SKKN Xây dựng và thực hiện các chủ đề dạy học STEM chương trình Vật lý 11 trường THPT

SKKN Xây dựng và thực hiện các chủ đề dạy học STEM chương trình Vật lý 11 trường THPT

ĐIỀU KIỆN TẠO RA SÁNG KIẾN
Ở nhiều quốc gia, cải cách giáo dục tập trung vào việc tăng khả năng,
hứng thú, đam mê khoa học của học sinh đối với STEM và giảng dạy STEM.
Tại Mỹ một trong các chiến lược chung nhất nước này hướng tới STEM là nâng
cao yêu cầu về Toán học và Khoa học đối với học sinh tốt nghiệp. Cách tiếp cận
này là cơ sở giúp các nhà trường có thể tác động tới tất cả học sinh. Tại pháp
giáo dục STEM được bao phủ ở mọi cấp học. Trong giai đoạn chính của bậc
Tiểu học, học sinh được học về Toán học, Khoa học tự nhiên và Công nghệ, học
sinh đã được tham gia vào các hoạt động trải nghiệm nhằm thúc đẩy sự quan
tâm của các em về Khoa học và Công nghệ, bên cạnh đó phát triển tư duy phê
phán của học sinh.
Còn ở Việt Nam trong dự thảo chương trình giáo dục phổ thông tổng thể,
giáo dục STEM đã được chú trọng thông qua chương trình giáo dục phổ thông
mới. Đó là các môn Toán học, Khoa học tự nhiên, Công nghệ, Tin học. Vị trí,
vai trò của giáo dục tin học và giáo dục công nghệ trong chương trình giáo dục
phổ thông mới đã được nâng cao rõ rệt. Điều này không chỉ thể hiện rõ tư tưởng
giáo dục STEM mà còn là sự điều chỉnh kịp thời của giáo dục phổ thông trước
cuộc cách mạng công nghiệp 4.0. Với mong muốn nuôi dưỡng hứng thú học tập,
tạo sự tự giác trong học tập và nâng cao chất lượng dạy học thì trong môn Vật
Lý lớp 11 đối với các trường THPT nói chung và đối với trường THPT Trần
Hưng Đạo Nam Định nói riêng sẽ giúp các em khi học tập sẽ có nhiều hứng thú
và được trang bị kiến thức kỹ năng để làm việc và phát triển trong thế giới công
nghệ hiện đại.
II. MÔ TẢ GIẢI PHÁP
1. Mô tả giải pháp trước khi tạo ra sáng kiến
1.1. Hiện trạng trước khi áp dụng giải pháp mới
Trong chương trình giáo dục ở Việt Nam môn Vật lý là môn học được
xây dựng với các tiêu chí sau:
+ Về mục tiêu tổng quát: Môn Vật lý giúp học sinh đạt được các phẩm
chất chủ yếu và các năng lực chung của chương trình giáo dục phổ thông. Đồng
thời môn Vật lí giúp học sinh có những kiến thức kỹ năng phổ thông cốt lõi về
vật lí; vận dụng được một số những kĩ năng tiến hành khoa học; vận dụng một
số kiến thức kĩ năng trong thực tiễn, nhận biết đúng được một số năng lực, sở
2
trường của bản thân và lựa chọn một số ngành nghề liên quan đến lĩnh vực mà
môn học đề cập. Đặc biệt mục tiêu định hướng nghề nghiệp được thể hiện rất rõ
trong chương trình Vật lý. Trong mỗi chủ đề học sinh đều tìm hiểu được một số
ngành nghề liên quan đến nội dung mà chủ đề đề cập. Chương trình đã mô tả
một cách rõ ràng cấu trúc của thành phần năng lực vận dụng kiến thức, kỹ năng
trong thực tiễn tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên giúp học sinh hình thành và
định hướng được nghề nghiệp sẽ lựa chọn. Đặc biệt trong chương trình Vật lý
11 thể hiện rõ những yếu tố trên.
+ Về nội dung môn Vật lý 11: giúp hình thành và phát triển năng lực, chú
trọng phát triển năng lực thực hành, thí nghiệm và ứng dụng thực tiễn định
hướng dạy học tích cực một cách cụ thể.
+ Về kết cấu chương trình: chương trình Vật lý lớp 11 được chia làm 7 chương
Chương I: Điện tích. Điện trường.
