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
cơng 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 quá 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 ............................................................................................. 15

Hình 1.3.

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 mô hình động cơ
điện một chiều ................................................................................. 113
Hình 3.15. Học sinh đang gia công 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 tốn 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 định hướng giáo dục STEM. Nghiên cứu đề xuất, xây dựng chủ đề giáo
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
STEM1
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. Còn 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 quát, 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 quá 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 công công
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 thông tin, khái quát 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 2
a. Thuật ngữ STEM
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 thơng qua q 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 Tốn
học trong q 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 môn 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 Tốn học.
b. Giáo dục STEM
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 Mỹ, 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
học sinh 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.
1.3.2. Đặc trưng của giáo dục STEM
Các đặc trưng của giáo dục STEM như:
- Về bản chất là dạy học tích hợp nhưng đặc trưng cơ bản của giáo dục STEM là
chỉ bàn đến tích hợp các nội dung thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật
và Toán 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 hồn
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 toàn 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 STEM3

Kiến thức
thuộc lĩnh vực
STEM

Làm việc nhóm

Tiêu chí
chủ đề
STEM

Giải quyết vấn
đề thực tiễn

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.
3

Nguyễn Thanh Nga, 2017a


12

+ Chủ đề STEM phải hướng tới việc học sinh 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 của học sinh: năng lực sáng tạo, năng lực sáng tạo kỹ
thuật,…
+ Chủ đề STEM định hướng thực hành
Định hướng thực hành là một tiêu chí của quan điểm giáo dục STEM nhằm hình
thành và phát triển năng lực kết hợp lý thuyết và thực hành cho học sinh. Điều này sẽ
giúp học sinh có được kiến thức từ kinh nghiệm thực hành chứ không phải chỉ từ lý
thuyết. Bằng cách xây dựng các bài giảng theo chủ đề và dựa trên thực hành, học sinh
sẽ hiểu sâu về lý thuyết, nguyên lý thông qua các hoạt động thực tế.
+ Chủ đề STEM khuyến khích làm việc nhóm giữa các học sinh
Trên thực tế có những chủ đề STEM vẫn có thể triển khai cá nhân. Tuy nhiên,
làm việc theo nhóm là hình thức làm việc phù hợp trong việc giải quyết các nhiệm vụ
phức hợp gắn với thực tiễn. Làm việc theo nhóm là một kỹ năng quan trọng trong thế
kỷ 21, bên cạnh đó khi làm việc theo nhóm học sinh sẽ được đặt vào môi trường thức
đẩy các nhu cầu giao tiếp chia sẻ ý tưởng và cùng nhau phát triển giải pháp.
1.4. Phát triển năng lực sáng tạo kỹ thuật của học sinh trong dạy học chủ đề
STEM
1.4.1. Khái niệm năng lực sáng tạo
a. Khái niệm năng lực
+ Theo từ điển Tiếng Việt: “Năng lực là khả năng làm tốt công việc”.
+ Trong tâm lý học người ta coi năng lực là những thuộc tính tâm lý riêng của cá
nhân, nhờ những thuộc tính này mà con người hồn thành tốt đẹp một loạt hoạt động

nào đó, mặc dù phải bỏ ra ít sức lao động. Người có năng lực về một mặt nào đó thì
khơng phải nổ lực nhiều trong q trình cơng tác mà vẫn khắc phục được nhiều khó
khăn một cách nhanh chóng và dễ dàng hơn những người khác hoặc có thể vượt qua
khó khăn mới mà người khác không thể vượt qua được.


13

+ Năng lực là một thuộc tính tâm lý phức hợp, là điểm hội tụ của nhiều yếu tố
như tri thức, kỹ năng, kỹ xảo, kinh nghiệm, sự sẵn sàng hành động và trách nhiệm đạo
đức.
+ Năng lực là những khả năng và kỹ xảo học được hoặc sẵn có của cá thể nhằm
giải quyết các tình huống xác định, cũng như sự sẵn sàng về động cơ, xã hội… và khả
năng vận dụng các cách giải quyết vấn đề một cách có trách nhiệm và hiệu quả trong
những tình huống linh hoạt.
Năng lực là tổ hợp những thuộc tính tâm lý, sinh lý của cá nhân được hình thành
trong hoạt động, biểu hiện bằng hoạt động, được đánh giá qua hành động; chi phối
chất lượng và hiệu quả của hoạt động.
(TS. Ngô Văn Hoan, 2013)

