Khóa luận thiết kế dạy học chủ đề stem “guồng đua nước lên nương”

Trong mỗi bài học theo chủ đề STEM, các em học sinh, sinh viên đƣợc đặt trƣớc một tình huống có vấn đề thực tiễn cần giải quyết liên quan đến các kiến thức khoa học.Các kiến thức và kỹ n

Chuyên ngành: Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lý

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hà Nội, 2019

Khóa luận giáo dục học

Chuyên ngành: Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lý

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

LỜI CẢM ƠN Trước tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới THS Ngô Trọng Tuệ - người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, định hướng để tôi có thể

hoàn thành khóa luận

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tập thể các thầy, cô giáo trong khoa Vật lí, các thầy cô trong trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 – những người đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và tạo điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành khóa luận này

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè và người thân đã luôn cổ vũ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khóa luận

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Xuân Hòa, ngày tháng năm 2019

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Ngân

Khóa luận giáo dục học

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng: Khóa luận này là kết quả nghiên cứu, tìm hiểu của riêng tôi Những tư liệu được sử dụng trích dẫn, trong khóa luận là trung thực Kết quả nghiên cứu này không hề trùng với bất kỳ công trình nghên cứu của tác giả nào đã được công bố trước đó

Nếu sai tôi xin hoàn toàn chụ trách nhiệm

Hà Nội, ngày tháng năm 2019

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Ngân

Khóa luận giáo dục học

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA GIÁO DỤC STEM TRONG DẠY HỌC 3

1.1 Lí luận về giáo dục STEM 3

1.1.1 Khái niệm về giáo dục STEM 3

1.1.2 Đặc điểm và phân loại của giáo dục STEM 4

1.2 Kỹ thuật dạy học sử dụng trong giáo dục STEM 5

1.3 Quy trình thiết kế và tổ chức bài giảng dạy học chủ đề STEM 6

1.3.1 Quy trình thiết kế bài gảng dạy học chủ đề theo định hướng STEM 7

1.3.2 Tiến trình tổ chức các hoạt động dạy học theo chủ đề STEM 11 1.4 Năng lực phát triển qua giáo dục chủ đề STEM 13

1.5 Kết quả khảo sát 16

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 18

CHƯƠNG 2 TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM “GUỒNG ĐƯA NƯỚC LÊN NƯƠNG” 19

2.1 Nội dung chủ đề STEM “Guồng đưa nước lên nương” 19

2.1.1 Vấn đề của cuộc sống ( Technology – Công nghệ) 19

2.1.2 Kiến thức Vật lý (Science - khoa học ) 19

2.1.3 Giải pháp Kỹ thuật (Engineering – Kỹ thuật) 20

2.1.4 Kiến thức Toán (maths – Toán học) 22

2.2 Danh mục thiết bị và vật liệu cần thiết cho việc thực hiện chủ đề 22

2.3 Mục tiêu dạy học chủ đề STEM “Guồng đưa nước lên nương” 26

2.4 Tiến trình tổ chức dạy học chủ đề STEM “Guồng đưa nước lên nương” 26

Kết luận chương 2 33

CHƯƠNG 3 DỰ KIẾN THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 34

3.1 Mục đích, đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm 34

3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 34

3.1.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 34

Khóa luận giáo dục học

3.1.3 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 34

3.1.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 34

3.2 Dự kiến triển khai thực nghiệm sư phạm 34

3.2.1 Thời gian triển khai thực nghiệm sư phạm 34

3.2.2 Các tiêu chí đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 34

Kết luận chương 3 36

KẾT LUẬN 37

TÀI LIỆU THAM KHẢO 38

Khóa luận giáo dục học

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ, CÔNG THỨC, VIDEO

Hình 2.1: Guồng nước – máy bơm tre tại vùng cao

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Bảng kết quả khảo sát thể hiện sự hiểu biết của GV và

HS đối với dạy học STEM ở 3 trường THPT đã khảo sát

lên nương”

34

Khóa luận giáo dục học

MỞ ĐẦU 1.Lí do chọn đề tài

Cuộc cách mạng 4.0 tuy mới nhưng nó cũng không còn xa lạ đối với mỗi người, nó mang lại cho giáo dục cả cơ hội và những thách thức mới Trong xu hướng phát triển mới đó yêu cầu con người phải có những kĩ năng

và nhận thức vượt trội Để đáp ứng được những nhu cầu đó yêu cầu giáo dục phải có những đổi mới thiết thực Hệ thống giáo dục đào tạo ở nước ta hiện nay đang là hệ thống đào tạo truyền thống “Thầy-trò”, “giáo viên-lớp học-sinh viên” Ở những nước phát triển, phương pháp giáo dục này đã và đang dần dược thay thế hoàn toàn bằng mô hình giáo dục mới-giáo dục STEM Tuy nhiên, ở nước ta mới đang bắt đầu làm quen với mô hình giáo dục mới này và vẫn còn rất mới mẻ với phương pháp giảng dạy của nó

