các kiến thức thuộc lĩnh vực STEM trong chủ đề Mơ hình cần cẩu tháp __ 28
Bảng 2.3. Dụng cụ, học liệu GV cần chuẩn bị _______________________________ 30
Bảng 2.4: Bảng vật liệu giáo viên chuẩn bị và phát cho các nhóm _______________ 31
Bảng 2.5 Bảng dụng cụ giáo viên chuẩn bị và phát cho các nhóm _______________ 34
Bảng 2.6. Các bước gia cơng các chi tiết của mơ hình cần cẩu tháp ______________ 36
Bảng 2.7. Các bước lắp ráp mơ hình cần cẩu tháp ____________________________ 41
Bảng 2.8. Chuỗi hoạt động dạy học chủ đề Mơ hình cần cẩu tháp _______________ 44
Bảng 2.9 Tiến trình dạy học Hoạt động 1 __________________________________ 48
Bảng 2.10. Tiến trình dạy học Hoạt động 2 _________________________________ 50
Bảng 2.11. Tiến trình dạy học Hoạt động 3 _________________________________ 65
Bảng 2.12. Tiến trình dạy học Hoạt động 4 _________________________________ 67
Bảng 2.13. Tiến trình dạy học Hoạt động 5 _________________________________ 67
Bảng 2.14. Tiêu chí đánh giá phương án thiết kế _____________________________ 68
Bảng 2.15. Bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm ________________________________ 69
Bảng 2.16. Đánh giá NL GQVĐVST của HS khi học chủ đề Mơ hình cần cẩu tháp _ 69
Bảng 3.1. Diễn biến thực nghiệm và đánh giá định tính NL GQVĐVST __________ 81
Bảng 3.2 Bảng đánh giá định lượng NL Giải quyêt vấn đề và sáng tạo khi dạy học chủ đề
Mô hình cần cẩu tháp tại lớp 10C8 ____________________________________ 101
Bảng 3.3. So sánh thời lượng dạy học dự kiến và thực tế _____________________ 103
Khố luận tốt nghiệp
Phạm Hồng My
vi
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Tiến trình khoa học trong giáo dục STEM.................................................... 14
Hình 1.2. Quy trình thiết kế kĩ thuật............................................................................. 15
Hình 1.3. Tiến trình dạy học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật............................. 16
Hình 2.1. Mơ hình cần cẩu tháp.................................................................................... 41
Hình 2.2 Thí nghiệm quy tắc momen lực..................................................................... 55
Hình 2.3: Thí nghiệm hợp lực song song cùng chiều................................................... 62
Hình 3.1. Biểu đồ thể hiện sự hứng thú của HS với chủ đề........................................106
Hình 3.2 Thí nghiệm quy tắc momen lực.......................................................................9
Khố luận tốt nghiệp
Phạm Hồng My
1
Mở đầu
1 Lý do chọn đề tài
Thế giới đang tiến tới cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4, đây là cuộc cách
mạng có xu hướng kết hợp các cơng nghệ với nhau, xóa mờ ranh giới giữa kĩ thuật số,
vật lí và sinh học. Là một nước đang trong q trình cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa và
hội nhập quốc tế, Việt Nam phải đối mặt với những thách thức rất lớn để có thể bắt kịp
được xu thế phát triển của thế giới. Muốn như vậy, đòi hỏi Việt Nam phải có những
thay đổi cách mạng trong mọi lĩnh vực. Trong đó giáo dục đóng vai trị hết sức quan
trọng, nhiệm vụ của nền giáo dục là đào tạo ra những công dân đủ NL để đáp ứng các
nhu cầu của nền khoa học, công nghệ thời 4.0.
