Tổ chức dạy học một số kiến thức chương từ trường và cảm ứng điện từ vật lý 11 THPT theo định hướng giáo dục stem​

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

Tơn Ngọc Tâm

TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN
THỨC CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG” VÀ
“CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” – VẬT LÝ 11
THPT THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO
DỤC STEM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC


Thành phố Hồ Chí Minh – 2018


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

Tơn Ngọc Tâm
TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN
THỨC CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG” VÀ
“CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” – VẬT LÝ 11
THPT 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 – 2018


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 khác.
TP. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2018
Tác giả luận văn

Tôn Ngọc Tâm


LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành luận văn này, tơi đã nhận được sự hướng dẫn và giúp đỡ tận
tình về mọi mặt từ các thầy cơ, gia đình, bạn bè và các học sinh.
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. Đặc biệt với tất cả tấm lịng
kính trọng và biết ơn sâu sắc, tơi xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn tới TS. Nguyễn
Thanh Nga – người thầy đã giành nhiều thời gian dìu dắt, trực tiếp hướng dẫn và chỉ
bảo tận tình và tơi cũng xin trân trọng và biết ơn Th.S Hoàng Phước Muội – đàn anh
đi trước cũng đã nhiệt tình chỉ bảo trong suốt thời gian nghiên cứu và hồn thành
luận văn.
Tơi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, cùng các em HS trường THCS –
THPT Hoa Sen, chị Ngọc đã dành thời gian giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất để tôi
tiến hành thực nghiệm sư phạm.

Cuối cùng tôi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đối với gia đình, bạn bè và các
bạn học viên K27 đã động viên giúp đỡ tơi trong q trình học tập, nghiên cứu và
hồn thành luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn!
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2018
Tác giả
Tôn Ngọc Tâm


MỤC LỤC
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Mục lục
Danh mục viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục hình
MỞ ĐẦU…….................................................................................................. 1
Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ GIÁO DỤC STEM
TRONG TRƯỜNG PHỔ THÔNG........................................... 4
1.1. Cơ sở tâm lý học lứa tuổi của học sinh trung học phổ thông đối với giáo
dục STEM.................................................................................................. 4
1.1.1. Đặc điểm tâm lý lứa tuổi học sinh trung học phổ thông (THPT)......4
1.1.2. Đặc điểm nhận thức lứa tuổi học sinh THPT....................................5
1.2. Hoạt động dạy học cho học sinh THPT theo định hướng giáo dục STEM . 6

1.2.1. Bản chất của quá trình dạy học......................................................... 6
1.2.2. Đặc trưng của quá trình dạy học trong thời đại của cuộc cách mạng
công nghiệp 4.0............................................................................... 7
1.3. Cơ sở lý thuyết về giáo dục STEM............................................................ 9
1.3.1. Khái niệm về giáo dục STEM........................................................... 9

1.3.2. Đặc trưng của giáo dục STEM....................................................... 10
1.3.3. Chủ đề giáo dục STEM.................................................................. 11
1.4. Phát triển năng lực sáng tạo kỹ thuật của học sinh trong dạy học chủ đề
STEM...................................................................................................... 12
1.4.1. Khái niệm năng lực sáng tạo.......................................................... 12
1.4.2. Khái niệm năng lực sáng tạo kỹ thuật............................................. 16
1.4.3. Biểu hiện của năng lực sáng tạo kỹ thuật của học sinh trung học phổ
thông trong dạy học....................................................................... 22
1.4.4. Biện pháp phát triển năng lực sáng tạo kỹ thuật của học sinh trong
dạy học chủ đề STEM................................................................... 24
1.4.5. Tiêu chí đánh giá năng lực sáng tạo kỹ thuật cho học sinh trong dạy
học chủ đề STEM.......................................................................... 26
1.5. Dạy học mở mang tính thiết kế chủ đề giáo dục STEM...........................29


1.5.1. Khái niệm dạy học mở mang tính thiết kế...................................... 29
1.5.2. Đặc trưng của dạy học mở mang tính thiết kế................................29
1.5.3. Tiến trình dạy học mở mang tính thiết kế chủ đề STEM phát triển
năng lực sáng tạo kỹ thuật 30
1.6. Tiến trình thiết kế chủ đề giáo dục STEM............................................... 33
1.6.1. Tiến trình thiết kế chủ đề giáo dục STEM......................................33
1.6.2. Tiến trình thiết kế, chế tạo mơ hình sản phẩm kỹ thuật hỗ trợ dạy học

chủ đề giáo dục STEM

34

1.7. Tiến trình dạy học chủ đề STEM sáng tạo kỹ thuật.................................37
1.8. Điều tra thực tiễn dạy học STEM trong trường phổ thông.......................41
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1.................................................................................................. 45

