(Skkn 2023) tổ chức dạy học dự án theo định hướng giáo dục stem tại trường thpt nguyễn huệ

Rất nhiều công trình nghiên cứu của Vật lí đã được ứng dụng thành công trong đờisống và khoa học kỹ thuật…Vì những lí do trên mà nhóm Vật lí trường THPT Nguyễn Huệ chúng tôi đã tổ chứcth

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ĐƠN YÊU CẦU CÔNG NHẬN SÁNG KIẾN

Kính gửi: Hội đồng sáng kiến Sở giáo dục đào tạo Ninh Bình

Chúng tôi ghi tên dưới đây:

Ngày tháng năm sinh

Nơi công tác

Chức vụ

Trình độ chuyên môn

Tỷ lệ (%) đóng góp vào việc tạo ra sáng kiến

1

Vũ Thị Loan

Trường THPT Nguyễn Huệ

Hiệu

2 Đinh Khắc Xuân 10/02/1985

Trường THPT Nguyễn Huệ

Thư ký hội đồng

3 Đỗ Thị Lâm Thanh

Trường THPT Nguyễn Huệ

4 Nguyễn Thị Hiền

Trường THPT Nguyễn Huệ

Giáo

5 Ngô Thị Thanh Liên

Trường THPT Nguyễn Huệ

Giáo

I Tên sáng kiến, lĩnh vực áp dụng

Là đồng tác giả đề nghị công nhận sáng kiến:

Tổ chức dạy học dự án theo định hướng giáo dục stem tại trường THPT Nguyễn Huệ

Sự tách rời của 4 lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học là một rào cản lớn củagiáo dục hiện tại Dẫn đến sự tách rời giữa học và làm, ảnh hưởng sự liên kết giữa nhà

n

trường, doanh nghiệp và xã hội Với giáo dục STEM lại khác Giáo dục STEM trong nhàtrường tạo cho học sinh những kĩ năng đáp ứng cho cách mạng 4.0 hiện nay Giúp tạo ra sựliên ngành giữa các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học, để HS có những trảinghiệm thực tế gắn liền với cuộc sống Việc dạy và học STEM kích thích tư duy của họcsinh, tăng tính hứng thú học tập và giúp HS hiểu sâu hơn về kiến thức đước học tạo sự liên

hệ kiến thức liên môn Mục tiêu của giáo dục STEM không phải đào tạo ra những nhà toánhọc, nhà khoa học, kỹ sư mà là giúp HS hình thành những năng lực riêng, những kỹ năngphục vụ cho thực tế công việc Hay nói cách khác Giáo dục STEM là giáo dục chuẩn bị chocông dân thế hệ mới

Bên cạnh đó, Vật lí cũng là một ngành khoa học nền tảng cho sự phát triển của khoa học

kỹ thuật Rất nhiều công trình nghiên cứu của Vật lí đã được ứng dụng thành công trong đờisống và khoa học kỹ thuật…

Vì những lí do trên mà nhóm Vật lí trường THPT Nguyễn Huệ chúng tôi đã tổ chứcthành công nhiều tiết học tập trải nghiệm Vật lí theo định hướng giáo dục STEM, điều này

đã góp phần không nhỏ vào việc nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện của nhà trườngtrong những năm gần đây trên cơ sở đó nhóm Vật lí trường THPT Nguyễn Huệ chúng tôicùng nhau thực hiện sáng kiến “Tổ chức dạy học dự án theo định hướng giáo dục stem tại

trường THPT Nguyễn Huệ” với mong muốn có thể giúp học sinh bổ xung kiến thức lí

thuyết, kĩ năng thực hành, giới thiệu những ứng dụng của Vật lí vào khoa học và kĩ thuật,quá trình phát triển của Vật lí học, làm tăng hứng thú của học sinh với môn học, rèn luyệnkhả năng phân tích giải quyết vấn đề của học sinh Qua đây giúp học sinh hiểu rõ hơn về cáchiện tượng Vật lí, thấy được vai trò to lớn của Vật lí trong thực tế đời sống, trong sản xuất

và khoa học công nghệ

2 Giải pháp cũ thường làm

2.1 Mục tiêu dạy học

- Phương pháp dạy học truyền thống chưa chú trọng vào việc Học sinh vận dụng kiến thức

đã học để giải quyết tình huống thực tiễn, còn rất nặng về truyền thụ kiến thức nên hạn chếrất nhiều khả năng vận dụng kiến thức vào đời sống của học sinh

2.2 Nội dung dạy học

-Sách giáo khoa được trình bày liền mạch thành hệ thống kiến thức Chú trọng hệ thốngkiến thức lý thuyết, sự phát triển tuần tự của các khái niệm, định luật, học thuyết khoa học-Học sinh tiếp thu những tri thức được quy định sẵn, người dạy là người truyền thụ tri thức

- Kế hoạch bài dạy thường được thiết kế theo trình tự máy móc, chung cho cả lớp

- Rất ít khi sử dụng hoạt động trải nghiệm sáng tạo

2.3 Phương pháp dạy học

n

- Phương pháp sử dụng chủ yếu thuyết trình nêu vấn đề, đàm thoại, phương pháp làm việcvới sách giáo khoa và tài liệu tham khảo và hoạt động nhóm, hướng dẫn thực hành, trựcquan…)

- Kế hoạch bài dạy thường được thiết kế dựa trên chuẩn kiến thức kĩ năng và thời lượngcủa chương trình