Theo Chỉ thị số 16/CT-TTg về việc tăng cường NL tiếp cận cuộc cách mạng công
nghiệp lần thứ tư, giáo dục Việt Nam hiện nay cần phải: “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, kĩ thuật và tốn học (STEM), ngoại ngữ, tin học
trong chương trình giáo dục phổ thơng”[1].Thơng qua việc ban hành chỉ thị trên, giáo
dục STEM chính thức trở thành phương pháp được chú trọng trong đổi mới giáo dục
và đào tạo hiện nay.
Giáo dục STEM (Science: Khoa học, Technology: Cơng nghệ, Engineering: Kĩ thuật
và Math: Tốn học) là quan điểm dạy học định hướng phát triển NL HS thuộc các lĩnh vực
khoa học, công nghệ, kĩ thuật, toán học. Các kiến thức ở bốn lĩnh vực trên được tích hợp,
lồng ghép và bổ trợ cho nhau để HS giải quyết các vấn đề thực tiễn cụ thể. Thông qua giáo
dục STEM, HS sẽ được tiếp cận các kiến thức liên môn một cách sinh động và gần gũi
hơn, rèn luyện tư duy đa chiều, giải quyết các vấn đề dựa trên cơ sở khoa học chặt chẽ và
mang tính ứng dụng cao. Từ đó việc học sẽ trở nên thú vị, khơng cịn khơ khan, tăng khả
năng tiếp thu, tự học và giải quyết các vấn đề thực tiễn của HS.[2]
Khố luận tốt nghiệp
Phạm Hồng My
2
Trong chương trình Vật lí 10, chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” chứa
đựng nhiều kiến thức có tính ứng dụng cao trong thực tế, thậm chí là vô cùng gần gũi với
HS. Tuy nhiên, HS thường gặp khó khăn trong việc tiếp thu và vận dụng kiến thức ở
chương này. Do thời gian để chuẩn bị ôn thi cuối kì và lượng kiến thức trong chương khá
nhiều nên giáo viên gặp khó khăn trong việc tổ chức dạy kiến thức để đáp ứng các yêu cầu
của mục tiêu giáo dục, cũng như là tạo hứng thú và đảm bảo HS tiếp thu kiến thức hiệu
quả. Mặt khác, các kiến thức trong chương Cân bằng và chuyển động của vật rắn dễ dàng
quan sát trong thực tế, được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống sinh hoạt, trong kĩ thuật,
trong y học, trong nghệ thuật xiếc, trong xây dựng … Chính vì lí do đó, tơi chọn nghiên
cứu đề tài: “Tổ chức dạy học một số kiến thức chương “Cân bằng và chuyển động của vật
rắn” – Vật lí 10 theo định hướng giáo dục STEM”.
2
Mục đích của đề tài
Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Cân bằng và chuyển động
của vật rắn” – Vật lí 10 theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển NL
GQVĐVST của HS.
3
Đối tượng và phạm vi nghiên
cứu a. Đối tượng nghiên cứu
- Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của học sinh
- Cơ sở lí thuyết về giáo dục STEM.
- Cách thức tổ chức các kiến thức liên môn thuộc chương “Cân bằng và chuyển
động của vật rắn” - Vật lí 10 theo định hướng giáo dục STEM.
b. Phạm vi nghiên cứu
Chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” – Vật lí 10.
Khố luận tốt nghiệp
Phạm Hoàng My
3
4 Giả thuyết khoa học
Nếu xây dựng và tổ chức dạy học một số kiến thức chương “Cân bằng và chuyển
động của vật rắn”- Vật lí 10 theo định hướng giáo dục STEM thì sẽ phát triển NL
GQVĐVST của HS.
5
Nhiệm vụ nghiên cứu
- Tìm hiểu cơ sở lý luận và thực tiễn về dạy học theo định hướng giáo dục STEM.
- Phân tích nội dung kiến thức chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” –
Vật lí 10.
- Xây dựng nội dung kiến thức, lựa chọn và sắp xếp các nội dung cho hợp lý, đảm
bảo tính khoa học của chủ đề.