Giáo dục STEM là chương trình dạy học dựa trên ý tưởng trang bị cho người học những kiến thức, kĩ năng về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học Đáp ứng được nhu cầu học tập và những kĩ năng cần thiết cho người học, dạy học gắn liền thực tiễn Giáo dục STEM đề cao đến việc hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho người học Trong mỗi bài học theo chủ đề STEM, các em học sinh, sinh viên được đặt trước một tình huống có vấn đề thực tiễn cần giải quyết liên quan đến các kiến thức khoa học.Các kiến thức và kỹ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau giúp học sinh không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể thực hành

và tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày Từ đó, giáo dục STEM giúp học sinh phát huy tối đa được tính sáng tạo cũng như mắt quan sát những sự việc, hiện tượng trong đời sống Mô hình dạy học này giúp kích thích hứng thú nhận thức của học sinh, học sinh trở nên chủ động, nâng cao được tính tự giác và rèn luyện được năng lực tự học của bản thân học sinh Ngoài ra, việc áp dụng mô hình dạy học STEM còn giúp giáo viên nâng cao chất lượng giảng dạy và đòi hỏi giáo viên trau dồi kiến thức thường xuyên

2 Mục đích nghiên cứu

Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM “Guồng đưa nước lên nương” nhằm phát huy năng lực sáng tạo của HS

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Khóa luận giáo dục học

- Đối tượng nghiên cứu: Quy trình thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM

- Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế dạy học chủ đề STEM “Guồng đưa nước lên nương”

4 Giả thuyết khoa học

Nếu thiết kế được tiến trình dạy học chủ đề STEM “Guồng đưa nước lên

nương” một cách thích hợp thì sẽ phát huy được năng lực sáng tạo của HS

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu về lí luận và cách sử dụng mô hình giáo dục STEM

- Nghiên cứu cách thức thiết kế và tổ chức dạy các chủ đề STEM

“Guồng đưa nước lên nương”

- Đề xuất tiêu chí đánh giá biểu hiện năng lực sáng tạo của HS khi học chủ đề STEM “Guồng đưa nước lên nương”

6 Phương pháp nghiên cứu

6.1 Nghiên cứu lí luận

Nghiên cứu khái niệm, quy trình thiết kế và tổ chức chủ đề STEM 6.2 Nghiên cứu thực tiễn

- Nghiên cứu thực tiễn về sử dụng giáo dục STEM trong dạy học chủ

đề “Guồng đưa nước lên nương”

- Xin ý kiến giáo viên về tổ chức dạy học STEM chủ đề “Guồng đưa nước lên nương”

Nghiên cứu về thiết kế và tổ chức giáo dục STEM Áp dụng nó vào chủ

đề “Guồng đưa nước lên nương”

8 Cấu trúc khóa luận

Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA GIÁO DỤC STEM TRONG DẠY HỌC

CHƯƠNG 2: TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM “GUỒNG ĐƯA NƯỚC LÊN NƯƠNG”

CHƯƠNG 3: DỰ KIẾN THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

KẾT LUẬN

Khóa luận giáo dục học

CHƯƠNG 1 LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA GIÁO DỤC STEM

TRONG DẠY HỌC 1.1 Lí luận về giáo dục STEM

1.1.1 Khái niệm về giáo dục STEM

Chu trình STEM:

STEM là viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Math (Toán học) Giáo dục STEM về bản chất được hiểu là trang bị cho người học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học

“Science (Khoa học): gồm các kiến thức vật lí, hóa học, sinh học và khoa học trái đất nhằm giúp cho học sinh hiểu về thế giới tự nhiên và vận dụng kiến thức đó để giải quyết các vấn đề khoa học có trong đời sống hàng ngày

Technology (Công nghệ): phát triển ở học sinh khả năng sử dụng, quản

lí, hiểu và đánh giá công nghệ Tạo cơ hội đề học sinh hiểu công nghệ được phát triển như thế nào, ảnh hưởng của công nghệ mới tới cuộc sống

Engineering (Kỹ thuật): phát triển sự hiểu biết ở học sinh về cách công nghệ phát triển thông qua quá trình thiết kế kỹ thuật, tạo cơ hội để tích hợp kiến thức của nhiều môn học, giúp cho những khái niệm liên quan trở nên dễ hiểu kỹ thuật cũng cung cấp cho học sinh những kỹ năng để vận dụng sáng tạo cơ sở Khoa học và Toán học trong quá trình thiết kế các đối tượng, các hệ thống hay xây dựng các quy trình sản xuất

Maths (Toán học): phát triển ở học sinh khả năng phân tích, biện luận

và truyền đạt ý tưởng một cách hiệu quả thông qua việc tính toán, giải thích, các giải pháp giải quyết các vấn đề toán học trong các tình huống đặt ra ”[1]

“Hiểu đúng về giáo dục STEM

Khoa học

Kĩ thuật Toán học

Khóa luận giáo dục học

Tổ chức uy tín trong lĩnh giáo dục khoa học trên thế giới là Hiệp hội các giáo viên dạy khoa học quốc gia Mỹ (National Science Teachers Association - NSTA) được thành lập năm 1944 đã đề xuất ra khái niệm giáo dục STEM (STEM education) với cách định nghĩa ban đầu như sau: "Giáo dục STEM là 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".”[5]