- ít khi sử dụng hoạt động trải nghiệm STEM

- Giáo viên chủ yếu sử dụng nhiều PPDH truyền thống (thuyết trình, hướng dẫn thực hành,trực quan…)

2.4 Môi trường học tập

Người dạy ở vị trí đóng vai trò trung tâm của quá trình dạy học Môi trường học tập cóphần gò bó thường sắp xếp cố định (theo các dãy bàn),

2.5 Kiểm tra - đánh giá

- Tiêu chí đánh giá chủ yếu được xây dựng dựa trên gắn với nội dung đã học

- Người dạy được toàn quyền trong đánh giá

- Đánh giá thông qua bài kiểm tra

2.6 Sản phẩm giáo dục

- Tri thức người học có được chủ yếu là ghi nhớ

- Do kiến thức có sẵn nên người học phụ thuộc vào Giáo trình/Tài liệu/Sách giáo khoa

2.7 Kết quả dạy học theo giải pháp cũ

Chúng tôi đã làm một cuộc khảo sát lấy ý kiến về thực trạng của bộ môn Vật lí củahọc sinh THPT trên địa bàn thành phố Tam Điệp Kết quả thu được từ 100 học sinh củatrường THPT Nguyễn Huệ trong 2 năm học 2020 -2021, 2021 -2022:

 Chất lượng giảng dạy trung bình bộ môn Vật lí tại trường THPT Nguyễn Huệ

Bảng 1.2 Thực trạng sự yêu thích môn Vật lí trong 03 năm học gần đây

 Khả năng tiếp cận, ứng dụng môn Vật lí để chế tạo ra các sản phẩm

Khảo sát việc vận dụng kiến thức lý thuyết giải

thích các hiện tượng thực tế của đời sống ( Khảo

sát 100 học sinh )

Năm 2020

Năm 2021

Năm 2022

Chỉ học lí thuyết không liên quan đến thực tế, không

được trải nghiệm thực tế

- Nguồn kinh phí đầu tư cho việc mua sắm các phương tiện, trang thiết bị dạy học, đồ dùngthí nghiệm ngày càng tăng, cơ sở vật chất của các trường ngày càng được đổi mới, hiện đạihóa, đảm bảo cho quá trình dạy học tốt hơn

- Đa số các trường THPT có đội ngũ giáo viên Vật lí giàu kinh nghiệm, nhiệt tình với côngtác giảng dạy, có nhiều giáo viên trẻ, sáng tạo trong công việc nên dễ dàng đáp ứng đượcyêu cầu của mục tiêu giáo dục

- Người dạy là người truyền thụ tri thức, học sinh tiếp thu những tri thức được quy định sẵnmột chiều

b Nhược điểm

- Người học khó có điều kiện tìm tòi bởi kiến thức đã được có sẵn trong sách

n

- Giáo viên chưa sử dụng được nhiều phương pháp dạy học tích cực

- Khi kiểm tra đánh giá chưa quan tâm đầy đủ tới khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn

và quá trình học

- Người dạy được toàn quyền trong đánh giá học sinh

- Giờ học sẽ nhàm chán, buồn tẻ vì kiến thức chủ yếu là lý thuyết suông, ít hoặc hầu nhưkhông có thực hành

- Học sinh không có tư duy cao, áp dụng kiến thức vào thực tiễn gặp nhiều khó khăn

- Lấy mục tiêu học để thi, học để hiểu làm trọng chưa chú trọng việc vận dụng kiến thức lí

thuyết vào thực tiễn và phát triển năng lực phẩm chất cho học sinh

- Quy định cứng nhắc những nội dung chi tiết trong chương trình dễ bị thiếu tính cập nhật

- Người học có phần “thụ động”, ít phản biện

- Sản phẩm giáo dục: ít chú ý đến khả năng ứng dụng nên sản phẩm GD là những con người

ít năng động, sáng tạo Chưa phát huy được năng lực phẩm chất cho người học cũng nhưđịnh hướng nghề nghiệp

- Thực trạng việc dạy học gắn liền với tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM trong trường THPT

Theo kết quả điều tra, việc dạy học gắn liền với tổ chức các hoạt động trải nghiệmSTEM trong trường THPT sở dĩ chưa thực hiện được hoặc có thực hiện nhưng hiệu quảchưa cao là do những nguyên nhân:

+ Lãnh đạo nhà trường cũng như giáo viên bộ môn chưa chú trọng đến việc tổ chứchoạt động trải nghiệm STEM, vì đây không phải là nội dung bắt buộc và không có trong nộidung các kì thi nên các giáo viên chưa có sự đầu tư cho việc này

+ Trang thiết bị kĩ thuật, đồ dùng, dụng cụ thí nghiệm còn thiếu, không đáp ứng đượcyêu cầu tổ chức hoạt động trải nghiệm sáng tạo vật lí Nhiều thiết bị, đồ dùng thí nghiệmnhà trường có được đầu tư nhưng không đồng bộ và bị hư hỏng nhiều, không còn sử dụngđược

+ Giáo viên chưa có kinh nghiệm và kĩ năng tổ chức các hoạt động trải nghiệmSTEM

3 Giải pháp mới cải tiến

3.1 Nội dung cơ bản

Hiện nay, chương trình vật lí ở các trường THPT còn nặng về lí thuyết, với sự phân phốithời gian và kiến thức như vậy, học sinh gặp nhiều khó khăn trong việc mở rộng, vận dụngkiến thức vào thực tế Do đó, lồng ghép các hoạt động trải nghiệm STEM vào dạy học Vật

lí góp phần không nhỏ phát triển năng lực phẩm chất cho học sinh đạt mục tiêu đổi mới cănbản toàn diện nội dung phương pháp cũng như hình thức tổ chức dạy học và đổi mới kiểmtra đánh giá trong giáo dục theo định hướng của chương trình GDPT 2018

