Sử dụng phương pháp giáo dục stem nhằm phát triển phẩm chất và năng lực cho học sinh lớp 9 tại trường thcs lạc lâm

I A PHẦN MỞ ĐẦU I LÍ DO CHỌN CHUYÊN ĐỀ Ngày nay, sự phát triển của Khoa Học và Công Nghệ đã làm thay đổi nhiều ngành nghề trong xã hội và tác động này sẽ còn mạnh mẽ hơn trong tương lai Nhiều thống kê[.]

A PHẦN MỞ ĐẦU I LÍ DO CHỌN CHUYÊN ĐỀ: Ngày nay, phát triển Khoa Học Công Nghệ làm thay đổi nhiều ngành nghề xã hội tác động mạnh mẽ tương lai Nhiều thống kê nước phát triển cho thấy ngành nghề liên quan đến lĩnh vực khoa học kỹ thuật có tốc độ tăng trưởng mạnh mẽ so với ngành nghề khác Ví dụ, thống kê Mỹ cho thấy, từ năm 2004 - 2014, lĩnh vực việc làm tăng 26% dự báo tăng thêm 22% từ 2025 Trong tương lai gần, máy tính dần thay hầu hết công việc người với phát triển khơng ngừng trí tuệ nhân tạo Đứng trước thay đổi này, lực lượng lao động tương lai, với kiến thức kỹ cần thiết điều khiển phát triển công nghệ, bị thiếu hụt nghiêm trọng khơng có kế hoạch đào tạo phát triển Đây vấn đề đặt không riêng với nước Mỹ mà vấn đề tồn cầu, cơng nghệ chi phối tất nước tất doanh nghiệp STEM hay nói cách khác liên mơn Khoa Học (Science), Công nghệ (Technology), Kỹ thuật (Engineering) Toán (Mathematics) STEM thực phá bỏ rào cản vơ hình dựng lên ngăn cách kiến thức môn học thông thường lớp học STEM dạy cho học sinh liên kết ứng dụng kiến thức phổ thông để giải vấn đề thực tiễn sống Những giá trị mà STEM mang lại cần thiết cho học sinh Việt Nam, “kỹ kỷ 21” (kỹ làm việc nhóm, tư phản biện, kỹ tìm kiếm thơng tin, kỹ giải vấn đề) theo trụ cột triết lý giáo dục UNESCO (Học để biết Học để làm - Học để phát huy thân - Học để chung sống) Chính vậy, việc cho học sinh tiếp cận STEM (từ bậc tiểu học) giúp xây dựng tảng kiến thức kỹ cần thiết thời đại công nghệ phát triển Từ lý trên, tổ Sinh – Lý – Hóa – CN mạnh dạn nghiên cứu chuyên đề: “Sử dụng phương pháp giáo dục STEM nhằm phát triển phẩm chất lực cho học sinh lớp trường THCS Lạc Lâm” II MỤC ĐÍCH CỦA CHUYÊN ĐỀ - Hiểu giáo dục STEM; - Nghiên cứu thiết kế kế hoạch dạy học theo định hướng giáo dục STEM; - Vai trò ý nghĩa giáo dục STEM: + Đảm bảo giáo dục toàn diện: Triển khai giáo dục STEM nhà trường, bên cạnh môn học quan tâm Toán, Khoa học, lĩnh vực Công nghệ, Kỹ thuật quan tâm, đầu tư tất phương diện đội ngũ giáo viên, chương trình, sở vật chất + Nâng cao hứng thú học tập môn học STEM:Các dự án học tập giáo dục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải vấn đề thực tiễn, học sinh hoạt động, trải nghiệm thấy ý nghĩa tri thức với sống, nhờ nâng cao hứng thú học tập học sinh + Hình thành phát triển phẩm chất, lực cho học sinh: Khi triển khai dự án học tập STEM, học sinh hợp tác với nhau, chủ động tự lực thực nhiệm vụ học; làm quen hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học Các hoạt động nêu góp phần tích cực vào hình thành phát triển phẩm chất, lực cho học sinh - Quy trình xây dựng học STEM, tiêu chí xây dựng học STEM, quy trình tổ chức học STEM, tiêu chí đánh giá học STEM III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU: Học sinh trường THCS Lạc Lâm IV PHẠM VI CHUYÊN ĐỀ: - Học sinh lớp trường THCS Lạc Lâm - Các tài liệu có liên quan đến dạy học STEM V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: * Phương pháp nghiên cứu lí luận: - Tìm hiểu, nghiên cứu tài liệu giáo dục STEM - Thiết kế tổ chức chủ đề giáo dục STEM cho học sinh THCS THPT Nguyễn Thanh Nga - Dạy học chủ đề STEM cho học sinh THCS THPT - Nguyễn Thanh Nga - Dạy học tích hợp phát triển lực giải vấn đề thực tiễn cho học sinh trung học - Nguyễn Thanh Nga - Tài liệu Bộ Giáo dục Đào tạo, 2019 - Các tài liệu khác tham khảo internet * Phương pháp quan sát khoa học B PHẦN NỘI DUNG I CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ CƠ SỞ PHÁP LÝ: Cơ sở lý luận Chương trình giáo dục phổ thông 2018 định hướng phát triển phẩm chất lực học sinh, mục tiêu chương trình nhằm để trả lời cho câu hỏi: Học xong chương trình học sinh làm gì? Chính mà cần phải đổi phương pháp dạy học, kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển phẩm chất lực học sinh Các phương pháp hình thức tổ chức dạy học cần phải gắn nội dung học với vấn đề thực tiễn giáo viên tổ chức hoạt động để học sinh tìm hiểu giải vấn đề, thơng qua tiếp thu tri thức cách chủ động Giáo dục STEM xuất phát từ vấn đề nảy sinh thực tiễn xây dựng thành chủ đề/bài học STEM, thông qua việc giáo viên tổ chức hoạt động học giúp học sinh tìm giải pháp để giải vấn đề mà chủ đề/bài học STEM nêu Cơ sở pháp lý Nguyên lý dạy học theo nghị 29/TW: Học đôi với hành, lý luận gắn với thực tiễn, nhà trường gắn với gia đình xã hội Chỉ thị số 16/CT-TTg Thủ tướng Chính phủ ngày 04/5/2017 đưa giải pháp mặt giáo dục: “… 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 thông” Và giao nhiệm vụ ngành GD: “ Thúc đẩy triển khai giáo dục khoa học, công nghệ, kỹ thuật tốn học (STEM) Chương trình giáo dục phổ thơng; tổ chức thí điểm số trường phổ thông từ năm học 2017-2018” Văn Số: 3089/BGDĐT-GDTrH Bộ Giáo dục & Đào tạo ngày 14/8/2020 việc triển khai thực giáo dục STEM giáo dục trung học Chương trình phát triển giáo dục phổ thông giai đoạn – Vụ Trung học (Bộ Giáo dục Đào tạo) Tập huấn 60 trường, 15 tỉnh thành Công văn 5555 việc đánh giá dạy GV (12 tiêu chí) II CƠ SỞ THỰC TIỄN: Trên thực tế, giáo dục huyện ta thực nhiều nhiệm vụ, giải pháp quan trọng như: - Tăng cường phân cấp quản lí, tăng quyền chủ động địa phương, sở giáo dục trung học phổ thông việc thực chương trình, xây dựng thực kế hoạch giáo dục; - Tích cực đổi phương thức dạy học nhằm phát huy tính chủ động, tích cực, sáng tạo rèn luyện phương pháp tự học; tăng cường kĩ thực hành, vận dụng kiến thức, kĩ vào giải vấn đề thực tiễn; - Từ năm học 2011 - 2012, Bộ Giáo dục Đào tạo đạo áp dụng phương pháp "Bàn tay nặn bột" phương pháp dạy học tích cực khác, đồng thời triển khai xây dựng mơ hình trường phổ thông đổi đồng phương pháp dạy học kiểm tra đánh giá kết giáo dục Bản chất phương pháp dạy học tổ chức hoạt động học dựa tìm tịi, nghiên cứu; học sinh chiếm lĩnh kiến thức, kĩ dựa hoạt động trải nghiệm tư khoa học; - Từ năm học 2011 - 2012 triển khai hoạt động nghiên cứu khoa học học sinh trung học sở trung học phổ thông tổ chức Cuộc thi khoa học, kĩ thuật cấp quốc gia dành cho học sinh trung học (Cuộc thi) thu hút hàng ngàn học sinh tham gia; cử học sinh tham dự Cuộc thi khoa học, kĩ thuật quốc tế (Intel ISEF) thi, hội trợ, triển lãm quốc tế sáng tạo khoa học, kĩ thuật Các thi coi trọng phát huy tư tưởng rèn luyện lực sáng tạo, phong cách làm việc khoa học học sinh Giáo viên phổ thông giảng viên đại học, nhà khoa học phối hợp hướng dẫn học sinh vận dụng kiến thức, kĩ hoạt động nghiên cứu khoa học, giải vấn đề thực tiễn - Cuộc thi vận dụng kiến thức liên mơn để giải tình thực tiễn dành cho học sinh trung học thu hút học sinh tham gia; “Dự án” học sinh tham gia dự thi chia sẻ qua internet thúc đẩy học sinh vận dụng kiến thức nhà trường vào giải vấn đề nảy sinh thực tiễn; tăng cường khả tự học, tự nghiên cứu học sinh - Tăng cường đạo việc hướng dẫn học sinh vận dụng kiến thức liên môn vào giải vấn đề thực tiễn thông qua "Dạy học dựa dự án", tổ chức "Hoạt động trải nghiệm sáng tạo"; tổ chức câu lạc âm nhạc, mỹ thuật, thể thao… có tác dụng huy động bậc cha mẹ, lực lượng xã hội tham gia giáo dục học sinh toàn diện - Những đổi góp phần đổi phương thức dạy học trường, góp phần bước đầu triển khai giáo dục STEM nhà trường III THỰC TRẠNG: Thuận lợi: - Trình độ chuyên ngành giáo viên nâng cao, việc đánh giá giá trị phương pháp giáo dục STEM nâng lên cao hơn; - Đa số học sinh yêu thích khám phá trải nghiệm; - Các trường đầu tư sở vật chất, trang thiết bị dạy học ngày đầy đủ Khó khăn: a Về phía giáo viên - Giáo viên bước đầu tiếp cận dạy học STEM, không đào tạo chuyên sâu phương pháp dạy học STEM; chưa tập huấn nhiều sâu sát dạy học STEM dẫn đến triển khai dạy học STEM lúng túng, chưa chủ động trình tổ chức triển khai hoạt động dạy học theo STEM; Engineers: Solve problems (Kỹ sư: Giải vấn đề) - Quan tâm nhiều