Mục tiêu của giáo dục STEM là phát triển năng lực đặc thù STEM, phát triển năng lực cốt lõi, định hướng nghề nghiệp STEM đưa ra với những mục tiêu rõ ràng và cụ thể Đó là những kiến thức, kỹ năng liên quan đến các môn học khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học Học sinh biết cách tổng hợp các kiến thức thuộc các lĩnh vực khác nhau đó để giải thích hay giải quyết các vấn đề trong thực tiễn Từ đó, học sinh phát triển tư duy phê phán, khả năng hợp tác Như vậy, giáo dục STEM sẽ tạo cho học sinh có những kiến thức, kỹ năng mang tính nền tảng cho việc học tập của học sinh ở các bậc học cao hơn cũng như giúp học sinh định hướng nghề nghiệp sau này

1.1.2 Đặc điểm và phân loại của giáo dục STEM

“Từ khái niệm và những đặc trưng riêng biệt của giáo dục STEM tác giả Nguyễn Thành Hải, Nghiên cứu sinh tiến sỹ ngành Giáo dục Khoa học, Viện Nghiên cứu Giáo dục STEM của Đại học Missouri (Mỹ) đã có bài viết rút ra 3 đặc điểm quan trọng khi nói về giáo dục STEM

Thứ nhất đó là cách tiếp cận "liên ngành" khác với "đa ngành" Mặc dù cũng là có nhiều ngành, nhiều lĩnh vực nhưng "liên ngành" thể hiện sự kết nối

và bổ trợ lẫn nhau trong các ngành Do vậy, nếu một chương trình học, một trường học chỉ có nhiều môn, nhiều giáo viên dạy các ngành khác nhau mà không có sự kết nối và bổ trợ lẫn nhau thì chưa được gọi là giáo dục STEM

Thứ hai là sự lồng ghép với các bài học trong thế giới thực, thể hiện tính thực tiễn và tính ứng dụng kiến thức trong việc giải quyết các vấn đề thực

tế Ở đây, không còn rào cản của việc học kiến thức lý thuyết với ứng dụng

Do vậy, các chương trình giáo dục STEM nhất thiết phải hướng đến các hoạt động thực hành và vận dụng kiến thức để tạo ra sản phẩm hoặc giải quyết các vấn đề của thực tế cuộc sống

Thứ ba là sự kết nối từ trường học, cộng đồng đến các tổ chức toàn cầu;

đó là kỷ nguyên của thế giới phẳng, cách mạng công nghiệp 4.0 nơi mà tự động hóa và điều khiển từ xa thông qua các thiết bị điện tử di động lên ngôi, thông qua đường truyền Internet Do vậy, quá trình giáo dục STEM không chỉ

Khóa luận giáo dục học

hướng đến vấn đề cụ thể của địa phương mà phải đặt trong mối liên hệ với bối cảnh kinh tế toàn cầu và các xu hướng chung của thế giới, ví dụ như biến đổi khí hậu, năng lượng tái tạo…”[5]

Giáo dục STEM đem lại rất nhiều lợi ích cho việc dạy và học cũng như phát huy được tối đa hiệu quả học tập Tuy nhiên, không phải vì thế mà để dạy học bài nào hay phần kiến thức nào chúng ta cũng sử dụng đến phương pháp dạy học theo chủ đề STEM này Việc lạm dụng phương pháp này sẽ làm cho những lợi ích mà phương pháp này đem lại rất it hoặc hoàn toàn không có

mà có thể còn làm cho học sinh cảm giác chán ghét và không hứng thú hay làm cho phần kiến thức học sinh lĩnh hội bị pha loãng và khó tiếp thu

Dựa theo các đặc điểm cơ bản của STEM cũng như qua việc áp dụng vào thực tiễn ta có thể phân loại chủ đề STEM như sau:

* Dựa trên các lĩnh vực STEM thông qua giải quyết vấn đề

- Chủ đề STEM đầy đủ: học sinh phải áp dụng kiến thức của cả bốn môn học thuộc lĩnh vực STEM đề giải quyết vấn đề

- Chủ đề STEM khuyết: học sinh có thể vận dụng kiến thức của ít nhất hai trong bốn môn học thuộc lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề

* Dựa trên phạm vi kiến thức để giải quyết vấn đề STEM

- Chủ đề STEM cơ bản với kiến thức các môn học thuộc lĩnh vực STEM được giới hạn trong chương trình giáo dục phổ thông

- Chủ đề STEM mở rộng với kiến thức các môn học thuộc kinh vực STEM được mở rộng phạm vi ngoài chương trình giáo dục phổ thông

* Dựa vào mục đích dạy học

- Học sinh vừa giải quyết vấn đề vừa lĩnh hội kiến thức mới

- Học sinh giải quyết vấn đề dựa trên các kiến thức đã có vận dụng các kiến thức đã học vào thực tiễn (củng cố kiến thức)

1.2 Kỹ thuật dạy học sử dụng trong giáo dục STEM

Có rất nhiều kỹ thuật dạy học tích cực mà những nhà nghiên cứu giáo dục đã đưa ra làm công cụ dạy hoc giúp học sinh không chỉ tiếp thu kiến thức tốt mà còn phát triển năng lực Việc áp dụng linh hoạt các kỹ thuật dạy học trong giáo dục STEM đem lại những hiệu quả vượt bậc Điều quan trọng là giáo viên linh hoạt tuỳ theo bài học để chọn kỹ thuật phù hợp