Chương II: Dòng điện không đổi.
Chương III: Dòng điện trong các môi trường.
Chương IV: Từ trường.
Chương V: Cảm ứng điện từ.
Chương VI: Khúc xạ ánh sáng.
Chương VII: Mắt và các dụng cụ quang.
Từ những đặc điểm trên của môn Vật lý 11 chúng ta xây dựng nhiều chủ
đề với giáo dục STEM. Trong môn Vật lí đòi hỏi học sinh phải có tố chất về
toán học, kỹ thuật, công nghệ thì mới học tốt môn Vật lý. Vì vậy đây là cơ sở
cho việc tổ chức dạy học Vật lý 11 theo mô hình giáo dục STEM.
1.2 Ưu nhược điểm của giải pháp cũ
a. Ưu điểm:
Giáo viên dạy môn Vật lý được sự quan tâm của nhà trường, được phân
công giảng dạy đúng chuyên môn, được tham gia các lớp tập huấn chuyên môn
do Sở GDĐT tổ chức và giáo viên có trình độ chuyên môn vững vàng, nhiệt tình
trong công tác. Học sinh chấp hành khá tốt nội qui nhà trường, được trang bị đầy
đủ SGK. Về cơ sở vật chất được quan tâm đầu tư xây dựng theo hướng kiên cố
hóa; trường, lớp khang trang, thoáng mát tạo điều kiện tốt cho việc học tập, sinh
hoạt và vui chơi của học sinh.
b. Nhược điểm
3
Hoạt động giáo dục STEM là vấn đề còn mới mẻ đối với nhiều trường học
và nhiều giáo viên. Một số đơn vị giáo dục chưa nhận thức đầy đủ mục đích, ý
nghĩa của hoạt động giáo dục STEM. Tâm lý nhiều học sinh và phụ huynh học
sinh vẫn nặng theo lối cũ học để thi nên chỉ quan tâm đến các môn văn hóa. Vì
vậy, có những em có năng lực sáng tạo khoa học nhưng không được cha mẹ ủng
hộ tham gia hoạt động STEM
Mặc dù việc tiếp cận chương trình GDPT mới đã tạo điều kiện thuận lợi
hơn để có thể triển khai giáo dục STEM, tuy nhiên với khung chương trình hiện
hành, GV vẫn còn gặp khó khăn trong việc tổ chức các nội dung, chủ đề sao cho
vừa đảm bảo được yêu cầu của khung chương trình vừa phải phát huy tính sáng
tạo của HS. Vì vậy khi triển khai chương trình GDPT mới cần phải có hướng
dẫn về những chủ đề STEM trong các môn, lĩnh vực học tập để tạo thuận lợi cho
GV tổ chức dạy học. Tâm lý ngại tìm hiểu, ngại sáng tạo cùng với trình độ GV
chưa đáp ứng được yêu cầu. Phần lớn GV chưa có nhận thức đầy đủ về giáo dục
STEM và có những hướng suy nghĩ giáo dục STEM cao xa, khó thực hiện. GV
THPT được đào tạo đơn môn, do đó gặp khó khăn khi triển khai dạy học theo
hướng liên ngành như giáo dục STEM. Bên cạnh đó, GV còn ngại học hỏi, ngại
chia sẻ với đồng nghiệp, nên chưa có sự phối hợp tốt giữa GV các bộ môn trong
dạy học STEM. Hình thức kiểm tra, đánh giá hiện nay vẫn còn là rào cản. Vì
vậy trên thực tế, việc triển khai giáo dục STEM vẫn phải hạn chế ở các lớp cuối
cấp để dành thời gian cho em ôn thi. Còn các khối lớp khác không nặng nề về
thi cử thì đảm bảo học để thi hết kì cho nên việc học theo sách giáo khoa (SGK),
luyện giải bài tập vẫn là một hoạt động chính của HS. GV chỉ dành một phần
thời gian cho hoạt động STEM (ngoại khóa, hoạt động ngoài giờ lên lớp hoặc
một số tiết tự chọn) là chủ yếu. Điều kiện cơ sở vật chất chưa đáp ứng được yêu
cầu đề ra. Sĩ số mỗi lớp học quá đông cũng gây khó khăn cho tổ chức hoạt động
là một khó khăn.