Chương 2. TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ CHỦ ĐỀ STEM CỦA KIẾN
THỨC CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG” VÀ “CẢM ỨNG ĐIỆN
TỪ” – VẬT LÝ 11 THPT 46
2.1. Phân tích kiến thức chương “Từ trường” và “Cảm ứng điện từ” theo định
hướng giáo dục STEM............................................................................. 46
2.2. Thiết kế chủ đề STEM “Xe đồ chơi vật lý sáng tạo”...............................47
2.2.1. Xây dựng tài liệu hướng dẫn học sinh............................................ 47
2.2.2. Thiết kế phiếu học tập.................................................................... 47
2.2.3. Xây dựng câu hỏi kiểm tra đánh giá kết quả học tập......................47
2.2.4. Xây dựng kế hoạch dạy học chủ đề STEM “Xe đồ chơi sáng tạo” . 47

2.3. Thiết kế chủ đề STEM “Tàu Ya-ma-tô”................................................... 52
2.3.1. Xây dựng tài liệu hướng dẫn học sinh............................................ 52
2.3.2. Thiết kế phiếu học tập.................................................................... 52
2.3.3. Xây dựng kế hoạch dạy học chủ đề STEM “Tàu Ya-ma-tô”...........52
2.4. Thiết kế chủ đề STEM “Động cơ điện một chiều”................................... 56
2.4.1. Xây dựng tài liệu hướng dẫn học sinh............................................ 56
2.4.2. Thiết kế phiếu học tập.................................................................... 56
2.4.3. Xây dựng kế hoạch dạy học chủ đề STEM “Động cơ điện một chiều”

56
2.5. Thiết kế chủ đề STEM “Loa điện”........................................................... 62
2.5.1. Xây dựng tài liệu hướng dẫn học sinh............................................ 62
2.5.2. Thiết kế phiếu học tập.................................................................... 62


2.5.3. Xây dựng kế hoạch dạy học chủ đề STEM “Loa điện”..................62
2.6. Thiết kế chủ đề STEM “Máy biến áp”..................................................... 68
2.6.1. Xây dựng tài liệu hướng dẫn học sinh............................................ 68
2.6.2. Thiết kế phiếu học tập.................................................................... 68

2.6.3. Xây dựng câu hỏi kiểm tra đánh giá kết quả học tập......................68
2.6.4. Xây dựng kế hoạch dạy học chủ đề STEM “Máy biến áp”.............68
2.7. Chủ đề: “Máy thu thanh”......................................................................... 74
2.7.1. Xây dựng tài liệu hướng dẫn học sinh............................................ 74
2.7.2. Thiết kế phiếu học tập.................................................................... 74
2.7.3. Xây dựng kế hoạch dạy học chủ đề STEM “Máy thu thanh”.........74
2.8. Công cụ đánh giá chủ đề STEM.............................................................. 79
2.8.1. Nguyên tắc đánh giá....................................................................... 79
2.8.2. Các yêu cầu đánh giá kết quả học tập............................................. 80
2.8.3. Xây dựng bộ công cụ đánh giá....................................................... 81
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2.................................................................................................. 89
Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM.................................................... 89
3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm............................................................... 89
3.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm.............................................................. 89
3.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm......................................................... 89
3.4. Kế hoạch tổ chức thực nghiệm sư phạm.................................................. 90
3.5. Phân tích diễn biến q trình thực nghiệm sư phạm................................90
3.5.1. Đối với chủ đề STEM “Xe đồ chơi sáng tạo”................................. 91
3.5.2. Đối với chủ đề STEM “Tàu Ya-ma-tô”........................................... 97
3.6. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm................................................. 105
3.6.1. Đánh giá định tính........................................................................ 105
3.6.2. Đánh giá định lượng..................................................................... 121
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3................................................................................................ 125
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................... 126
DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ..........................................128
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................... 129
PHỤ LỤC


DANH MỤC VIẾT TẮT

GV

: Giáo viên

HS

: Học sinh

KT

: Kỹ thuật

THPT : Trung học phổ thông
NLST : Năng lực sáng tạo
STKT : Sáng tạo kỹ thuật
TDKT : Tư duy kỹ thuật


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Tiêu chí đánh giá năng lực sáng tạo kỹ thuật của học sinh trong dạy
học chủ đề STEM............................................................................ 26
Bảng 1.2. Khảo sát mức độ hứng thú của học sinh đối với môn vật lý.............42
Bảng 1.3. Khảo sát việc học môn vật lý của học sinh....................................... 42
Bảng 1.4. Khảo sát mức độ thích học mơn vật lý của học sinh........................ 43
Bảng 3.1. Bảng thống kê điểm số của học sinh lớp 11A7..............................121


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1.