Đề xuất giải pháp trong việc “Tổ chức dạy học dự án theo định hướng giáo dục stem tại trường THPT”

n

Sau quá trình nghiên cứu cơ sơ lí luận của việc thực hiện hoạt động trải nghiệm STEM

và cơ sở thực tiễn quá trình thực nghiệm sư phạm chúng tôi đề xuất giải pháp mới như sau

a Đối với các nhà trường

+ Trang bị cho giáo viên kỹ thuật soạn giáo án và tổ chức các hoạt động trải nghiệmSTEM gắn liền với dạy học Vật lí

+ Có kế hoạch chi tiết cho việc tổ chức lồng ghép hoạt động trải nghiệm STEM Vật

lí vào chương trình học

+ Trong chương trình Vật lí phổ thông nên có một số giáo án soạn về tổ chức hoạtđộng trải nghiệm STEM Vật lí bắt buộc với nội dung thiết thực

+ Chú trọng việc tận dụng các phương tiện dạy học sẵn có và trong điều kiện có thể

tự chế tạo các dụng cụ, thiết bị phục vụ cho tổ chức dạy học

Phương pháp tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM Vật lí vào giảng dạy

- Phương pháp nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu lý luận về giáo dục STEM

- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn (điều tra, quan sát, chuyên gia ):

+ Nghiên cứu thực tiễn việc dạy và học Vật lí tại trường THPT Nguyễn Huệ

- Phương pháp thực nghiệm sư phạm:

Tiến hành dạy song song lớp thực nghiệm và lớp đối chứng Một lớp sử dụng giáo dụctruyền thống và một lớp sử dụng giáo dục STEM

- Phương pháp thống kê toán học: nhằm phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm.

3.2 Tính mới và tính sáng tạo của giải pháp mới

Việc thay đổi phương pháp dạy học thông qua việc tổ chức Hoạt động trải nghiệm STEM

Vật lí vào dạy học đáp ứng được mục tiêu đổi mới của giáo dục chuyển từ việc dạy họctrang bị kiến thức kỹ năng sang dạy học nhằm phát triển phẩm chất năng lực cho học sinh

và định hướng nghề nghiệp Giúp học sinh đi từ lý thuyết sang thực tiễn và từ thực tiễn lạiquay trở lại học lý thuyết một cách hiệu quả nhất

Chúng tôi đã ứng dụng sáng kiến xây dựng và triển khai hiệu quả các nội dung sau:

Tổ chức dạy học dự án theo định hướng giáo dục stem tại trường THPT Nguyễn Huệ thông qua các dự án:

- Dự án: Xe thế năng nước

- Dự án : Xe thế năng trọng trường

- Dự án: Xe phản lực

- Dự án: Các thiết bị chuyên hóa năng lượng

- Dự án: Minh họa chuyển động ném và các đinh luật bảo toàn

3.3 Đánh giá ưu điểm của giải pháp mới

Qua việc triển khai các nội dung của sáng kiến trong năm học 2020 – 2021, 2021 –

2022, 2022 - 2023 vào quá trình dạy học chúng tôi nhận thấy dạy học trải nghiệm STEM cónhững ưu điểm sau:

n

+ Sáng kiến phát huy được tính sáng tạo và khả năng tiệp nhận kiến thức trong quátrình dạy và học giúp học sinh tích cực, chủ động, sáng tạo trong học tập

+ Do đặc điểm của bộ môn vật lí, hoạt động trải nghiệm STEM có tác dụng bổ sungkiến thức lí thuyết, kĩ năng thực hành, giới thiệu những ứng dụng của vật lí vào khoa học và

kĩ thuật, quá trình phát triển của vật lí học … cho học sinh, làm tăng hứng thú của học sinhđối với môn học, rèn luyện khả năng phân tích và giải quyết vấn đề

+ Rèn luyện cho học sinh kỹ năng giao tiếp, kỹ năng hợp tác, kỹ năng phát hiện vàgiải quyết vấn đề và tư duy phản biện ở góc độ là một nhà nghiên cứu, một nhà sản xuất,một người sử dụng sản phẩm

Như vậy sau khi áp dụng thành công nội dung sáng kiến vào quá trình dạy học chúngtôi nhận thấy giải pháp này có thể giúp cho học sinh phát triển một cách toàn diện Giúp họcsinh hình thành những năng lực phẩm chất cần có của chương trình giáo dục phổ thông mới.Đáp ứng được mục tiêu đổi mới căn bản toàn diện của giáo dục

Bảng mô tả tính mới tính sáng tạo và tính ưu việt của giải pháp mới so với giải pháp cũ

Mục tiêu kiểm tra đánh giá của giải pháp cũ và mới

2 Ngữ cảnh đánh

giá

Đánh giá quá trình hoạt độngchiếm lĩnh kiến thức của HStrong các tình huống

Đánh giá với kiến thưc, kĩ năngtrong việc học tập tại trường

3 Nội dung đánh

giá

- Đánh giá kiến thức, kĩ năng,thái độ trng cả quá trình học tậpliên môn với nhiều hoạt độngtích hợp qua sự trải nghiệm vàgiải quyết tình huống của HStrong cuộc sống