Môn Vật lý là môn học khó, khô khan trong trường phổ thông . Một số bộ
phận học sinh không muốn học Vật lý nên cần thiết phải xây dựng bài giảng và
phương pháp phù hợp, làm cho học sinh hứng thú và tiếp thu môn học được tốt hơn.
2. Mô tả giải pháp sau khi có sáng kiến
Qua quá trình nghiên cứu và giảng dạy bộ môn Vật lí ở THPT tôi thấy có
thể khai thác, thiết kế và thực hiện được nhiều chủ đề dạy học STEM ở tất cả
các phân môn cơ, nhiệt, điện, quang và một số phần khác của bộ môn Vật lý.
4
Trong thực tiễn, các loại máy móc, đồ dùng quen thuộc, gần gũi phục vụ trong
đời sống đa phần là những sản phẩm được ứng dụng từ điện học nên khai thác
các chủ đề dạy học STEM phần điện học trong chương trình Vật lý phổ thông sẽ
kích thích được sự hứng thú, tích cực của HS trong quá trình dạy học. Với
những lí do trên nhằm nâng cao hiệu quả và chất lượng dạy học, chúng tôi đã
nghiên cứu đề tài “Xây dựng và thực hiện chủ đề dạy học STEM chương trình
Vật lý 11 Trường THPT Trần Hưng Đạo, Nam Định”. Hy vọng đề tài sẽ góp
một phần nhỏ, là nguồn tài liệu có ích giúp các thầy cô và các bạn đọc tham
khảo và vận dụng vào quá trình dạy học môn Vật lý theo định hướng STEM ở
các trường phổ thông.
 Đối tượng và phạm vi sáng kiến
– Đối tượng nghiên cứu: HS lớp 11A3,11A7,11A10,11A11 trường trung học
phổ thông Trần Hưng Đạo .
– Phạm vi nghiên cứu: Các chủ đề dạy học STEM thuộc chương trình Vật
lý 11 THPT. Tiến hành thực hành tại trường trung học phổ thông Trần Hưng
Đạo
– Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 9/2020 đến tháng 4/2021
 Nhiệm vụ nghiên cứu
– Phân tích cơ sở lý luận và thực tiễn của giáo dục STEM trong trường
phổ thông.
– Điều tra, phân tích thực trạng dạy học Vật lý theo định hướng STEM ở
một số trường trung học phổ thông trên địa bàn thành phố Nam Định. Trên cơ sở
đó phân tích các nguyên nhân, khó khăn để đề xuất hướng giải quyết của đề tài.
– Đề xuất giải pháp thực hiện đề tài nghiên cứu: Xây dựng các chủ đề dạy
học STEM Vật lý 11 và tiến hành cho học sinh thực hành tổ chức dạy học một
số chủ đề tại trường trung học phổ thông Trần Hưng Đạo.
– Trên cơ sở các chủ đề đã thực hành, lựa chọn và giới thiệu cách tổ chức
hoạt động cụ thể một số chủ đề dạy học STEM môn Vật lý 11 theo các phương
pháp, hình thức dạy tích cực nhằm định hướng phát triển các năng lực HS.
 Đóng góp mới của đề tài
– Xây dựng một số chủ đề dạy học STEM phục vụ giảng dạy một số bài
học trong chương trình SGK Vật lý 11 nhằm phát triển năng lực cho HS.
– Tổ chức dạy học chủ đề STEM “Chế tạo nguồn điện từ rau củ quả – Pin
điện hóa sáng tạo”môn Vật lý 11 tại trường phổ thông phù hợp với điều kiện dạy
5
học của nhà trường và thu được những kết quả thiết thực nhằm nâng cao chất
lượng dạy học bộ môn Vật lý và các môn học STEM, đưa giáo dục STEM vào
trường học, góp phần vào phong trào thi đua đổi mới sáng tạo trong dạy học đáp
ứng với yêu cầu chương trình GDPT tổng thể.