Tiêu chí của chủ đề giáo dục STEM................................................. 11

Hình 1.2.

Sơ đồ cấu trúc năng lực sáng tạo trong hoạt động

nhận thức của
học sinh

Hình 1.3.

15

Tiến trình dạy học mở mang tính thiết kế chủ đề STEM phát triển năng

lực sáng tạo 30
Hình 1.4.

Kiểu dạy học mở trong dạy kỹ thuật................................................ 32

Hình 1.5.

Quy trình cấu trúc kiểu dạy thiết kế................................................. 32

Hình 1.6.

Quy trình cấu trúc kiểu dạy giải thích.............................................. 33

Hình 1.7.

Quy trình thiết kế chủ đề giáo dục STEM........................................ 33

Hình 1.8.

Tiến trình thiết kế, chế tạo mơ hình KT............................................ 35

Hình 1.9.

Tiến trình dạy học chủ đề STEM sáng tạo kỹ thuật..........................37

Hình 3.1.

Các học sinh nhóm 2 đang vẽ cấu tạo DC motor.............................. 92

Hình 3.2.

HS nhóm 4 đang tiến hành gia cơng, chế tạo sản phẩm...................93

Hình 3.3.

Học sinh các nhóm tham gia thảo luận............................................. 95

Hình 3.4.

Sản phẩm của các nhóm sau nhiều lần sửa chữa, cải tiến.................96

Hình 3.5.

HS nhóm 4 đang gia cơng, chế tạo mơ hình tàu Ya-ma-tơ..............101

Hình 3.6.

HS nhóm 5 đang gia cơng, chế tạo mơ hình tàu Ya-ma-tơ..............101

Hình 3.7.

Các thành viên nhóm 5 đang thuyết trình và vận hành sản phẩm .. 103

Hình 3.8.

Sản phẩm mơ hình tàu Ya-ma-tơ của nhóm 5.................................103

Hình 3.9.

Sản phẩm của các nhóm học sinh................................................... 104

Hình 3.10. Bản vẽ kỹ thuật của nhóm 1........................................................... 109
Hình 3.11. Bản vẽ kỹ thuật của nhóm 2........................................................... 109
Hình 3.12. Bản vẽ kỹ thuật của nhóm 4........................................................... 110
Hình 3.13. Bản vẽ thiết kế mới của học sinh nhóm 2....................................... 112
Hình 3.14. Học sinh tiến hành thay đổi một số chi tiết KT cho mơ hình động cơ
điện một chiều............................................................................... 113
Hình 3.15. Học sinh đang gia cơng cải tiến xe để tải các vật nặng.................. 114
Hình 3.16. Học sinh nhóm 2 (bên trái), nhóm 5 (bên phải) đang lắp màng loa vào
khung loa của mơ hình loa điện..................................................... 118


Hình 3.17. Học sinh đề xuất được tiến trình gia cơng, lắp ráp mơ hình động cơ
điện một chiều............................................................................... 120
Hình 3.18. Đồ thị biểu diễn điểm số của học sinh............................................ 122

Hình 3.19. Biểu đồ thể hiện phần trăm điểm của HS....................................... 123