Theo TS. Ngô Văn Hoan trong khái niệm này cần nhấn mạnh đến bốn thuộc tính
bản chất:
+ Sự phát triển của năng lực phụ thuộc vào sự tổ hợp độc đáo những thuộc tính
tâm lý, sinh lý của cá nhân. Nên sự phát triển của năng lực có liên quan và phụ thuộc
đến các đặc điểm bẩm sinh, làm cho người này khác người kia.
+ Năng lực được hình thành và phát triển trong hoạt động, biểu hiện ra trong hoạt
động, được đánh giá qua hành động. Năng lực là một cấu phần thống nhất trong hoạt
động cá nhân, khơng tồn tại ngồi hoạt động. Năng lực và hoạt động là quan hệ biện
chứng trong một thể thống nhất. Năng lực phụ thuộc vào môi trường, điều kiện tự
nhiên, xã hội diễn ra hoạt động. Sự đa dạng của năng lực phụ thuộc vào sự đa dạng và

phong phú của hoạt động.
+ Năng lực chi phối chất lượng và hiệu quả của hoạt động. Chất lượng và hiệu
quả của hoạt động phản ánh trình độ năng lực. Cùng một kết quả của hoạt động nhưng
tiến hành với phương thức, phương pháp khác nhau thì chất lượng khác nhau, do đó
cũng phản ánh trình độ năng lực khác nhau.
+ Năng lực tương đối ổn định nhưng luôn luôn vận động, phát triển. Năng lực
tồn tại ở hai dạng: khả năng và hiện thực. Ở dạng hiện thực, đó là năng lực hiện thời
có thể quan sát, đánh giá xác nhận. Năng lực dưới dạng tiềm năng biểu thị khả năng


14

của cá nhân; tiềm năng được nhận thức do dự báo, chẩn đốn. Tiềm năng và năng lực
hiện thời có quan hệ biện chứng với nhau theo quan hệ giữa khả năng và hiện thực.
Đánh giá năng lực cá nhân là đánh giá cả hai dạng: năng lực hiện thời và tiềm năng.
Theo “Giáo trình tâm lý học đại cương” thì năng lực chỉ tồn tại trong quá trình
vận động, phát triển của một hoạt động cụ thể: Năng lực vừa là tiền đề, vừa là kết quả,
vừa là điều kiện của hoạt động, đồng thời được phát triển trong chính hoạt động đó.
Vì vậy, muốn hình thành năng lực nhất thiết phải tham gia vào hoạt động. Hiện nay
người ta quan tâm nhiều đến phát triển năng lực hành động. Các năng lực cơ bản, riêng
biệt của con người sau đây “gặp nhau” tạo thành năng lực hành động. Năng lực hành
động gồm các năng lực riêng biệt:
- Năng lực chuyên môn: là khả năng thực hiện các nhiệm vụ về chuyên môn cũng
như đánh giá kết quả một cách độc lập, có phương pháp và đảm bảo chính xác về mặt
chuyên môn (bao gồm khả năng tư duy logic, phân tích, tổng hợp và trừu tượng; khả
năng nhận biết các mối quan hệ thống nhất trong quá trình).
- Năng lực phương pháp: là khả năng đối với những hành động có kế hoạch, định
hướng mục đích trong cơng việc giải quyết các nhiệm vụ và vấn đề đặt ra. Trọng tâm
của năng lực phương pháp là những phương pháp nhận thức, xử lý, đánh giá, truyền
thụ và giới thiệu.

- Năng lực xã hội: là khả năng đạt được mục đích trong những tình huống xã hội
cũng như trong những nhiệm vụ khác nhau với sự phối hợp chặt chẽ với những thành
viên khác. Trọng tâm của năng lực xã hội là ý thức được trách nhiệm của bản thân
cũng như của những người khác, tự chịu trách nhiệm, tự tổ chức, có khả năng thực
hiện các hành động xã hội, khả năng cộng tác và giải quyết xung đột.
- Năng lực cá thể: là khả năng suy nghĩ và đánh giá được những cơ hội phát triển
cũng như những giới hạn của mình; phát triển được năng khiếu cá nhân cũng như xây
dựng và thực hiện kế hoạch cho cuộc sống riêng; những quan điểm, chuẩn giá trị đạo
đức và động cơ chi phối các hành vi ứng xử.
b. Khái niệm sáng tạo