2.1. Cở sở lí luận về giáo dục STEM của đề tài
2.1.1. Tổng quan lịch sử nghiên cứu về giáo dục STEM
Trên toàn thế giới, các nhà lãnh đạo, các nhà khoa học đều nhấn mạnh vai
trò của giáo dục STEM. Tổng thống Barack Obama phát biểu tại Hội chợ Khoa
học Nhà Trắng hàng năm lần thứ ba, tháng 4 năm 2013: “Một trong những điều
mà tôi tập trung khi làm Tổng thống là làm thế nào chúng ta tạo ra một phương
pháp tiếp cận toàn diện cho khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học
(STEM)… Chúng ta cần phải ưu tiên đào tạo đội ngũ giáo viên mới trong các
lĩnh vực chủ đề này và để đảm bảo rằng tất cả chúng ta là một quốc gia ngày
càng dành cho các giáo viên sự tôn trọng cao hơn mà họ xứng đáng.” Giáo sư
Steven Chu, người đoạt giải Nobel Vật lý, phát biểu tại đại học SUSTech, ngày
16 tháng 10 năm 2016: “Giáo dục STEM là một loại hình giáo dục hướng dẫn
bạn học cách tự học”, Giáo sư Chu đã chỉ ra lợi thế của giáo dục STEM, Tự học
là rất quan trọng trong quá trình phát triển cá nhân. Và học STEM cho phép mọi
người tự trang bị cho mình khả năng suy nghĩ hợp lý và khả năng rà soát và tìm
kiếm xác nhận như học toán học và có kiến thức sâu rộng. Nó mang đến cho bạn
sự tự tin để đi đầu trong lĩnh vực mà chúng ta đang làm, thậm chí nhảy vào một
lĩnh vực mới mà chúng ta chưa bao giờ đặt chân vào trước đây. “Bạn sẽ không
bao giờ nói rằng bạn không thể chỉ vì thiếu kiến thức đầy đủ, đó là điểm quan
trọng nhất của giáo dục STEM”.
Khác với các nước phát triển trên thế giới như Mỹ, giáo dục STEM du
nhập vào Việt Nam không phải bắt nguồn từ các nghiên cứu khoa học giáo dục
hay từ chính sách vĩ mô về nguồn nhân lực mà bắt nguồn từ các cuộc thi Robot
dành cho học sinh từ cấp tiểu học dến phổ thông trung học do các công ty công
nghệ tại Việt Nam triển khai cùng với các tổ chức nước ngoài. Ví dụ cuộc thi
Robotics make X 2019 của Công ty Cp robot Công nghệ cao STEAM Việt Nam
hay một số cuộc thi robocon của các hãng như Lego và một số cuộc thi robocon
của các hãng khác trong nước. Từ đó đến nay giáo dục STEM đã bắt đầu có sự
lan toả với nhiều hình thức khác nhau, nhiều cách thức thực hiện khác nhau,
nhiều tổ chức hỗ trợ khác nhau.
6
Tại tỉnh Nam Định việc chương trình giáo dục STEM đang được đẩy
mạnh ở hầu hết các trường tiểu học, THCS, THPT trên địa bàn tỉnh, thu hút sự
quan tâm của đông đảo giáo viên, học sinh, phụ huynh học sinh. Năm 2018 và
2019, Ngày hội STEM cấp tỉnh có 141 dự án STEM tham gia. Năm 2020, Ngày
hội STEM cấp tỉnh có 73 sản phẩm STEM tham gia; trong đó, các dự án STEM
năm 2020 mang tính thực tiễn hơn hẳn các dự án những năm trước và có khả
năng nhân rộng như: “Thùng rác xanh” của Trường THPT Lý Nhân Tông (Ý
Yên); “Tổng hợp nhựa sinh học từ vỏ tôm” của Trường THPT chuyên Lê Hồng
Phong; “Thiết kế đèn kéo quân” của Trường THPT A Hải Hậu; “Bể cá sinh học”
của Trường THCS Trần Đăng Ninh (thành phố Nam Định); hoặc các dự án có
nhiều tiện ích sử dụng trong cuộc sống như: “Hệ thống làm mát tự động phân
xưởng, nhà ở lợp mái tôn hoặc fibro xi măng” của Trường THPT Trần Nhân
Tông (Nghĩa Hưng); “Máy sưởi đa năng gia dụng” của Trường THCS Nghĩa
Đồng (Nghĩa Hưng); “Máy sấy, phơi quần áo tự động” của Trường THPT
Nguyễn Khuyến (thành phố Nam Định), ‘‘Bể thủy sinh từ nhựa tái chế” của
TrườngTHPT Trần Hưng Đạo (thành phố Nam Định)… Qua các sản phẩm
STEM cho thấy học sinh đã biết vận dụng các kiến thức đã học vào giải thích,
thiết kế, lắp đặt những sản phẩm tham gia dự thi và các sản phẩm đa phần đều
có tính ứng dụng trong thực tiễn.
