SKKN Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM tại câu lạc bộ STEM trường THPT
Các thầy cô cần file liên hệ với chúng tôi tại fanpage facebook O2 Education
Hoặc xem nhiều SKKN hơn tại: Tổng hợp SKKN luận văn luận án O2 Education
I. ĐIỀU KIỆN TẠO RA SÁNG KIẾN
Bộ Giáo dục và Đào tạo đã giao quyền tự chủ xây dựng và thực hiện kế
hoạch giáo dục, phát huy vai trò sáng tạo của nhà trường và giáo viên; chỉ đạo các
cơ sở giáo dục trung học, tổ chuyên môn và giáo viên chủ động, linh hoạt trong
việc xây dựng kế hoạch giáo dục định hướng phát triển năng lực học sinh phù hợp
với điều kiện thực tế của nhà trường, địa phương và khả năng của học sinh. Từ
năm học 2013-2014, các trường phổ thông được giao quyền tự chủ trong việc xây
dựng và triển khai kế hoạch giáo dục dựa vào mục tiêu giáo dục quy định trong
chương trình góp phần nâng cao chất lượng giáo dục, phù hợp với điều kiện cụ thể
của nhà trường theo tinh thần các văn bản chỉ đạo của Bộ GDĐT: Công văn số
3535/BGDĐT-GDTrH ngày 27 tháng 5 năm 2013 về việc Hướng dẫn triển khai
thực hiện phương pháp “Bàn tay nặn bột” và các phương pháp dạy học tích cực
khác; Công văn số 791/HD-BGDĐT ngày 25 tháng 6 năm 2013 về việc hướng
dẫn thí điểm phát triển chương trình giáo dục nhà trường phổ thông; Công văn số
5555/BGDĐT-GDTrH ngày 08 tháng 10 năm 2014 về việc hướng dẫn sinh hoạt
chuyên môn về đổi mới phương pháp dạy học và kiểm tra, đánh giá; tổ chức và
quản lí các hoạt động chuyên môn của trường trung học/trung tâm giáo dục
thường xuyên qua mạng; các công văn hướng dẫn thực hiện nhiệm vụ giáo dục
trung học hằng năm. Theo đó, thay cho việc dạy học đang được thực hiện theo
từng bài/tiết trong sách giáo khoa như hiện nay, các tổ/nhóm chuyên môn căn cứ
vào chương trình và sách giáo khoa hiện hành, lựa chọn nội dung để xây dựng
các chủ đề dạy học trong mỗi môn học và các chủ đề tích hợp liên môn phù hợp
với việc sử dụng phương pháp dạy học tích cực trong điều kiện thực tế của nhà
trường. Trên cơ sở rà soát chuẩn kiến thức, kĩ năng, thái độ theo chương trình
hiện hành và các hoạt động học dự kiến sẽ tổ chức cho học sinh theo phương
pháp dạy học tích cực, xác định các năng lực và phẩm chất có thể hình thành cho
học sinh trong mỗi chuyên đề đã xây dựng.
Theo nội dung chỉ đạo của các công văn, khuyến khích các nhà trường:
Trong năm học 2015-2016, nếu có điều kiện thuận lợi, nhà trường có thể giao cho
các tổ/nhóm chuyên môn xây dựng và thực hiện một vài chủ đề tích hợp liên môn
phù hợp. Trong trường hợp chưa có điều kiện thực hiện trong năm học 2015-
2016, các nhà trường cần tổ chức xây dựng kế hoạch giáo dục trong đó có các
chủ đề tích hợp liên môn để thực hiện từ năm học 2016-2017.
Các kiến thức liên môn có thể nằm ở chương trình của các lớp khác nhau,
hay ở cùng một môn học nhưng ở các giai đoạn khác nhau đều có thể được lựa
3
chọn để xây dựng thành các chủ đề dạy học tích hợp liên môn hay tích hợp kiến
thức ở cùng một môn học.
Thể theo điều kiện, hoàn cảnh cụ thể, kế hoạch triển khai các bài học/chủ
đề STEM và tổ chức các hoạt đông của câu lạc bộ STEM trong nhà trường.
Với những lý do trên tôi chọn đề tài: “Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề
STEM tại câu lạc bộ STEM trường THPT Nguyễn Khuyến” để hướng dẫn HS
học tập bài học STEM và tổ chức các hoạt động trải nghiệm tại câu lạc bộ STEM
của trường.
II. MÔ TẢ GIẢI PHÁP
1. Mô tả giải pháp trước khi tạo ra sáng kiến
1.1. Đến nay, khái niệm STEM không còn xa lạ gì đối với đa số giáo viên ở
các cấp các cấp học, tuy nhiên không ít giáo viên vẫn còn những nhầm lẫn giữa
khái niệm STEM và S TEAM hay STREAM
Tôi cũng có dịp tham gia các lớp tập huấn về triển khai đưa giáo dục STEM
vào trong các nhà trường tại TP Hải Phòng, tại thành phố Đã Nẵng, hay Đại học
Bách khoa Hà Nội. hay là thành viên tham gia tích cực của các diễn đàn: “Nhóm
STEM 4.0”; nhóm facebook “Công đồng giáo viên STEM”” …thì gặp rất nhiều
các tình huống như:
Tham quan một sản phẩm của một chủ đề STEM, tại gian trưng bày của
ngày Hội STEM, có vài giáo viên tranh luận nhau sôi nổi, “Đây là sản phẩm
STEM”, nhóm khác thì đây là sản phẩm “STEAM” .. Như vậy, việc việc hiểu căn
kẽ về khái niệm STEM cũng chưa thống nhất giữa những người sẽ triển khai việc
giảng dạy các chủ đề STEM trong nhà trường
Trên nhóm “Cộng đồng giáo viên STEM” có rất nhiều ý kiến: “Các thầy cô
ơi ai có giáo án STEM lịch sử 7 cho em xin”, hay những câu tương tự về giáo án
hay chủ đề STEM cho các môn Văn học, Địa lí … Thực trạng này cũng đang sảy
ra ở rất nhiều trường học nhiều giáo viên tiến hành cho học sinh làm một thí
nghiệm trong giờ Hóa học hay một giừo Vật lí học sinh chỉ quan sát, hoặc được
làm theo một thao tác có trước và gọi đó là một giờ dạy STEM , với những nội
dung trên nêu ra trên diễn đàn mà điều này đã có lúc thành viên tích cực Đỗ
Hoàng Sơn – Giám đốc Công ty Cổ phần Văn hóa Giáo dục Long Minh đã trả lời
“không có STEM cho Văn học, STEM cho Lịch sử; hay không có STEM Hóa
hco mà chỉ có thí nghiệm Hóa…”
4
Và khi nhà trường, đã có câu lạc bộ STEM triển khai đến các nhóm nhỏ
dựu án, thì các nhóm dự án này lại lấy tên các tiêu đề “CLB STEM Hóa học”.
“Câu lạc STEM quan trắc mặn” … như vậy việc hiểu cá thaautj ngữ STEM ở đây
chưa nhất quán rõ ràng
Tóm lại, cần phải nghiên cứu kỹ tổng quan về STEM, định hướng đưa giáo
dục STEM trong chương trình giáo dục ở các cơ sở giáo dục, nắm vững mục
đích, chủ chương đường lối về giáo dục STEM của đơn vị để triển khai một cách
đồng bộ với các hoạt động giáo dục khác.