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong thời đại của cuộc cách mạng cơng nghiệp 4.0 diễn ra trên tồn thế giới,
nhiều nước phát triển đã chủ trương triển khai chương trình giáo dục theo hướng tích
hợp khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật, tốn học. Đó là định hướng giáo dục STEM. Để
bắt nhịp theo xu hướng chung của thế giới, địi hỏi giáo dục Việt Nam phải nhanh
chóng thay đổi để thích nghi và hội nhập quốc tế.
Hiện nay, nước ta đang bước vào thời kỳ cơng nghiệp hố, hiện đại hoá để theo
kịp với sự phát triển chung đó, hịa nhập với nền kinh tế thế giới - nền kinh tế tri
thức. u cầu đó địi hỏi nền giáo dục nước ta phải đào tạo ra những con người có đủ
tri thức, năng lực, trí tuệ và phẩm chất đạo đức tốt. Nghị quyết Ban chấp hành Trung
ương 2 khoá VIII Đảng Cộng sản Việt Nam (12-1996) cũng đã khẳng định: “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, đảm bảo điều kiện và định hướng tự học, tự nghiên cứu cho học sinh…”.
Điều đó cũng đã được khẳng định trong điều 28.2 Luật giáo dục: “…Phương pháp
giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của HS;
phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học,
khả năng làm việc theo nhóm; rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn;
tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh”. 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 quy luật tất yếu.
Bên cạnh đó, nội dung kiến thức mơn Vật lý rất thuận lợi để tổ chức dạy học
theo định hướng giáo dục STEM; rất cần thiết cho việc nghiên cứu về giáo dục
STEM, triển khai dạy học bộ môn Vật lý nói chung và triển khai vào dạy học phần

“Từ trường và cảm ứng điện từ” nói riêng là hồn tồn có cơ sở và phù hợp với
định hướng đổi mới căn bản giáo dục Việt Nam sau 2015 theo hướng phát triển năng
lực ở người học nhằm đáp ứng những đòi hỏi của xã hội hiện đại.


2

Với những lý do trên, chúng tôi lựa chọn đề tài: “Tổ chức dạy học một số kiến
thức chương “Từ trường” và “Cảm ứng điện từ” – Vật lý 11 THPT theo định
hướng giáo dục STEM”.
2. Mục đích nghiên cứu
Tổ chức dạy học một số kiến thức chương “Từ trường” và “Cảm ứng điện từ” theo
định hướng giáo dục STEM” nhằm phát triển năng lực sáng tạo kỹ thuật của học sinh.

3. Giả thuyết khoa học
Nếu thiết kế và tổ chức dạy học một số kiến thức chương “Từ trường” và “Cảm
ứng điện từ” Vật lý 11 THPT theo định hướng giáo dục STEM thì sẽ phát triển được
năng lực sáng tạo kỹ thuật cho học sinh.
4. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
-

Đối tượng nghiên cứu: cơ sở lý luận và thực tiễn về giáo dục STEM, nội dung

kiến thức chương “Từ trường” và “Cảm ứng điện từ” theo định hướng giáo dục STEM.

-

Phạm vi nghiên cứu: Hoạt động dạy và học một số kiến thức chương “Từ

trường” và “Cảm ứng điện từ” môn Vật lý lớp 11 Trung học phổ thông (THPT).

5. Nhiệm vụ nghiên cứu
-

Xây dựng cơ sở lý luận và thực tiễn về dạy học một số kiến thức chương “Từ

trường” và “Cảm ứng điện từ” theo định hướng giáo dục STEM.
- Xây dựng tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Từ trường” và
“Cảm
ứng điện từ” theo định hướng giáo dục STEM. Đề xuất, xây dựng chủ đề giáo dục
STEM trong dạy học một số kiến thức chương “Từ trường” và “Cảm ứng điện từ”.
-

Thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm nghiệm giả thuyết đề ra.

-

Xây dựng bộ công cụ đánh giá năng lực sáng tạo kỹ thuật.

6. Phương pháp nghiên cứu
6.1. Phương pháp nghiên cứu lý luận
6.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
6.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
6.4. Phương pháp thống kê toán học
7. Đóng góp của đề tài
Về lý luận


3

Đề xuất tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Từ trường” và “Cảm ứng

điện

từ”

theo hướng giáo dục STEM. Nghiên cứu đề xuất, xây dựng chủ đề giáo

định dục STEM.
Về thực tiễn
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 chương “Từ trường” và “Cảm
ứng điện từ” tại các trường phổ thơng.
8. Cấu trúc của luận văn
Ngồi phần mở đầu, kết luận và phần khuyến nghị, tài liệu tham khảo và mục
lục thì nội dung của luận văn được cấu trúc thành 3 chương:
Chương 1. Cơ sở lý luận và thực tiễn về giáo dục STEM trong trường phổ thông
Chương 2. Tổ chức dạy học một số chủ đề STEM của kiến thức chương “Từ

trường” và “Cảm ứng điện từ” – Vật lý 11 THPT
Chương 3. Thực nghiệm sư phạm


4

Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ GIÁO DỤC
STEM TRONG TRƯỜNG PHỔ THÔNG
1.1. Cơ sở tâm lý học lứa tuổi của học sinh trung học phổ thông đối với giáo
dục STEM

