sáng kiến kinh nghiệm tổ chức cho học sinh trường trung học phổ thông dân tộc nội trú tham gia một số dự án theo giáo dục STEM tích hợp liên môn toán – vật lí địa lí

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HỐ PHỊNG GD&ĐT THÀNH PHỐ THANH HÓA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM TỔ CHỨC CHO HỌC SINH TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG DÂN TỘC NỘI TRÚ THAM GIA MỘT SỐ DỰ ÁN THEO GIÁO DỤC STEM TÍCH HỢP LIÊN MƠN TỐN – VẬT LÍ - ĐỊA LÍ Người thực hiện: Chức vụ: Đơn vị cơng tác: SKKN thuộc lĩnh vực (mơn): THANH HỐ, NĂM 2022 MỤC LỤC Phần 1: ĐẶT VẤN ĐỀ Lí chọn đề tài “Giáo dục STEM cách tiếp cận liên mơn học tập, khái niệm học thuật xác kết hợp với học thực tiễn học sinh (HS) áp dụng kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật toán học bối cảnh cụ thể để tạo nên kết nối nhà trường, cộng đồng, việc làm hoạt động kinh doanh toàn cầu cho phép phát triển hiểu biết tối thiểu STEM với khả cạnh tranh kinh tế mới” (Tsupros, N.R Kohler, & Hallinen, J (2009) STEM education) [2] Ngày 4-5-2017, Thủ tướng Chính phủ ban hành Chỉ thị 16/CT-TTg tăng cường lực tiếp cận Cách mạng công nghiệp 4.0, phần giải pháp có nêu: “Thay đổi mạnh mẽ sách, nội dung, phương pháp giáo dục dạy nghề nhằm tạo nguồn nhân lực có khả tiếp nhận xu công nghệ sản xuất mới, cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật tốn học (STEM), ngoại ngữ, tin học chương trình giáo dục phổ thơng” Trên phương hướng đó, giáo dục STEM nội dung ý sở giáo dục Thông qua giáo dục STEM, HS vận dụng kiến thức, kĩ để giải vấn đề thực tiễn, HS tự làm chủ kiến thức, phát triển phẩm chất lực Và giáo dục STEM hoàn toàn phù hợp với mục tiêu chương trình giáo dục phổ thơng Trong Chương trình giáo dục phổ thơng năm 2018, giáo dục STEM vừa mang nghĩa thúc đẩy giáo dục lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật toán học vừa thể phương pháp tiếp cận liên môn, vận dụng kiến thức liên môn giải vấn đề thực tiễn, phát triển lực phẩm chất người học Đề tài hướng đến đối tượng HS trường trung học phổ thông dân tộc nội trú (THPT DTNT) với đặc thù riêng đến từ vùng khó khăn, tiếp cận cơng nghệ, trường có thuận lợi sở vật chất (CSVC) để triển khai hoạt động giáo dục STEM Qua đó, đề tài nhằm thay đổi nhận thức giáo dục STEM số cán quản lý, giáo viên (GV) phụ huynh HS cho giáo dục STEM có lập trình robot; muốn đưa giáo dục STEM vào trường học nhà trường phải trang bị sở vật chất, thiết bị tốn kém; GV phải biết lập trình; giáo dục STEM khơng dạy chương trình khóa; giáo dục STEM thực đơn mơn; số GV tổ chức cho HS chủ đề theo giáo dục STEM mang tính “cầm tay việc” nên không đem lại hiêu cao việc phát triển tính tích cực, tự lực, tự chủ đặc biệt lực sáng tạo cho HS… Thực tế, HS trường THPT DTNT sinh hoạt học tập trường nên có nhiều thời gian cho việc hoạt động nhóm sau khoảng thời gian học tập lớp Mặt khác, em lại siêng năng, chăm chỉ, thích tìm tịi, khám phá Đây điều kiện thuận lợi để tổ chức hoạt động giáo dục STEM nhà trường Ngoài ra, mơn học Tốn - Vật lí - Địa lí , đặc biệt Vật lí Địa lí có nội dung liên quan đến GV thực dạy học tích hợp số chủ đề Bên cạnh đó, để triển khai chủ đề theo giáo dục STEM có nhiều phương pháp dạy học Trong đó, dạy học theo dự án thông qua giáo dục STEM phương pháp mà hoạt động tiến hành linh hoạt lên lớp đảm bảo mục tiêu học tập nên lựa chọn để triển khai cho HS Xuất phát từ phân tích trên, chọn đề tài: “Tổ chức cho học sinh trường trung học phổ thông dân tộc nội trú tham gia số dự án theo giáo dục STEM tích hợp liên mơn Tốn – Vật lí - Địa lí” Đề tài bao gồm nội dung sau: Làm rõ nội hàm khái niệm giáo dục STEM; đề xuất quy trình hướng dẫn tổ chức cho học sinh trường THPT DTNT tham gia số dự án giáo dục STEM tích hợp liên mơn Tốn – Vật lí - Địa lí Mục tiêu nghiên cứu - Đối với giáo viên: Nâng cao lực tổ chức dạy học theo giáo dục STEM - Đối với học sinh: Phát huy tính tích cực, tự lực phát triển lực sáng tạo Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng: HS lớp 10 trường THPT DTNT số Nghệ An - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu tổ chức hoạt động dạy học kiến thức đơn mơn kiến thức liên mơn Tốn-Vật lí-Địa lí trường THPT DTNT tỉnh Nghệ An Nhiệm vụ nghiên cứu - Cơ sở lí luận