Khóa luận thiết kế hoạt động stem với thử thách tạo ra nam châm điện từ pin điện hóa

Hà Nội, ngày 2 tháng 5 năm 2019 Sinh viên Lê Huyền Thƣơng Trang 4 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan, dƣới sự hƣớng dẫn tận tình của Th.S Nguyễn Anh Dũng, khóa luận tốt nghiệp đại học chuyên

======

LÊ HUYỀN THƯƠNG

THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG STEM

VỚI THỬ THÁCH TẠO RA NAM CHÂM

ĐIỆN TỪ PIN ĐIỆN HÓA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Phương pháp dạy học Vật lí

Hà Nội, 2019

Khóa luận giáo dục học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA VẬT LÝ

======

LÊ HUYỀN THƯƠNG

THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG STEM

VỚI THỬ THÁCH TẠO RA NAM CHÂM

ĐIỆN TỪ PIN ĐIỆN HÓA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Phương pháp dạy học Vật lí

Người hướng dẫn khoa học

ThS Nguyễn Anh Dũng

Khóa luận giáo dục học

Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn tới Thầy Nguyễn Anh Dũng đã giúp đỡ

em trong suốt quá trình nghiên cứu và trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đề tài khóa luận tốt nghiệp này Đồng thời, em xin bày tỏ lòng cảm ơn tới thầy

cô trong Khoa Vật Lý trường Đại học sư phạm Hà Nội 2 đã tạo điều kiện cho

em trong suốt thời gian học tập vừa qua Sau cùng em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè… đã luôn động viên, giúp đỡ để em có thể hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp này

Do trình độ lí luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn nhiều hạn chế nên bài báo cáo không thể tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy em rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ Thầy Cô để em có thể nâng cao kiến thức của bản thân, phục vụ tốt quá trình công tác của em sau này

Hà Nội, ngày 2 tháng 5 năm 2019

Sinh viên

Lê Huyền Thương

Khóa luận giáo dục học

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan, dưới sự hướng dẫn tận tình của Th.S Nguyễn Anh Dũng, khóa luận tốt nghiệp đại học chuyên ngành Phương pháp dạy học Vật

Lý với đề tài “THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG STEM VỚI THỬ THÁCH TẠO RA NAM CHÂM ĐIỆN TỪ PIN ĐIỆN HÓA” được hoàn thành bởi nhận thức của bản thân em, không trùng khớp với bất kì công trình khoa học nào khác

Trong quá trình nghiên cứu thực hiện khóa luận này, em đã kế thừa những thành tựu của các nhà khoa học với lòng biết ơn trân trọng

Hà Nội, ngày 2 tháng 5 năm 2019

Sinh viên

Lê Huyền Thương

Khóa luận giáo dục học

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục đích nghiên cứu 1

3 Đối tượng, khách thể, phạm vi nghiên cứu 1

4 Câu hỏi và giả thuyết nghiên cứu 2

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

6 Phương pháp nghiên cứu 2

7 Cấu trúc đề tài 3

NỘI DUNG 4

Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN 4

1.1 Giáo dục STEM là gì ? 4

1.1.1 STEM 4

1.1.2 Thế mạnh của giáo dục STEM 4

1.1.3 Chủ đề STEM, phân loại chủ đề STEM 5

1.2 Vai trò của giáo dục STEM 8

1.3 Tiến trình tổ chức hoạt động trải nghiệm cho học sinh theo định huớng giáo dục STEM 9

1.4 Giáo dục STEM tại các nước phát triển 12

1.4.1 Giáo dục STEM tại Mỹ 12

1.4.2 Giáo dục STEM tại Anh 12

1.5 Giáo dục STEM tại Việt Nam 13

1.6 Mối liên hệ giữa dạy học vật lý và giáo dục STEM 14

1.7 Dạy học môn Vật Lý theo định hướng giáo dục STEM 16

Kết luận chương 1 18

Chương 2 THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG STEM VỚI THỬ THÁCH TẠO RA NAM CHÂM ĐIỆN TỪ PIN ĐIỆN HÓA 19