1

1.1.1. Đặc điểm tâm lý lứa tuổi học sinh trung học phổ thông (THPT)
Ở

tuổi thanh niên HS (15 – 18 tuổi) hay HS THPT đạt những điều kiện nhất định

về sinh lý như: chiều cao, cân nặng, hệ tim mạch, hệ nội tiết và đặc biệt là hệ thần kinh.
Sự liên kết các phần khác nhau của vỏ não tạo điều kiện cần thiết cho các hoạt

động tiếp nhận, dẫn truyền, phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa các kích thích lý học,
hóa học, cơ học bên trong và bên ngoài cơ thể; kết nối các hoạt động của cơ thể với
hoạt động riêng của hệ thần kinh.
Tâm lý thanh niên HS được hình thành và phát triển dựa trên nền tảng của
những cấu trúc và chức năng tâm lý đã có ở tuổi thiếu niên. Ở thời điểm này, thanh
niên HS đã đạt được những thành tựu nổi bật về sự phát triển tâm lý như: tư duy trừu
tượng phát triển và tính chủ định trong tất cả các quá trình nhận thức phát triển
mạnh, xúc cảm – tình cảm trong sáng, đa dạng. Khả năng tự ý thức và đặc biệt là sự
tự đánh giá phát triển mạnh mẽ, các em bắt đầu biết suy nghĩ, suy xét khi hành động.
Các em có nhu cầu được khẳng định mình trong cộng đồng người. Ý thức về tính
người lớn của bản thân phát triển mạnh, ý thức sẵn sàng hành động chứng tỏ mình là
người lớn và muốn được công nhận là người trưởng thành đang hừng hực trong các
em. Thanh niên HS có sự phát triển mang tính hài hịa, cân đối và đang gần đến mức
hồn thiện tính độc lập trong quan hệ với người lớn ở gia đình, trường học và xã hội;
sự chiếm lĩnh và trở thành vai trò của hoạt động học tập – hướng nghiệp so với tất cả
các hoạt động khác của lứa tuổi.
Vì vậy, việc đưa vào trường phổ thơng chương trình giáo dục theo định hướng
STEM với những yêu cầu về tư duy, sáng tạo, thực hành là phù hợp với giai đoạn phát
triển sinh lý của các em HS. Giáo dục STEM tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tư

1

Lý Minh Tiên, (2016)


5

duy và học tập các kiến thức khoa học của học sinh, cho sự phát triển các thao tác tư
duy và các kỹ năng học tập của thanh niên học sinh.
1.1.2. Đặc điểm nhận thức lứa tuổi học sinh THPT
Đặc điểm về hoạt động nhận thức lứa tuổi HS THPT được thể hiện qua các hoạt
động: tri giác, trí nhớ, tư duy, chú ý,… có năm tính chất cơ bản: tính mục đích, tính
chủ định, tính suy luận, tính hệ thống và tính thực tiễn. Những chính sách giáo dục
và những phương cách giảng dạy cần phải tạo mọi điều kiện để thúc đẩy sự phát triển
khả năng nhận thức của các em HS.
a. Tri giác
Tri giác của thanh niên HS là tri giác có mục đích, có suy xét và có hệ thống.
Khi nhìn, nghe, tiếp xúc với các sự vật và hiện tượng xung quanh, thanh niên HS
thường đặt câu hỏi: “Tôi tiếp xúc cái này để làm gì?”, “Cái này có ý nghĩa gì và nó
có liên quan gì với những cái khác tơi đã biết?”, “Cái này quan trọng hơn cái nào?”
Trong dạy học, GV nên hướng dẫn và khuyến khích HS tìm ra kiến thức nào là
quan trọng và chủ yếu trong bài học, kiến thức đang học có liên quan gì với các kiến
thức đã học và được ứng dụng trong thực tế ra sao, vị trí của kiến thức đang học
trong hệ thống kiến thức có liên quan tới nó, kiến thức đang học có ý nghĩa gì cho
thanh niên HS trong cuộc sống hiện tại và tương lai và tại sao phải học nó.
b. Trí nhớ
Cùng với xu hướng phát triển tính mục đích và tính ý nghĩa trong tri giác, tính chủ
định trong ghi nhớ của thanh niên HS cũng phát triển mạnh. Ghi nhớ có ý nghĩa cũng
phát triển mạnh và tạo nên tính logic, tính hệ thống trong nhận thức của thanh niên HS.
Những hiện tượng cố gắng nhồi nhét kiến thức một cách máy móc vào bộ nhớ, cố gắng
nhớ nguyên xi càng nhiều nội dung học tập càng tốt gần như ít thấy thể hiện ở các em.
Thay vào đó là các em tìm kiếm những cách ghi nhớ mang tính ý nghĩa như: xác định