thực tiễn việc tổ chức cho học sinh THPT DTNT tham gia dự án theo giáo dục STEM tích hợp liên môn - Điều tra thực trạng tổ chức hoạt động dạy học theo giáo dục STEM trường THPT DTNT - Đề xuất quy trình, thiết kế, tổ chức cho học sinh THPT DTNT tham gia số dự án giáo dục STEM tích hợp liên mơn Tốn – Vật lí - Địa lí; - Tổ chức thực nghiệm để kiểm chứng giả thuyết khoa học đề tài nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lí luận: Nghiên cứu tài liệu tâm lí học; lí luận phương pháp dạy học (PPDH) trường phổ thơng; lí luận PPDH liên quan đến vấn đề nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu thực tiễn + Khảo sát điều tra + Phỏng vấn trao đổi + Nghiên cứu sản phẩm - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm Tổ chức dạy học thực nghiệm thực nghiệm sư phạm - Phương pháp thống kê tốn học Sử dụng cơng cụ tốn học thống kê xử lí số liệu điều tra kết thực nghiệm Thời gian nghiên cứu - Từ tháng 6/2018 đến tháng 10/2018 hình thành ý tưởng - Từ tháng 11/2018 đến tháng 2/2020 nghiên cứu thử nghiệm - Từ tháng /2020 đến tháng 3/2020 viết thành đề tài Những đóng góp đề tài - Làm rõ sở lí luận thực tiễn việc tổ chức cho học sinh THPT DTNT tham gia dự án theo giáo dục STEM tích hợp liên mơn - Đề xuất quy trình tổ chức dạy học dự án theo giáo dục STEM tích hợp liên môn - Xây dựng số dự án STEM tích hợp liên mơn tốn-vật lí-địa lí theo hướng phát triển lực sáng tạo lực hướng nghiệp cho học sinh Cấu trúc đề tài Gồm 72 trang: Phần đặt vấn đề (03 trang); Phần nội dung (45 trang), bao gồm Tổng quan vấn đề nghiên cứu, Cơ sở lí luận thực tiển, Kết nghiên cứu; Phần kết luận kiến nghị (02 trang); Tài liệu tham khảo (01 trang); 04 Phụ lục (22 trang) Phần NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 2.1.1 Giáo dục STEM giới Dạy học theo định hướng phát triển lực quan tâm từ năm 90 kỷ 20 ngày trở thành xu hướng giáo dục quốc tế Dạy học STEM gắn chặt với mục tiêu theo định hướng phát triển lực Đối với STEM, toàn giới, nước phát triển mạnh mẽ Tại Mỹ đầu năm 90, hình thành xu hướng giáo dục gọi giáo dục STEM Trong chương trình giáo dục STEM, mơn học khoa học cơng nghệ khơng giảng dạy độc lập mà tích hợp lại với thành môn học thông qua phương pháp giảng dạy dự án, trải nghiệm, thực hành Tại Pháp giáo dục STEM bao phủ cấp học Trong giai đoạn bậc tiểu học, học sinh học Toán học, Khoa học tự nhiên công nghệ HS tham gia hoạt động trải nghiệm nghiên cứu nhằm thúc đẩy quan tâm em Khoa học Công nghệ Tại Anh, giáo dục STEM phát triển thành chương trình quốc gia với mục tiêu tạo nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học chất lượng cao Chương trình hành động Anh nhằm thúc đẩy giáo dục STEM bao gồm tuyển dụng giáo viên giảng dạy STEM; bồi dưỡng nâng cao giáo viên; cải tiến làm phong phú chương trình học lớp học; phát triển sở vật chất hỗ trợ cho việc dạy học 2.1.2 Giáo dục STEM Việt Nam Trong năm qua có nhiều văn đạo, hướng dẫn thực đổi giáo dục có liên quan đến giáo dục STEM ban hành, cụ thể như: Nghị 29-BCHTW đổi toàn diện giáo dục đào tạo; thị số 16/CT-TTg việc tăng cường lực tiếp cận cách mạng công nghiệp lần thứ tư đề giải pháp, nhiệm vụ thúc đẩy giáo dục STEM Việt Nam, với thị trên, Việt Nam thức ban hành sách thúc đẩy giáo dục STEM chương trình GDPT, tạo điều kiện để liên kết sáng kiến hoạt động giáo dục STEM đơn lẻ Từ năm 2012, Bộ GD&ĐT hàng năm tổ chức thi “Vận dụng kiến thức liên môn để giải tình thực tiễn dành cho HS trung học” Đặc biệt thi “Khoa học kỹ thuật dành cho HS trung học” Bộ GD&ĐT tổ chức dành cho HS phổ thơng trở tành điểm sáng tích cực giáo dục định hướng lực Các thi ví dụ cho mục tiêu giáo dục nhằm phát triển lực HS, hình thành kĩ học tập lao động kỷ 21 mục tiêu giáo dục STEM hướng tới Năm 2015, Bộ Khoa học Công nghệ Việt Nam Liên minh STEM tổ chức ngày hội STEM lần đầu tiên, nhiều kiện tương tự toàn quốc diễn Hàng ngàn lượt giáo viên hàng trăm ngàn lượt học sinh tham gia khóa học ngắn hạn dạy học chương trình ngoại khóa/chính khóa Một số tác giả biên soạn tài liệu giáo dục STEM như: “ Thiết kế tổ chức dạy học chủ đề STEM cho học sinh THCS THPT” Nguyễn Thanh Nga (chủ biên), “Giáo dục STEM nhà trường phổ thông” Nguyễn Văn Biên, Tưởng Duy Hải (đồng chủ biên)…Ngồi ra, cịn có nhiều báo khoa