Khi sử dụng các phương pháp dạy học truyền thống giáo viên vẫn có thể sử dụng các kĩ thuật dạy học nêu trên Tuy nhiên đối với giáo dục STEM, việc kết hợp giữa phương pháp dạy học theo chủ đề STEM với các kĩ thuật dạy học giúp cho hiệu quả việc dạy và học trở nên tối ưu

1.3 Quy trình thiết kế và tổ chức bài giảng dạy học chủ đề STEM

Với mỗi phương pháp, hình thức tổ chức dạy học khác nhau để có được những bài học hay, hấp dẫn thì ngoài việc sáng tạo, chúng ta đều phải nghiên cứu và đưa ra hệ thống quy trình tiêu chuẩn cho thiết kế và tổ chức bài giảng Đối với phương pháp dạy học truyền thống thì ngành giáo dục đã có rất nhiều thời gian nghiên cứu, thực tế hóa, chỉnh sửa và hoàn chỉnh Tuy nhiên, khi nhìn lại chúng ta vẫn thấy phương pháp truyền thống vẫn còn những hạn chế

Khóa luận giáo dục học

nhất định mà chỉ có phương pháp mới – giáo dục STEM thì mới có thể khắc phục được

Sau nhiều năm nghiên cứu và thử nghiệm các nhà nghiên cứu về giáo dục đã đưa ra 3 mô hình tổ chức dạy học theo chủ đề STEM cơ bản Các mô hình này giúp phát triển khả năng sáng tạo của học sinh, kết nối mọi người với nhau vì phải tăng cường hợp tác nhóm Hơn nữa các mô hình này giúp học sinh tiếp cận cách thức làm việc của nhà khoa học

1.3.1 Quy trình thiết kế bài gảng dạy học chủ đề theo định hướng STEM

Quy trình thiết kế bài gảng dạy học chủ đề theo định hướng STEM chung cho các mô hình gồm có 7 bước:

Bước 1: Xây dựng chủ đề STEM

Chủ đề STEM được hình thành với những tiêu chí sau:

- Kiến thức phải thuộc linh vực STEM

- Chủ đề xây dựng nhằm mục đích giải quyết vấn đề thực tiễn

Lựa chọn nội dung cụ thể trong môn học

- Định hướng thực hành

- Để hoàn thành chủ đề thì học sinh phải làm việc nhóm

Dạy học theo chủ đề STEM được đưa ra nhằm mục đích giúp cho học sinh hiểu được ý nghĩa của các môn khoa học đối với cuộc sống cũng như cho học sinh thấy việc học tập là bổ ích và nó gắn liền với cuộc sống của học sinh

Do vậy việc xây dựng nên một chủ đề STEM bất kì nào đó thì đều phải dựa trên yếu tố thực tiễn Tuy nhiên để sáng tạo và xây dựng được một chủ đề STEM hấp dẫn đòi hỏi người giáo viên phải có sự hiểu biết sâu rộng cả lí thuyết lẫn thực tế đồng thời phải nắm bắt được nhu cầu và trình độ, mức độ học tập của học sinh - Học sinh đang nắm kiến thức đến mức độ nào, điều học sinh quan tâm và điều làm học sinh hứng thú Bước xây dựng chủ đề này là rất quan trọng vì nó sẽ quyết định đến kiến thức, kĩ năng sẽ sử dụng và sẽ được hình thành Bên cạnh đó nó quyết định đến mức độ sáng tạo tối đa của học sinh cũng như giáo viên Trong bước này, người giáo viên sẽ có những định hướng ban đầu cho bài học

Bước 2: Xây dựng vấn đề của chủ đề

Để làm nên một chủ đề hay và ý nghĩa thì những vấn đề chứa trong nó cũng phải là những vấn đề hấp dẫn và ý nghĩa Việc lồng ghép các vấn đề vào trong chủ đề học tập là thiết yếu và việc lựa chọn đưa vào những vấn đề phù hợp sẽ làm cho chủ đề trở nên thu hút và hấp dẫn và thực tiễn hơn

Không phải trong chủ đề nào chúng ta cũng có những vấn đề giống nhau mà mỗi giáo viên với những chủ đề cụ thể sẽ có những vấn đề riêng Tuy nhiên các vấn đề cần giải quyết của chủ đề thường dựa trên các câu hỏi sau:

Bước 3: Xác định các kiến thức cần sử dụng để giải quyết vấn đề

Do dạy học theo chủ đề STEM là sử dụng kiến thức liên môn thuộc nhiều lĩnh vực Nên ở bước này yêu cầu người giáo viên phải có những hiểu

Khóa luận giáo dục học

biết sâu rộng đối với các môn khoa học Bên cạnh đó việc truyền thụ kiến thức cũng trở nên khó khăn hơn Do vậy, cả giáo viên và học sinh đều phải hoạt động tích cực trong xuyên suốt bài học

Bước 4: Xác định mục tiêu chủ đề

Việc xác định rõ ràng, cụ thể mục tiêu dạy học là rất quang trọng để làm cơ sở cho bước thiết kế các hoạt động dạy học với những nội dung phù hợp

Mục tiêu dạy học đưa ra phải sử dụng những động từ đơn nghĩa, dễ hiểu, chính xác Các mục tiêu dạy học luôn hướng đến giúp học sinh cách tư duy và phát triển tưu duy

Bước 5: Thiết kế hoạt động dạy học

Việc thiết kế hoạt động học dựa trên những yếu tố:

- Chủ đề có các hoạt động gì?