- Xây dựng các tiêu chí đánh giá NL GQVĐVST của HS trong dạy học chương
Cân bằng và chuyển động của vật rắn – Vật lí 10 theo định hướng giáo dục STEM.
- Xây dựng tiến trình dạy học theo định hướng giáo dục STEM.
- Xây dựng mẫu phiếu học tập, phiếu theo dõi, thông tin bổ sung và các công cụ hỗ
trợ cho HS.
- Thực nghiệm sư phạm (TNSP).
- Đánh giá kết quả thực nghiệm.
6
Phương pháp nghiên cứu
a. Phương 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 văn kiện đại hội Đảng về đổi mới giáo dục, các bài báo, tạp chí có liên
quan…
- Nghiên cứu sách giáo khoa các bộ mơn có liên quan, các tài liệu khoa học có liên
quan.
Khố luận tốt nghiệp
Phạm Hoàng My
4
- Nghiên cứu việc ứng dụng các kiến thức chương “Cân bằng và chuyển động của
vật rắn” vào trong thực tế.
- Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến việc tích hợp cơng nghệ, kĩ thuật hỗ trợ
nhằm phát huy hiệu quả tối đa của quá trình dạy học.
b. Phương pháp thực nghiệm sư 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: Phiếu khảo sát, phiếu đánh giá, dụng cụ ghi chép, ghi
hình. c. Phương pháp thống kê tốn học
Sử dụng các phương pháp thống kê, mơ tả tốn học để trình bày kết quả thực
nghiệm sư phạm.
7 Cấu trúc khóa luận
Ngoài phần mở đầu, kết luận, danh mục các tài liệu tham khảo và phụ lục, đề tài
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 Cân bằng và chuyển động
của vật rắn- Vật lí 10 theo định hướng giáo dục STEM.
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm.
Khố luận tốt nghiệp
Phạm Hồng My
5
CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC
STEM
1.1
Dạy học theo định hướng giáo dục STEM
Khái niệm STEM
STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Cơng
nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Tốn học). [3]
Hiện nay, thuật ngữ STEM được dùng trong nhiều ngữ cảnh khác nhau, phổ biến
nhất là ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp. Trong ngữ cảnh giáo dục, nhắc đến
STEM là muốn nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền giáo dục đối với việc dạy tích hợp các
kiến thực thuộc lĩnh vực khoa học, kĩ thuật, cơng nghệ và tốn học gắn với thực tiễn để
nâng cao NL cho người học. Trong ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM được hiểu là nghề
nghiệp thuộc các lĩnh vực khoa học, cơng nghệ, kĩ thuật và tốn học, ví dụ: nhóm ngành
nghề về cơng nghệ thơng tin, y sinh, kĩ thuật, điện tử và truyền thông… [3]
Trong phạm vi đề tài, chúng tôi quan tâm đến ngữ cảnh giáo dục của thuật ngữ
STEM.
Giáo dục STEM
Có nhiều cách hiểu khác nhau về giáo dục STEM, trong đó có ba cách hiểu chính
về giáo dục STEM hiện nay là:[3]
- Giáo dục STEM là sự quan tâm đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và
Toán học. Đây là cách hiểu theo nghĩa rộng khi nói về giáo dục STEM. Ở cách hiểu
này, cứ tổ chức dạy học các môn thuộc lĩnh vực STEM nghĩa là giáo dục STEM.
- Giáo dục STEM là định hướng tích hợp liên mơn của bốn lĩnh vực/ mơn Khoa học,
Cơng nghệ, Kĩ thuật và Tốn học. Tác giả Tsupros định nghĩa “Giáo dục STEM là một
phương pháp học tập tiếp cận liên ngành, ở đó những kiến thức hàn lâm được kết hợp chặt
chẽ với các bài học thực tế thông qua việc HS được áp dụng những kiến thức Khoa học,
Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học vào trong những bối cảnh cụ thể tạo nên sự
kết nối giữa nhà trường, cộng đồng và các doanh nghiệp cho phép người học phát triển
Khoá luận tốt nghiệp
Phạm Hoàng My
6
những kĩ năng STEM và tăng khả nặng cạnh tranh trong nền kinh tế mới”. Với cách
hiểu này, giáo dục STEM được hiểu là giáo dục tích hợp STEM.