- Đánh giá theo sự phát triển

NL của người học

- Đánh giá nội dung kiến thức, kĩnăng, thái độ trong từng mônhọc tách biệt

- Đánh giá HS đạt được haykhông đạt được mục tiêu bàihọc

4 Công cụ đánh

giá

Trong các tính huống cụ thể cóvấn đề để GQVD bằng cái bàitập, nhiệm vụ

Câu hỏi, bài tập, nhiệm vụ trongtình huống hàn lâm hoặc tìnhhuống thực

5 Thời điểm

đánh giá

Đánh giá mọi thời điểm củaquá trình dạy học, chú trọngđến đánh giá trong khi học

Thường diễn ra ở những thời điểmnhất định trong dạy học, nhất làtrước và sau khi học

- Kết quả phụ thuộc vào thờigian hoàn thành số lượng câu hỏi

cụ thể

- Càng hoàn thành được nhiềukiến thức thì càng cso năng lực

Kết quả thu được trong quá trình dạy học

- Phần trăm học sinh yêu thíchviệc học bộ môn Vật lí còn thấp

32 – 35%

- Phần trăm học sinh yêu thíchviệc học bộ môn Vật lí cải thiệnđáng kể khoảng 90%

- Tỷ lệ phần trăm học sinh cón

Kết quả học

tập của học

sinh

- Tỷ lệ phần trăm học sinh cóđiểm kiếm tra khá giỏi còn hạnchế vào năm học 2019/2020 và2020/2021

- Thái độ học tập bộ môn của họcsinh chỉ dừng ở mức độ trungbình

điểm kiếm tra khá giỏi tăngđáng kể vào năm 2020/2021; 2021/2022

- Học sinh thay đổi thái độ họctập bộ môn tích cực nghiên cứutìm tòi để tạo ra sản phẩm

Phẩm chất

đạt được

- Học sinh phát triển được phẩmchất chăm chỉ, trung thực

- Học sinh phát triển được đầy

đủ năm phẩm chất Yêu nước,nhân ái, chăm chỉ, trách nhiệm,trung thực theo yêu cầu của đổimới

Phát triển

năng lực

Năng lực chung

Tự chủ và tự học Kỹ năng giao tiếp và hợp tácnhóm với các thành viên khácthỉnh thoảng được phát huy

Năng lực chuyên môn : Tính

toán, Tìm hiểu tự nhiên và xãhội

Năng lực chung

Tự chủ và tự học Kỹ năng giao tiếp và hợptác nhóm với các thành viênkhác

Giải quyết vấn đề theonhiều cách khác nhau mộtcách sáng tạo và triệt để

môn : Ngôn ngữ, Tính toán,

Tin học,Thẩm mỹ, Côngnghệ, Tìm hiểu tự nhiên và

xã hội

Sản phẩm

học tập

Học sinh học tập thụ động ghinhớ kiến thức một cách máymóc

Học sinh chú trọng rèn luyệnkiến thức kỹ năng phục vụ các

kỳ thi và các bài kiểm tra

Học sinh năng động sáng tạochủ động tìm tòi thích ứngtrong quá trình học

Học sinh vận dụng kiến thưc

lý thuyết vào giải thích thựctiễn và từ thực tiễn quay lại

lý thuyêt giúp quá trình họchào hứng dễ tiệp nhận kiếnthức

Học sinh tạo ra được nhiềusản phẩm có giá trị sử dụnglâu dài và ý nghĩa khoa n

III Hiệu quả kinh tế xã hội và dự kiến đạt được.

1 Hiệu quả kinh tế

* Lợi ích có thể đạt được trong quá trình giáo dục:

Thực hiện việc dạy học “Tổ chức dạy học dự án theo định hướng giáo dục stem tại

trường THPT Nguyễn Huệ ”

- Tổ chức dạy học dự án theo định hướng giáo dục STEM sẽ tạo hứng thú cho học

sinh trong quá trình học Giúp học sinh thấy rõ khoa học kỹ thuật không xa dời thực tiễn màgắn liền với đời sống của con người Giúp học sinh phát triển các năng lực phẩm chất cần cótrong chương trình giáo dục phổ thông mới

- Học sinh có cơ hội phát triển ý tưởng cải tiến kỹ thuật trong đời sống hàng ngày đểtăng năng suất lao động đạt hiệu quả kinh tế cao hơn

- Sáng kiến đã cung câp cho học sinh và giáo viên các tư liệu quan trọng có thể thaythế các sách tham khảo, thiết kế trên thị trường với giá trị như sau:

* Đề tài có thể coi tương đương với một cuốn sách hướng dẫn thiết kế tổ chức dạyhọc dự án theo định hướng STEM, tài liệu tham khảo cho giáo viên THCS và THPT và họcsinh cấp THCS và THPT

- Giá trị mỗi cuốn sách tham khảo là 15 000 VNĐ Như vậy với số lượng học sinh

trường THPT Nguyễn Huệ sẽ tiết kiệm được số tiền: 10.000 x 1020 = 10.020.000 VNĐ ( Mười triệu không trăm hai mươi nghìn đồng chẵn)

- Nếu áp dụng trên địa bàn toàn thành phố Tam Điệp với 03 trường THPT và 07

trường THCS, thì số tiền làm lợi là: 10.020.000 x 6 = 61.200.000 VNĐ ( Sáu mốt triệu hai trăm nghìn đồng chẵn).

- Nếu áp dụng trên địa bàn tỉnh Ninh Bình với 02 thành phố và 06 huyện thì số tiền

làm lợi là: 61.200.000 x 8 = 489.600.000 VNĐ ( Bốn trăm tám chín triệu sáu trăm nghìn đồng chẵn).