2.1.2. Một số khái niệm cơ bản của đề tài
a. STEM là gì và nguồn gốc của STEM?
– STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology
(Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học), thường được
sử dụng khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật
và Toán học của mỗi quốc gia. Sự phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật
và Toán học được mô tả bởi chu trình STEM, trong đó Science là quy trình sáng
tạo ra kiến thức khoa học; Engineering là quy trình sử dụng kiến thức khoa học
để thiết kế công nghệ mới nhằm giải quyết các vấn đề; Toán là công cụ được sử
dụng để thu nhận kết quả và chia sẻ kết quả đó với những người khác.
7
Chu trình STEM
“Science” trong chu trình STEM được mô tả bởi một mũi tên từ
“Technology” sang “Knowledge” thể hiện quy trình sáng tạo khoa học. Đứng
trước thực tiễn với “Công nghệ” hiện tại, các nhà khoa học, với năng lực tư duy
phản biện, luôn đặt ra những câu hỏi/vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện
công nghệ, đó là các câu hỏi/vấn đề khoa học. Trả lời các câu hỏi khoa học hoặc
giải quyết các vấn đề khoa học sẽ phát minh ra các “Kiến thức” khoa học.
Ngược lại, “Engineering” trong chu trình STEM được mô tả bởi một mũi tên từ
“Knowledge” sang “Technology” thể hiện quy trình kĩ thuật. Các kĩ sư sử dụng
“Kiến thức” khoa học để thiết kế, sáng tạo ra công nghệ mới. Như vậy, trong chu
trình STEM, “Science” được hiểu không chỉ là “Kiến thức” thuộc các môn khoa
học (như Vật lí, Hoá học, Sinh học) mà bao hàm “Quy trình khoa học” để phát
minh ra kiến thức khoa học mới. Tương tự như vậy, “Engineering” trong chu
trình STEM không chỉ là “Kiến thức” thuộc lĩnh vực “Kĩ thuật” mà bao hàm
“Quy trình kĩ thuật” để sáng tạo ra “Công nghệ” mới. Hai quy trình nói trên tiếp
nối nhau, khép kín thành chu trình sáng tạo khoa học – kĩ thuật theo mô hình
“xoáy ốc” mà cứ sau mỗi chu trình thì lượng kiến thức khoa học tăng lên và
cùng với nó là công nghệ phát triển ở trình độ cao hơn.
Một số khái niệm liên quan
+ STEM mở: Bao gồm nhiều hơn 4 lĩnh vực (Toán, Công nghệ, Kĩ thuật và
Khoa học) như Nghệ thuật, Nhân văn, Robot,…
+ STEM đóng: Bao gồm 4 lĩnh vực (Toán, Công nghệ, Kĩ thuật và Khoa học).
8
+ STEM khuyết: Bao gồm ít hơn 4 lĩnh vực (Toán, Công nghệ, Kĩ thuật và Khoa học).
+ STEAM: là hướng tiếp cận giáo dục sử dụng mô hình STEM kết hợp với nghệ
thuật, nhân văn (Art).
+ STEM và sáng tạo KHKT: STEM là cơ sở giúp học sinh phát triển thành các
dự án sáng tạo KHKT.
– Stem bắt nguồn từ đâu?
STEM có nguồn gốc từ quỹ khoa học quốc gia (NSF) vào những năm
1990 và đã được sử dụng như một cụm từ viết tắt chung cho mọi sự kiện, chính
sách, chương trình hoặc liên quan đến một hoặc một số môn học thuộc 4 lĩnh
vực S (Khoa học), T (Công nghệ), E (Kĩ thuật) và M (Toán học). Có 2 lý do mà
Mỹ muốn phát triển STEM vào thời điểm này là:
+) Thứ nhất: Những nghiên cứu thống kê cho thấy đa số những bằng sáng chế
nằm ở các trường đại học tốt nhất ở Mỹ, tuy nhiên những học sinh phổ thông lại
ít có thành tích tốt về các môn khoa học và toán. Không những thế số lượng các
sinh viên theo các ngành STEM ngày một ít, nhất là đối với các nữ sinh. Nên để
khảng định vị trí số 1 về khoa học công nghệ thì Mỹ phải cần chuẩn bị một
nguồn nhân lực mạnh mẽ và dồi dào trong tương lai.