- Các hoạt động đó nhằm đạt tới mục tiêu gì?

- Nội dung dạy học có liên quan như thế nào với các mục tiêu và nội dung môn học STEM?

- Biểu hiện thực tế của mối liên hệ đó?

Theo đó :

- Xây dựng nội dung phải huy động kiến thức tổng hợp của các môn học thuộc lĩnh vực STEM

- Nội dung STEM phải đảm bảo tính vừa sức đối với người học

- Nội dung STEM phải có ý nghĩa thực tiễn và phù hợp với cuộc sống

và trải nghiệm của học sinh

- Việc thiết kế hoạt động dạy học phải bám sát mục tiêu dạy học đã nêu

ở trên Các hoạt động dạy học đưa ra phải có tính khả thi

Bước 6: Thiết kế nhiệm vụ và công cụ đánh giá

Các nhiệm vụ được thiết kế nhằm mục đích định hướng giúp học sinh hoàn thành các hoạt động học Nhiệm vụ học tập phải đảm bảo phát triển được các năng lực của học sinh (5 năng lực):

- Năng lực giải quyết vấn đề

- Năng lực hợp tác

- Năng lực tự học

- Năng lực quản lí, sáng tạo

- Năng lực giao tiếp

Khóa luận giáo dục học

Để đảm bảo điều đó mỗi hoạt động học tập phải trải qua các bước sau: Bước 1: Chuẩn bị nội dung hoạt động dạy học theo định hướng STEM Bước 2: Kết nối nội dung hoạt động dạy học với hoạt động thực tiễn Bước 3: Nêu rõ vấn đề STEM mà học sinh cần giải quyết

Bước 4: Giáo viên đưa ra các tiêu chí chất lượng về sản phẩm mà học sinh phải hoàn thành

Bước 5: Hướng dẫn học sinh vận dụng tiến trình thiết kế kĩ thuật cho việc tạo ra sản phẩm đó chính là quá trình thử-sai-chỉnh

Bước 6: Giáo viên hướng dẫn học sinh xác định các vấn đề cần giải quyết

Bước 7: Lôi kéo học sinh tham gia giải quyết vấn đề bằng chính trải nghiệm thực hành, trải nghiệm thực tế của học sinh một cách chủ động

Bước 8: Khuyến khích các nhóm học sinh trình bày ý tưởng (nêu giải pháp) trả lời cho câu hỏi “Làm thế nào để giải quyết vấn đề đó?”

Bước 9: Hướng dẫn các nhóm chọn một ý tưởng và thực hiện tạo ra sản phẩm

Bước 10: Hỗ trợ học sinh trong quá trình thực hiện thực nghiệm nguyên mẫu và cải tiến

Bước 11: Tổ chức cho các nhóm học sinh trao đổi kết quả

Bước 12: Điều chỉnh thiết kế lại và cải tiến sản phẩm

Giáo viên đưa ra sẵn bảng các tiêu chí đánh giá đối với các sản phẩm của các nhiệm vụ đã giao và bảng tiêu chí đánh giá đối với sản phẩm thực nghiệm

Tính hiệu quả của Khóa luận giáo dục học

Trong hoạt động tỏ chức dạy học, giáo viên sẽ đóng vai trò người điều hướng trợ giúp học sinh hoàn thành các hoạt động học theo sơ đồ trên Sau khi kết thúc giáo viên sẽ đưa ra những đánh giá đối với học sinh và sản phảm đạt được sau cùng

1.3.2 Tiến trình tổ chức các hoạt động dạy học theo chủ đề STEM

Hoạt động 1: Tìm hiểu thực tiễn và phát hiện vấn đề

a, Chuyển giao nhiệm vụ

“- Nhiệm vụ ban đầu giao cho học sinh có thể là yêu cầu tìm hiểu cấu tạo và giải thích nguyên tắc hoạt động của một thiết bị công nghệ; tìm hiểu và giải thích về một quy trình sản xuất với ý đồ làm xuất hiện vấn đề cần nghiên cứu để "cải tiến" thiết bị hoặc quy trình đó

- Trong trường hợp cần thiết, quá trình chuyển giao nhiệm vụ cho học sinh bao gồm việc giới thiệu về các kiến thức khoa học có liên quan và được

sử dụng trong tình huống, quy trình hay thiết bị công nghệ mà học sinh phải tìm hiểu

- Nhiệm vụ ban đầu giao cho học sinh phải đảm bảo tính vừa sức để lôi cuốn được học sinh tham gia thực hiện; tránh những nhiệm vụ quá dễ hoặc quá khó, không tạo được hứng thú đối với học sinh.” [8]