- Giáo dục STEM là sự tích hợp từ ít nhất hai lĩnh vực/ môn học về Khoa học, Công
nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên. Theo quan niệm này, tác giả Sanders định nghĩa “Giáo
dục STEM là mơ hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp HS áp dụng các kiến
thức Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học vào giải quyết một số vấn đề
thực tiễn trong bối cảnh cụ thể”.
Trong khoá luận này, chúng tôi hiểu giáo dục STEM theo định nghĩa thứ ba, là sự
tích hợp từ hai lĩnh vực trở lên.
Cụ thể các lĩnh vực trong giáo dục STEM bao gồm: [3]
- Science (Khoa học): Là lĩnh vực nhằm phát triển khả năng vận dụng kiến thức,
kĩ năng khoa học (vật lí, sinh học, hóa học và khoa học trái đất) của HS, không chỉ
giúp HS hiểu về thế giới tự nhiên mà cịn có thể vận dụng kiến thức, kĩ năng đó để giải
quyết các vấn đề trong cuộc sống hàng ngày một cách khoa học.
- Technology (Công nghệ): Là lĩnh vực nhằm phát triển khả năng hiểu và đánh giá
công nghệ của HS. Nó cung cấp cho HS những cơ hội để hiểu biết về công nghệ hiện
nay, phát triển ở HS kĩ năng phân tích và sử dụng các cơng nghệ từ đơn giản đến phức
tạp có ảnh hưởng đến cuộc sống của HS và cộng đồng.
- Engineering (Kĩ thuật): Là lĩnh vực nhằm phát triển hiểu biết của HS về cách công
nghệ đang phát triển thông qua quy trình thiết kế kĩ thuật. Kĩ thuật cung cấp cho HS những
cơ hội để tiếp cận kiến thức của nhiều lĩnh vực, giúp cho những khái niệm liên quan trở
nên tường minh trong cuộc sống của họ. Kĩ thuật cũng cung cấp cho HS những
kĩ năng để có thể vận dụng sáng tạo kiến thức 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 học): Là lĩnh vực nhằm phát triển ở HS khả năng phân tích,
biện luận, và truyền đạt ý tưởng một cách hiệu quả thơng qua việc tính tốn và giải
thích, giải pháp giải quyết các vấn đề toán học trong các tình huống đặt ra.
Khố luận tốt nghiệp
Phạm Hồng My
7
Như vậy, giáo dục STEM được hiểu là cung cấp cho người học khả năng vận
dụng kiến thức, kĩ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, cơng nghệ, kĩ
thuật và tốn học. Giáo dục STEM giúp thu hẹp khoảng cách giữa nhà trường và cuộc
sống, tạo ra những con người có NL làm việc “tức thì” trong mơi trường có tính sáng
tạo và khơng ngừng thay đổi như hiện nay.
Mục tiêu giáo dục STEM
Mục tiêu giáo dục STEM bao gồm: Phát triển NL đặc thù về STEM; Phát triển NL
cốt lõi; Định hướng nghề nghiệp: [2]
- Phát triển các NL đặc thù của các môn học về STEM cho HS: Là cung cấp cho
học những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các môn Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật,
Tốn học. Phát triển ở HS NL vận dụng phối hợp các kiến thức, kĩ năng ở các lĩnh vực
để giải quyết các vấn đề thực tiễn.
- Phát triển NL cốt lõi cho HS: Sự phát triển của công nghệ 4.0 trong thế kỉ XXI
đem đến những cơ hội cũng như đặt ra những thách thức cho thế hệ trẻ. Bên cạnh
những hiểu biết về lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật, Tốn học, giáo dục STEM
trang bị cho HS những NL phù hợp để đáp ứng những yêu cầu của thế kỉ XXI.