Hiệu quả xã hội

Trong quá trình áp dụng sáng kiến này tại nhà trường thu được kết quả tốt, tạo được sự tintưởng chuyên môn của nhà trường, chất lượng bộ môn đã đóng góp không nhỏ vào nâng cao chấtlượng giảng dạy của nhà trường Trong những năm gần đây bộ môn Vật lí trường THPT NguyễnHuệ đã có nhiều thành tích về kết quả thi học sinh giỏi cấp Tỉnh, Quốc gia Đạt rất nhiều giảiKhoa học kỹ thuật cấp Tỉnh, Quốc gia, Khu vực, bộ môn Vật lí luôn đạt kết quả top đầu trong kỳthi tốt nghiệp THPT Quốc Gia

2.1 Kết quả đạt được:

2.1.1 Chất lượng môn Vật lí sau khi áp dụng sáng kiến năm học 2022 – 2023( Trường

THPT Nguyễn Huệ thành phố Tam Điệp Ninh Bình)

Chất lượng đại trà trung bình sau các bài kiểm tra định kỳ và kiểm tra thường xuyên Năm học

Bảng 1.4 Chất lượng đại trà môn Vật lí sau khi áp dụng sáng kiến

Qua bảng thể hiện rõ chất lượng học sinh khá giỏi tăng lên rõ rệt học sinh yếu giảm

đi rất nhiều

2.1.2 Số học sinh yêu thích môn Vật lí

- Chúng tôi lấy ý kiến của 200 em học sinh của trường THPT Nguyễn Huệ về sự yêuthích môn Vật lí.( Kết quả khảo sát trung bình thể hiện ở bảng 1.5 )

Năm học

Tổng số học sinh Số học sinh yêu thích môn Vật lí

Bảng 1.5.Thực trạng Sự yêu thích môn Vật lí trong năm học 2022 - 2023

Như vậy nếu như trước đây khi chưa được học các tiết học trải nghiệm sáng tạo Vật

lí thì số học sinh yêu thích bộ môn Vật lí không nhiều và ngày càng giảm, lí do vì bộ môn

có nhiều kiến thức khó trừu tượng các em không biết vận dụng kiến thức vào giải thích cáchiện tượng thực tế Sau khi áp dụng sáng kiến khá nhiều em yêu thich môn học và đã vậndụng giải thích được nhiều tình huống thực tiễn

2.1.3 Số học sinh yêu thích và biết cách tiếp cận ứng dụng các kiến thức được học trong các buổi trải nghiệm sáng tạo Vật lí

Chúng tôi lấy ý kiến của 200 học sinh của trường THPT Nguyễn Huệ về khả năngtiếp cận và ứng dụng sáng kiến vào thực tiễn

Đánh giá về mức độ tiếp cận vận dụng kiến thức lý thuyết áp

dụng vào thực hành

Số ý kiến Tỷ lệ %

Chưa biết cách học gắn với hành để tự tìm hiểu kiến thức áp

IV Điều kiện và khả năng áp dụng sáng kiến

1 Điều kiện cần thiết để áp dụng sáng kiến

n

- Để tiến hành tổ chức dạy học dự án theo định hướng giáo dục STEM Vật lí đạt hiệu quảcao đòi hỏi phải có sự tổ chức chặt chẽ, tỉ mỉ của giáo viên, sự giúp đỡ của nhà trường, cầntạo dựng được những hạt nhân nòng cốt trong mỗi tiết học từ phía học sinh.

- Trong các tiết học tổ chức dạy học dự án trải nghiệm STEM Vật lí, các phương tiện dạyhọc có thể sử dụng:

+ Máy vi tính: Có thể dùng để thiết kế các chương trình ngoại khóa trên các phầnmềm chuyên dụng như powerpoint, windword

+ Máy quay phim: Giáo viên có thể dùng máy quay để trực tiếp ghi lại các quá trìnhvật lí, các thí nghiệm mình làm

- Có sự đầu tư thỏa đáng cho giáo dục:

+ Giáo viên: Kiên trì tâm huyết đầu tư nhiều tâm sức để tìm hiểu các vấn đề Vật líứng dụng, vận dụng sáng tạo linh hoạt giúp học sinh phát triển các năng lực cốt lõi trongquá trình dạy học

+ Nhà trường: Tăng cường đầu tư trang thiết bị dạy học, tài liệu tham khảo, hỗ trợgiáo viên trong quá trình giảng dạy nói chung và phục vụ những môn đặc thù gắn với thựcnghiệm như môn Vật lí nói riêng để đạt hiệu quả cao hơn Làm tốt công tác xã hội hóa giáodục phối kết hợp với phụ huynh học sinh và xã hội cùng tham gia vào quá trình giáo dục củanhà trường

+ Sở GD ĐT: Tổ chức các chuyên đề để trao đổi kinh nghiệm phương pháp, bồiđưỡng đội ngũ cán bộ giáo viên đảm bảo nguồn lực để đễ dàng thực hiện tổ chức lồngghép hoạt động trải nghiệm sáng tạo Vật lí vào dạy học

Chúng tôi xin cam đoan mọi thông tin nêu trong đơn là trung thực, đúng sự thật và hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật

Cơ sở lí luận dạy học dự án theo định hướng giáo dục STEM

1.2 Dạy học tích hợp nhằm phát triển năng lực của học sinh theo STEM

1.2.1 Các khái niệm cơ bản

1.2.1.1 Khái niệm năng lực

Tùy theo mỗi phạm trù có thể chia thành các dạng năng lực như năng lực chung và năng lựcchuyên biệt