Ví dụ: Nghiên cứu về cấu tạo và giải thích nguyên lí hoạt động của một chiếc guồng đưa nước lên nương (sau khi tìm hiểu và giải thích, học sinh sẽ học được kiến thức mới về lực, cân bằng lực và nguyên lí hoat động của guồng nước ), từ đó có thể đặt ra yêu cầu chế tạo một guồng đưa nước đơn giản hay phức tạp hơn

b, Học sinh hoạt động tìm tòi, nghiên cứu

“Học sinh thực hiện hoạt động tìm hiểu về quy trình/thiết bị được giao

để thu thập thông tin, xác định vấn đề cần giải quyết và kiến thức có liên quan cần sử dụng để giải quyết vấn đề

c, Báo cáo và thảo luận

Căn cứ vào kết quả hoạt động tìm tòi, nghiên cứu của học sinh, giáo viên tổ chức cho các nhóm học sinh báo cáo, thảo luận, xác định vấn đề cần giải quyết

d, Nhận xét, đánh giá

Trên cơ sở các sản phẩm của cá nhân và nhóm học sinh, giáo viên đánh giá, nhận xét, giúp học sinh nêu được các câu hỏi/vấn đề cần tiếp tục giải quyết, xác định được các tiêu chí cho giải pháp (sản phẩm khoa học hoặc sản phẩm kĩ thuật) cần thực hiện để giải quyết vấn đề đặt ra Từ đó định hướng cho hoạt động tiếp theo của học sinh.” [8]

Khóa luận giáo dục học

“Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền (tổ chức dạy học các kiến thức

có liên quan theo chương trình giáo dục phổ thông; sử dụng thời gian phân phối của chương trình cho nội dung tương ứng)

a, Học kiến thức mới

Học sinh được hướng dẫn hoạt động học kiến thức mới có liên quan, bao gồm hoạt động nghiên cứu tài liệu khoa học (sách giáo khoa), làm bài tập, thí nghiệm, thực hành để nắm vững kiến thức

b, Giải thích về quy trình/thiết bị đã tìm hiểu

Vận dụng kiến thức mới vừa học và các kiến thức đã biết từ trước, học sinh cố gắng giải thích về quy trình/thiết bị được tìm hiểu Qua đó xác định được những vấn đề cần tiếp tục hoàn thiện theo yêu cầu của nhiệm vụ học tập

c, Báo cáo và thảo luận

Giáo viên tổ chức cho các nhóm học sinh trình bày về kiến thức mới đã tìm hiểu và vận dụng chúng để giải thích những kết quả đã tìm tòi, khám phá được trong Hoạt động 1

d, Nhận xét, đánh giá

Căn cứ vào kết quả báo cáo và thảo luận của các nhóm học sinh, giáo viên nhận xét, đánh giá, "chốt" kiến thức, kĩ năng để học sinh ghi nhận và sử dụng; làm rõ hơn vấn đề cần giải quyết; xác định rõ tiêu chí của sản phẩm ứng dụng mà học sinh phải hoàn thành trong Hoạt động 3

Hoạt động 3: Giải quyết vấn đề

a, Đề xuất giả thuyết/giải pháp giải quyết vấn đề

Căn cứ vào tiêu chí của sản phẩm (hoàn thiện quy trình hoặc chế tạo thiết bị), học sinh đề xuất giả thuyết hoặc giải pháp giải quyết vấn đề (bao gồm thiết kế phương án thí nghiệm hoặc mẫu thử nghiệm) Khuyến khích học sinh thảo luận theo nhóm để đề xuất các ý tưởng khác nhau, sau đó thống nhất lựa chọn giải pháp khả thi nhất

b, Thử nghiệm giải pháp

Học sinh lựa chọn dụng cụ thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm theo phương án đã thiết kế/chế tạo thiết bị theo mẫu thử nghiệm đã thiết kế; phân tích số liệu thí nghiệm/thử nghiệm; rút ra kết luận/phân tích kết quả thử nghiệm

c, Báo cáo và thảo luận

Giáo viên tổ chức cho các nhóm học sinh báo cáo kết quả và thảo luận

d, Nhận xét, đánh giá

Khóa luận giáo dục học

Trên cơ sở sản phẩm học tập của học sinh, giáo viên nhận xét, đánh giá; học sinh ghi nhận các kết quả và tiếp tục chỉnh sửa, bổ sung, hoàn thiện sản phẩm.” [8]

1.4 Năng lực phát triển qua giáo dục chủ đề STEM

Trong thời đại Cách mạng công nghiệp 4.0 như hiện nay, tốc độ phát triển của khoa học - công nghệ theo chu trình STEM ngày càng tăng cao; vòng đời của công nghệ (thể hiện trong mỗi sản phẩm công nghệ) ngày càng ngắn; lượng tri thức khoa học được sản sinh với tốc độ ngày càng cao; cơ cấu nghề nghiệp trong xã hội thay đổi nhanh chóng đòi hỏi con người phải có

đủ năng lực để thích ứng Trong những năm đã qua, nền giáo dục của chúng

ta đã trải qua không ít những lần cải cách với mong muốn tìm ra được phương pháp học tập mới hiệu quả Chúng ta thường gọi các phương pháp dạy học đã

sử dụng trước đó là những phương pháp dạy học “truyền thống” Phương pháp dạy học mà giáo viên là cốt lõi truyền đạt kiến thức cho học sinh còn học sinh thì ghi chép và nhớ những kiến thức đó Yêu cầu của xã hội đối với lao động ngày càng cao, cũng như xu hướng phát triển mới của thế giới đặt ra yêu cầu đối với cải cách giáo dục, tìm ra những phương pháp dạy học mới, những cách thức đào tạo mới Ở các nước phương Tây họ đã thiết kế và áp dụng rất thành công vào giáo dục một phương pháp dạy học mới Đó là phương pháp dạy học theo chủ đề STEM Phương pháp dạy học theo chủ đề STEM lấy cốt lõi là phát triển năng lực cho học sinh