- Định hướng nghề nghiệp cho HS: Giáo dục STEM tạo điều kiện cho HS có những
kiến thức nền tảng cũng như phát triển ở HS những NL phù hợp 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.
Chủ đề STEM
Chủ đề STEM là chủ đề dạy học được thiết kế dựa trên vấn đề thực tiễn kết hợp
với chuẩn kiến thức, kĩ năng của các môn khoa học trong chương trình phổ thơng.
1.1.4.1 Các tiêu chí xây dựng chủ đề/ bài học STEM
Để xây dựng chủ đề STEM, cần đảm bảo 6 tiêu chí, cụ thể: [4]
- Chủ đề STEM tập trung vào các vấn đề của thực tiễn: Trong bài học STEM, học
sinh được đặt vào các vấn đề thực tiễn xã hội, kinh tế, môi trường và yêu cầu tìm các
giải pháp.
Khố luận tốt nghiệp
Phạm Hồng My
8
- Cấu trúc bài học STEM kết hợp tiến trình khoa học và quy trình thiết kế kĩ thuật:
Tiến trình bài học STEM cung cấp một cách thức linh hoạt đưa học sinh từ việc xác định
một vấn đề hoặc một yêu cầu thiết kế đến sáng tạo và phát triển một giải pháp. Theo quy
trình này, học sinh thực hiện 8 hoạt động bao gồm: Xác định vấn đề, nghiên cứu kiến thức
nền, đề xuất các giải pháp/thiết kế, lựa chọn giải pháp/thiết kế, chế tạo mơ hình, thử
nghiệm và đánh giá, chia sẻ và thảo luận, điều chỉnh thiết kế. Trong thực tiễn dạy học,
quy trình 8 bước này được thể hiện qua 5 hoạt động: Xác định vấn đề; Nghiên cứu kiến
thức nền và đề xuất giải pháp thiết kế; Trình bày và thảo luận phương án thiết kế; Chế
tạo mơ hình, thiết bị theo phương án thiết kế, thử nghiệm và đánh giá; Trình bày, thảo
luận về sản phẩm được chế tạo, điều chỉnh thiết kế ban đầu. Trong quy trình kĩ thuật,
các nhóm học sinh thử nghiệm các ý tưởng dựa trên nghiên cứu của mình, sử dụng
nhiều cách tiếp cận khác nhau, mắc sai lầm, chấp nhận và học từ sai lầm, và thử lại. Sự
tập trung của học sinh là phát triển các giải pháp để giải quyết vấn đề đặt ra, nhờ đó
học được và vận dụng được kiến thức mới trong chương trình giáo dục.
- Phương pháp dạy bài học STEM đưa học sinh vào hoạt động tìm tịi và khám phá,
định hướng hành động, trải nghiệm và tạo sản phẩm: Q trình tìm tịi khám phá được
thể hiện trong tất cả các hoạt động của giáo dục STEM. Trong các bài học STEM, hoạt
động của học sinh được thực hiện theo hướng mở có “khn khổ” về các điều kiện mà
học sinh được sử dụng. Hoạt động của học sinh là hoạt động được chuyển giao và hợp
tác; các quyết định về giải pháp giải quyết vấn đề là của chính học sinh. Học sinh thực
hiện các hoạt động trao đổi thông tin để chia sẻ ý tưởng và tái thiết kế nguyên mẫu của
mình nếu cần. Học sinh tự điều chỉnh các ý tưởng của mình và thiết kế hoạt động tìm
tịi, khám phá của bản thân.