các ý chính trong từng bài học khi học các mơn khoa học xã hội, nhớ công thức các môn
khoa học tự nhiên bằng các sơ đồ và các lập luận logic, sử dụng bản đồ tư duy. Ghi nhớ
có ý nghĩa giúp thanh niên HS khơng chỉ có thể nhớ một khối lượng kiến thức đồ sộ mà
còn giúp các em có thể dễ dàng tái hiện các thơng tin cần


6

thiết để phục vụ cho quá trình giải quyết các bài tập và bài kiểm tra, giúp các em đạt
được kết quả cao trong học tập.
Ở tuổi thanh niên HS, các loại trí nhớ phát triển mạnh như: trí nhớ hình ảnh, trí
nhớ ngơn ngữ, trí nhớ số học, trí nhớ vận động, trí nhớ logic,… GV và các bậc phụ
huynh có thể dựa vào sự phát triển các loại trí nhớ ở từng em để làm cơ sở cho định
hướng nghề nghiệp của các em.
c. Tư duy
Ở

tuổi thanh niên HS, các loại tư duy phát triển mạnh như: tư duy trừu tượng, tư duy

lý luận. Cịn tư duy hình tượng và tư duy hành động vẫn đang phát triển và có vai trị hỗ

trợ cho tư duy trừu tượng trong quá trình lĩnh hội các tri thức khoa học, rèn luyện các
kỹ năng học tập. Các phẩm chất tư duy phát triển mạnh như: tính độc lập, tính lập
luận, tính phê phán, tính linh hoạt, tính hệ thống, tính khái qt, tính sáng tạo.
Các phương pháp dạy học có tác dụng phát triển tư duy như: phương pháp đàm
thoại, phương pháp tình huống, phương pháp làm việc nhóm, phương pháp dạy học
dự án,… Hệ thống câu hỏi và bài tập cần được thiết kế trên cơ sở đòi hỏi thanh niên
phải sử dụng tất cả các khả năng của mình như: phân tích, chứng minh, tổng hợp, so
sánh, bình luận, đánh giá, hệ thống hóa,…
d. Chú ý

Sự chú ý của thanh niên HS chịu sự chi phối của thái độ và hứng thú của các
em đối với đối tượng của sự chú ý. Đối với những môn học được các em yêu thích,
các em thường tập trung chú ý nhiều hơn. Các em có thể chủ động tìm hiểu các nội
dung học tập mà các em yêu thích từ nhiều nguồn cung cấp thông tin khác nhau,
dành nhiều thời gian và công sức để lĩnh hội các nội dung mà các em yêu thích. Và
ngược lại đối với những mơn các em khơng thích, khó hiểu, khó ghi nhớ,.. thì thường
tỏ ra lơ là, khơng dành nhiều thời gian cho những mơn học đó.
1.2. Hoạt động dạy học cho học sinh THPT theo định hướng giáo dục STEM
1.2.1. Bản chất của quá trình dạy học
Bản chất của quá trình dạy học là giúp HS tiếp nhận kiến thức, hình thành kỹ
năng, rèn luyện kỹ xảo thơng qua đó HS có được những năng lực cần thiết cho cuộc
sống. Sau những bài học trên lớp ngoài việc giúp HS đạt được những mục tiêu nhất


7

định do GV đề ra và gắn kết các kiến thức vào giải các bài tập trên giấy, khó giúp HS
khắc sâu kiến thức và áp dụng vào thực tế. Tuy nhiên, chúng ta không thể phủ nhận
những kết quả mà kiểu dạy học này mang lại. Bên cạnh đó, hoạt động dạy học cho
học sinh THPT theo định hướng giáo dục STEM cịn giúp HS có sự kết nối kiến thức
trong các lĩnh vực chuyên môn của giáo dục STEM: Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật
và Tốn học. Trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM về bản chất là:
-