Năng lực chung là năng lực tổng quá, năng lực tư duy tưởng tượng, năng lực laođộng trong các hoạt động của các ngành khác nhau

Năng lực chuyên môn là năng lực cụ thể riêng biệt trong từng lĩnh vực khác hautrong xã hội như năng lực kinh doanh, năng lực khoa học, năng lực ngôn ngữ…

Quan hệ hữu cơ giữa hai loại năng lực này là cơ sở của sự phát triển năng lực, nếunăng lực chung phát triển tốt thì cũng dễ hình thành năng lực chuyên môn Ngược lại nếunăng lực chuyên môn phát triển tốt cũng là điều kiện để phát triển năng lực chung Trong

n

thực tế người có năng lực chung phát triển se có hiệu quả hoạt động tốt ở lĩnh vực cần thiết

và cũng sẽ có những năng lực chuyên môn tương ứng phát triển trong lĩnh vực của mình.Những năng lực này không tự nhiên mà có, nó được hình thành dưới sự giáo dục và pháttriển bồi dưỡng của con người trong hoạt động của mình Từ khả năng tự quản lý, điềuchỉnh và điều khiển ở mỗi cá nhân trong quá trình sống và làm việc mà năng lực luôn đượchình thành và phát triển

Năng lực là có thể được hiểu là khả năng, là hiệu suất công việc được chứng minhqua kết quả hoạt động thức tế Nó liên quan đến kiến thức, kĩ năng, thái độ và đặc điểm cánhân Năng lực được xây dựng dựa trên cơ sở tri thức, thiết lập qua giá trị như là các khảnăng, hình thành qua trải nghiệm, củng cố qua kinh nghiệm, hiện thực hóa qua ý chí (JohnErpenbeck, 1998)

Ngoài ra năng lực được chi phởi bởi quá trình tiếp thu kiến thưc, kĩ năng, kĩ xảo màmỗi người dùng trong quá trình hoạt động của mình nên có thể nói năng lực mang tính chấttâm sinh lí Mỗi người trong xã hội có những cách tiếp nhận khác nhau theo từng hòan cảnhvới nhịp độ khác nhau có những người tiếp thu nhanh, dễ dàng nhưng có những người mấtnhiều thời thời gian và sức lực hơn mới có thể đạt được trình độ tốt

Năng lực là khả năng huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính tâm

lí cá nhân khác nhau như hứng thú, niềm tin, ý chí,… để thực hiện thành công một loại côngviệc trong bối cảnh nhất định [1]

1.2.1.2 Năng lực tìm hiểu KHTN của HS ở THCS

Năng lực tìm hiểu KHTN bao gồm:

Nhận thức kiến thức khoa học tự nhiên: Nêu, giải thích và vận dụng được kiến thứctheo cấu trúc, quy luật vận động, chủ đề khoa học về vật sống, sự biến đổi vật lí, sự biếnđổi, tương tác của vật chết trong thế giới; thái độ của con người đối với thiên nhiên

Tìm tòi và khám phá thế giới tự nhiên: Làm quen với việc tìm tói khám phá các sựvật hiện tượng trong thế giới tự nhiên bang cách quan sát, nhận xét, thu thập và xử lí thôngtin, dự đoán kết quả và trình bày phản biện nhằm hình thành những kĩ năng cơ bản

Vận dụng kiến thức vào thực tiễn: Từ những kiến thức đã học mô ta, giải thích, dựđoán được một số hiện tượng khoa học đơn trong thực tế Có thái độ phù hợp trong một sốtình huống liên quan đến bảo vệ môi trường và sức khỏe của cộng đồng Đưa ra ý kiến cánhân đóng góp cho việc bảo vệ môi trường, bảo tồn thiên nhiên phát triển bền vững Sauđây là những biểu hiện cụ thế của năng lực tìm hiểu KHTN trong bảng 1

n

Bảng 1.1 Biểu hiện cụ thể của năng lực tìm hiểu tự nhiên

thái độ của con người đối vớithiên nhiên

- Nhận biết, kể tên, phát biểu, nêucác hiện tượng, khái niệm trong tựnhiên

– Trình bày được đặc điểm vai tròcủa các cá thể cụ thể và các quátrình trong tự nhiên

– Biểu diễn lại bằng bảng biều,biểu đồ, hình vẽ, sơ đồ cụ thể – Phân loại sự vật, sự việc theo cáctiêu chí cụ thể khác nhau

– Phân tích, so sánh, giải thích cácđối tượng, sự vật, quá trình theomột logic nhất định, từng tiêu chí

cụ thể với các mối quan hệ khácnhau

– Sử dụng ngôn ngữ khoa học đểlập dàn ý và phát biểu

– Nhận xét, nhận định, phê phán vàchỉnh sửa mộ vấn đề liên quan tớichủ đề

– Thực hiện được một số thínghiệm, thực hành khoa học

- Quá trình thực hiện theo cácbước sau:

– Đề xuất vấn đề Từ tình huống cóvấn đề đặt câu hỏi cho vấn đề cầntìm tòi, khám phá

- Dự đoán và xây dựng giảthuyết

– Lập kế hoạch thực hiện

– Thực hiện kế hoạch:

+ Thu thập thông tin: quan sát, thun

đơn giản gần gũi với đời sống.