1.2. Việc quyết liệt của các cấp quản lí cũng như các cơ sở giáo dục đưa giáo
dục STEM vào nhà trường dẫn đến một thực tế là:
Nhiều giáo viên còn mơ hồ về khái niệm và mục tiêu của giáo dục STEM,
chưa phân biệt được như thế nào là bài giảng STEM, như thế nào là hoạt động
trải nghiệm STEM. Do chưa hiểu thấu đáo, nên khi tham gia các buổi tập huấn,
các diễn đàn về giáo dục STEM, họ còn có một số ngộ nhận thường gặp như:
– Nghe diễn giải về máy in 3D, về lập trình và lắp ráp robot là giáo dục
STEM, có nhiều giáo viên quan niệm giáo dục STEM là thực hiện quy trình in
3D, thực hiện lập trình lắp ráp robot. Giáo dục STEM có nền tảng từ giáo dục
khoa học nên chủ đề giáo dục STEM rất đa dạng đi từ những kiến về Vật lí, Hóa
học, Sinh học, khoa học môi trường, khoa học vũ trụ … Khi phân tích máy in 3D,
thì phải được hiểu nó đang trong khâu nào của quy trình thiết kế kỹ thuật trong
giáo dục STEM, hay học sinh lập trình và lắp ráp robot thì câu hỏi đặt ra là học
sinh học được những kiến thức gì? Có sự gắn kết giữa các nhóm kiến thức STEM
với nhau như thế nào? Chương trình giúp học sinh học được kỹ năng gì? Học sinh
liên hệ được gì với thực tế xung quanh.
Như vậy, cần nghiên cứu một quy trình thiết kế kỹ thuật trong giáo dục
STEM chuẩn nhất áp dụng cho các bài dạy dạy STEM và hoạt động trải nghiệm
STEM với sự linh hoạt phù hợp cho từng chủ đề, từng mục tiêu giáo dục cụ thể
và cũng vừa sức, phù hợp với đặc điểm của cơ sở giáo dục. Đồng thời áp dụng
của một số phương pháp dạy học hiệu quả cho hoạt động giáo dục STEM như:
Phương pháp 5E; Quy trình thiết kế kỹ thuật gồm 6 bước (hỏi, tượng tưởng, lên
kế hoạch, sáng tạo, kiểm tra và cải thiện, chia sẻ); phương pháp dạy học các chủ
đền STEM dựa trên khám phá; hay xây dựng bộ công cụ đánh giá chủ đề STEM,
để tổ chức dạy học các chủ đề STEM được hiệu quả.
2. Mô tả giải pháp sau khi có sáng kiến
5
Phần 1.
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ STEM
VÀ ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỰC STEM TRONG CHƯƠNG TRÌNH
GIÁO DỤC PHỔ THÔNG 2018
1. 1. Giải nghĩa các thuật từ STEM
Thuật ngữ STEM là viết tắt của bốn chữ: Khoa học (Science), Công nghệ
(Technology), Kỹ thuật (Engineering), Toán (Mathematics). Thuật ngữ này bắt
đầu vào những năm 1990 tại Hoa kỳ.
Thuật ngữ STEAM: Năm 2008 tại một hội nghị khoa khọc về giáo dục
công nghệ tại một thành phố của Mỹ, người ta đã đề xuất mô hình giáo dục kết
hợp với yếu tố nghệ thuật (Art) và gọi đó là giáo dục STEAM = STEM + ARrt,
tích hợp thêm yếu tố nghệ thuật , theo quan điểm của người sáng lập thì yếu tố
nghệ nghệ thuật ở đây bao gồm nghệ thuật ngôn ngữ, nghiên cứu xã hội, nghệ
thuật về thể chất, mỹ thuật và âm nhạc, với mô hình giáo dục này đã lan nhanh
đến nhiều nước, như ở Hàn Quốc, Bộ Giáo dục Khoa học và Công nghệ đã đưa
vào chương trình giáo dục tổng thể, là một chương trình giáo dục đào tạo cho học
sinh phổ thông từ năm 2010. Chương trình giáo dục này được đông đảo giáo viên
cấp tiểu học và mầm non ủng hộ, vì ở các cấp học này quá trình tích hợp trong
dạy học dễ dàng hơn.
Thuật từ STREAM: năm 2014, theo luận điểm của tiến sĩ Rob Rurman, Mỹ
sẽ là thiếu sót lớn nếu bỏ qua rèn luyện khi bỏ qua rèn luyện khả năng đọc hiểu và
viết cho học sinh. Nên ông đề nghị bổ sung thêm chữ R (viết tắt của Reading
trong tiếng anh) và trở thành STREAM, theo đó STREAM có được theo công
thức STREAM = STEAM + Arts + [reading + writing].
Như vậy, việc tìm hiểu các thuật ngữ STEM, STEAM, STREAM, để giúp
giáo viên có cái nhìn tổng thể giúp cho giáo viên chủ động trong việc giải thích
thắc mắc của đồng nghiệp của học sinh, … Theo chương trình giáo dục phổ thông
mới có định hướng cụ thể, rõ ràng là tập trung sâu vào triển khai các chủ đề giáo
dục STEM, phải thể hiện rõ được giáo dục STEM với sự đa dạng trong cách tiếp
cận chú trọng thực hành khoa học và kỹ thuật, tư duy cao, có sự gắn kết liên môn.
1.2. Định hướng giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông
2018
Việt Nam là quốc gia đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa và
hội nhập quốc tế, cuộc Cách mạng 4.0 mở ra nhiều cơ hội trong việc nâng cao
trình độ công nghệ, nâng cao năng lực sản xuất và cạnh tranh sản phẩm đồng thời
6
là cơ hội lớn cho sản xuất công nghiệp với trình độ và công nghệ tiên tiến.
Tại Chỉ thị số 16/CT-TTg ngày 4/5/2017 của Thủ tướng Chính phủ đã chỉ rõ:
“Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 với xu hướng phát triển dựa trên nền
tảng tích hợp cao độ của hệ thống kết nối số hóa – Vật lí – Sinh học với sự đột
phá của Internet vạn vật và trí tuệ nhân tạo đang làm thay đổi căn bản nền sản
xuất của thế giới. Cách mạng công nghiệp lần thứ 4 với đặc điểm là tận dụng
một cách triệt để sự lan tỏa của số hóa và công nghệ thông tin. Làn sóng công
nghệ mới này đang diễn ra với tốc độ khác nhau tại các quốc gia trên thế giới,
nhưng đang tác động mạnh mẽ, ngày một tăng tới mọi mặt của đời sống kinh
tế- xã hội, dẫn đến việc thay đổi phương thức và lực lượng sản xuất của xã
hội”.
Tuy nhiên, nếu không bắt nhịp được với tốc độ phát triển của thế giới và khu
vực, Việt Nam sẽ phải đối mặt những thách thức, tác động tiêu cực như: Sự tụt
hậu về công nghệ dẫn đến suy giảm sản xuất kinh doanh; dư thừa lao động có kĩ
năng và trình độ thấp gây phá vỡ thị trường lao động truyền thống, ảnh hưởng tới
tình hình kinh tế xã hội đất nước.”
Chúng ta đang tích cực thực hiện đổi mới căn bản toàn diện giáo dục đào tạo
theo tinh thần của Nghị quyết 29-BCHTW, đổi mới phương pháp dạy, hình thức
tổ chức dạy học để chuyển từ chủ yếu quan tâm đến việc cung cấp kiến thức sang
việc quan tâm hình thành, phát triển các năng lực, phẩm chất người học, phát huy
tính tích cực, chủ động, sáng tạo của học sinh, tăng cường kĩ năng thực hành…
Như vậy, theo chương trình giáo dục phổ thông mới 2018, giáo dục STEM
được thể hiện rõ qua các luận điểm [2]:
1.2.1. Về nhận thức và hành động
Về TƯ TƯỞNG (chiến lược, định hướng) giáo dục, bên cạnh định hướng
giáo dục toàn diện, THÚC ĐẨY giáo dục 4 lĩnh vực: Toán học, Khoa học tự
nhiên, Kĩ thuật, Công nghệ với mục tiêu “định hướng và chuẩn bị nguồn nhân lực
đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các ngành nghề liên quan tới các lĩnh vực
STEM, nhờ đó, nâng cao sức cạnh tranh của nền kinh tế”;
Về phương pháp TIẾP CẬN LIÊN MÔN (khoa học, công nghệ, kĩ thuật,
toán) trong dạy học với mục tiêu: nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM;
vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn; (3) kết nối trường
học và cộng đồng; định hướng hành động, trải nghiệm trong học tập; (hình thành
và phát triển năng lực và phẩm chất người học.