Ở đây, ta thấy có khái niệm mới đó là “năng lực” Khái niệm “năng lực” đang được nhắc đến rất nhiều trong các nghiên cứu giáo dục và cũng là yếu tố đang được các nhà giáo dục đặc biệt quan tâm trong việc dạy và học

Vậy năng lực là gì? Theo quan điểm của những nhà tâm lý học thì

“Năng lực” là tổng hợp các đặc điểm, thuộc tính tâm lý của cá nhân phù hợp với yêu cầu đặc trưng của một hoạt động nhất định nào đó nhằm đảm bảo cho hoạt động đó đạt hiệu quả cao Các năng lực hình thành trên cơ sở của các tư chất tự nhiên của cá nhân đóng vai trò quan trọng Năng lực của con người không phải hoàn toàn do tự nhiên mà có, phần lớn do công tác, do tập luyện

mà có Năng lực của học sinh gồm hai loại: năng lực vốn có và năng lực học tập Tuy nhiên, dù là năng lực nào thì để có được và biến năng lực đó trở thành ưu điểm của bản thân thì đều phải trải qua học tập và rèn luyện Việc giáo viên khám phá ra năng lực và trau dồi năng lực mới cho học sinh có lẽ là yếu tố quan trọng nhất giúp học sinh hiểu và phát huy các năng lực của bản thân để từ đó có những định hướng cụ thể cho bản thân

Ở lứa tuổi học sinh, việc khai phá và phát triển những năng lực vốn có của học sinh là vô cùng quan trọng và là tiền đề cho sự phát triển tư duy của học sinh Việc sáng tạo và đưa dạy học STEM vào giáo dục là bước tiến quan trọng giúp chúng ta đào tạo ra những con người mới có ích cho xã hội Dạy

Khóa luận giáo dục học

học STEM với cốt lõi là sử dụng các kiến thức liên môn cùng với sự sáng tạo của người dạy để kích thích cũng như phát triển và bổ sung các năng lực vốn

có và các năng lực cần thiết cho các em

Chương trình hiện hành chú trọng hình thành và phát triển cho học sinh những năng lực cốt lõi gồm:

- Năng lực chung: là những năng lực cơ bản, thiết yếu được tất cả các môn học và hoạt động giáo dục góp phần hình thành, phát triển Đây cũng là điều kiện cần để học sinh có thể hoc tập và hoàn thành những bài tập trong các môn học cũng như cho mọi hoạt động trong cuộc sống và lao động Đó là năng lực tự chủ và tự học, năng lực giao tiếp và hợp tác, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo,…

- Năng lực chuyên biệt: được hình thành, phát triển trên nền tảng các năng lực chung theo định hướng chuyên sâu chủ yếu thông qua một số môn học và hoạt động giáo dục nhất định như năng lực ngôn ngữ, tính toán, tìm hiểu tự nhiên và xã hội, công nghệ, tin học, thẩm mỹ, thể chất

Bên cạnh việc hình thành, phát triển các năng lực cốt lõi, chương trình GDPT còn góp phần phát hiện, bồi dưỡng năng lực đặc biệt (năng khiếu) của học sinh

Những năng lực cốt lõi của học sinh ở thế kỉ 21:

• Tư duy sáng tạo: tìm tòi, tạo ra những cách thức mới để giải quyết các vấn đề khó khăn gặp phải Trong xu hướng phát triển mới thì năng lực tư duy sáng tạo của mỗi các nhân được đề cao Một số biểu hiện năng lực sáng tạo trong hoạt động nhận thức của học sinh thông qua giáo dục chủ đề STEM như sau:

- Tự tìm ra vấn đề mới dựa trên tình huống, hiện tượng quen thuộc trong cuộc sống hàng ngày trong hoạt động tự tìm hiểu thực tiễn, phát hiện vấn đề

- Biết áp dụng kiến thức cũ đã học để tự giải quyết hay học tập một kiến thức mới; vận dụng kiến thức giải thích cấu trúc kỹ thuật, chức năng, nguyên lý hoạt động của đối tượng kỹ thuật trong hoạt động nghiên cứu kiến thức nền

- Tự đề xuất giải pháp kỹ thuật mới tối ưu đem lại hiệu quả cao; tự thiết

kế bản vẽ kỹ thuật, sơ đồ nguyên lý thể hiện cấu tạo, chức năng của đối tượng

kỹ thuật đang nghiên cứu; đề xuất mô hình giả thuyết, đưa ra phương án thực nghiệm để kiểm tra mô hình giả thuyết hay hệ quả suy ra từ giả thuyết với hiệu quả cao nhất trong hoạt động đề xuất, chế tạo mô hình thiết bị giải quyết vấn đề

Khóa luận giáo dục học

• Tư duy phản biện, giải quyết vấn đề: nhìn nhận vấn đề dưới nhiều khía cạnh, phân tích và đánh giá để đưa ra kết luận Biểu hiện của năng lực giải quyết vấn đề trong hoạt động nhận thức của học sinh thông qua giáo dục chủ đề STEM như sau:

- Phát hiện, xác định được nhiệm vụ, mục đích chính vấn đề cần giải quyết trong chủ đề STEM trong hoạt động tìm hiểu thực tiễn phát hiện vấn đề

- Đề xuất ý tưởng, phương án giả thuyết hoặc giải pháp giải quyết vấn

đề (bao gồm thiết kế phương án thí nghiệm, mô hình, biện pháp giải quyết vấn đề hiệu quả an toàn,…) trong hoạt động đề xuất giả thuyết, giải pháp giải quyết vấn đề

- Lập và thực hiện được kế hoạch giải quyết vấn đề trong hoạt động thực hành giải pháp

Năng lực này có thể được khai thác và phát triển tốt trong hoạt động học tìm hiểu vấn đề thực tiễn, thiết kế mô hình hoặc cũng có thể trong hoạt động trình bày sản phẩm

• Giao tiếp: lắng nghe và chia sẻ những quan điểm, thắc mắc, ý tưởng

và giải pháp Đây là năng lực quan trọng mà trong xuyên suốt bài học STEM học sinh được thể hiện và học tập Dạy học STEM yêu cầu ở học sinh sự trao đổi, giao tiếp giữ những người học với nhau nên là cơ hội tốt cho học sinh rèn luyện kỹ năng giao tiếp

• Hợp tác nhóm: cùng nhau thảo luận, làm việc cùng hướng tới kết quả chung cuối cùng Đây cũng là một trong số năng lực cơ bản và cốt lõi mà mỗi

cá nhân cần có

Trong quá trình dạy và học, giáo viên đóng vai trò là người hướng dẫn

và điều hướng còn học sinh là nhân vật chính – người tìm tòi và lĩnh hội kiến thức Bằng việc sử dụng nhuần nhuyễn và hợp lí các kĩ thuật dạy học và giao nhiệm vụ phù hợp cho học sinh, các nhóm học sinh giúp học sinh tham gia việc học tối đa mà vẫn tạo được hứng thú Qua quá trình học tập đó, học sinh tìm ra được những điểm mạnh của bản thân (năng lực vốn có) tạo cho học sinh hứng thú, học mà chơi chơi mà học Qua các hoạt động trên lớp giáo viên

sẽ quan sát được các năng lực và tiềm năng của từng em để có các phương án dạy học tiếp theo Các hoạt động chuẩn bị cũng như bài tập làm ngoài giờ (ở nhà) giúp giáo viên có những phán đoán và nhận xét bổ sung về học sinh đó

Ví dụ xét trong một hoạt động nhỏ như “ hoạt động nhóm” ở trên lớp người giáo viên có thể đưa ra các nhiệm vụ thì ta có thể đánh giá được từ 5 đến 8 năng lực mà cơ bản nhất đó là các năng lực: giao tiếp và hợp tác, giải quyết vấn đề và sáng tạo, tìm hiểu tự nhiên và xã hội, tính toán, ngoại ngữ,… Ta

có thể đưa ra một số ví dụ nhở: năng lực giải quyết vấn đề, năng lực giao tiếp

và hợp tác, năng lực tìm hiểu tự nhiên và xã hội có thể được hát triển qua hoạt

Khóa luận giáo dục học

động “Đặt vấn đề”; năng lực tự chủ và tự học sẽ được phát triển qua hoạt động “Tìm hiểu kiến thức nền”…

- Để trả lời câu hỏi khoa học hay giải quyết vấn đề, con người cần có tư duy sáng tạo để đề xuất được "giả thuyết khoa học" hay "giải pháp giải quyết vấn đề"

- "Giả thuyết khoa học" nếu được kiểm chứng là đúng sẽ trở thành tri thức khoa học mới; "giải pháp giải quyết vấn đề" nếu được thử nghiệm thành công sẽ sinh ra công nghệ mới

Để thực hiện tốt việc phát hiện, giải quyết vấn đề như trên đòi hỏi con người cần có nhiều năng lực Đó là năng lực tự chủ và tự học; năng lực giao tiếp và hợp tác; năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo; năng lực ngôn ngữ, tính toán, tìm hiểu tự nhiên và xã hội, công nghệ, tin học, thẩm mĩ Như vậy,

ta thấy rằng việc áp dụng dạy học bằng phương pháp giáo dục STEM đem lại hiệu quả rất tốt Đặc biệt là thông qua dạy học giáo dục STEM và quá trình học tập học sinh được phát triển toàn diện và đầy đủ các năng lực bản thân Những năng lực đó là: năng lực giải quyết vấn đề; năng lực hợp tác; năng lực

tự học; năng lực quản lí, sáng tạo; năng lực giao tiếp… Đây cũng là những năng lực quan trọng và thiết yếu giúp các em phát huy khả năng bản thân, khẳng định mình với những vai trò khác nhau trong xã hội

Như vậy, giáo dục STEM đang đáp ứng rất tốt yêu cầu mới mà giáo dục đặt ra đó là “dạy học gắn liền phát triển năng lực”

1.5 Kết quả khảo sát

Các trường tham gia khảo sát:

Trường THPT Thuận Thành số 1 Bắc Ninh (Bắc Ninh)