– Bước đầu thực hiện đượcmột số kĩ năng tìm tòi, khámphá theo tiến trình: đặt câu hỏicho vấn đề nghiên cứu, xâydựng giả thuyết, lập kế hoạch

và thực hiện kế hoạch giảiquyết vấn đề; trình bày kết quảnghiên cứu

– Hình thành kĩ năng xử lí sốliệu: phân tích, so sánh, đưa radấu hiệu chung và riêng củamột số hiện tượng đơn giantrong tự nhiên

– Thái đô tích cực, khách quan,trung thực, cẩn thận để đảmbảo an toàn, biết hợp tác tronghọc tập và trong tìm tòi, khámphá khoa học

thập dữ liệu, ghi chép, thực hiện thínghiệm

+ Xử lí dữ liệu để chứng mình haybác bỏ giả thuyết đề ra

+ Rút ra kết luận

- Việt báo cáo, trình bày và phảnbiện

- Đề xuất một số ý kiến nhằmgiải quyết vấn đề học tập

- Có thái độ phù hợp trongmột số tình huống liên quanđến bảo vệ môi trường vàsức khỏe của cộng đồng

- Đưa ra ý kiến cá nhân đónggóp cho việc bảo vệ môitrường, bảo tồn thiên nhiênphát triển bền vữngBướcđầu vận dụng kiến thức

- Giải thích, chứng mình một sốhiện tượng từ kiến thức đã học – Vận dụng kiến thức liên môn đểphân tích, tổng hợp, chứng minhmột vấn đồ thực tiễn

– Từ kiến thức đã học đánh giá ảnhhương của vẫn đề thực tiễn

– Sáng tạo: Đề xuất biện pháp mới,thiết kế mô hình, xây dựng hoạtđộng

n

khoa học vào một vài tìnhhuống đơn giản, mô tả, dựđoán, giải thích được mộtvài hiện tượng khoa họcđơn giản

1.2.1.3 Khái niệm STEM

STEM là viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹthuật) và Math (Toán học)

Science (Khoa học): gồm các kiến thức về Vật lí, Hóa học, Sinh học, và Khoa họcTrái đất

Technology (Công nghệ): phát triển khả năng sử dụng, quản lý, hiểu và đánh giácông nghệ của học sinh

Engineering (Kỹ thuật): tích hợp kiến thức của nhiều môn học qua quá trình thiết kế

kỹ thuật, từ đó cung cấp cho học sinh những kỹ năng để vận dụng sáng tạo cơ sở Khoa học

và Toán học

Maths (Toán học): phát triển ở học sinh khả năng phân tích, biện luận và truyền đạt ýtưởng một cách hiệu quả thông qua việc tính toán, giải thích, các giải pháp giải quyết cácvấn đề toán học trong các tình huống đặt ra

Bản chất của giáo dục STEM là hình thành cho người học những kiến thức và kỹnăng cốt lõi liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học Trongnghề nghiệp STEM được hiểu là một nghề nghiệp thuộc lĩnh vực khoa học, kĩ thuật, côngnghệ và toán học

1.3 Phát triển năng lực của học sinh theo STEM

1.3.1 Đặc điểm của giáo dục STEM

Nền tảng của giáo dục STEM chính là giáo dục khoa học (Science education) Chính

giáo dục khoa học là lĩnh vực đề xuất ra các chương trình giáo dục STEM hiện nay [2] Tại

Mỹ, giáo dục khoa học được xem là ngành khoa học nghiên cứu cơ bản và nền tảng giúpđẩy mạnh nền khoa học từ gốc rễ là con người thông qua đào tạo giáo viên dạy khoa học vàxây dựng các chương trình giáo duc từ chính quy (formal) và không chính quy (informal)bắt đầu các chương trình giáo dục mầm non đến bậc đại học, từ gia đình đến các hoạt động

n

giáo dục khoa học ngoài xã hội Việt Nam chúng ta chưa có ngành nghiên cứu giáo dụckhoa học và cũng chưa có đơn vị nào tham các diễn đàn giáo dục khoa học quốc tế.

Tổ chức uy tín nhất hiện nay trong lĩnh giáo dục khoa học trên thế giới là Hiệp hội cácgiáo viên dạy khoa học quốc gia Mỹ (National Science Teachers Association – NSTA) đượcthành lập năm 1944, đã đề xuất ra khái niệm giáo dục STEM (STEM education) với cách địnhnghĩa ban đầu 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 thực, ở

đó các học sinh áp dụng các 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 cùng với đó có thể cạnh tranh trong nền kinh kế mới” (Tsupros, Kohler, & Hallinen, 2009) [ 3]

Cách tiếp cận liên ngành là sự thống nhất giữa các môn học, các ngành với nhau theomột thể thống nhất Vì thế trong trường học mà các môn học chưa được lồng ghép với nhau

và với thực tế cũng như giáo viên không thế dạy liên môn thì chưa thể gọi là giáo dụcSTEM

Từ kiến thức áp dụng vào thực tiễn là thể hiện tính ứng dụng cao vào thực tế Ở đây, phá

bỏ năng cách giữa lý thuyết và ứng dụng Do đó chương trình trong giáo dục STEM phảihướng đến hoạt động thực tế cụ thể, tạo ra được sản phẩm giải quyết được vấn đề trongcuộc sống

Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 nơi tự động hóa và điều khiển từ xa qua các thiết bịđiện tử đang phát triển Giúp kết nối từ trường học thành trường học mở liên kết với cộngđồng và toàn xã hội Chính vì thế, giáo dục STEM hướng đến không chỉ từng địa phường

mà còn hướng đến bối cảnh trên cả nước và liên hệ với bối cảnh kinh tế cùng xu thế trêntoàn thế giới