1.2.2. Về phương pháp tiếp cận liên môn và phát triển năng lực của người
học:
7
Giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông mới 2018 có đầy đủ
các môn học STEM. Đó là, các môn toán, khoa học tự nhiên, công nghệ, tin học.
Việc hình thành nhóm môn Công nghệ và Nghệ thuật ở giai đoạn giáo dục định
hướng nghề nghiệp cùng với quy định chọn 5 môn học trong 3 nhóm sẽ đảm bảo
mọi học sinh đều được học các môn học STEM;
Chương trình giáo dục phổ thông 2018 đã nâng cao vai trò giáo dục tin học
và giáo dục cộng nghệ. Điều này không chỉ thể hiện rõ tư tưởng giáo dục STEM
mà còn là sự điểu chỉnh kịp thời của giáo dục phổ thông trước cuộc cách mạng
công nghiệp 4.0;
Các chủ đề STEM trong chương trình môn học tích hợp ở giai đoạn giáo
dục cơ bản như các môn môn Khoa học tự nhiên, mở rộng ở lớp 10, 11, 12; các
hoạt động trải nghiệm dưới hình thức câu lạc bộ nghiên cứu khoa học, trong đó có
các hoạt động nghiên cứu STEM;
+ Các nội dung giáo dục STEM đa dạng, phong phú thể hiện và xây dựng
thông qua chương trình địa phương, kế hoạch giáo dục nhà trường; qua những
chương trình, hoạt động STEM được triển khai,
1.2.3. Về mức độ phù hợp ở các cấp độ dạy học tích hợp theo chủ đề liên
môn, vận dụng kiến thức liên môn giải quyết các vấn đề thực tiễn.
Nghiên cứu chương trình giáo dục phổ thông 2018, có thể chỉ ra các hình
thức giáo dục STEM như: (1) Dạy học theo chủ đề liên môn; (2) Hoạt động
nghiên cứu khoa học của học sinh; (3) Hoạt động câu lạc bộ khoa học – công
nghệ; (4) Hoạt động tham quan, thực hành, giao lưu với các cơ sở giáo dục đại
học, giáo dục nghề nghiệp và doanh nghiệp. Các hoạt động dạy và học có thể
được thực hiện ở phòng học bộ môn, vườn trường, không gian sáng chế
(makerspaces),… hoặc ở các cơ sở giáo dục, đơn vị kinh tế – xã hội ngoài khuôn
viên trường học.
1.2.4. Cơ hội thực hiện một dung giáo dục STEM thể hiện qua một số môn
học [2]:
Môn Vật lí:
Môn vật lí thuộc lĩnh vực khoa học tự nhiên, mô tả các hiện tượng tự nhiên
và đặc tính của vật chất; nội dung môn vật lí bao gồm từ cấu tạo hạt cơ bản tới
cấu trúc vũ trụ. Vật lí học là cơ sở của nhiều ngành kĩ thuật và công nghệ quan
trọng. Vì vậy những hiểu biết và phương pháp nhận thức vật lí có giá trị to lớn
trong quá trình nhận thức và trong cuộc sống. Có rất nhiều cơ hội trong việc tích
hợp những nội dung vật lí với các môn học khác để thực hiện dạy học theo phương
thức STEM, theo đó học sinh được vận dụng kiến thức vào thực tiễn, đem đến sự
8
hứng thú và những trải nghiệm có ý nghĩa trong học tập môn học. Bản chất dạy
học các ứng dụng kĩ thuật của vật lí có sự tích hợp rõ ràng giữa vật lí và kĩ thuật.
Việc này càng rõ ràng hơn nếu vận dụng quy trình thiết kế kĩ thuật để tổ chức dạy
học các kiến thức vật lí trong từng bài học.
Môn Hóa học:
Hoá học là ngành khoa học thuộc lĩnh vực khoa học tự nhiên, nghiên cứu về
thành phần cấu trúc, tính chất và sự biến đổi của các đơn chất và hợp chất. Hoá
học có sự kết hợp chặt chẽ giữa lí thuyết và thực nghiệm, là cầu nối các ngành
khoa học tự nhiên khác như vật lí, sinh học, y dược và địa chất học. Những tiến
bộ trong lĩnh vực hoá học gắn liền với sự phát triển của những phát hiện mới
trong các lĩnh vực của các ngành sinh học, y học và vật lí. Hoá học đóng vai trò
quan trọng trong cuộc sống, sản xuất, góp phần vào sự phát triển kinh tế – xã hội.
Những thành tựu của hoá học được ứng dụng vào các ngành vật liệu, năng lượng,
y dược, công nghệ sinh học, nông – lâm – ngư nghiệp và nhiều lĩnh vực khác.
Trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018 môn Hóa học là môn học thuộc giai
đoạn giáo dục định hướng nghề nghiệp ở cấp trung học phổ thông, được học sinh
lựa chọn theo định hướng nghề nghiệp, sở thích và năng lực của bản thân.
Các kiến thức trong Hóa học đều có mối quan hệ hữu cơ với các môn học
khác như Toán học, Vật lí, Sinh học. Ví dụ: Cấu tạo nguyên tử, phương trình hóa
học, điều chế, thu khí, tính chất vật lí của các chất… có mối quan hệ đến kiến
thức Toán học, Vật lí; Các kiến thức về quang hợp, axit lipit, gluxit, protein… gắn
liền với kiến thức sinh học. Do đó, việc dạy học Hóa học bằng phương thức giáo
dục tích hợp theo cách tiếp cận liên môn là cần thiết. Bên cạnh đó, các kiến thức
về phân bón hóa học, ứng dụng của các chất… đều gắn kết với công nghệ; các bài
học có tích hợp giáo dục môi trường như chống ô nhiễm môi trường nước, hiệu
ứng nhà kính, mưa axit, dầu mỏ, nhiên liệu… đều liên quan đến việc giáo dục ý
thức bảo vệ môi trường, đến lĩnh vực kinh tế – xã hội. Thông qua mô hình STEM,
học sinh được học Hóa học trong một chỉnh thể có tích hợp với toán học, công
nghệ, kĩ thuật và các môn khoa học khác; không những thế học sinh còn được trải
nghiệm, được tương tác với xã hội, với các doanh nghiệp. Từ đó kích thích được sự
hứng thú, tự tin, chủ động trong học tập của học sinh; hình thành và phát triển các
năng lực chung và năng lực đặc thù học tập; tạo ra sản phẩm giáo dục đáp ứng
với nhu cầu nguồn nhân lực hiện đại.
Môn Công nghệ:
Trong chương trình giáo dục phổ thông mới, môn Công nghệ phản ánh hai
thành phần là T (technology) và E (engineering) trong bốn thành phần của STEM.
9
Vì vậy, môn Công nghệ có vai trò quan trọng thể hiện tư tưởng giáo dục STEM
trong chương trình giáo dục phổ thông mới.