đến dạy “chữ”, giáo dục tư tưởng, đạo đức, lối sống, lịch sử dân tộc, tư sáng tạo, kỹ thực hành, kỹ sống…cịn ít; - Chương trình giảng dạy môn nhiều lúc chưa hợp lý, thiếu đồng bộ, chưa liên thông; - Dạy học STEM mơ hình giáo dục theo hướng tiếp cận liên mơn, giáo viên thường đơn môn, chưa đào tạo sâu kiến thức mơn cịn lại khó khan việc chủ động hướng dẫn học sinh tạo sản phẩm; - Tư giáo dục chậm đổi mới, chưa theo kịp yêu cầu đổi mới-phát triển đất nước bối cảnh phát triển kinh tế thị trường hội nhập quốc tế b Về phía học sinh - Một số học sinh chưa chủ động học tập, nghiên cứu chuẩn bị nội dung bài, bảng tường trình trước đến học thí nghiệm thực hành - Ý thức tự giác học học sinh chưa cao, làm ồn, chưa lắng nghe yêu cầu, nội quy, lưu ý thực nhiệm vụ học tập - Đa số em thích tự tay làm thí nghiệm, trải nghiệm… khơng thích viết kết quả, giải thích kết thu được… IV CÁC GIẢI PHÁP THỰC HIỆN ĐỂ SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP GIÁO DỤC STEM NHẰM PHÁT TRIỂN PHẨM CHẤT VÀ NĂNG LỰC CHO HỌC SINH IV.1/ Khái quát giáo dục STEM 1.1 STEM gì: STEM thuật ngữ viết tắt từ Science (Khoa học), Technology (Cơng nghệ), Engineering (Kĩ thuật) Mathematics (Tốn học), thường sử dụng bàn đến sách phát triển Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Toán học quốc gia Sự phát triển Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học mơ tả chu trình STEM (Hình 1), Science quy trình sáng tạo kiến thức khoa học; Engineering quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ nhằm giải vấn đề; Tốn cơng cụ sử dụng để thu nhận kết chia sẻ kết với người khác Science Math Knowledge Engineering the STEM cycle Scientists: answer questions (Nhà khoa học: Trả lời câu hỏi) Technology Hình 1:Chu trình STEM “Science” chu trình STEM mơ tả mũi tên từ “Technology” sang “Knowledge” thể quy trình sáng tạo khoa học Đứng trước thực tiễn với "Công nghệ" tại, nhà khoa học, với lực tư phản biện, đặt câu hỏi/vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu, hồn thiện cơng nghệ, câu hỏi/vấn đề khoa học Trả lời câu hỏi khoa học giải vấn đề khoa học phát minh "Kiến thức" khoa học Ngược lại, “Engineering” chu trình STEM mơ tả mũi tên từ “Knowledge” sang “Technology” thể quy trình kĩ thuật Các kĩ sư sử dụng "Kiến thức" khoa học để thiết kế, sáng tạo cơng nghệ Như vậy, chu trình STEM, "Science" hiểu không "Kiến thức" thuộc môn khoa học (như Vật lí, Hố học, Sinh học) mà bao hàm "Quy trình khoa học" để phát minh kiến thức khoa học Tương tự vậy, "Engineering" chu STEM không "Kiến thức" thuộc lĩnh vực "Kĩ thuật" mà bao hàm"Quy trình kĩ thuật" để sáng tạo "Cơng nghệ" Hai quy trình nói tiếp nối nhau, khép kín thành chu trình sáng tạo khoa học – kĩ thuật theo mơ hình "xốy ốc" mà sau chu trình lượng kiến thức khoa học tăng lên với cơng nghệ phát triển trình độ cao Một số khái niệm liên quan + STEM mở: Bao gồm nhiều lĩnh vực (Tốn, Cơng nghệ, Kĩ thuật Khoa học) Nghệ thuật, Nhân văn, Robot,… + STEM đóng: Bao gồm lĩnh vực (Tốn, Cơng nghệ, Kĩ thuật Khoa học) + STEM khuyết: Bao gồm lĩnh vực (Tốn, Cơng nghệ, Kĩ thuật Khoa học) + STEAM: hướng tiếp cận giáo dục sử dụng mơ hình STEM kết hợp với nghệ thuật, nhân văn (Art) + STEM sáng tạo KHKT: STEM sở giúp học sinh phát triển thành dự án sáng tạo KHKT 1.2 Giáo dục STEM Phỏng theo chu trình STEM, giáo dục STEM đặt học sinh trước vấn đề thực tiễn ("công nghệ" tại) cần giải quyết, địi hỏi học sinh phải tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức khoa học vận dụng kiến thức để thiết kế thực giải pháp giải vấn đề ("công nghệ" mới) Như vậy, học STEM đề cập giao cho học sinh giải vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi học sinh phải huy động kiến thức có tìm tịi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng Q trình địi hỏi học sinh phải thực theo "Quy trình khoa học" (để chiếm lĩnh kiến thức mới) "Quy trình kĩ thuật" để sử dụng kiến thức vào việc thiết kế thực giải pháp ("công nghệ" mới) để giải vấn đề Đây tiếp cận liên mơn giáo dục STEM, kiến thức mà học sinh