+) Thứ hai: Do nhu cầu công việc trong các lĩnh vực STEM tại Mỹ ngày một
tăng, và thu nhập của người lao động trong lĩnh vực STEM cũng cao hơn so với
lao động trong lĩnh vực khác nên Mỹ đã tuyên bố “Hãy tái khẳng định và làm
mạnh mẽ hơn nữa vai trò của nước Mỹ đối với các phát minh khoa học và công
nghệ trên thế giới. Hãy xem giáo dục STEM là ưu tiên hàng đầu của nước Mỹ
trong thập niên tới”.
b. Định nghĩa về giáo dục STEM
Theo hiệp hội các giáo viên dạy khoa học quốc gia Mỹ (NSTA) thì giáo
dục STEM được định nghĩa như sau:
“Giáo dục STEM là một cách tiếp cận liên ngành trong quá trình học,
trong đó các khái niệm học thuật mang tính nguyên tắc được lồng ghép với các
bài học trong thế giới thục, ở đó các học sinh áp dụng cá kiến thức trong khoa
học, công nghệ, kỹ thuật và Toán vào trong các bối cảnh cụ thể, giúp kết nối
giữa trường học, cộng đồng, nơi làm việc và các tổ chức toàn cầu, để từ đó phát
triển các năng lực trong lĩnh vực STEM và có thể góp phần vào cạnh tranh trong
nền kinh tế mới”.
9
Như vậy cách định nghĩa về giáo dục STEM nói đến một cách tiếp cận
liên ngành, liên môn học trong một chương trình đào tạo, cụ thể phải có bốn lĩnh
vực: Khoa học, công nghệ, kỹ thuật và Toán. Giáo dục STEM giúp học sinh
nhận thấy được tầm quan trọng của kiến thức tổng hợp để vận dụng giải quyết
các vấn đề trong công việc.
Mục đính chính của giáo dục STEM không phải là đào tạo ra các nhà
khoa học, nhà toán học, kỹ sư mà chính là nằm ở truyền cảm hứng trong học tập,
thấy được mối liên hệ giữa các kiến thức và nhận thức được tầm quan trọng của
các kiến thức STEM ảnh hưởng đến thế giới và sự phát triển của xã hội trong
tương lai.
Ví dụ về STEM: Lấy một ví dụ đơn giản nhất là tạo ra chiếc bút bi mà chúng ta
đang sử dụng ngày nay đã áp dụng khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán:
+) Khoa học ở đây là kiến thức khoa học về vật lý như: Sức căng bề mặt của
chất lỏng (ở đây là mực) và trọng lực. Nhờ sự chuyển động quay của viên bi mà
mực được chảy ra khi chúng ta viết.
+) Công nghệ ở đây là các công cụ, thiết bị máy móc chế tạo ra viên bi, mực,
ngòi bút, vỏ bút.
+) Kỹ thuật ở đây là các quá trình tạo ra chiếc bút từ những nguyên liệu ban đầu
+) Toán học là những tính toán chi tiết như kích thước của viên bi, độ dài của
ngòi bút…
Hệ sinh thái Stem tại Việt Nam
10
c. Mục tiêu giáo dục STEM
Dưới góc độ giáo dục và vận dụng trong bối cảnh Việt Nam, giáo dục
STEM một mặt thực hiện đầy đủ mục tiêu giáo dục đã nêu trong chương trình
giáo dục phổ thông, mặt khác giáo dục STEM nhằm:
– Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc lĩnh vực STEM
cho HS: Đó là khả năng vận dụng những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các
môn học Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Trong đó HS biết liên kết
các kiến thức Khoa học, Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Biết sử
dụng, quản lí và truy cập Công nghệ. HS biết về quy trình thiết kế kĩ thuật và
chế tạo ra các sản phẩm.
– Phát triển các năng lực chung cho HS: Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị
cho HS những cơ hội, cũng như thách thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu
của thế kỉ 21. Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ,
Kĩ thuật, Toán học, HS sẽ được phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng
tạo, năng lực giao tiếp và hợp tác, năng lực tự chủ và tự học.