Vậy khi nói đến STEM là nói đến sự tiếp cận liên ngành, liên môn trong chương trìnhđào tạo cụ thể bốn lĩnh vực;: Khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học Giáo dục STEMgiúp HS thấy được sự quan trọng trong khoa học của các lĩnh vực liên ngành

Mục đích trong chương trình giáo dục STEM không phải để tạo ra các kĩ sư, cá nhà khoahọc, nhà toán học mà là để truyền cảm hứng học tập, học đi đôi với hành giúp HS hiểu sâuhơn về kiến thức đã học trong thực tế để giải quyết vấn đề

1.3.2 Ý nghĩa của việc tổ chức dạy học dự án đối với việc phát triển năng lực của

n

học sinh THCS theo STEM

Kiến thức và kỹ năng STEM liên quan 4 lĩnh vực Science (khoa học), Technology(công nghệ), Engineering (kỹ thuật), Mathematics (toán học) được tích hợp, lồng ghép và bổtrợ cho nhau, giúp HS vừa nắm vững kiến thức hơn vừa hiểu rộng kiến thức hơn trong khi

áp dụng vào thực tiễn

Giáo dục STEM rèn luyện cho HS những kỹ năng mềm như kỹ năng làm việc nhóm,

kỹ năng tư duy logic, kỹ năng giải quyết vấn đề Chẳng hạn như khi học tập dự án HS sẽđược rèn luyện việc tự dánh giá, kỹ năng hoạt động nhóm, từ kiến thức đã có để tạo ra sảnphẩm riêng biệt Sau đó sẽ trình bầy sản phẩm sao cho sản phẩm mang tính chất độc đáo,hấp dẫn và thuyết phục được người nghe Điều này giúp tăng khả năng thuyết trình, phảnbiện cũng như tư duy khoa học STEM là sự kết hợp những cái cũ, ứng dụng thêm thiết bịcông nghệ theo cách thông minh và hiệu quả

1.3.3 Quy trình thiết kế chủ đề giáo dục STEM

Dựa vào mực tiêu giáo dục STEM, quy trình thiết kế chủ đề như sau

Hình 1.1 Quy trình thiết kế chủ đề STEM

1.3.4 Quy trình tổ chức dạy học dự án theo STEM

Quy trình tổ chức dạy học dự án gồm các bước sau:

Bước 1: Lựa chọn chủ đề dự án

Khi lựa chọn chủ đề GV cần đề ra những câu hỏi GV cần tự trả lới:

- Tại sao phải dạy học dự án chủ đề này?

- Nên dạy nội dung nào? Nội dung này ở đâu trong chương trình?

- Mạch logic và phát triển của nội dung đó thé nào?

- Thời gian dự kiến của dự án là bao nhiêu?

Để xác định chủ đề giáo viên cần

- Đề ra những tình huống có vấn đề: Sử dụng trong khung chương trình HS được họcvới mục tiêu chuẩn kiến thức, kĩ năng, thái độ mà HS cần đạt GV đưa ra bộ câu hỏiđịnh hướng giúp HS tìm ra vấn đề

Ý tưởng chủ đề STEM (2)

Xác định kiến thức STEM cần giải quyết (3)

Xác định kiến thức STEM cần giải quyết (3)

Xác định mục tiêu chủ đề STEM (4)

Xác định mục tiêu chủ đề STEM (4)

Xây dựng bộ câu hỏi định hướng (5)

Xây dựng bộ câu hỏi định hướng (5)

n

- Đề xuất ý tưởng: Vấn đề xuất phát từ thực tiễn, gằn liền với đời sống hằng ngày,những thực trạng của cuộc sống gắn với kinh nghiệm và trình độ của người học.

- Nghiên cứu tổng quan: HS có thể nghiên cứu vấn đề tổng quan về các kiến thức liênquan đến chủ đề bằng các nguồn thông tin mở như sách, báo, trên mạng và các nguồnthông tin này mang tính chất tin cậy và có cơ sở khoa học

- Phân tích và đánh giá tính khả thi của chủ đề: Tính khả thi dựa trên ba tiêu chí cơ bản

là thời gian, nguồn lực và tài chính Nhằm giảm thiểu tình trạng lãng phí khi thựchiện chủ đề

- Duyệt chủ đề và tiến hành thực hiện bằng phiếu dự án mang tính trách nhiệm choHS

- Tổ chức thực hiện chủ đề: trên cơ sở thực hiện các bước trên các nhóm tiến hànhthực hiện tổ chức chủ đề có ghi chép nội dung vào các biên bản cụ thể, mẫu phiếu thuhoạch, tự đánh giá cá nhân và đánh giá đồng bộ theo mức độ hợp tác nhóm trongtoàn bộ tiến trình

Bước 3: Kết thúc chủ đề

- Tổng kết và báo cáo sản phẩm của nhóm

- Đánh giá sản phẩm theo mục tiêu ban đầu

- Kết luận chủ đề

- Đánh giá HS theo các bài báo cáo cá nhân và hoạt động nhóm

1.4 Một số phương pháp và kĩ thuật tổ chức dạy học chủ đề tích hợp phát triển năng lực KHTN của học sinh

1.4.1 Dạy học giải quyết vấn đề

1.4.1.1 Bản chất

Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề là PPDH trong đó GV đưa ra những tìnhhuống có vấn đề, gợi ý giúp HS tìm ra vấn đề, HS chủ động hoạt động tích cực, sáng tạo để

n