- Hình thức tổ chức bài học STEM lôi cuốn học sinh vào hoạt động nhóm kiến tạo:
Giúp học sinh làm việc trong một nhóm kiến tạo là một việc khó khăn, địi hỏi tất cả giáo
viên STEM của trường làm việc cùng nhau để áp dụng phương thức dạy học theo nhóm,
sử dụng cùng một ngơn ngữ, tiến trình và u cầu về sản phẩm học tập mà học sinh phải
Khoá luận tốt nghiệp
Phạm Hoàng My
9
hồn thành. Làm việc nhóm trong thực hiện các hoạt động của bài học STEM là cơ sở
phát triền năng lực giao tiếp và hợp tác cho học sinh.
- Nội dung bài học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa học và toán mà học
sinh đã và đang học: Trong bài học STEM, giáo viên cần kết nối và tích hợp một cách
có mục đích nội dung từ các chương trình khoa học, cơng nghệ, tin học và toán. Lập kế
hoạch để hợp tác với giáo viên toán, công nghệ, tin học và khoa học khác để hiểu rõ
nội hàm của việc làm thế nào để các mục tiêu khoa học có thể tích hợp trong một bài
học đã cho. Từ đó, học sinh dần thấy rằng khoa học, cơng nghệ, tin học và tốn khơng
phải là các môn học độc lập mà chúng liên kết với nhau để giải quyết các vấn đề. Điều
đó có liên quan đến việc học tốn, cơng nghệ, tin học và khoa học của học sinh.
- Trong tiến trình bài học STEM một nhiệm vụ có thể có nhiều đáp án đúng và coi sự
thất bại như là một phần cần thiết trong học tập: Một câu hỏi nghiên cứu đặt ra, có
thể đề xuất nhiều giả thuyết khoa học; Một vấn đề cần giải quyết, có thể đề xuất nhiều
phương án, và lựa chọn phương án tối ưu. Trong các giả thuyết khoa học, chỉ có một
giả thuyết đúng. Ngược lại, các phương án giải quyết vấn đề đều khả thi, chỉ khác nhau
ở mức độ tối ưu khi giải quyết vấn đề. Tiêu chí này cho thấy vai trị quan trọng của
năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong dạy học STEM.
1.1.4.2 Phân loại chủ đề STEM [2]
Dựa trên các lĩnh vực STEM
- 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 lỉnh vực STEM
để giải quyết vấn đề.
Dựa trên phạm vi kiến thức để giải quyết vấn đề STEM
- Chủ đề STEM cơ bản: được xây dựng trên cơ sở kiến thức thuộc phạm vi các môn
học Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Tốn học trong chương trình giáo dục phổ thông.
Các sản phẩm của chủ đề STEM này thường đơn giản, bám sát nội dung sách giáo khoa
Khoá luận tốt nghiệp
Phạm Hoàng My
10
và thường được xây dựng trên cơ sở các nội dung thực hành, thí nghiệm trong chương
trình giáo dục phổ thơng.
- Chủ đề STEM mở rộng: có những kiến thức nằm ngồi chương trình giáo dục
phổ thơng và sách giáo khoa. Những kiến thức đó HS phải tự tìm hiểu và nghiên cứu từ
tài liệu chuyên ngành. Sản phẩm STEM của loại hình này có độ phức tạp cao
hơn. Dựa vào mục đích dạy học
- Chủ đề STEM dạy học kiến thức mới: được xây dựng trên cơ sở kết nối kiến thức
của nhiều môn học khác nhau mà HS chưa được học (hoặc được học một phần). HS sẽ
vừa giải quyết được vấn đề, vừa lĩnh hội được kiến thức mới.
- Chủ đề STEM dạy học vận dụng được xây dựng trên cơ sở những kiến thức HS
đã được học. Chủ đề STEM ở dạng này sẽ bồi dưỡng cho HS NL vận dụng lí thuyết
vào thực tiễn. Kiến thức lí thuyết được củng cố và khắc sâu.
Ở đây, chúng tôi thiết kế chủ đề STEM nhằm dạy kiến thức mới cho học sinh.