học, sáng kiến kinh nghiệm giáo viên đề cập tới việc tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM cấp học Trong Chương trình GDPT mới, vai trò giáo dục STEM trọng thể điểm như: Có đầy đủ mơn học STEM; cải thiện rõ rệt vị trí giáo dục tin học giáo dục công nghệ; yêu cầu dạy học tích hợp đổi phương pháp giáo dục Chương trình GDPT mới, tạo điều kiện tổ chức chủ đề STEM chương trình mơn học, góp phần phát triển lực vận dụng kiến thức liên môn giải vấn đề thực tiễn cho học sinh; tính mở Chương trình GDPT cho phép số nội dung giáo dục STEM xây dựng thông qua nội dung giáo dục địa phương, kế hoạch giáo dục nhà trường hoạt động giáo dục xã hội hoá Như vây, từ dẫn chứng thấy mơ hình giáo dục STEM phổ biến nhiều địa phương nước, Trong đó, giáo dục STEM gắn liền với việc tích hợp nhiều kiến thức mơn học khác (trong có mơn tốn, vật lí, địa lí…), việc tổ chức dạy học theo giáo dục STEM đa dạng nhiều phương pháp hình thức như: Dạy học dự án, dạy học trải nghiệm sáng tạo, tổ chức ngày hội STEM… 2.1.3 Những vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu, giải đề tài 1) Trong tài liệu khoa học giáo dục, có nhiều quan điểm giáo dục STEM Vì vậy, cần phải làm sáng tỏ khái niệm nội hàm, đặc điểm, đặc trưng giáo dục STEM 2) Tổ chức học cho học sinh THPT DTNT tham gia số dự án theo giáo dục STEM tích hợp liên mơn Tốn – Vật lí - Địa lí nào, theo phương pháp dạy học phù hợp với đối tượng HS điều kiện nhà trường 2.2 Cơ sở lí luận thực tiễn tổ chức cho học sinh trường phổ thông dân tộc nội trú tham gia số dự án theo giáo dục STEM tích hợp liên mơn Tốn – Vật lí Địa lí 2.2.1 Cơ sở lí luận 2.2.1.1 Dạy học theo hướng phát triển lực học sinh a Năng lực Năng lực nhà tâm lý học đưa định nghĩa khác nội hàm chúng phản ánh: Năng lực thuộc tính tâm lý cá nhân, coi điều kiện hoạt động; lực yếu tố tổ hợp hoạt động cụ thể tạo thành điều kiện để tác động vào đối tượng hoạt động [4], [6], [9] Trong đổi mới, phát triển giáo dục /dạy học, sử dụng định nghĩa: “Năng lực khả thực thành công hoạt động bối cảnh định nhờ huy động tổng hợp kiến thức, kĩ thuộc tính cá nhân khác hứng thú, niềm tin, ý chí…” [8, tr.6] * Phân loại lực, có nhiều cách phân loại lực khác nhau, có lực sau: Năng lực chung lực chuyên môn [2], [6]: b Sáng tạo - Sáng tạo loại hoạt động mà kết sản phẩm tinh thần hay vật chất có tính cách tân, có ý nghĩa xã hội, có giá trị” (Sáng tạo Bách khoa tồn thư Liên Xơ Tập 42, trang 54) Sáng tạo tạo giá trị không bị gị bó phụ thuộc vào có [5] - Các loại hình sáng tạo: Trong khoa học kĩ thuật, sản phẩm sáng tạo “phát kiến” “phát minh” Phát kiến xác lập quy luật, thuộc tính, tượng chưa biết trước đây, tồn cách khách quan giới vật chất Phát minh cách giải mẻ nhiệm vụ lĩnh vực kinh kế quốc dân, văn hóa, y tế hay quốc phịng mang lại hiệu tích cực c Năng lực sáng tạo Năng lực sáng tạo khả tạo giá trị vật chất tinh thần, tìm mới, giải pháp mới, công cụ mới, vận dụng thành công hiểu biết có vào hồn cảnh Năng lực sáng tạo gắn liền với kĩ năng, kĩ xảo vốn hiểu biết chủ thể Trong lĩnh vực hoạt động nào, thành thạo có kiến thức sâu rộng nhạy bén dự đốn, nhiều phương án để lựa chọn, tạo điều kiện cho trực giác phát triển Bởi vậy, rèn luyện lực sáng tạo tách rời, độc lập với học kiến thức lĩnh vực d Cấu trúc lực sáng tạo Sáng tạo Phát vấn đề, đề xuất giải pháp giải hiệu Sản phẩm - có tính - có giá trị - Có ý nghĩa xã hội Sơ đồ cấu trúc lực sáng tạo hoạt động nhận thức học sinh + Năng lực sáng tạo nhà khoa học lực sáng tạo học sinh Hoạt động NCKH nhà Hoạt động học tập HS khoa học Động Mục đích Năng lực hành động Phương tiện, điều kiện, đặc điểm Rõ ràng, mạnh mẽ, tính tự Khơng phải vấn đề lơi giác cao HS ý, gây nhu cầu, hứng thú, tập trung sức lực, trí tuệ; chưa bền vững Phát minh – sáng chế tìm Thực nhiệm vụ học tập vật lí, mới, giải pháp cho xã tiếp thu kiến thức, kĩ năng, phương hội mà trước nhân loại chưa pháp nhận thức vật lí, kinh nghiệm biết đến hoạt động sáng tạo vận dụng tri thức vào thực tiễn, nội dung tri thức ứng dụng xã hội biết đến Có lực tư phát triển, có nhiều khả tự lực TTNC, có vốn tri thức - kĩ - Kinh nghiệm sáng tạo, có phương pháp nhận thức phong phú Trong hành động học khó khăn, hạn chế, nhiều khơng đủ sức giải vấn đề khoa học đặt học - Có điều kiện lí tưởng sở - Phương tiện, thiết bị, dụng cụ TN vật chất, thiết bị, dụng cụ TN; không đắt tiền, đơn giản, dễ sử dụng, có tạo phương độ xác khơng cao tiện kĩ thuật để thực nhiệm vụ nghiên cứu - Có nhiều thời gian (khơng hạn chế) để suy nghĩ, thực - HS làm việc thời gian ngắn tính theo phút tiết học có hàng năm - Chủ yếu làm việc độc lập - TTNC hướng dẫn GV, giúp đỡ bạn bè nhóm theo ý Bảng hoạt động nghiên cứu khoa học nhà khoa học với hoạt động học tập HS e Một số biểu lực sáng tạo học sinh học tập (Xem phụ lục) 2.2.1.2 Giáo dục STEM a Quan điểm giáo dục STEM STEM viết tắt Science (khoa học), Technology (công nghệ), Engineering (kĩ thuật) Math (Toán) Science hệ thống tri thức lĩnh vực vật lý, hóa học, sinh học, địa lí…Technology tạo ra, sử dụng, kiến thức cơng cụ, máy móc, kỹ thuật, kỹ nghề nghiệp, hệ thống, phương pháp tổ chức, nhằm giải vấn đề, kĩ thuật Enginerring trình thực giải pháp cho vấn đề Math kiến thức mơn tốn phục vụ cho việc giải vấn đề Trong ngữ cảnh giáo dục, STEM nhấn mạnh đến quan tâm giáo dục môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Toán học, quan tâm đến việc tích hợp mơn học gắn với thực tiễn để cao lực cho người học Giáo dục STEM hiểu diễn giải nhiều cấp độ như: sách STEM, chương trình STEM, nhà trường STEM, môn học STEM, học STEM, hoạt động STEM Giáo dục STEM nhiều tổ chức, nhà giáo dục quan tâm nghiên cứu Ở ngữ cảnh giáo dục bình diện giới, STEM hiểu với nghĩa giáo dục STEM [4] Giáo dục STEM có số cách hiểu khác - Theo Bộ Giáo dục Hoa Kỳ (2007): “Giáo dục STEM chương trình nhằm cung cấp hỗ trợ, tăng cường, giáo dục Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học (STEM) tiểu học trung học bậc sau đại học” - Nhóm tác giả Tsupros N., Kohler R., Hallinen J (2009) cho rằng: “Giáo dục STEM phương pháp học tập tiếp cận liên ngành, kiến thức hàn lâm kết hợp chặt chẽ với học thực tế thông qua việc HS áp dụng kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Toán học vào bối cảnh cụ thể tạo nên kết nối nhà trường, cộng đồng doanh nghiệp cho phép người học phát triển kĩ STEM tăng khả cạnh tranh kinh tế mới” - Tác giả Lê Xuân Quang (2017) cho rằng: “Giáo dục STEM quan điểm dạy học theo tiếp cận liên ngành từ hai lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Tốn học trở lên Trong nội dung học tập gắn với thực tiễn, PPDH theo quan điểm dạy học định hướng hành động”[1] Hiện phổ biến cách hiểu giáo dục STEM sau: Cách thứ nhất, quan tâm đến môn khoa học, cơng nghệ, kĩ thuật tốn học Giáo dục STEM chương trình nhằm cung cấp, hỗ trợ, tăng cường giáo dục khoa học, công nghệ, kĩ thuật tốn học Đây nghĩa rộng nói STEM Cách thứ hai, tích hợp bốn lĩnh vực khoa học, cơng nghệ, kĩ thuật tốn học Kiến thức hàn lâm kết hợp chặt chẽ với học thực tế thông qua việc HS áp dụng kiến thức Khoa học, công nghệ, kĩ thuật toán học bối cảnh cụ thể nhằm tạo nên kết nối cộng đồng nhà trường doanh nghiệp Cách thứ ba, giáo dục STEM phương pháp tiếp cận, khám phá giảng dạy học tập hai hay nhiều môn học STEM, chủ đề STEM nhiều môn học khác nhà trường [7] b Mục tiêu giáo dục STEM Tùy theo bối cảnh, mục tiêu giáo dục STEM quốc gia có khác Tại Anh, mục tiêu giáo dục STEM tạo nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học chất lượng cao Còn Mỹ, ba mục tiêu cho giáo dục STEM là: Trang bị cho tất công dân kĩ STEM, mở rộng lực lượng lao động lĩnh 10 hệ thống kĩ thuật nhằm mang lại lợi ích có ý nghĩa xã hội Tương ứng biểu (c), (d) (7) Vận dụng kiến thức học để giải vấn đề mới, tình thực tiễn liên quan đến nghề nghiệp kĩ thuật Tương ứng với biểu ST (d) (8) Kết hợp thao tác tư (so sánh, phân tích, đánh giá) phương pháp phán đốn, mơ hình giả thuyết, kiểm tra giả thuyết, từ đưa kết luận xác cho vấn đề Tương ứng với biểu ST (g), (f) (9) Lập nhiều phương án giải cho vấn đề thực tiễn mang lại kết tối ưu Tương ứng với biểu ST (b), (c) c Dạy học giải vấn đề  Dạy học giải vấn đề phương pháp tổng qt tìm tịi nghiên cứu Từ năm 60 kỉ XX, tài liệu lí luận dạy học mơn học nhà trường xuất thuật ngữ khác nhau: Dạy học nêu vấn đề, dạy học đặt GQVĐ, dạy học dựa vấn đề, dạy học GQVĐ, dạy học phát GQVĐ Mặc dù thuật ngữ có khác nội hàm thuật ngữ mặt cấu trúc phương pháp giống dạy học GQVĐ Trong thuật ngữ khác từ “nêu”, “đặt”, “dựa”, “phát hiện” muốn nói lên (nhấn mạnh) mức độ HS tham gia vào việc nhận thức, tiếp cận xây dựng toán nhận thức, vấn đề cần giải mà - Dạy học GQVĐ phương pháp dạy học theo hướng giáo dục STEM đề cao từ lâu coi PPDH tổng qt tìm tịi nghiên cứu Tư tưởng dạy học giải vấn đề đưa trình học tập học sinh tiếp cận với q trình tìm tịi nghiên cứu nhà khoa học  Khái niệm “Vấn đề”, “tình có vấn đề” học tập - Khái niệm ″vấn đề” dùng để khó khăn, nhiệm vụ nhận thức mà HS không giải kinh nghiệm, kiến thức, kĩ năng, cách thức hành động có Nói cách khác khơng thể dùng tư tái mà phải tìm tịi sáng tạo để giải Nếu giải vấn đề HS thu kiến thức, kĩ năng, phương pháp hành động - “Tình có vấn đề” tình xuất “vấn đề” cần giải quyết, vấn đề HS cảm thấy giải với khả nên kích thích hoạt động nhận thức tích cực HS, nghĩa tình có vấn đề phải phù hợp với lực nhận thức HS, nằm “Vùng phát triển gần”, HS giải vấn đề có trợ giúp GV bạn bè 60 Giáo viên tạo tình có vấn đề theo nhiều cách: Tạo tình tương tự với tình điển hình hay gặp, biết dạy học vật lí, địa lí từ kinh nghiệm sống, quan sát tự nhiên, giải tập, làm thí nghiệm, kể chuyện lịch sử, thông tin truyền thông - Những tình điển hình thường gặp dạy học như: Tình phát triển; Tình lựa chọn; Tình bế tắc; Tình ngạc nhiên, bất ngờ; Tình lạ, Tình có vấn đề học tập phải đảm bảo dấu hiệu: - Nhằm cung cấp tri thức mới, hình thành khái niệm - Tồn mâu thuẫn tri thức cũ tri thức - Tri thức cũ tảng, sở có liên quan đến tri thức - Mâu thuẫn tồn lơgic q trình dạy học mang tính vừa sức Với tượng vật lí, GV tạo tình hay tình khác, tùy theo cách chuẩn bị cho HS, nghĩa đưa HS đến chỗ nhận mâu thuẫn vấn đề cách  Tiến trình dạy học giải vấn đề Theo Phạm Hữu Tòng, tiến trình dạy học GQVĐ theo tiến trình nghiên cứu khoa học, tổ chức hoạt động học tập HS theo pha (3 giai đoạn) - Pha thứ nhất: Chuyển giao nhiệm vụ, bất ổn hóa tri thức, phát biểu vấn đề (tương ứng với (1) (2) sơ đồ a, đề tài ) Trong pha GV tạo tình có vấn đề; HS nhận thức vấn đề /câu hỏi, phát biểu vấn đề cần giải - Pha thứ hai: Học sinh hành động độc lập tự chủ, trao đổi, tìm tịi giải vấn đề (tương ứng với (3) (4) sơ đồ a ĐT) GV định hướng hành động tìm tịi nghiên cứu GQVĐ HS HS tự lực tìm tòi nghiên cứu thực hành động: Đề xuất giả thuyết; Lập kế hoạch GQVĐ; Thực kế hoạch Dưới hướng dẫn GV, hành động HS định hướng phù hợp với tiến trình nhận thức khoa học - Pha thứ 3: Tranh luận; thể chế hóa; vận dụng tri thức (tương ứng với (5) (6) sơ đồ a ĐT): + Dưới định hướng GV học sinh thảo luận kết đánh giá + Khẳng định hay bác bỏ giả thuyết nêu + Phát biểu kết luận + Giáo viên xác hóa, bổ sung, thể chế hóa tri thức + Học sinh thức ghi nhận tri thức vận dụng Tiến trình dạy học GQVĐ theo pha, xem sơ đồ 4a,b đây: 61 Pha thứ nhất: (1) Tình Chuyển giao nhiệm vụ, bất ổn hóa tri thức, phát biểu vấn đề có tiềm ẩn vấn đề (2) Phát biểu vấn đề - toán (3) Giải vấn đề: Suy đoán, thực giải pháp Pha thứ hai: Học sinh hành động độc lập tự chủ trao đổi tìm tịi giải vấn đề (4) Kiểm tra, xác nhận kết quả: Xem xét phù hợp lí thuyết thực nghiệm (5) Trình bày, thơng báo, bảo kết Pha thứ ba: Tranh luận; thể chế hóa; vận dụng tri thức (6) Vận dụng tri thức để giải nhiệm vụ đặt Sơ đồ a Tiến trình xây dựng , bảo vệ tri thức NCKH Sơ đồ b Các pha tiến trình dạy học GQVĐ Sơ đồ a, b: Sơ đồ pha tiến trình dạy học theo tiến trình xây dựng, bảo vệ tri trức nghiên cứu khoa học Nếu so sánh hoạt động, hành động HS giai đoạn quy trình tổ chức hoạt động học tập theo giáo dục STEM mà đề xuất với hoạt động học tập HS tiến trình dạy học GQVĐ, thấy hồn tồn phù hợp chất kiểu học tập tìm tịi nghiên cứu d Phương pháp “Bàn tay nặn bột” Khái niệm phương pháp “Bàn tay nặn bột” “Bàn tay nặn bột” nghĩa đen cụm từ tiếng Pháp “La main la pâte”, viết tắt LAMAP; tiếng anh Hands – on Người khởi xướng phương pháp “Bàn tay nặn bột” nhà khoa học Pháp, viện sĩ Georges Charpak (Giải Nobel Vật lí năm 1992) PPDH đại dựa sở tìm tịi – khám phá áp dụng cho việc dạy học môn khoa học thực nghiệm công nghệ Các nguyên tắc phương pháp “Bàn tay nặn bột”, có 10 nguyên tắc Có ngun tắc tiến trình Sư phạm “Bàn tay nặn bột” (đề cập đến quan điểm phương pháp giáo dục) nguyên tắc đối tượng tham gia 62 Theo phương pháp “Bàn tay nặn