Dạy học tích hợp: định hướng đầu ra, phát triển năng lực, lấy HS làm trung

tâm và kết nối kiến thức vào thực tiễn cuộc sống;
Định hướng phát triển năng lực và đánh giá của định hướng phát triển năng
lực

là đánh giá quá trình;
-

Định hướng hành động;

-

Định hướng vận dụng vào giải quyết các vấn đề thực tiễn;

Như vậy, nội dung và phương pháp dạy học không bị giới hạn về dạy học lý thuyết
mà có sự gắn kết giữa các kiến thức và thực hành, gắn kết lý thuyết vào thực tế, giữa tư
duy và hành động, hình thành kỹ năng, rèn luyện kỹ xảo thông qua các hoạt động thực
hành định hướng sản phẩm và tiếp nhận kiến thức một cách nhẹ nhàng.

1.2.2. Đặc trưng của quá trình dạy học trong thời đại của cuộc cách mạng cơng
nghiệp 4.0
a. Hoạt động nhóm
Trong q trình dạy học, khi GV giao cho HS các nhiệm vụ khó hoặc hàm
lượng câu hỏi nhiều nên cần từ 3 – 6 học sinh lập thành một nhóm để cùng nhau giải
quyết vấn đề. Trong dạy học theo nhóm chủ yếu được thiết kế sao cho có sự phân
cơng cơng việc rõ ràng giữa các thành viên để tất cả HS đều có nhiệm vụ. Cần hướng
dẫn HS cách phân chia nhiệm vụ các thành viên trong nhóm như: Nhóm trưởng, thư
ký, thành viên báo cáo, các thành viên để làm mơ hình, đọc hiểu, tìm kiếm thơng
tin,... Trong nhóm phải có sự đồng nhất, sự hỗ trợ và học hỏi lẫn nhau để hoàn thành
tốt nhiệm vụ GV giao cho.
b. Vẽ sơ đồ tư duy
Sơ đồ tư duy là một phương pháp lưu trữ, sắp xếp thơng tin, khái qt hóa tri thức
trong một lĩnh vực nào đó bằng cách sử dụng từ khóa, hình ảnh là chủ đạo để kích

8

thích ghi nhớ lâu hoặc kích hoạt những ký ức cụ thể và làm nảy sinh những suy nghĩ,
ý tưởng mới. Sơ đồ tư duy trong học tập giúp ghi nhớ, triển khai ý tưởng, tổng kết nội
dung trong từng bài học, từng chương hay trong từng môn học, lập kế hoạch dự án,…

một cách nhanh chóng và hiệu quả.
Như vậy, HS phải đọc kỹ tài liệu hướng dẫn, vận dụng những điều đã học, đã
biết trong cuộc sống để tóm tắt nội dung theo từ khóa quan trọng hoặc vẽ hình ảnh
chủ đạo hồn thành sơ đồ ngắn gọn, súc tích và dễ hiểu nhất. Điều này thể hiện khả
năng nắm bắt kiến thức của HS và thông qua hoạt động này HS có thể ghi nhớ các
kiến thức thật rõ ràng, mạch lạc, logic trong thời gian ngắn.
c. Thiết kế, chế tạo mơ hình
Thơng qua việc dạy và học môn Vật lý theo định hướng giáo dục STEM, HS
được thiết kế, chế tạo các sản phẩm gắn liền với thực tiễn có liên quan đến thí
nghiệm hoặc ứng dụng kiến thức được học. HS cần phải có bản vẽ kỹ thuật để hình
dung hình dạng sản phẩm và bản vẽ sẽ giúp định hướng hoạt động thiết kế, chế tạo
sản phẩm của HS. Sau đó, HS sử dụng các thiết bị, dụng cụ, nguyên vật liệu để chế
tạo thành các sản phẩm mong muốn.
d. Thuyết trình báo cáo
Thuyết trình để báo cáo nội dung kiến thức học được trong bài, HS trình bày đặc
điểm cấu tạo, nguyên lý hoạt động và quá trình thực hiện sản phẩm, nhiệm vụ của các
thành viên trong nhóm, những khó khăn và cách khắc phục, cải tiến sản phẩm của nhóm.
Thuyết trình báo cáo là một trong những hoạt động giúp HS chia sẻ kinh nghiệm chiếm
lĩnh kiến thức, phản biện với các nhóm khác để bảo vệ chính kiến, giải đáp thắc mắc
giữa các nhóm. Ngồi ra, cịn giúp HS tự tin thể hiện kỹ năng trình bày một vấn đề khi
đứng trước đám đơng. GV ngồi việc theo sát q trình hoạt động nhóm, tiến trình học
tập cũng như q trình hồn thiện sản phẩm của các nhóm thì thuyết trình báo cáo giúp
GV so sánh kết quả học tập giữa các nhóm để từ đó điều chỉnh và hồn thiện định hướng
kiểm tra, đánh giá đúng năng lực giữa các HS trong nhóm hoặc giữa các nhóm trong

lớp. Ngồi việc kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của HS thì khâu kiểm tra, đánh giá
quá trình học tập của HS cũng mang lại tính khách quan hơn.