cần phải học để sử dụng học STEM cụ thể thuộc mơn học 7 Như vậy, giáo dục STEM sử dụng theo mơ tả Chương trình giáo dục phổ thơng năm 2018 sau: Giáo dục STEM mơ hình giáo dục dựa cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật toán học vào giải số vấn đề thực tiễn bối cảnh cụ thể Các mức độ áp dụng giáo dục STEM giáo dục phổ thông sau: a) Dạy học môn khoa học theo học STEM Đây hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu nhà trường Theo cách này, học, hoạt động giáo dục STEM triển khai trình dạy học môn học STEM theo tiếp cận liên môn Các chủ đề, học, hoạt động STEM bám sát chương trình mơn học thành phần Hình thức giáo dục STEM không làm phát sinh thêm thời gian học tập b) Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM Trong hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh khám phá ứng dụng khoa học, kỹ thuật thực tiễn đời sống Qua đó, nhận biết ý nghĩa khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật tốn học đời sống người, nâng cao hứng thú học tập môn học STEM Đây cách thức để thu hút quan tâm xã hội tới giáo dục STEM Để tổ chức thành công hoạt động trải nghiệm STEM, cần có tham gia, hợp tác bên liên quan trường trung học, sở giáo dục nghề nghiệp, trường đại học, doanh nghiệp Trải nghiệm STEM cịn thực thông qua hợp tác trường trung học với sở giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp Theo cách này, kết hợp thực tiễn phổ thông với ưu sở vật chất giáo dục đại học giáo dục nghề nghiệp Các trường trung học triển khai giáo dục STEM thơng qua hình thức câu lạc Tham gia câu lạc STEM, học sinh học tập nâng cao trình độ, triển khai dự án nghiên cứu, tìm hiểu ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM Đây hoạt động theo sở thích, khiếu học sinh c) Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật Giáo dục STEM triển khai thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học tổ chức thi sáng tạo khoa học kỹ thuật Hoạt động khơng mang tính đại trà mà dành cho học sinh có lực, sở thích hứng thú với hoạt động tìm tòi, khám phá khoa học, kỹ thuật giải vấn đề thực tiễn Tổ chức tốt hoạt động câu lạc STEM tiền đề phát triển hoạt động sáng tạo khoa học kỹ thuật triển khai dự án nghiên cứu khuôn khổ thi khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học Bên cạnh đó, tham gia câu lạc STEM nghiên cứu khoa học, kĩ thuật hội để học sinh thấy phù hợp lực, sở thích, giá trị thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM 8 1.3 Quy trình xây dựng học STEM Bước 1: Lựa chọn chủ đề học Căn vào nội dung kiến thức chương trình mơn học tượng, q trình gắn với kiến thức tự nhiên; quy trình thiết bị cơng nghệ có sử dụng kiến thức thực tiễn để lựa chọn chủ đề học Những ứng dụng là: Sữa chua/dưa muối – Vi sinh vật – Quy trình làm sữa chua/muối dưa; Thuốc trừ sâu – Phản ứng hóa học – Quy trình xử lí dư lượng thuốc trừ sâu; Hóa chất – Phản ứng hóa học – Quy trình xử lí chất thải; Sau an tồn – Hóa sinh – Quy trình trồng rau an tồn; Cầu vồng – Ra đar – Máy quang phổ lăng kính; Kính tiềm vọng, kính mắt; Ống nhịm, kính thiên văn; Sự chìm, – lực đẩy Ác–si–mét – Thuyền/bè; Hiện tượng cảm ứng điện từ – Định luật Cảm ứng điện từ Định luật Lenxơ – Máy phát điện/động điện; Vật liệu khí; Các phương pháp gia cơng khí; Các cấu truyền biến đổi chuyển động; Các mối ghép khí; Mạch điện điều khiển cho nhà thông minh Bước 2: Xác định vấn đề cần giải Sau chọn chủ đề học, cần xác định vấn đề cần giải để giao cho học sinh thực cho giải vấn đề đó, học sinh phải học kiến thức, kĩ cần dạy chương trình mơn học lựa chọn (đối với STEM kiến tạo) vận dụng kiến thức, kỹ biết (đối với STEM vận dụng) để xây dựng học Theo ví dụ nêu trên, nhiệm vụ giao cho học sinh thực học là: Thiết kế, chế tạo máy quang phổ đơn giản học chất sóng ánh sáng; Thiết kế, chế tạo ống nhòm đơn giản học tượng phản xạ khúc xạ ánh sáng; Chế tạo bè nổi/thuyền học Định luật Ác–si–mét; Chế tạo máy phát điện/động điện học cảm ứng điện từ; Thiết kế mạch lơgic học dịng điện khơng đổi; Thiết kế robot leo dốc, cầu