bột”, nhờ có giúp đỡ GV hướng dẫn định hướng tư duy; HS tích cực, tự chủ giải vấn đề đặt sống thơng qua tiến trình TN, quan sát, nghiên cứu tài liệu, điều tra hay sử dụng mô hình, từ hình thành kiến thức cho thân Đứng trước vật tượng, vấn đề học tập, HS tự đặt câu hỏi, dự đoán /giả thuyết từ quan niệm riêng, hiểu biết ban đầu, tiến hành TN nghiên cứu để kiểm chứng đưa kết luận khoa học thông qua thảo luận, so sánh, phân tích – tổng hợp, khái qt hóa kiến thức  Tiến trình dạy học phương pháp “Bàn tay nặn bột” Dựa vào tiến trình tiếp cận tìm tịi – khám phá dạy học với nguyên tắc bàn tay nặn bột, dựa vào đặc điểm môn khoa học, tiến trình dạy học phương pháp “Bàn tay nặn bột” sơ đồ hóa sau: Đề nghị thực Nhiệm vụ / Dự án / Thí nghiệm hay miêu tả Quan tình niệm học sinh Vấn đề Dự đoán/giả thuyết Nghiên cứu - GQVĐ Hợp thức hóa kiến thức Sơ đồ Tiến trình dạy học phương pháp “Bàn tay nặn bột” Nhìn vào sơ đồ trên, tiến trình dạy học thep phương pháp “Bàn tay nặn bột” có pha (4 giai đoạn) Pha Làm nảy sinh vấn đề Trong pha 1: GV lựa chọn nhiệm vụ dự án, TN hay miêu ta tình xuất phát nhằm khai thác quan niệm riêng HS có ý tưởng HS vấn đề Vấn đề tốn nhận thức, nhiệm vụ học tập HS cần giải Vấn đề phải có tính thách thức vào kiến thức có HS, kích thích hoạt động học HS tiếp nhận vấn đề để giải Pha Đề xuất dự đoán /giả thuyết Trong pha 2: HS làm việc độc lập, làm việc theo nhóm cuối làm việc lớp để trao đổi, tranh luận dự đốn/ giả thuyết bạn, cuối đưa câu trả lời cho vấn đề cần giải Pha Thực nghiên cứu 63 Trong pha 3: HS đề xuất phương án TN kiểm tra tực tiếp dự đoán/giả thuyết kiếm tra hệ suy từ dự đốn/ giả thuyết; tìm kiếm thơng tin, xây dựng mơ hình Từ việc phân tích liệu, HS kiểm chứng giả thuyết hay sai tìm cách lập luận lí giải Pha Hợp thức hóa kiến thức Trong pha 4: HS làm việc chung lớp hướng dẫn GV em trao đổi thảo luận có kết chung Đó kiến thức mới, kĩ đồng thời nảy sinh vấn đề Có vấn đề HS bắt đầu cho tiến trình tìm tịi nghiên cứu Tóm lại: Tổ chức hoạt động học tập theo giáo dục STEM theo tiến trình phương pháp “Bàn tay nặn bột” Chúng ta nhận thấy giai đoạn quy trình tổ chức hoạt động học tập theo giáo dục STEM có giai đoạn tương ứng với pha tiến trình dạy học theo phương pháp “Bàn tay nặn bột” Phụ lục Bài kiểm tra kiến thức, kĩ năng, thái độ lực sáng tạo Câu Hãy cho biết với cách tổ chức học tập /thực dự án vừa em cảm thấy: 64 A Rất thích B Thích C Khơng thích Câu hỏi với quan sát thống kê mức độ tham gia thực dự án giúp đánh giá mức độ hứng thú HS học Câu Để thực nhiệm vụ việc thực dự án vừa em ứng xử ? A Làm B Khó hỏi bạn C Xem bạn làm làm theo Câu hỏi với quan sát thống kê mức độ nỗ lực bắt tay làm hoàn thành sản phẩm giúp đánh giá mức độ tích cực, tự lực HS việc thực nhiệm vụ học tập Câu Để thực dự án tham gia, em thực theo thứ tự sau đây: a Thành lập nhóm; Tìm hiểu ngun lý hoạt động; Cách chế tạo ta; Tìm kiếm vật liệu; Tiến hành lắp ráp, chế tạo; Thuyết minh sản phẩm b Thành lập nhóm; Tìm kiếm vật liệu; Tìm hiểu nguyên lý hoạt động; Cách chế tạo ta; Tiến hành lắp ráp, chế tạo; Thuyết minh sản phẩm c Tìm hiểu nguyên lý hoạt động; Cách chế tạo ta; Thành lập nhóm; Tìm kiếm vật liệu; Tiến hành lắp ráp, chế tạo; Thuyết minh sản phẩm d Em thực là: Câu Em nêu phương án tìm/tính chu vi Trái đất ? Câu Nêu phương án xác định hướng vật thể Trái Đất ? Câu Vị trí trọng tâm vật có vai trị dạng cân ? Câu Người ta làm để thực mức vững vàng cao trạng thái cân vật sau đây? a) b) c) Đèn để bàn Ơ tơ đua Xe cần cẩu Câu Tính trọng lượng nhà du hành vũ trụ có khối lượng 75 kg người a) b) Trên Trái Đất (lấy g= 9,8m/s2) Trên Mặt Trăng (lấy gmt = 1,70 m/s2) Câu Người ta dùng thiết bị để chuyển hóa điện thành năng, nhiệt năng, quang dùng đời sống sản xuất ? Câu 10: Những nguồn tài nguyên tự nhiên vơ tận, bị cạn kiệt? Hãy nêu biện pháp để sử dụng hợp lí tiết kiệm tài nguyên PHỤ LỤC 65 PHIẾU TÌM HIỂU VỀ HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Ở TRƯỜNG PHỔ THƠNG Kính chào q Thầy Cơ ! Chúng tơi tìm hiểu thực tế để xác định giải pháp góp phần nâng cao chất lượng dạy học môn Khoa học Tự nhiên địa bàn tỉnh Nghệ An Xin quý Thầy (Cơ) vui lịng giúp đỡ cho ý kiến vấn đề Xin trân trọng cảm ơn hợp tác quý Thầy, Cô ! Ghi chú: Thầy (Cơ) chọn phương