9

1.3. Cơ sở lý thuyết về giáo dục STEM
1.3.1. Khái niệm về giáo dục STEM
a. Thuật ngữ STEM

2

STEM là thuật ngữ viết tắt chữ cái đầu tiên của các từ trong tiếng Anh: Science,
Technology, Engineering, Mathematics.
Science (Khoa học): gồm các kiến thức về Vật lý, Hóa học, Sinh học và Khoa
học Trái đất nhằm giúp học sinh hiểu về thế giới tự nhiên và vận dụng kiến thức đó
để giải quyết các vấn đề khoa học trong cuộc sống hàng ngày.
Technology (Công nghệ): phát triển khả năng sử dụng, quản lý, hiểu và đánh
giá công nghệ của học sinh, tạo cơ hội để học sinh 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 của học sinh về cách công nghệ
đang phát triển thông qua quá trình thiết kế kỹ thuật, tạo cơ hội để tích hợp kiến thức
ở nhiều mơn học, giúp cho những khái niệm liên quan trở nên dễ hiểu. Kỹ thuật cũng
cung cấp cho học sinh 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 học): là môn học nhằm phát triển ở học sinh khả năng phân
tích, biện luận và truyền đạt ý tưởng một cách hiệu quả thơng qua việc tính tốn, giái
thích, các giải pháp giải quyết các vấn đề toán học trong các tình huống đặt ra.
Thuật ngữ STEM được dùng trong hai ngữ cảnh khác nhau đó là ngữ cảnh giáo

dục và ngữ cảnh nghề nghiệp.
- Đối với ngữ cảnh giáo dục, STEM nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền
giáo
dục đối với các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và 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, mơn học STEM, bài học STEM,
hoạt động STEM.

2

Lê Xuân Quang, (2017)


10

Đối với ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM được hiểu là nghề nghiệp thuộc các
lĩnh

vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học.
b. Giáo dục STEM
+ Quan tâm đến các mơn Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật và Tốn học
Đây cũng là quan niệm về giáo dục STEM của Bộ giáo dục Mỹ, giáo dục
STEM là một chương trình nhằm cung cấp hỗ trợ, tăng cường, giáo dục Khoa học,
Công nghệ, Kỹ thuật và Toán 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, 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
học sinh 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.
1.3.2. Đặc trưng của giáo dục STEM
Các đặc trưng của giáo dục STEM như:
là

Về bản chất là dạy học tích hợp nhưng đặc trưng cơ bản của giáo dục STEM

chỉ bàn đến tích hợp các nội dung thuộc các lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật
và Tốn học.
Là hoạt động định hướng thực hành và định hướng sản phẩm: dạy học môn
Vật

lý theo định hướng giáo dục STEM mang đậm tư tưởng thiết kế nhằm hướng đến
hoàn thiện sản phẩm, thơng qua đó lĩnh hội được tri thức một cách tự nhiên hơn,
thoải mái hơn.


-

Định hướng hứng thú.


11

-

Là hoạt động dạy học nhằm cho HS hoạt động trí óc và chân tay kết hợp với

nhau một cách chặt chẽ, bên cạnh đó cịn giúp giải phóng năng lượng, thần kinh, cơ
bắp của người học.
-

Là quan điểm dạy học tích cực hóa của GV và tiếp cận tồn thể.

- Giáo dục STEM là nhấn mạnh việc học tập trong những điều kiện phức
hợp
nhưng vẫn đảm bảo việc nắm vững những kiến thức cơ bản, rèn luyện những kỹ
năng cơ bản.
1.3.3. Chủ đề giáo dục STEM

3

Kiến thức
thuộc lĩnh vực
STEM

Làm việc nhóm

Định hướng
thực hành

Hình 1.1. Tiêu chí của chủ đề giáo dục STEM
+ Chủ đề giáo dục 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

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, môi trường
trong cộng đồng địa phương của họ cũng như toàn cầu.