bắc qua hai trụ, hệ thống tưới nước tự động, mạch điện cảnh báo điều khiển cho nhà thông minh; Xây dựng quy trình làm sữa chua/muối dưa; Xây dựng quy trình xử lí dư lượng thuốc trừ sâu rau/quả; Xây dựng quy trình xử lí hóa chất nhiễm nước thải; Quy trình trồng rau an tồn… Trong trình này, việc thử nghiệm chế tạo trước ngun mẫu hỗ trợ tốt q trình xây dựng chủ đề Qua trình xây dựng, giáo viên hình dung khó khăn học sinh gặp phải, hội vận dụng kiến thức để giải vấn đề xác định đắn tiêu chí sản phẩm bước Bước 3: Xây dựng tiêu chí thiết bị/giải pháp giải vấn đề Sau xác định vấn đề cần giải quyết/sản phẩm cần chế tạo, cần xác định rõ tiêu chí giải pháp/sản phẩm Những tiêu chí quan trọng để đề xuất giả thuyết khoa học/giải pháp giải vấn đề/thiết kế mẫu sản phẩm Đối với ví dụ nêu trên, tiêu chí là: Chế tạo máy quang phổ sử dụng lăng kính, thấu kính hội tụ; tạo tia ánh sáng màu từ nguồn sáng trắng; Chế tạo ống nhịm/kính thiên văn từ thấu kính hội tụ, phân kì; quan sát vật xa với độ bội giác khoảng đó; Quy trình sản xuất sữa chua/muối dưa với tiêu chí cụ thể sản phẩm (độ ngọt, độ chua, dinh dưỡng ); Quy trình xử lí dư lượng thuốc trừ sâu với tiêu chí cụ thể (loại thuốc trừ sâu, độ "sạch" sau xử lí); Quy trình trồng rau với tiêu chí cụ thể ("sạch" so với rau trồng thơng thường) Các tiêu chí phải hướng tới việc định hướng trình học tập vận dụng kiến thức học sinh không nên tập trung đánh giá sản phẩm vật chất Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học thiết kế theo phương pháp kĩ thuật dạy học tích cực với loại hoạt động học nêu Mỗi hoạt động học thiết kế rõ ràng mục đích, nội dung sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành Các hoạt động học tổ chức lớp học (ở trường, nhà cộng đồng) Cần thiết kế học điện tử mạng để hướng dẫn, hỗ trợ hoạt động học học sinh bên ngồi lớp học 1.4 Tiêu chí xây dựng học stem Tiêu chí 1: Chủ đề học STEM tập trung vào vấn đề thực tiễn Trong học STEM, học sinh đặt vào vấn đề thực tiễn xã hội, kinh tế, mơi trường u cầu tìm giải pháp Tiêu chí 2: Cấu trúc học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật Quy trình thiết kế kĩ thuật cung cấp tiến trình linh hoạt đưa học sinh từ việc xác định vấn đề – yêu cầu thiết kế – đến sáng tạo phát triển giải pháp Theo quy trình này, học sinh thực hoạt động: (1) Xác định vấn đề – (2) Nghiên cứu kiến thức – (3) Đề xuất giải pháp/thiết kế – (4) Lựa chọn giải pháp/thiết kế – (5) Chế tạo mơ hình (ngun mẫu) – (6) Thử nghiệm đánh giá – (7) Chia sẻ thảo luận – (8) Điều chỉnh thiết kế Trong thực tiễn dạy học, quy trình bước thể qua hoạt động chính: HĐ1: Xác định vấn đề (yêu cầu thiết kế, chế tạo) ––> HĐ2: Nghiên cứu kiến thức đề xuất giải pháp thiết kế ––> HĐ3: Trình bày thảo luận phương án thiết kế ––> HĐ4: Chế tạo mô hình/thiết bị theo phương án thiết kế (đã cải tiến theo góp ý); thử nghiệm đánh giá ––> HĐ5: Trình bày thảo luận sản phẩm chế tạo; điều chỉnh thiết kế ban đầu Trong quy trình kĩ thuật, nhóm học sinh thử nghiệm ý tưởng dựa nghiên cứu mình, sử dụng nhiều cách tiếp cận khác nhau, mắc sai lầm, chấp nhận học từ sai lầm, thử lại Sự tập trung học sinh phát triển giải pháp để giải vấn đề đặt ra, nhờ học vận dụng kiến thức chương trình giáo dục Tiêu chí 3: Phương pháp dạy học học STEM đưa học sinh vào hoạt động tìm tịi khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm sản phẩm Q trình tìm tịi khám phá thể tất hoạt động chủ đề STEM, nhiên hoạt động hoạt động trình cần khai thác 10 triệt để Trong hoạt động học sinh thực quan sát, tìm tịi, khám phá để xây dựng, kiểm chứng quy luật, qua học kiến thức đồng thời rèn luyện kĩ tiến trình như: quan sát, đưa dự đốn, tiến hành thí nghiệm, đo đạc, thu thập số liệu, phân tích số liệu… Trong hoạt động 4, q trình tìm tịi khám phá thể giúp học sinh kiểm chứng giải pháp khác để tối ưu hoá sản phẩm Trong học STEM, hoạt động học học sinh thực theo hướng mở có "khn khổ" điều kiện mà học sinh sử dụng (chẳng hạn vật liệu khả dụng) Hoạt động học học sinh hoạt động chuyển giao hợp tác; định giải