Sản phẩm, quá trình công nghệ môn học đề cập luôn mang tính tính hợp, gắn
với thực tiễn, liên hệ chặt chẽ với Toán học và Khoa học. Đặc điểm này là cơ sở
để tăng cường giáo dục STEM ngay trong dạy học môn Công nghệ dựa vào các
hoạt động thiết kế kĩ thuật, hoạt động nghiên cứu khoa học kĩ thuật.
Có sự tương đồng về phương pháp, hình thức tổ chức dạy học giữa dạy học
công nghệ và giáo dục STEM. Đó là chú trọng vào hoạt động, thực hành, trải
nghiệm và định hướng sản phẩm. Đây cũng là cơ sở để triển khai dạy học nhiều
nội dung công nghệ tiếp cận STEM.
Giáo dục STEM trong môn Công nghệ được thực hiện thông qua dạy học
các chủ đề, mạch nội dung, chuyên đề học tập từ tiểu học tới trung học như mô
hình điện gió, mô hình điện mặt trời, ngôi nhà thông minh, các bài toán thiết kế kĩ
thuật và công nghệ, nghề nghiệp STEM; các dự án nghiên cứu thuộc các lĩnh vực
kĩ thuật cơ khí, hệ thống nhúng, robot và máy thông minh. Khi triển khai chương
trình, giáo dục STEM trong dạy học môn Công nghệ sẽ tiếp tục được mở rộng
thông qua dạy học các chủ đề liên môn giữa các môn học STEM.
Môn Công nghệ cung cấp kiến thức có hệ thống về quy trình và kĩ thuật dùng
để chế biến vật liệu và thông tin, thiết bị, phương pháp và các hệ thống dùng
trong việc tạo ra hàng hóa và cung cấp dịch vụ. Công nghệ, dựa trên những thành
tựu của khoa học, tạo ra các sản phẩm, dịch vụ công nghệ, giải quyết các vấn đề
đặt ra trong thực tiễn, cải tạo thế giới, định hình môi trường sống của con người.
Công nghệ là cầu nối, góp phần làm nổi rõ tính ứng dụng, gắn kết với thực tiễn của
khoa học và toán học với thế giới, thể hiện rõ sự sáng tạo của con người thông qua
các giải pháp công nghệ và tối ưu. Do vậy, Công nghệ đóng vai trò quan trọng
trong việc cụ thể hóa triển khai các chủ đề STEM.
Môn Toán:
Trong chương trình giáo dục phổ thông mới, môn Toán phản ánh thành phần
M (mathematics) của STEM. Vì vậy, môn Toán có nhiều cơ hội thể hiện tư tưởng
giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông mới.
Môn Toán với tính đặc thù là công cụ nền tảng trong nghiên cứu tất cả các
môn khoa học tự nhiên nên gần như mặc định là nó luôn xuất hiện trong mọi chủ
đề giáo dục STEM. Các tính toán thường hiện hữu một cách ngầm ẩn nơi người
học sinh dù họ có ý thức hoặc không để tâm đến việc mình đang sử dụng Toán
học như một công cụ trong các giải pháp cụ thể để giải quyết vấn đề mà người
giáo viên đặt ra trong ngữ cảnh môn học Vật lý, Hoá học, Sinh học, Công nghệ,
Tin học,… Và vì vậy, vị trí của môn Toán thường khá khiêm tốn trong một chủ
10
đề giáo dục STEM.
Dù vậy, vẫn có thể xây dựng một số chủ đề dạy học theo định hướng giáo
dục STEM mà trong đó một số tri thức Toán đóng vai trò chính. Đó thường là khi
tri thức Toán này có mối quan hệ liên môn hoặc xuyên môn như gắn liền với tri
thức tương ứng bên Vật lý (véctơ toán-vectơ lực, tâm tỉ cự-trọng tâm, …), trong
Sinh học (xác suất-tỉ lệ trong lai 1 tính trạng, …), … Trong những trường hợp
này, vấn đề của môn học khoa học có thể được dùng như “vật liệu” để tổ chức hoạt
động nghiên cứu tri thức Toán và sản phẩm của hoạt động STEM sẽ gắn với ứng
dụng của tri thức khoa học tương ứng
Môn Tin học:
Khoa học máy tính yêu cầu và có liên quan rất nhiều đến sự hiểu biết, ứng
dụng, đánh giá các công nghệ của nhiều chuyên ngành khác nhau. Có thể nói tư
duy máy tính, các nguyên tắc cơ bản của tính toán, các cơ sở lí thuyết giải quyết
vấn đề dựa trên máy tính là chìa khóa dẫn đến thành công của các nhánh khoa học
khác như kĩ nghệ, kinh doanh và thương mại trong thế kỷ 21.
Trong giáo dục phổ thông, Tin học là môn học có nhiều cơ hội thể hiện tư
tưởng giáo dục STEM. Môn học này có nhiều điểm chung nhất với đồng thời tất
cả các thành phần của STEM là S (Science), T (Technology), E (Engineering), M
(Mathematics). Cụ thể là:
– Hướng kiến thức này dựa trên một hệ thống cơ sở lí luận toán học chặt chẽ,
logic và khoa học.
– Trọng tâm của Khoa học máy tính là “tư duy máy tính” lấy cơ sở lí luận
hàn lâm làm nền tảng kết hợp thực nghiệm và đánh giá, đo đạc số liệu một cách
khoa học.
– Lõi của Khoa học máy tính là phần kiến thức thiết kế, xây dựng, kiểm thử
và đánh giá các lập trình, một kĩ năng đòi hỏi quá trình tiêu chuẩn kĩ thuật.
– Môn Tin học cung cấp các kiến thức công cụ cốt lõi về máy vi tính và ứng
dụng của máy vi tính trong đời sống và kĩ thuật. Cơ hội tích hợp nội dung của
môn Tin học là rất lớn. Môn Tin học vừa thể hiện như một dạng thức công nghệ
trong STEM vừa là nơi kết nối với tư duy lôgic trong toán học. Ngay khi sáng chế
ra máy vi tính, hàng loạt giải pháp kĩ thuật và các vấn đề khoa học đã được giải
quyết hiệu quả và nhanh chóng, ở trong trường phổ thông các thí nghiệm khoa
học ghép nối với các cảm biến cũng là một dạng thức sơ khai của việc tích hợp tin
học với lĩnh vực khoa học. Với sự phát triển vũ bão của công nghệ thông tin, yếu
tố công nghệ trong môn tin học đóng vai trò then chốt trong các chủ đề STEM về
robotic, trí tuệ nhân tạo và Internet vạn vật (IoT)
11
Môn Sinh học:
Sinh học là môn khoa học nghiên cứu về thế giới sinh vật vô cùng gần gũi
với đời sống hằng ngày của con người. Bên cạnh đó, môn Sinh học cũng có mối
quan hệ chặt chẽ với các môn học khác như Vật lí, Hóa học, Toán học,…; vận
dụng kiến thức của các môn học này vào giải thích các hiện tượng, quy luật sinh
học. Cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, kiến thức Sinh học ngày càng
được bổ sung nhiều hơn và ngày càng rút ngắn khoảng cách giữa lí thuyết và ứng
dụng. Chính vì thế các chủ đề STEM trong môn Sinh học cũng khá phong phú và
đa dạng, từ những chủ đề liên quan đến việc chăm sóc sức khỏe bản thân, gia đình
đến những chủ đề giải quyết các vấn đề mang tính toàn cầu như biến đổi khí hậu,
ô nhiễm môi trường, suy giảm đa dạng sinh học,
1.3. Phân tích nghiên cứu công văn của Bộ Giáo dục và Đào tạo [1] và
lập kế hoạch chi tiết phù hợp với đặc thù môn học và cơ sở vật chất, điều
kiện của nhà trường, cụ thể gồm các nội dung:
– Dạy học các môn khoa học theo bài học STEM
+ Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường. Theo
cách này giáo viên thiết kế các bài học STEM để triển khai trong quá trình dạy
học các môn học thuộc chương trình giáo dục phổ thông theo hướng tiếp cận tích
hợp nội môn hoặc tích hợp liên môn ngay trong quá trình dạy học;
+ Các chủ đề, bài học, hoạt động STEM bám sát nội dung chương trình của
các môn học nhằm thực hiện chương trình giáo dục phổ thông theo thời lượng
quy định của các môn học trong chương trình.