1.1.4.3 Quy trình xây dựng chủ đề STEM [3] Bước 1: Lựa chọn chủ đề
Các chủ đề STEM thường được gợi ý trong chương trình hoặc có thể được giáo
viên tự xác định sao cho phù hợp với hồn cảnh địa phương, trình độ của HS. Để xác
định chủ đề, giáo viên rà sốt các mơn thơng qua khung chương trình hiện có để tìm ra
các chủ đề gắn với thực tế, có tính phổ biến, gắn liền với cuộc sống của HS, phù hợp
với trình độ nhận thức của HS
Bước 2: Xác định các vấn đề cần giải quyết trong chủ đề.
Đây là bước định hướng các nội dung cần được đưa vào trong chủ đề. Các vấn đề
này là câu hỏi mà thông qua q trình học tập chủ đề HS có thể trả lời được.
Bước 3: Xác định các kiến thức cần thiết để giải quyết các vấn đề
Dựa trên vấn đề cần giải quyết, ta có thể xác định được các kiến thức cần đưa vào
trong chủ đề. Các kiến thức này có thể thuộc một mơn học hay nhiều mơn học khác nhau.
Các nội dung của chủ đề cần gắn với mục tiêu đề ra và có tính liên kết với nhau. Để đảm
bảo tính chính xác của kiến thức có thể kết hợp các giáo viên bộ mơn có liên quan tới
Khố luận tốt nghiệp
Phạm Hồng My
11
chủ đề. Đối với nhiều chủ đề STEM, việc xây dựng nội dung và mục tiêu chủ đề đôi
khi diễn ra đồng thời.
Kiến thức trong chủ đề STEM cần có sự tích hợp giữa kiến thức, kĩ năng của các
lĩnh vực có chun mơn riêng. Để tường minh, ta cần chỉ ra rõ trong chủ đề STEM có
những kiến thức nào thuộc lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học.
Bước 4: Xây dựng mục tiêu dạy học của chủ đề.
Để xác định mục tiêu chủ đề STEM, cần ra soát xem kiến thức cần dạy, kĩ năng
cần rèn luyện thông qua từng môn trong chủ đề là kiến thức, kĩ năng nào. Đồng thời
giáo viên cũng căn cứ vào cấu trúc của các NL chung và NL chuyên biệt của các môn
trong chủ đề để xác định được những NL nào thơng qua chủ đề.
Có ba loại kiến thức cần quan tâm khi tổ chức dạy học chủ đề STEM:
- Kiến thức đã học (hay còn gọi là kiến thức nền): Những kiến thức này HS đã
biết và được sử dụng làm nền tảng cho việc xây dựng kiến thức mới, những kiến thức
này không phải là mục tiêu dạy học của chủ đề. Thông thường các kiến thức nền sẽ là
kiến thức về khoa học và toán.
- Kiến thức sẽ học: Đây là những kiến thức dự kiến được HS chiếm lĩnh thông qua
dạy học chủ đề STEM, những kiến thức này được ghi ra trong mục tiêu dạy học.
Những kiến thức này được lấy từ nội dung các mơn học có liên quan đến chủ đề.
Khơng phải chủ đề STEM nào cũng có phần kiến thức mới, hầu hết chủ đề STEM sẽ
tập trung vào việc vận dụng kiến thức, kĩ năng đã có để tạo ra sản phẩm nhằm giải
quyết vấn đề trong cuộc sống.
- Kiến thức cơ sở khoa học: Một số kiến thức mở rộng, cung cấp dưới dạng thông
tin, để qua đó tạo điều kiện cho HS rèn luyện các kĩ năng, phát triển NL. Những nội
dung này được cung cấp dưới dạng kiến thức tham khảo, bài đọc thêm và cũng không
là mục tiêu dạy học của chủ đề.
Bước 5: Xây dựng nội dung các hoạt động dạy học của chủ đề.