pháp giải vấn đề học sinh Học sinh thực hoạt động trao đổi thông tin để chia sẻ ý tưởng tái thiết kế nguyên mẫu cần Học sinh tự điều chỉnh ý tưởng thiết kế hoạt động tìm tịi, khám phá thân Tiêu chí 4: Hình thức tổ chức học STEM lơi học sinh vào hoạt động nhóm kiến tạo Giúp học sinh làm việc nhóm kiến tạo việc khó khăn, địi hỏi tất giáo viên STEM trường làm việc để áp dụng phương thức dạy học theo nhóm, sử dụng ngơn ngữ, tiến trình yêu cầu sản phẩm học tập mà học sinh phải hồn thành Làm việc nhóm thực hoạt động học STEM sở phát triển lực giao tiếp hợp tác cho học sinh Tiêu chí 5: Nội dung học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa học toán mà học sinh học Trong học STEM, giáo viên cần kết nối tích hợp cách có mục đích nội dung từ chương trình khoa học, cơng nghệ, tin học toán Lập kế hoạch để hợp tác với giáo viên tốn, cơng nghệ, tin học khoa học khác để hiểu rõ nội hàm việc làm để mục tiêu khoa học tích hợp học cho Từ đó, học sinh dần thấy khoa học, công nghệ, tin học tốn khơng phải mơn học độc lập, mà chúng liên kết với để giải vần đề Điều có liên quan đến việc học tốn, cơng nghệ, tin học khoa học học sinh Tiêu chí 6: Tiến trình học STEM tính đến có nhiều đáp án coi thất bại phần cần thiết học tập Một câu hỏi nghiên cứu đặt ra, đề xuất nhiều giả thuyết khoa học; vấn đề cần giải quyết, đề xuất nhiều phương án, lựa chọn phương án tối ưu Trong giả thuyết khoa học, có giả thuyết Ngược lại, phương án giải vấn đề khả thi, khác mức độ tối ưu giải vấn đề Tiêu chí cho thấy vai trò quan trọng lực giải vấn đề sáng tạo dạy học STEM 11 1.5 Quy trình tổ chức học stem Tiến trình học STEM tuân theo quy trình kĩ thuật nêu "bước" quy trình khơng thực cách tuyến tính (hết bước sang bước kia) mà có bước thực song hành, tương hỗ lẫn Cụ thể việc "Nghiên cứu kiến thức nền" thực đồng thời với "Đề xuất giải pháp"; "Chế tạo mơ hình" thực đồng thời với "Thử nghiệm đánh giá", bước vừa mục tiêu vừa điều kiện để thực bước Vìvậy, học STEM tổ chức theo hoạt động sau: 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, học sinh phải hồn thành sản phẩm học tập cụ thể với tiêu chí địi hỏi học sinh phải sử dụng kiến thức học để đề xuất, xây dựng giải pháp thiết kế nguyên mẫu sản phẩm cần hồn thành Tiêu chí sản phẩm u cầu quan trọng, "tính mới" sản phẩm, kể sản phẩm quen thuộc với học sinh; đồng thời, tiêu chí buộc học sinh phải nắm vững kiến thức thiết kế giải thích thiết kế cho sản phẩm cần làm – Mục đích: Xác định tiêu chí sản phẩm; phát vấn đề/nhu cầu – Nội dung: Tìm hiểu tượng, sản phẩm, công nghệ; đánh giá tượng, sản phẩm, công nghệ – Dự kiến sản phẩm hoạt động học sinh: Các mức độ hồn thành nội dung (Bài ghi chép thơng tin tượng, sản phẩm, công nghệ; đánh giá, đặt câu hỏi tượng, sản phẩm, công nghệ) – 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 nhiệm vụ (qua thực tế, tài liệu, video; cá nhân nhóm); Báo cáo, thảo luận (thời gian, địa điểm, cách thức); Phát hiện/phát biểu vấn đề (giáo viên hỗ trợ) Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức đề xuất giải pháp Trong hoạt động này, học sinh thực hoạt động học tích cực, tự lực hướng dẫn giáo viên Trong học STEM không cịn "tiết học" thơng thường mà giáo viên "giảng dạy" kiến thức cho học sinh Thay vào đó, học sinh tự tìm tịi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng vào việc đề xuất, thiết kế sản phẩm cần hoàn thành Kết là, học sinh hồn thành thiết kế đồng thời học sinh học kiến thức theo chương trình mơn học tương ứng – Mục đích: Hình thành kiến thức đề xuất giải pháp – Nội dung: Nghiên cứu nội dung sách giáo khoa, tài liệu, thí nghiệm để tiếp nhận, hình thành kiến thức đề xuất giải pháp/thiết kế – Dự kiến sản phẩm hoạt động học sinh: Các mức độ hoàn thành nội dung (Xác định ghi thông tin, liệu, giải thích, kiến thức mới, giải pháp/thiết kế) 12 – Cách thức tổ chức hoạt động: Giáo viên giao nhiệm vụ (Nêu rõ yêu cầu đọc/nghe/nhìn/làm để xác định ghi thơng tin, liệu, giải thích, kiến thức mới); Học sinh nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu, làm