+ Học sinh thực hiện bài học STEM được chủ động nghiên cứu sách giáo
khoa, tài liệu học tập để tiếp nhận và vận dung kiến thức thông qua các hoạt
động: lựa chọn giải pháp giải quyết vấn đề; thực hành thiết kế, chế tạo, thử
nghiệm mẫu thiết kế; chia sẻ, thảo luận, hoàn thiện hoặc điều chỉnh mẫu thiết kế
dưới sự hướng dẫn của giáo viên.
– Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM
+ Trong hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh được khám phá các thí
nghiệm, ứng dụng khoa học, kỹ thuật trong thực tiễn đời sống. Qua đó, nhận biết
được ý nghĩa của khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học đối với đời sống con
người, nâng cao hứng thú hoc tập các môn học STEM.
+ Để tổ chức thành công các hoạt động trải nghiệm STEM, cần có sự tham
gia hợp tác của với các cơ sở giáo dục đại học, cơ sở nghiên cứu, cơ sở giáo dục
nghề nghiệp, doanh nghiệp, hộ kinh doanh, các thành phần kinh tế – xã hội khác
12
và gia đình để tổ chức có hiệu quả các hoạt động trải nghiệm STEM phù hợp với
các quy định hiện hành.
+ Tập trung tổ chức tốt hoạt động của câu lạc bộ STEM tạo tiền đề khác thác
các dựu án nghien cứu trong khuôn khổ cuộc thi khoa học kỹ thuật, đồng thời qua
tham gia câu lạc bộ STEM còn là cơ hội để học sinh thấy được sự phù hợp về
năng lực, sử thích, giá trị của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM.
+ Hoạt động trải nghiệm STEM được tổ chức theo kế hoạch giáo dục hàng
năm của nhà trường; nội dung mỗi buổi trải nghiệm được thiết kế thành bài học
cụ thể, mô tả rõ mục đích, yêu cầu, tiến trình trải nghiệm và dự kiến kết quả. Ưu
tiên những hoạt động liên quan, hoạt động tiếp nối ở mức vận dụng (thiết kế, thử
nghiệm, thảo luận và chỉnh sửa) của các hoạt động trong bài học STEM theo kế
hoạch dạy học của nhà trường.
– Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật
+ Giáo dục STEM thực hiện thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học và tổ
chức các cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật với các chủ đề khác nhau thuộc các
lĩnh vực năng lượng … robot, năng lượng tái tạo, môi trường, biến đổi khí hậu,
nông nghiệp thông minh …
+ Hoạt động này dành cho những học sinh có năng lực, sở thích và hứng thú
với các hoạt động tìm tòi, khám phá khoa học, kỹ thuật giải quyết các vấn đề thực
tiễn; thông qua quá trình tổ chức dạy học các bài học STEM và hoạt động trải
nghiệm STEM phát hiện các học sinh có năng khiếu để bồi dưỡng, tạo điều kiện
thuận lợi học sinh tham gia nghiên cứu khoa học, kĩ thuật.
+ Tổ chức tốt hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật được thực hiện dưới
dạng một đề tài/dự án nghiên cứu bởi một cá nhân hoặc nhóm hai thành viên,
dưới sự hướng dẫn của giáo viên hoặc nhà khoa học có chuyên môn phù hợp.
Phân tích các nội dung trên, theo tôi có thể xây dựng chủ đề STEM thông
qua các bước:
Bước 1: Xác định đối tượng, thời gian, hình thức chủ đề chủ đề STEM
+ Về đối tượng: bám sát đối tượng phù hợp với chủ đề trên cơ sở chương
trình kế hoạch giáo dục của tổ nhóm chuyên môn trong nhà trường (với trường
THPT Nguyễn Khuyến tập trung vào đối tượng học sinh là lóp 10 và lớp 11)
+ Về thời gian: xác định rõ thời gian chuẩn bị và thời gian thực hiện. Với
chủ đề dạy học trên lớp thì thời gian thực hiện là 45 phút, ở câu lạc bộ là 45 phút;
13
+ Về hình thức: tổ chức giờ học chính khóa tại câu lạc bộ, hoạch có thể tại
cơ sở sản xuất, doanh nghiệp, xưởng đào tạo …
Bước 2: Nêu vấn đề thực tiễn
+ Giáo viên có thể nêu vấn đề thực tiễn bằng nhiều hình thức như một câu
chuyện tinhfh uống thực tiễn, một dự án học tập giải quyết vấn đề thực tiễn, một
hoạt động trải nghiệm sáng tạo, hay một hoạt động nghiên cứu khoa học… làm
xuất hiện vấn đề thực tiễn cho học sinh cần giải quyết.
Bước 3. Đặt câu hỏi định hướng, hình thành ý tưởng của chủ đề, hệ thống
kiến thức STEM trong chủ đề
Các câu hỏi tập trung vào các nội dung: Chủ đề nhằm mục đích gì? Nhiệm
vụ chính trong chủ đề là gì? Chủ đề có ý nghĩa gì trong thực tiễn? Kiến thức các
môn học STEM nào có liên quan?…
Xây dựng kiến hệ thống kiến thức thuộc lĩnh vực STEM trong chủ đề, cần
xác định trọng tâm, kết hợp kiến thức liên môn
Bước 4. Xác định mục tiêu của chủ đè
Phải làm rõ được mục tiêu của chủ đề về kiến thức, kỹ năng, thái độ cần đạt
được sau khi thực hiện chủ đề STEM cho học sinh. Mục tiêu đảm bảo rõ ràng, có
tính khả thi, phù hợp năng lực học sinh, và điều kiện địa phương, ., nhà trường
Bước 5. Chuẩn bị các mẫu vật, bằng hóa chất, dụng cụ, thiết bị, vị trí để thực
hiện chủ đề
Trên cơ sở, mục tiêu, yêu cầu đạt được của chủ đề, giáo viên chuẩn bị hoặc
hướng dẫn học sinh chuẩn bị đầy đủ các cơ sở vật chất, dụng cụ … cần thiết để tổ
chức thực hiện chủ đề
Bước 6. Xác định quy trình (các chuỗi hoạt động) kỹ thuật giải quyết vấn đề
thực tiễn bằng ứng dụng STEM và thực hiện được các hoạt động giải quyết vấn
đề thực tiễn
Giáo viên xây dựng quy trình thiết kế thực hiện chủ đề STEM theo các hoạt
động một cách rõ rang, chi tiết, cụ thể để học sinh dễ tthực hiện
Bước 7. Báo cáo kết quả, nêu kiến nghị, đề xuất hướng phát triển (mới) của
chủ đề
14
Sau khi thực hiện chủ đề, học sinh báo cáo kết quả ứng dụng STEM giải
quyết vấn đề thực tiễn, có thể đề xuất các vấn đề mới phát sinh, ý tưởng mới liên
quan đến chủ để đã hoàn thành. Giáo viên tổng kết, kết luận và đánh gái chủ đề.