– Định hướng nghề nghiệp cho HS: Giáo dục STEM sẽ tạo cho HS có
những kiến thức, kĩ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao
hơn cũng như cho nghề nghiệp trong tương lai của HS. Từ đó, góp phần xây
dựng lực lượng lao động có.
2.1.3 Chủ đề dạy học STEM trong trường trung học
Chủ đề STEM là chủ đề dạy học được thiết kế dựa trên vấn đề thực tiễn
kết hợp với chuẩn kiến thức, kỹ năng của các môn khoa học trong chương trình
phổ thông. Trong quá trình dạy học, GV tổ chức cho HS làm việc nhóm, sử
dụng công nghệ truyền thống và hiện đại, công cụ toán học để tạo ra những sản
phẩm có tính ứng dụng thực tiễn, phát triển kỹ năng và tư duy HS.
Chủ đề STEM cần đảm bảo các tiêu chí: giải quyết vấn đề thực tiễn, kiến
thức trong chủ đề thuộc lĩnh vực STEM, định hướng hoạt động thực hành, làm
việc nhóm.
Có thể phân loại các chủ đề dạy học STEM dựa vào các tiêu chí sau. Dựa
vào phạm vi kiến thức để giải quyết vấn đề STEM, người ta chia chủ đề STEM
thành hai loại:
Chủ đề STEM cơ bản được xây dựng trên cơ sở kiến thức thuộc phạm vi
các môn khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán trong chương trình giáo dục phổ
thông. Các sản phẩm chủ đề STEM này thường đơn giản, bám sát nội dung sách
11
giáo khoa (SGK) và thường được xây dựng trên cơ sở các nội dung thực hành,
thí nghiệm trong chương trình giáo dục phổ thông.
Chủ đề STEM mở rộng có những kiến thức nằm ngoài chương trình giáo
dục phổ thông và SGK. Những kiến thức đó HS phải tự tìm hiểu và nghiên cứu
từ tài liệu chuyên ngành. Sản phẩm STEM loại hình này có độ phức tạp cao hơn.
Dựa vào mục đích dạy học, ta có thế chia chủ đề STEM thành hai loại chính:
Chủ đề STEM dạy học kiến thức mới được xây dựng trên cơ sở kết nối kiến
thức của nhiều môn học khác nhau mà HS chưa được học hoặc được học một
phần, HS sẽ vừa giải quyết được vấn đề và vừa lĩnh hội tri thức mới.
Chủ đề STEM dạy học và vận dụng được xây dựng trên cơ sở những kiến thức
HS đã được học. Chủ đề STEM dạng này bồi dưỡng cho HS năng lực vận dụng
lý thuyết vào thực tiễn. Kiến thức lý thuyết được củng cố và khắc sâu.
2.2 Xây dựng và thực hiện bài học STEM
2.2.1. Quy trình xây dựng bài học STEM
a. Bước 1: Lựa chọn nội dung dạy học
Căn cứ vào nội dung kiến thức trong chương trình môn học và các hiện tượng,
quá trình gắn liền với các kiến thức đó trong tự nhiên, xã hội; quy trình hoặc
thiết bị công nghệ ứng dụng kiến thức đó trong thực tiễn để lựa chọn nội dung
của bài học.
b. Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết
Xác định vấn đề cần giải quyết để giao cho học sinh thực hiện sao cho khi
giải quyết vấn đề đó, học sinh phải học được những kiến thức, kỹ năng cần dạy
trong chương trình môn học đã được lựa chọn hoặc vận dụng những kiến thức,
kỹ năng đã biết để xây dựng bài học.
c. Bước 3: Xây dựng tiêu chí của sản phẩm/ giải pháp giải quyết vấn đề
Xác định rõ tiêu chí của giải pháp/ sản phẩm làm căn cứ quan trọng để đề
xuất giả thuyết khoa học/ giải pháp giải quyết vấn đề /thiết kế mẫu sản phẩm.
d. Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học
Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học được thiết kế theo các phương pháp
và kỹ thuật dạy học tích cực với các hoạt động học bao hàm các bước của quy
trình kỹ thuật
2.2.2. Thiết kế tiến trình dạy học
12
Mỗi bài học STEM có thể được tổ chức theo 5 hoạt động dưới đây. Trong
đó, hoạt động 4 và 5 được tổ chức thực hiện một cách linh hoạt ở trong và ngoài
lớp học theo nội dung và phạm vi kiến thức của từng bài học.