thí nghiệm (cá nhân, nhóm); Báo cáo, thảo luận; Giáo viên điều hành, “chốt” kiến thức + hỗ trợ HS đề xuất giải pháp/thiết kế mẫu thử nghiệm Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp Trong hoạt động này, học sinh tổ chức để trình bày, giải thích bảo vệ thiết kế kèm theo thuyết minh (sử dụng kiến thức học kiến thức có); thể cụ thể giải pháp giải vấn đề Dưới trao đổi, góp ý bạn giáo viên, học sinh tiếp tục hồn thiện (có thể phải thay đổi để bảo đảm khả thi) thiết kế trước tiến hành chế tạo, thử nghiệm – Mục đích: Lựa chọn giải pháp/bản thiết kế – Nội dung: Trình bày, giải thích, bảo vệ giải pháp/thiết kế để lựa chọn hoàn thiện – Dự kiến sản phẩm hoạt động học sinh: Giải pháp/bản thiết kế lựa chọn/hoàn thiện – Cách thức tổ chức hoạt động: Giáo viên giao nhiệm vụ (Nêu rõ yêu cầu HS trình bày, báo cáo, giải thích, bảo vệ giải pháp/thiết kế); Học sinh báo cáo, thảo luận; Giáo viên điều hành, nhận xét, đánh giá + hỗ trợ HS lựa chọn giải pháp/thiết kế mẫu thử nghiệm Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm đánh giá Trong hoạt động này, học sinh tiến hành chế tạo mẫu theo thiết kế hoàn thiện sau bước 3; trình chế tạo đồng thời phải tiến hành thử nghiệm đánh giá Trong trình này, học sinh phải điều chỉnh thiết kế ban đầu để bảo đảm mẫu chế tạo khả thi – Mục đích: Chế tạo thử nghiệm mẫu thiết kế – Nội dung: Lựa chọn dụng cụ/thiết bị thí nghiệm; chế tạo mẫu theo thiết kế; thử nghiệm điều chỉnh – Dự kiến sản phẩm hoạt động học sinh: Dụng cụ/thiết bị/mơ hình/đồ vật… chế tạo thử nghiệm, đánh giá – Cách thức tổ chức hoạt động: Giáo viên giao nhiệm vụ (lựa chọn dụng cụ/thiết bị thí nghiệm để chế tạp, lắp ráp…); Học sinh thực hành chế tạo, lắp ráp thử nghiệm; Giáo viên hỗ trợ học sinh trình thực Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh Trong hoạt động này, học sinh tổ chức để trình bày sản phẩm học tập hoàn thành; trao đổi, thảo luận, đánh giá để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện 13 1.6 TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ BÀI HỌC STEM (Cơng văn 5555 v/v đánh giá dạy GV) Nội dung Tiêu chí 1.Kế hoạch Mức độ phù hợp với chuỗi hoạt động mục tiêu, nội dung phương tài liệu pháp dạy học sử dụng dạy học Mức độ rõ ràng mục tiêu, nội dung, kĩ thuật tổ chức sản phẩm cần đạt nhiệm vụ học tập Mức độ phù hợp thiết bị dạy học học liệu sử dụng để tổ chức hoạt động học sinh Mức độ hợp lý phương án kiểm tra, đánh giá trình tổ chức hoạt động học sinh Tổ chức Mức độ sinh động hấp dẫn học sinh phương pháp hình thức hoạt động chuyển giao nhiệm vụ học tập cho học sinh Khả theo dõi, quan sát, phát kịp thời khó khăn học sinh Mức độ phù hợp, hiệu biện pháp hỗ trợ khuyến khích học sinh hợp tác, giúp đỡ thực nhiệm vụ học tập Mức độ hiệu hoạt động giáo viên viêc tổng hợp, phân tích, đánh giá kết hoạt động trình thảo luận học sinh 3.Hoạt động Khả tiếp nhận sẵn sàng thực nhiệm vụ học tập tất học sinh học sinh lớp Mức độ tích cực, chủ động, sáng tạo, hợp tác học sinh việc thực nhiệm vụ học tập Mức độ tham gia tích cực học sinh trình bày, trao đổi, thảo luận kết thực nhiệm vụ học tập IV.2 Một số giải pháp áp dụng mơ hình giáo dục STEM trường THCS Lạc Lâm 2.1 Tập huấn – trao đổi phương pháp giáo dục STEM tổ chuyên môn - Tổ chức tập huấn lại phương pháp giáo dục STEM cho thành viên lại tổ sau thành viên cử đ tập huấn hồn thành khóa tập huấn phòng – sở - bộ; - Thực tổ chức sinh hoạt chuyên môn theo nghiên cứu học chủ đề STEM, gồm bước: 14 Bước Xác định mục tiêu, xây dựng kế hoạch học Bước Thảo luận góp ý kế hoạch học Bước Tiến hành dạy dự Bước Phân tích, rút kinh nghiệm dạy minh họa Bước Xây dựng kế hoạch dạy học sau góp ý Bước Cập nhật điều chỉnh hàng năm 2.2 Xây dựng kế hoạch giáo dục STEM tổ (PHỤ LỤC 1) - Nhóm giáo viên môn dựa kế hoạch giáo dục chuẩn kiến thức kỹ lựa chọn học dạy học theo STEM -> sản phẩm học -> lựa chọn hình thức tổ chức học STEM -> xác định thời gian tổ chức năm học -> tổ trưởng hệ thống hóa tổng hợp lại báo cáo cho ban giám hiệu; 2.3 Trưng bày sản