án trả lời đánh dấu X vào trống phương án Mỗi câu hỏi chọn nhiều phương án trả lời khác I Thông tin cá nhân Thầy (Cơ) - Họ tên (có thể cho biết khơng):………………………………… Mơn………………… - Trình độ chun mơn: ĐHSP ThS TS - Thâm niên giảng dạy: …… năm - Điện thoại, E-mail (có thể cho biết khơng):…………………………… II Những thông tin dạy học Câu Thầy (Cô) đánh dấu (X) vào PPDH/hình thức dạy học sử dụng Nếu sử dụng, Thầy (Cô) đánh giá tác dụng phát huy tính tự lực, tích cực nhận thức, phát triển tư duy, lực sáng tạo học sinh phổ thông ? (Thầy (Cô) điền thêm phương pháp dạy học khác) Mức độ sử dụng T T Tên PPDH PP thuyết trình PP đàm thoại PP thực nghiệm PP mơ hình PP trình bày nêu vấn đề PP nghiên cứu Dạy học dự án Thườn g xuyên Đôi Không sử dụng Tác dụng phát huy tính tự lực, tích cực nhận thức, phát triển tư duy, lực sáng tạo Tốt Không tốt Ý kiến khác 66 Dạy học ngoại khóa PP Bàn tay nặn bột 10 ………… Câu Dạy học theo giáo dục STEM Thầy (Cô) nghe tên chưa? biết nội dung ? vận dụng mức độ nào? Chưa nghe Biết, chưa vận dụng Đã vận dụng Nếu vận dụng Thầy (Cơ) vận dụng vào dạy loại học ? Bài học xây dựng kiến thức Bài học củng cố kiến thức Bài học vận dụng kiến thức Các loại học khác: ………………………………………………………… Câu Quan điểm Thầy (Cô) dạy học theo giáo dục STEM? Giáo dục STEM dạy học kiến thức đơn môn Giáo dục STEM dạy học kiến thức liên môn Giáo dục STEM dạy học kiến thức đơn môn liên môn Câu 4: Đánh dấu vào ô mà Thầy (Cô) cho giáo dục STEM Là phương pháp dạy học Là quan điểm dạy học Phát triển lực tự học HS Phát triển lực giao tiếp, hợp tác Phát triển lực giải vấn đề sáng tạo Cần nhiều trang thiết bị đắt tiền (phịng STEM, rơ bôt, máy in 3D…) Không cần trang thiết bị đắt tiền Khơng dạy chương trình khóa Chỉ có mơn khoa học tự nhiên (vật lí, hóa học, sinh học) học Mục tiêu học để phục vụ thi KHKT GV HS phải biết lập trình HS cần phải học giỏi môn khoa học Phù hợp với đối tượng HS 67 Câu 5: Nêu khó khăn Thầy (Cơ) gặp phải dạy học theo giáo dục STEM từ lớn đến bé (đánh số theo thứ tự 1,2,3…) Không có kiến thức đầy đủ dạy học theo giáo dục STEM Thiếu thốn sở vật chất, thiết bị Thiếu kiến thức môn học chuyên môn Nhà trường khơng khuyến khích, ủng hộ Khơng dạy chương trình khóa Khơng có phối hợp với môn khác HS không hào hứng tham gia HS yếu kĩ (sử dụng cơng nghệ, làm việc nhóm, tự học…) Khơng phù hợp với chương trình thi/kiểm tra Bộ Giáo dục đào tạo Các khó khăn khác: …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Câu Thầy (Cô) nghiên cứu vận dụng phương pháp bàn tay nặn bột vào dạy học mức độ ? TT Phương pháp “Bàn tay nặn bột” dạy học Chưa nghiên cứu Đã nghiên cứu Chưa vận dụng Đã vận dụng Bài học xây dựng kiến thức Bài học củng cố kiến thức Bài học vận dụng kiến thức Các loại học khác SL Tỉ lệ % (Nguồn: kết điều tra tác giả) Câu Thầy (Cô) nghiên cứu tổ chức “Dạy học theo dự án” dạy học mức độ ? Chưa nghiên cứu Đã nghiên cứu Chưa vận dụng Đã vận dụng Nếu vận dụng Thầy (Cô) vận dụng vào dạy loại học ? 68 Bài học xây dựng kiến thức Bài học củng cố kiến thức Bài học vận dụng kiến thức Các loại học khác: ………………………………………………………… PHIẾU TÌM HIỂU HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP CỦA HỌC SINH Trường :….……………… Lớp: …… Họ tên: ……………………… Câu 1: Ở trường em tham gia mức độ hoạt động học tập đây? Đồng ý với mức độ đánh dấu X vào tương ứng với mức độ Các mức độ TT Các hoạt động học tập trường THPT Tham gia học tập lớp Tham gia học tập thực địa Tham gia dự án học tập Thảo luận theo nhóm học tập Tự học tài liệu GV cho Sử dụng CNTT để học tập lớp Sử dụng CNTT để học tập nhà Sử dụng mạng xã hội (Facebook, zalo…) Sử dụng phần mềm lập trình Thườn Thỉnh Chưa g xuyênthoảng 10 Nghe giáo viên nêu dự đoán vấn đề phải nhắc lại 11 Nghe GV nêu dự đoán vấn đề mới, thảo luận, lựa chọn 12 Xung phong nêu dự đoán vấn đề mới, GV bổ sung 13 Thảo luận nhóm, nêu dự đốn vấn đề mới, GV bổ sung 14 Giải vấn đề không cần GV giúp đỡ 15 Giải vấn đề cần GV giúp đỡ 16 Hồn tồn phụ thuộc vào GV để giải vấn đề 17 GV hương dẫn em thiết kế, chế tạo sản phẩm 69 18 Tự thiết kế, chế tạo sản phẩm em thích 19 Về giáo dục STEM Câu 2: Điền vào ô mong muốn HS trình học tập GV hướng dẫn cho HS tất vấn đề HS tự giải vấn đề có hỗ trợ GV HS thực hành, thí nghiệm nhiều HS cần học lớp