1.4. Định hướng và tầm nhìn của trường THPT Nguyễn Khuyến Nam
Định
Lãnh đạo nhà trường triển khai quyết liệt từ việc phổ biến toàn bộ cho giáo
viên nghiên cứu chương trình giáo dục phổ thông 2018, triển khai nhiều hoạt
động giáo dục trong đó có các hoạt động giáo dục STEM nhằm đáp ứng những
yêu cầu và mục đích của chương trình giáo dục phổ thông mới, có thể kể đến một
số các nội dung:
Toàn bộ giáo viên của nhà trường tham gia nghiên cứu chương trình giáo
dục phổ thông 2018, BGH có tổ chức đánh giá, rút kinh nghiệm cho từng giai
đoạn’
Từ đầu năm 2019, nhà trường đã thành lập các câu lạc bộ STEM, giao cho
cá nhân phụ trách, liên kết với các trưng tâm có năng lực và kinh nghiệm về giáo
dục STEM như đại học VinUni, đại học Bách khoa Hà Nội, trường THPT Lê
Hồng Phong Nam Định, hay mời các chuyên gia về STEM tư vấn hướng dẫn các
hoạt động của nhà trường, tạo điều kiện thuận lợi về nhân sự, vật chất cho câu lạc
bộ STEM hoạt động. Trong năm học 2020-2021, BGH chỉ đạo cho CLB tuyển
thành viên, triển khai các dự án STEM trọng điểm trong năm học như: Dự án
quan trắc mặn. dự án thiết kế lắp đặt tưới nước tự động cho hệ thống cây cảnh và
hoa tại khu B của nhà trường, dự án cải tạo và phục chế xe đạp cũ, dự án ứng
dụng lập trình Arduino cho nhà thông minh, …
Với sự năng động sáng tạo của lãnh đạo nhà trường, đa phần giáo viên đã
nghiêm túc nghiên cứu chương trình giáo dục phổ thông mơi, các nhóm dự án
nhỏ đã triển khai đi, lịch học cố định của các thành viên câu lạc STEM vào chiều
thứ 3 hàng tuần.
15
Phần 2.
XÂY DỰNG KẾ HOẠCH DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM TRONG
TRƯỜNG THPT NGUYỄN KHUYẾN
1. Xây dựng các tiêu chí xây dựng chủ đề STEM
Căn cứ văn bản chỉ đạo, kế hoạch triển khai dạy các hoạt động giáo dục
STEM của nhà trường, nghiên cứu tài liệu hướng dẫn triển khai đưa giáo dục
STEM vào nhà trường, xây dựng các tiêu chí xây dựng chủ đề dạy học STEM
gồm:
1.1. Tiêu chí 1: Chủ đề dạy học STEM tập trung vào các vấn của thực
tiễn
Trong năm học 2020-2021, trường THPT Nguyễn Khuyến ngoài các chủ
đề STEM như thiết kế thiết bị đo TDS trong nước, chế tạo bộ cảm biết bật tắt đèn
tự động trên nền lập trình Arduino, thiết kế máy bay không động cơ, thiết kế chế
tạo tên lửa nước, thiết kế chế tạo đèn lồng kéo quân…. Nhà trường định hướng
vào các chủ đề STEM có tính thực tế là: Dự án quan trắc mặn, đây là dự án liên
kết với trường đại học Bách Khoa Hà Nội khảo sát vấn đề xâm nhập mặn ở một
số huyện Hải Hậu, Giao Thủy, Nghĩa Hưng; Dự án phục chế và cải tạo xe đạp
cũ, với những chiếc xe đạp cũ dư thừa trong các gia định, nhớm sẽ quyên góp ủng
hộ đề lên kế hoạch lắp đặt, phục chế để thành các xe đạp chắc chắn làm công tác
thiện nguyện giúp những người dân khó khăn; Dự án thiết kế và lắp đặt hệ thống
tưới nước tự động cho cây cảnh và hoa tại khu B của nhà trường,
1.2. Tiều chí 2: Cấu trúc chủ đề/ bài học STEM kết hợp tiến trình khoa
học và quy trình thiết kế kĩ thuật
Tiến trình bài học STEM trong nhà trường cũng phải đảm bảo theo một quy
trình thiết kế kỹ thuật trong giáo giục STEM. Theo quy trình này học sinh cẩn thực hiện
theo một quy trình cụ thể [2]:
16
1.3. Tiêu chí 3: Phương pháp dạy học bài học/chủ đè STEM đưa học sinh
vào hoạt động tìm tòi và khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm và tạo
ra sản phẩm
Quá trình tìm tòi khám phá được thể hiện trong tất cả các hoạt động của chủ
đề STEM, tuy nhiên trong hoạt động 2 và hoạt động 4 quá trình này cần được
khai thác triệt để. Trong hoạt động 2 học sinh sẽ thực hiện các quan sát, tìm tòi,
khám phá để xây dựng, kiểm chứng các quy luật. Qua đó, học được kiến thức nền
đồng thời rèn luyện các kĩ năng tiến trình như: Quan sát, đưa ra dự đoán, tiến
hành thí nghiệm, đo đạc, thu thập số liệu, phân tích số liệu… Trong hoạt động 4,
quá trình tìm tòi khám phá được thể hiện giúp học sinh kiểm chứng các giải pháp
khác nhau để tối ưu hoá sản phẩm.
Trong các bài học STEM, hoạt động học của học sinh được thực hiện theo
hướng mở có “khuôn khổ” về các điều kiện mà học sinh được sử dụng (chẳng hạn
các vật liệu khả dụng). Hoạt động học 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
17
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 tòi, khám phá của bản thân.
1.4. Tiêu chí 4: 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, đòi
hỏi tất cả giáo viên STEM được phân công phụ trách câu lạc bộ làm việc cùng
nhau để áp dụng phương thức dạy học theo nhóm, tiến trình và yêu cầu về sản
phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành. Làm việc nhóm trong thực hiện các
hoạt động của bài học STEM là cơ sở phát triển năng lực giao tiếp và hợp tác cho
học sinh
1.5. Tiêu chí 5: Nội dung bài học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung
khoa học và toán mà học sinh đã và đang học
Trong các bài học STEM, giáo viên cần kết nối và tích hợp một cách có mục
đích nội dung từ các chương trình khoa học, công nghệ, tin học và toán. Lập kế
hoạch để hợp tác với các 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, công nghệ, tin
học và toán không 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 toán, công nghệ, tin học
và khoa học của học sinh
1.6. Tiêu chí 6: 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 trò quan trọng của năng lực giải quyết
vấn đề và sáng tạo trong dạy học STEM
2. Xây dựng kế hoạch dạy học chủ đề/bài học STEM tại nhà trường
THPT Nguyễn Khuyến [2]
Với mỗi chủ đề/bài học STEM trong nhà trường phải đặt ra được yêu cầu là
học sinh phải học và sử dụng được kiến thức nền thuộc một môn nào đó trong nội
dung chương trình để sử dựng vào giải quyết vấn đề. Tiến trình mỗi bài học
STEM được thực hiện phỏng theo quy trình kĩ thuật, trong đó việc “Nghiên cứu
18
kiến thức nền” trong tiến trình dạy học mỗi bài học STEM chính là việc học để
chiếm lĩnh nội dung kiến thức trong chương trình giáo dục phổ thông tương ứng
với vấn đề cần giải quyết trong bài học, trong đó học sinh là người chủ động
nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu bổ trợ, tiến hành các thí nghiệm theo chương
trình học (nếu có) dưới sự hướng dẫn của giáo viên; vận dụng kiến thức đã học để
đề xuất, lựa chọn giải pháp giải quyết vấn đề; thực hành thiết kế, chế tạo, thử
nghiệm mẫu; chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh thiết kế. Thông qua quá trình học tập
đó, học sinh được rèn luyện nhiều kĩ năng để phát triển phẩm chất, năng lực.
Như vậy, tiến trình bài học STEM là sự kết hợp giữa tiến trình khoa học và
chu trình thiết kế kĩ thuật. Mặc dù vậy, các “bước” trong quy trình không được
thực hiện một cách tuyến tính (hết bước nọ mới sang bước kia) mà có những
bước được thực hiện song hành, tương hỗ lẫn nhau. Cụ thể là việc “Nghiên cứu
kiến thức nền có thể được” được thực hiện đồng thời với “Đề xuất giải pháp”;
“Chế tạo mô hình” cũng có thể được thực hiện đồng thời với “Thử nghiệm và
đánh giá”, trong đó bước này vừa là mục tiêu vừa là điều kiện để thực hiện bước
kia, những nội dung này thể hiện qua tiến trình bài học chủ đề sau [2];
Hình 5: Tiến trình bài học/
Xác định vấn đề
Nghiên cứu kiến thức nền
Toán Lí Hóa Sinh Tin CN
(Nội dung dạy học theo chương trình được sắp xếp lại phù hợp)
Đề xuất các giải pháp/bản thiết kế
Lựa chọn giải pháp/bản thiết kế
Chế tạo mô hình (nguyên mẫu)
Thử nghiệm và đánh giá
Chia sẻ và thảo luận
Điều chỉnh thiết kế
19
Hoạt động 1: Xác định vấn đề
Trong hoạt động này, giáo viên giao cho học sinh nhiệm vụ học tập chứa
đựng vấn đề, trong đó học sinh phải hoàn thành một sản phẩm học tập cụ thể với
các tiêu chí đòi hỏi học sinh phải sử dụng kiến thức mới trong bài học để đề xuất,
xây dựng giải pháp và thiết kế nguyên mẫu của sản phẩm cần hoàn thành. Tiêu chí
của sản phẩm là yêu cầu hết sức quan trọng, bởi đó chính là “tính mới” của sản
phẩm, kể cả sản phẩm đó là quen thuộc với học sinh; đồng thời, tiêu chí đó buộc
học sinh phải nắm vững kiến thức mới thiết kế và giải thích được thiết kế cho sản
phẩm cần làm
Mục tiêu: Xác định tiêu chí sản phẩm; phát hiện vấn đề/nhu cầu.
Cần xác định rõ mục tiêu của hoạt động này là tìm hiểu, thu thập thông tin,
“giải mã công nghệ” để từ đó học sinh có hiểu biết rõ ràng về một tình huống thực
tiễn; nguyên lí hoạt động của một thiết bị công nghệ hoặc một quy trình công
nghệ; xác định được vấn đề cần giải quyết hoặc đòi hỏi của thực tiễn theo nhiệm
vụ được giao; xác định rõ tiêu chí của sản phẩm phải hoàn thành.
Nội dung: Tìm hiểu về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ; đánh giá về hiện
tượng, sản phẩm, công nghệ…
Với mục tiêu nói trên, nội dung của hoạt động này chủ yếu là tìm tòi, khám
phá tình huống/hiện tượng/quá trình trong thực tiễn; tìm hiểu quy trình công
nghệ; nghiên cứu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của thiết bị công nghệ. Tùy
vào điều kiện cụ thể mà hoạt động này được tổ chức theo các hình thức khác
nhau: nghiên cứu qua tài liệu khoa học (kênh chữ, hình, tiếng); khảo sát thực địa
(tham quan, dã ngoại); tiến hành thí nghiệm nghiên cứu.
Cùng một nội dung, tùy vào điều kiện, có thể tổ chức cho học sinh hoạt động
ở trên lớp hoặc ngoài thực tiễn. Ví dụ: Cùng một yêu cầu nghiên cứu quy trình
chăn nuôi có thể được tổ chức cho học sinh hoạt động trên lớp thông qua video
hoặc tài liệu in; cũng có thể tổ chức cho học sinh đến tham quan thực tế tại một
trại chăn nuôi; cũng có thể yêu cầu học sinh tìm hiểu tại chính gia đình mình.
Vấn đề quan trọng là giáo viên phải giao cho học sinh thật rõ ràng yêu cầu
thu thập thông tin gì và làm gì với thông tin thu thập được. Để thực hiện hoạt
động này có hiệu quả, yêu cầu học sinh hoạt động cá nhân hết sức quan trọng, sau
đó mới tổ chức để học sinh trình bày, thảo luận về những gì mình thu thập được
kèm theo ý kiến của cá nhân học sinh về những thông tin đó (trong nhóm, trong
lớp).
20
– Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Các mức độ hoàn thành nội
dung (Bài ghi chép thông tin về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ; đánh giá, đặt
câu hỏi về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ).
Yêu cầu về sản phẩm (của hoạt động này) mà học sinh phải hoàn thành là
những thông tin mà học sinh thu thập được từ việc tìm hiểu thực tiễn; ý kiến của
cá nhân học sinh về hiện tượng/quá trình/tình huống thực tiễn hoặc quy trình, thiết
bị công nghệ được giao tìm hiểu. Những thông tin và ý kiến cá nhân này có thể sai
hoặc không hoàn thiện ở các mức độ khác nhau. Giáo viên có thể và cần phải dự
đoán được các mức độ hoàn thành của sản phẩm này để định trước phương án xử
lí phù hợp
– Cách thức tổ chức hoạt động: Giáo viên giao nhiệm vụ (nội dung,
phương tiện, cách thực hiện, yêu cầu sản phẩm phải hoàn thành); Học sinh thực
hiện nhiệm vụ (qua thực tế, tài liệu, video; cá nhân hoặc nhóm); Báo cáo, thảo
luận (thời gian, địa điểm, cách thức); Phát hiện/phát biểu vấn đề (giáo viên hỗ
trợ).
–Đánh giá: Trên cơ sở các sản phẩm của cá nhân và nhóm học sinh, giáo viên
đánh giá, nhận xét, giúp học sinh nêu được các câu hỏi/vấn đề cần tiếp tục giải
quyết, xác định được các tiêu chí cho giải pháp (sản phẩm khoa học hoặc sản
phẩm kĩ thuật) cần thực hiện để giải quyết vấn đề đặt ra. Từ đó định hướng cho
hoạt động tiếp theo của học sinh.
Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp
Trong hoạt động này, học sinh thực hiện hoạt động học tích cực, tự lực dưới
sự hướng dẫn của giáo viên. Trong bài học STEM sẽ không còn các “tiết học”
thông thường mà ở đó giáo viên “giảng dạy” kiến thức mới cho học sinh. Thay vào
đó, học sinh tự tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng vào việc đề xuất, thiết kế
sản phẩm cần hoàn thành. Kết quả là, khi học sinh hoàn thành bản thiết kế thì đồng
thời học sinh cũng đã học được kiến thức mới theo chương trình môn học tương
ứng.
– Mục tiêu: Mục tiêu của hoạt động này là trang bị cho học sinh kiến thức, kĩ
năng theo yêu cầu cần đạt của chương trình giáo dục phổ thông.
– Nội dung: Nghiên cứu nội dung sách giáo khoa, tài liệu, thí nghiệm để tiếp
nhận, hình thành kiến thức mới và đề xuất giải pháp/thiết kế.
Về bản chất, nội dung của hoạt động này là học kiến thức mới của chương
trình các môn học cần sử dụng để xây dựng và thực hiện giải pháp giải quyết vấn
đề đặt ra. Học sinh được hướng dẫn nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu bổ trợ,
21
làm thực hành, thí nghiệm để chiếm lĩnh kiến thức và rèn luyện kĩ năng theo yêu
cầu cần đạt của chương trình. Các nhà trường, giáo viên sử dụng khung thời gian
dành cho việc thực hiện nội dung này của chương trình để tổ chức hoạt động học
của học sinh theo phương pháp, kĩ thuật dạy học tích cực; tăng cường hướng dẫn
học sinh tự lực nghiên cứu sách giáo khoa và tài liệu bổ trợ để tiếp nhận và vận
dụng kiến thức (ngoài thời gian trên lớp),
Phân 3.
NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG MỘT SỐ PHƯƠNG
DẠY HIỆU QUẢ TRONG GIÁO DỤC STEM
Thực hiện mục tiêu phát triển các năng lực của học sinh theo chương trình giáo
dục phổ thông mới, theo tôi chúng ta có thể nghiên cứu và áp dụng một số phương
pháp, mô hình dạy học sau [2]:
1. Mô hình dạy học 5E
Dạy học khám phá theo mô hình 5E được Bybee và các cộng sự giới thiệu. 5E viết
tắt của 5 từ bắt đầu bằng chữ E trong tiếng Anh: Engage (Lôi cuốn), Explore (khám phá),
Explain (Giải thích), Elaborate (Mở rộng – củng cố), và Evaluate (Đánh giá). Phương
pháp 5E dựa trên thuyết kiến tạo (constructivism) của quá trình học, theo đó học sinh
xây dựng các kiến thức mới dựa trên các kiến thức hoặc trải nghiệm đã biết trước đó.
Các giai đoạn của phương pháp 5E cụ thể như sau:
1.1. Giai đoạn Engage (Lôi cuốn): Giáo viên /hoạt động học tập đề cập tới kiến
thức đã có của HS và định hướng cho học sinh được mong muốn tham gia vào tìm hiểu
kiến thức mới thông qua một số hoạt động nhỏ nhằm kích thích sự tò mò mà gợi ra
những kiến thức đã có từ trước. Các hoạt động nên tạo được mối liên kết giữa những
kinh nghiệm học tập có được trong quá khứ và hiện tại, bộc lộ được những quan niệm đã
có từ trước, và sắp xếp được những suy nghĩ của học sinh.
1.2. Giai đoạn Explore (Khám phá): Cung cấp cho học sinh các hoạt động cơ sở
làm nền tảng mà ở đó các quan niệm hiện tại (ví dụ: quan niệm sai lầm…), các quá trình,
các kĩ năng được thể hiện và sự thay đổi về mặt quan niệm được diễn ra dễ dàng. HS
thực hiện các hoạt động trong phòng thí nghiệm qua đó giúp HS vận dụng các kiến thức
đã biết để tự tạo ra các ý tưởng mới, giải thích được các câu hỏi và các khả năng có thể
xảy ra, và tự thiết kế và tiến hành các khảo sát
1.3. Giai đoạn Explain (Giải thích): Tập trung sự chú ý của học sinh vào các
khía cạnh cụ thể các pha trước và cung cấp các cơ hội để chứng minh các hiểu biết
thuộc về quan niệm, kĩ năng xử lí hoặc hành vi. Ở pha này cũng đồng thời cung cấp cơ
22
hội cho giáo viên để có thể đưa ra trực tiếp các quan niệm, quá trình hoặc kĩ năng. HS
giải thích sự hiểu biết của họ về các quan niệm đó. Sự giải thích từ giáo viên hoặc từ
giáo trình có thể giúp họ hiểu sâu hơn, chính xác hơn
1.4. Giai đoạn Elaborate (Mở rộng- củng cố): Giáo viên đưa ra các thử thách và
mở rộng những hiểu biết thuộc về khái niệm và các kĩ năng của học sinh. Thông qua các
thí nghiệm, các trải nghiệm mới, học sinh phát triển sâu hơn và rộng hơn sự hiểu biết,
có thêm các thông tin và đạt được các kĩ năng tương ứng. Học sinh áp dụng các hiểu
biết của họ về các khái niệm bằng cách tiến hành các hoạt động bổ sung
1.5. Giai đoạn Evaluate (đánh giá): khuyến khích học sinh tiếp cận các hiểu biết
và khả năng của họ và cung cấp cơ hội cho giáo viên đánh giá tiến trình của học sinh
trên con đường đạt được các mục tiêu học tập đề ra. Đánh giá không phải là một giai
đoạn nằm độc lập ở cuối cùng mà song hành với tất cả 4 pha còn lại
Trong trường hợp thuận lợi, phù hợp cho chủ đề có thể bổ sung một giai đoạn nữa
vào trở thành phương pháp dạy học 6E để sử dụng phù hợp hơn cho việc tổ chức dạy
học các bài học STEM, đó là giai đoạn Engineer (chế tạo). Giai đoạn Engineer này
ngay sau giai đoạn 3 Explain. Ở đó học sinh được vận dụng các kiến thức kĩ năng đã
được học vào chế tạo các sản phẩm phục vụ các nhu cầu thực tiễn.
2. Dạy học dựa trên mô hình thiết kế kỹ thuật (EDP)
https://www.nasa.gov/audience/foreducators/best/edp.html
Việc nghiên cứu quy trình thiết kế kỹ thuật (Engineering Design Process – EDP)
giúp giáo viên và học sinh giải quyết một vấn đề trong cuộc sống nhờ công nghệ, kỹ
thuật
23
Theo quy trình thiết kế kỹ thuật này, các bước gòm:
2.1. Đặt câu hỏi (Ask). gồm:
+ Xác định vấn đề, vấn đề là gì?
+ Xác định yêu cầu;
+ Xác định những hạn chế gặp phải …
2.2. Tưởng tưởng (Imagine), gồm:
+ Xây dựng ý tưởng bao gồm các giải pháp, sáng kiến nào?
+ Xác định các giải pháp đã thực hiện, sẽ thực hiện ..
2.3. Lên kế hoạch (Plan), gồm:
+ Chọn từ 2 đến 3 ý tưởng từ bước tưởng tưởng;
+ Vẽ phác thảo ý kiến tiềm năng;
+ Liệt kê nguyên vật liệu cần thiết;
+ Chọn một thiết kế tốt nhất làm sản phẩm
2.4. Thiết kế/ chế tạo (Create) và sáng tạo, gồm:
+ Chế tạo sản phẩm mẫu đáp ứng yêu cầu thiết kế đặt ra;
+ Nhấn mạnh vai trò của làm việc nhóm;
24
+ Tuân thủ các kế hoạch đã lập ra, thực hiện hóa ý tưởng
2.5. Kiểm nghiệm/kiểm tra (Experiment) và cải thiện, gồm:
+ Kiểm tra sản phẩm theo các tiêu chí, yêu cầu đặt ra?
+ Tiến hành các thí nghiệm;
+ Ghi đo;
+ Kiểm tra.
+ Đành giá sản phẩm có đạt yêu ccaauf chưa? Cần làm gì đề tốt hơn?
2.6. Cải tiến (Improve) và chia sẻ, gồm:
+ Dựa vào kết quả thí nghiệm, kiểm tra xác định:
Kết quả nào đạt?
Kết quả nào chưa đạt?
Điều gì có thể làm tốt hơn?
+ Xác định thay đổi, sửa đổi thiết kế
+ Trình bày ý tưởng với nhóm, với cộng đồng
Như vậy, quy trình thiết kế kỹ thuật trên thể hiện qua sơ đồ tóm tắt sau:
Quy trình
thiết kế kỹ
thuật
(Trong giáo
dục STEM)
25
3. Mô hình dạy học dựa vào khám phá [3]:
Xem bản đầy đủ trên google drive: TẠI ĐÂY
Các thầy cô cần file liên hệ với chúng tôi tại fanpage facebook O2 Education
Hoặc xem nhiều SKKN hơn tại: Tổng hợp SKKN môn hóa học cấp THPT
Hoặc xem thêm các tài liệu khác của môn hóa
Leave a Reply