– Mỗi hoạt động phải được mô tả rõ mục đích, nội dung, dự kiến sản phẩm
hoạt động của học sinh và cách thức tổ chức hoạt động.
a) Hoạt động 1: Xác định vấn đề
Giáo viên giao cho HS nhiệm vụ học tập chứa đựng vấn đề, trong đó HS
phải hoàn thành một sản phẩm học tập cụ thể với các tiêu chí đòi hỏi HS 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 HS; đồng thời, tiêu chí đó buộc HS phải nắm vững kiến thức mới
thiết kế và giải thích được thiết kế cho sản phẩm cần làm.
b) Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp
Trong hoạt động này, HS thực hiện hoạt động học tích cực, tự lực dưới sự hướng
dẫn của GV. HS phải 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 HS hoàn thành bản thiết
kế thì đồng thời cũng đã học được kiến thức mới theo chương trình môn học
tương ứng.
c) Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp
HS được tổ chức để trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế kèm theo
thuyết minh (sử dụng kiến thức mới học và kiến thức đã có), giáo viên tổ chức
góp ý, chú trọng việc chỉnh sửa và xác thực các thuyết minh của học sinh để học
sinh nắm vững kiến thức mới và tiếp tục hoàn thiện bản thiết kế trước khi tiến
hành chế tạo, thử nghiệm.
d) Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá
Tổ chức cho HS tiến hành chế tạo mẫu theo bản thiết kế; kết hợp tiến hành thử
nghiệm trong quá trình chế tạo. Hướng dẫn học sinh đánh giá mẫu và điều chỉnh
thiết kế ban đầu để đảm bảo mẫu chế tạo là khả thi
e) Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh
Tổ chức cho học sinh trình bày sản phẩm học tập đã hoàn thành; trao đổi, thảo
luận, đánh giá để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện.
2.3 Giáo dục STEM trong dạy học Vật lý 11 tại trường THPT Trần Hưng
Đạo Nam Định
13
Nhằm nâng cao chất lượng giáo dục STEM trong nhà trường đồng chí hiệu
trưởng Trần Thị Mai đã mời các Giảng viên Đại học hàng đầu về STEM về trường
Trần Hưng Đạo tập huấn cho toàn bộ giáo viên trong nhà trường hiểu thế nào về
STEM, cách triển khai xây dựng bài học STEM.
Tổ Vật lý – Kỹ thuật cũng đã chủ động xây dựng các hoạt động trải
nghiệm STEM cho học sinh lớp 10, 11 trong năm học 2020 – 2021. Tháng 1 năm
2021 vừa qua trường THPT Trần Hưng Đạo đặc biệt được Thầy Trương Anh Tuấn
– Nguyên chuyên viên Bộ Giáo dục và Đào tạo – Thầy đã tài trợ thiết bị thí
nghiệm thực hành của bộ môn Vật lý gồm 09 chủng loại với 41 bộ, những thiết
bị mà Trường THPT Trần Hưng Đạo đã ước mơ từ rất lâu. Sau khi tiếp nhận các
thiết bị tài trợ và được sự quan tâm hướng dẫn nhiệt tình, chu đáo của Thầy, các
giáo viên Vật lý đã hiểu được nguyên lý hoạt động và có thêm nhiều kỹ năng
thực nghiệm để phục vụ tốt cho công tác giảng dạy. Đây là điều kiện quan trọng
giúp học sinh có hứng thú với môn Vật lý đặc biệt là trong các hoạt động trải
nghiệm STEM gắn liền với môn học.
Thầy Trương Anh Tuấn (Nguyên chuyên viên Bộ Giáo dục và Đào tạo) tài trợ
thiết bị thí nghiệm thực hành môn Vật lý gồm 09 chủng loại với 41 bộ
Những thay đổi này bước đầu đã cho những kết quả khả quan. Học sinh
học tập đã hứng thú hơn, chất lượng và hiệu quả học tập của các em đã tốt hơn
và đặc biệt đã phần nào làm cho các em học sinh yêu thích môn Vật lý nhiều
hơn thông qua các hoạt động trải nghiệm STEM mà các em đã tích hợp kiến
thức từ nhiều môn học, rèn luyện tư duy đa chiều, giúp các em đi đến nguồn gốc

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 luận văn luận án O2 Education