Khố luận tốt nghiệp
Phạm Hồng My
12
Bước này thể hiện rõ dự kiến việc tổ chức dạy học chủ đề STEM. Để thực hiện
việc này, cần làm rõ: Chủ đề có những hoạt động nào, từng hoạt động đó đóng vai trị
gì trong việc thực hiện mục tiêu tồn bài.
Có thể chia hoạt động theo vấn đề cần giải quyết, hoặc theo cấu trúc nội dung của
chủ đề. Mỗi nội dung nhỏ, hoặc một vấn đề cần giải quyết của chủ đề có thể xây dựng
thành một hoặc vài hoạt động dạy học khác nhau. Ứng với mỗi hoạt động, giáo viên
cần thực hiện các công việc sau:
- Xác định mục tiêu hoạt động.
- Xây dựng nội dung học dưới dạng các tư liệu học tập: phiếu học tập, thông tin.
- Chuẩn bị phương tiện, thiết bị dạy học cho hoạt động.
- Dự kiến nguồn nhân, vật lực để tổ chức hoạt động.
- Lập kế hoạch tổ chức hoạt động dạy học: Có thể áp dụng nhiều cách thức tổ
chức hoạt động học tập như hoạt động cá nhân, hoạt động nhóm, hoạt động theo trạm,
thực hiện dự án, …
- Xây dựng công cụ đánh giá mục tiêu hoạt động: Mỗi hoạt động giáo viên cần có
cơng cụ đánh giá mục tiêu hoạt động tương ứng. Cơng cụ đánh giá có thể là một câu hỏi,
một bài tập hoặc một nhiệm vụ cần thực hiện và phiếu tiêu chí đánh giá hoạt động đó
(rubric).
- Dự kiến thời gian cho mỗi hoạt động.
Việc xây dựng hoạt động có thể tham khảo các quy trình tổ chức dạy học theo
định hướng giáo dục STEM.
Bước 6: Lập kế hoạch dạy học chủ đề.
Xây dựng kịch bản tổ chức toàn bộ chủ đề. Đây chính là q trình xây dựng giáo
án dạy học chủ đề đã xây dựng. Việc phối hợp giữa các giáo viên bộ môn cũng cần
được đề ra một cách chi tiết. Ở bước này ta có thể làm rõ: Chủ đề được tiến hành vào
thời điểm nào, trong giờ ngoại khóa hay tiết chính khóa.
Bước 7: Tổ chức dạy học và đánh giá chủ đề
Khoá luận tốt nghiệp
Phạm Hoàng My
13
Việc tổ chức dạy học chủ đề STEM được thực hiện linh hoạt tùy theo điều kiện
trang thiết bị, cơ sở vật chất, trình độ HS và thời gian cho phép.
Sau khi tổ chức chủ đề STEM, giáo viên cần đánh giá các khía cạnh sau:
- Tính phù hợp thực tế dạy học với thời lượng dự kiến.
- Mức độ đạt được mục tiêu của HS, thông qua kết quả đánh giáo các hoạt động
học tập.
- Sự hứng thú của HS với chủ đề, thông qua quan sát và phỏng vấn HS.
- Mức độ khả thi với điều kiện cơ sở vật chất.
Việc đánh giá tổng thể chủ đề có ý nghĩa đối với giáo viên, giúp giáo viên điều
chỉnh, bổ sung chủ đề cho phù hợp hơn.
Quy trình dạy học theo định hướng giáo dục STEM
1.1.5.1 Tiến trình khoa học trong giáo dục STEM.
Tiến trình khoa học là cách mà các nhà khoa học thực hiện các nghiên cứu khoa
học để tìm hiểu thế giới tự nhiên và đưa ra các giải thích dựa trên những bằng chứng
thu được [4]. Trong giáo dục STEM, thơng qua tiến trình khoa học, HS sẽ tiến hành tìm
hiểu thế giới tự nhiên. Tiến trình khoa học giúp cho HS có thể thực hiện các hoạt động
được nêu trong hình 1.1 [4]:
Khố luận tốt nghiệp
Phạm Hoàng My