HS học thực địa HS sử dụng CNTT trình học tập HS trao đổi, thảo luận, phát biểu ý kiến nhiều HS sử dụng kiến thức học để giải vấn đề thực tiễn PHỤ LỤC Thống kê phân tích số số liệu phiếu điều tra Câu Thầy (Cô) đánh giá tác dụng phát huy tính tự lực, tích cực nhận thức, phát 70 triển tư duy, lực sáng tạo cho học sinh PPDH sau: Tác dụng phát huy tính tự lực, tích cực nhận thức, phát triển tư duy, lực sáng tạo học sinh GV cho tốt: 34,6% phương pháp thuyết trình, 69,2% phương pháp đàm thoại; 92,3% phương pháp thực nghiệm; 73,1% phương pháp mơ hình; 92,3% phương pháp trình bày nêu vấn đề; 69,2% phương pháp tìm tịi phần; 61,5% phương pháp nghiên cứu; 34,6% Dạy học dự án; 71,3% Ngoại khóa 57,7% phương pháp Bàn tay nặn bột; Giáo dục STEM 86% Câu Dạy học theo giáo dục STEM Thầy (Cô) nghe tên chưa? biết nội dung ? vận dụng mức độ nào? Bảng Mức độ nghiên cứu, vận dụng dạy học theo giáo dục STEM TT Dạy học theo giáo dục STEM SL Tỉ lệ % Chưa nghiên cứu 34 94,4 Đã nghiên cứu 13,6 Chưa vận dụng 34 94,4 Đã vận dụng 9,0 Bài học xây dựng kiến thức 5,6 Bài học củng có kiến thức 5,6 Bài học vận dụng kiến thức 13 ,6 Các loại học khác 0,0 (Nguồn: kết điều tra tác giả) Câu Thầy (Cô) nghiên cứu vận dụng phương pháp bàn tay nặn bột vào dạy học mức độ ? TT Phương pháp “Bàn tay nặn bột” dạy học SL Tỉ lệ % Chưa nghiên cứu 11,1 Đã nghiên cứu 32 88,9 Chưa vận dụng 27 75,0 Đã vận dụng 13,9 Bài học xây dựng kiến thức 8,3 Bài học củng cố kiến thức 5,6 Bài học vận dụng kiến thức 0,0 Các loại học khác 0,0 (Nguồn: kết điều tra tác giả) 71 Câu Thầy (Cô) nghiên cứu tổ chức “Dạy học theo dự án” dạy học mức độ sau: Bảng Mức độ nghiên cứu, vận dụng dạy học theo dự án TT Dạy học theo dự án SL Tỉ lệ % Chưa nghiên cứu 19 52,8 Đã nghiên cứu 17 47,2 Chưa vận dụng 26 72,2 Đã vận dụng 10 27,8 Bài học xây dựng kiến thức 11,1 Bài học củng cố kiến thức 8,3 Bài học vận dụng kiến thức 8,3 Các loại học khác 0,0 (Nguồn: kết điều tra tác giả) Câu “Ngoại khóa” cho HS, Thầy (Cơ) cho thơng tin, cụ thể bảng sau: TT Ngoại khóa trường phổ thông Tỉ lệ SL % Chưa tổ chức ngoại khóa 17 47,2 Đã có tổ chức ngoại khóa 18 50,0 Tổ chức đọc sách, báo, kể chuyện khoa học, kĩ thuật 0,0 Tổ chức làm báo tường, tập san khoa học, kĩ thuật 0,0 Tổ chức triển lãm thành tựu ứng dụng khoa học, kĩ thuật 0,0 Tổ chức tham quan cơng trình ứng dụng khoa học, kĩ thuật 0,0 Tổ chức câu lạc bộ, hội, đố vui, trò chơi khoa học, kĩ thuật 22,2 Tổ chức nhóm HS hoạt động sáng tạo khoa học, kĩ thuật 13 36,1 10 Tổ chức hội thi thiết kế, chế tạo, sử dụng dụng cụ khoa học, kĩ thuật 13 36,1 11 Các hình thức khác 0,0 (Nguồn: kết điều tra tác giả) Bảng Thống kê ý kiến học sinh mức độ tham gia hoạt động nhận thức 72 học tập trường phổ thông Các mức độ Các hoạt động học tập trường THPT Tổng Thườn TT g xuyên Tham gia học tập lớp Tham gia học tập thực địa Thỉnh Chưa thoảng % % % 100 0 19 68 1Tham gia dự án học tập 95 2Thảo luận theo nhóm học tập 59 32 3Tự học tài liệu GV cho 35 62 4Sử dụng CNTT để học tập lớp 95 5Sử dụng CNTT để học tập nhà 96 6Sử dụng mạng xã hội (Facebook, zalo…) 21 76 7Sử dụng phần mềm lập trình, khai thác intenet để học tập 11 89 10 8Nghe giáo viên nêu dự đoán vấn đề phải nhắc lại 18 77 11 9Nghe GV nêu dự đoán vấn đề mới, thảo luận, lựa chọn 18 72 12 1Xung phong nêu dự đoán vấn đề mới, GV bổ sung 25 54 21 13 1Thảo luận nhóm, nêu dự đốn vấn đề mới, GV bổ sung 17 79 14 1Giải vấn đề không cần GV giúp đỡ 94 15 1Hoàn toàn phụ thuộc vào GV để giải vấn đề 37 56 16 1GV hương dẫn em thiết kế, chế tạo sản phẩm 5 95 17 1Tự thiết kế, chế tạo sản phẩm em thích 35 65 18 1Về giáo dục STEM 91 (Nguồn: kết điều tra tác giả) 73 74 ... việc tổ chức cho học sinh THPT DTNT tham gia dự án theo giáo dục STEM tích hợp liên mơn - Đề xuất quy trình tổ chức dạy học dự án theo giáo dục STEM tích hợp liên mơn - Xây dựng số dự án STEM tích. .. khai cho HS Xuất phát từ phân tích trên, chọn đề tài: ? ?Tổ chức cho học sinh trường trung học phổ thông dân tộc nội trú tham gia số dự án theo giáo dục STEM tích hợp liên mơn Tốn – Vật lí - Địa lí? ??... gồm nội dung sau: Làm rõ nội hàm khái niệm giáo dục STEM; đề xuất quy trình hướng dẫn tổ chức cho học sinh trường THPT DTNT tham gia số dự án giáo dục STEM tích hợp liên mơn Tốn – Vật lí - Địa lí