phẩm STEM tồn trường (Hình ảnh minh họa) 2.4 Thành lập câu lạc STEM - Ban chủ nhiệm: giáo viên cốt cán có lực, hiểu biết STEM, có nhiệt huyết, đam mê; - Học sinh tham gia: học sinh yêu thích khám phá, tìm tịi, sang tạo; - Ban chủ nhiệm: xây dựng cụ thể nội quy câu lạc bộ, nội dung – hình thức sinh hoạt… 2.5 Chú ý xây dựng, thực học STEM - Phải xuất phát từ chuẩn kiến thức môn, kết nối bối cảnh, tạo tiêu chí sản phẩm; - Cách tạo bối cảnh – vấn đề phải hay, hấp dẫn, phù hợp, gắn với vấn đề thực tiễn; - STEM phương thức dạy học, xây dựng tiêu chí cần ý tiêu chí định hướng để học sinh tự học, tức học sinh muốn đạt, vượt qua tiêu chí em cần phải đọc gì, cần phải học để làm sản phẩm phát triển sản phẩm; - Trước làm kế hoạch dạy, cần phải bắt tay vào làm sản phẩm thử nghiệm – quy trình bắt buộc; thầy cô phải trước, làm trước để:  Từ lý thuyết sang thực tế có làm khơng?  Giúp thầy phát triển tiêu chí sản phẩm: thầy đóng vai trị học sinh, thầy cô phát công đoạn, phải áp phần kiến thức khó giải khơng phải tiêu chí điểm, tiêu chí điểm…mà thấy phần nào, giai đoạn khó có số điểm tương ứng tiêu chí ấy, điểm cao hơn….; - Có thể cho học sinh lặp lại quy trình cơng nghệ mà nhân loại qua với người học – em tạo sản phẩm/quy trình hồn tồn cần khuyến khích, hỗ trợ; - Trong quy trình bước – hoạt động: không bắt buộc hoạt động phải nhà, hoạt động phải lớp mà phải vào thực tế để linh hoạt Ví dụ: gộp hoạt 15 động thành tiết, quy mơ sản phẩm nhỏ thời gian khơng thiết phải kéo dài; - Khơng nên giao hồn tồn cho em tự làm mà phải có phối hợp, hướng dẫn kỹ khung kế hoạch thực hiện, an tồn cho học sinh - Phải có phối hợp liên môn để giải đáp thắc mắc học sinh gặp phải; - Tiêu chí sản phẩm phải có đóng – mở:  Đóng: cần làm rõ cho học sinh nội dung phải học (thể tiêu chí);  Mở: yêu cầu học sinh thực sản phẩm đa dạng - Cách dùng từ ngữ phải chuẩn xác: không dùng từ vật liệu phế thải (-> tái chế) lượng vĩnh cửu… 2.6 Mẫu STEM tham khảo (PHỤ LỤC 2) V Kết áp dụng chuyên đề: Sau áp dụng chuyên đề: “Sử dụng phương pháp giáo dục STEM nhằm phát triển phẩm chất lực cho học sinh lớp trường THCS Lạc Lâm”, qua kết học tập học sinh thực tế giảng dạy thân nhận thấy học sinh ngày yêu thích học tập hơn, học sinh động hơn; phát triển lực giải vấn đề, phong cách học tập “học tập sáng tạo” cho học sinh Kỹ vận dụng sáng tạo, kỹ quan sát, lập kế hoạch, thực hành, phân tích tốn học, đánh giá giao tiếp học sinh cải thiện rõ nét Các em biết quan tâm, yêu thương nhau, chăm học tập C KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1/ Kết luận 16 Qua việc áp dụng số phương pháp học sinh lớp trường, tơi nhận thấy khả làm việc theo nhóm, kĩ thực hành học sinh tốt hơn, kết học tập học sinh xác, rút ngắn thời gian, em có hứng thú học tập, nâng cao khả tư duy, ý thức làm việc tập thể cách có kỉ luật, an tồn khéo léo, tỉ mỉ, cẩn thận trình thực nhiệm vụ học tập Thiết nghĩ, em nhà kiến trúc xây nên tòa lâu đài kiến thức Tơi tin với lịng u nghề mến trẻ, có tâm giảng dạy khó khăn giáo viên vượt qua đạt kết mong muốn 2/ Kiến nghị: Để có kết cao việc dạy học Bản thân đề nghị địa phương cấp lãnh đạo cần có quan tâm sở vật chất, xây phịng STEM để tiết học có chất lượng mang lại hiệu quả, kĩ thực nhiệm vụ học tập học sinh thành thạo, khéo léo Trường cần trang bị, mua thêm dụng cụ, hóa chất, sách tập nâng cao, sách tham khảo, tài liệu có liên quan đến thí nghiệm thực hành… Tổ chức hội giảng, chuyên đề để giáo viên có điều kiện học hỏi, trao đổi kinh nghiệm lẫn nhằm góp phần nâng cao chất lượng dạy học Dù cố gắng, song trình thực chun đề chắn cịn nhiều thiếu sót, thân tơi mong q đồng nghiệp góp ý để nội dung chuyên đề hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn Lạc Lâm, ngày 01 tháng 11 năm 2020 Người viết Tổ trưởng chuyên môn Hà Văn Đồng 17 D TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu giáo dục Stem: Tập huấn cho cán quản lí, giáo viên xây dựng chủ đề Stem giáo dục trung học năm 2019 Các văn liên quan (đã nêu sở lí luận) Tìm kiếm thơng tin trang Goolge 18