Khóa luận giáo dục học

2.1 Thiết kế hoạt động STEM với thử thách tạo ra nam châm điện từ pin

điện hóa 19

2.2 Phiếu tự đánh giá bản thân và phiếu đánh giá các thành viên trong hoạt động nhóm 32

2.2.1 Phiếu tự đánh giá bản thân 32

2.2.2 Phiếu đánh giá các thành viên trong hoạt động nhóm 33

2.3 Xây dựng rubric đánh giá năng lực của HS 34

Kết luận chương 2 38

Chương 3 DỰ KIẾN THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 39

3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 39

3.2 Đối tượng thực nghiệm 39

3.3 Phương pháp tiến hành 39

3.4 Nhiệm vụ thực nghiệm 40

3.5 Nội dung thực nghiệm 40

3.6 Dự kiến kết quả thực nghiệm sư phạm 40

3.6.1 Dự kiến diễn biến tiết day thực nghiệm 40

3.6.2 Công cụ đánh giá kết quả thực nghiệm 42

Kết luận chương 3 43

KẾT LUẬN 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO 45

Khóa luận giáo dục học

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Mô tả thuật ngữ STEM 4

Hình 1.2 Tiêu chí của chủ đề STEM 6

Hình 1.3 Phân loại chủ đề STEM 7

Hình 1.4 Sơ đồ tiến trình tổ chức hoạt động trải nghiệm 11

theo định hướng giáo dục STEM ở trường THPT 11

Hình 1.5 Tỉ lệ phần trăm dự kiến các việc làm lĩnh vực STEM giai đoạn 2010 - 2020 12

Khóa luận giáo dục học

Khóa luận giáo dục học

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Như chúng ta đã biết “Giáo dục là quốc sách hàng đầu” của Đảng và Nhà nước ta Cùng với bước phát triển nhảy vọt đi lên của thời đại cách mạng công nghệ 4.0, nền giáo dục cần phải có những điều chỉnh phù hợp với những yêu cầu của xã hội Cách đây gần hai thập kỷ, giáo dục STEM đã bắt nguồn

từ Mỹ và được coi như một cuộc cải cách giáo dục mang tính đột phá của Mỹ với mục tiêu xác lập vững chắc vị thế của quốc gia đứng đầu thế giới về kinh

tế, khoa học và công nghệ với nguồn lao động chất lượng thuộc các lĩnh vực STEM Cho đến nay đã có rất nhiều quốc gia theo đuổi chương trình giáo dục STEM bởi họ nhận thấy đó là hướng đi đúng đắn và mang tính tất yếu trong bối cảnh cạnh tranh kinh tế giữa các quốc gia trên thế giới Vì vậy dạy học theo định hướng giáo dục STEM hoàn toàn có cơ sở và phù hợp với định hướng đổi mới căn bản giáo dục Việt Nam

Với những lý do trên, khóa luận chọn đề tài: “Thiết kế hoạt động STEM với thử thách tạo ra Nam châm điện từ pin điện hóa”

2 Mục đích nghiên cứu

- Xây dựng cơ sở lý luận về giáo dục STEM

- Thiết kế hoạt động STEM với thử thách làm Nam châm điện từ nguồn pin điện hóa – Vật Lý 11

- Xây dựng rubric đánh giá năng lực của HS

- Dự kiến kết quả thực nghiệm sư phạm

3 Đối tượng, khách thể, phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Cách thức thiết kế hoạt động dạy học theo định hướng STEM thông qua dạy học môn Vật lý lớp 11

Khóa luận giáo dục học

3.2 Khách thể nghiên cứu

Vật lý 10, chương II Dòng điện không đổi, chương IV Từ trường

3.3 Phạm vi nghiên cứu

Chương trình Vật lý 11, cơ bản

4 Câu hỏi và giả thuyết nghiên cứu

4.1 Câu hỏi nghiên cứu

Thiết kế hoạt động dạy học môn Vật lý 11 theo định hướng giáo dục STEM và rubric đánh giá năng lực của HS như thế nào để đánh giá được mức

độ nhận thức các nội dung kiến thức cơ bản và các nội dung kiến thức liên quan đến lĩnh vực STEM, đồng thời tạo điều kiện cho HS được làm quen với phương pháp học theo định hướng giáo dục STEM ?

4.2 Giả thuyết nghiên cứu

Nếu thiết kế được hoạt động dạy học và rubric đánh giá năng lực của

HS theo định hướng STEM sẽ đánh giá đúng mức độ đạt được mục tiêu dạy học và đánh giá được mức độ hình thành và phát triển kiến thức, kỹ năng STEM của HS, đồng thời tạo điều kiện cho HS trở nên tích cực, chủ động hơn

trong các hoạt động học tập

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan về giáo dục STEM

- Nghiên cứu về dạy học môn Vật lý theo định hướng giáo dục STEM

- Dự kiến thực nghiệm sư phạm

6 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu, phân tích các tài liệu liên quan đến Giáo dục STEM, tìm

ra những nội dung lý luận làm cơ sở để thực hiện mục đích nghiên cứu của đề tài

- Thiết kế hoạt động dạy học theo định hướng STEM và rubric đánh giá năng lực của HS trong quá trình dạy học STEM

Khóa luận giáo dục học

7 Cấu trúc đề tài

Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, khóa luận còn chia làm 3 chương nội dung chính:

Chương 1.CƠ SỞ LÝ LUẬN

Chương 2 THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG STEM VỚI THỬ THÁCH TẠO RA NAM CHÂM ĐIỆN TỪ NGUỒN PIN ĐIỆN HÓA

Chương 3 DỰ KIẾN THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

Khóa luận giáo dục học

NỘI DUNG Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN 1.1 Giáo dục STEM là gì ?

https://ictnews.vn/cntt/cach-mang-40/stem-la-gi-va-trien-khai-vao-STEM là viết tắt của các từ Science (khoa học), Technology (công nghệ), Engineering (kỹ thuật) và Maths (toán học)

STEM là một chương trình giảng dạy dựa trên ý tưởng trang bị cho người học những kiến thức, kĩ năng liên quan đến (các lĩnh vực) khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học – theo cách tiếp cận liên môn và người học

có thể áp dụng để giải quyết vấn đề trong cuộc sống hàng ngày Thay vì dạy bốn môn học như các đối tượng tách biệt và rời rạc, STEM kết hợp chúng thành một mô hình học tập gắn kết dựa trên các ứng dụng thực tế

1.1.2 Thế mạnh của giáo dục STEM

Những điểm mạnh của giáo dục STEM có thể kể đến:

Khóa luận giáo dục học

Thứ nhất: Giáo dục STEM là phương thức giáo dục tích hợp liên môn

thông qua việc thực hành, ứng dụng giải quyết các vấn đề thực tiễn thay vì dạy bốn môn học như trong chương trình dạy học cơ bản trước đây Qua đó,

HS vừa học được kiến thức khoa học, vừa học được cách vận dụng kiến thức

đó vào thực tiễn Giáo dục STEM tạo ra những con người có năng lực làm việc “tức thì” trong môi trường làm việc có tính sáng tạo cao với những công việc đòi hỏi trí óc của thế kỷ 21 phá đi khoảng cách giữa hàn lâm và thực tiễn

Thứ hai: 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,

HS được đặt trước một tình huống có vấn đề thực tiễn cần giải quyết liên quan đến các kiến thức khoa học Để giải quyết vấn đề đó, học sinh phải tìm tòi, nghiên cứu những kiến thức thuộc các môn học có liên quan đến vấn đề (qua SGK, học liệu, thiết bị thí nghiệm, thiết bị công nghệ) và sử dụng chúng

để giải quyết vấn đề đặt ra

Thứ ba: Giáo dục STEM đặt người học vào vai trò của nhà phát minh,

người học sẽ phải hiểu thực chất của các kiến thức được trang bị; phải biết cách mở rộng kiến thức; phải biết cách sửa chữa, chế biến lại chúng cho phù hợp với tình huống có vấn đề mà người học đang phải giải quyết

1.1.3 Chủ đề STEM, phân loại chủ đề STEM

1.1.3.1 Chủ đề STEM

Chủ đề dạy học STEM trong trường trung học (gọi tắt là chủ đề STEM)

là chủ đề dạy học được thiết kế dựa trên vấn đề thực tiễn kết hợp với chuẩn kiến thức, kĩ năng của các môn khoa học trong chương trình phổ thông Trong quá trình dạy học, giáo viên tổ chức cho học sinh làm việc nhóm, sử dụng công nghệ truyền thông và hiện đại, công cụ toán học để tạo ra sản phẩm có tính ứng dụng thực tế, phát triển kĩ năng và tư duy của HS

- Chủ đề STEM hướng tới giải quyết các vấn đề trong thực tiễn

Khóa luận giáo dục học

Chủ đề STEM luôn hướng đến giải quyết các tình huống thưc tế trong

xã hội, kinh tế, môi trường trong cộng đồng địa phương của họ cũng như toàn cầu

Hình 1.2 Tiêu chí của chủ đề STEM

- Các kiến thức trong lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề

Tiêu chí này nhằm đảm bảo theo đúng tinh thần giáo dục STEM qua đó mới phát triển được những năng lực chuyên môn liên quan Khoa học, Kỹ thuật, Công nghệ, Toán học

- Chủ đề STEM định hướng hoạt động – thực hành

Nhằm hình thành và phát triển năng lực kết hợp lí thuyết và thực hành cho HS , giúp HS có được kiến thức từ kinh nghiệm thực hành chứ không phải chỉ từ lí thuyết Bằng cách xây dựng các bài giảng theo chủ đề và dựa trên thực hành, HS sẽ hiểu sâu về lí thuyết, nguyên lí thông qua các hoạt động thực tế

- Học sinh làm việc nhóm để thực hiện chủ đề STEM

Tiêu chí chủ để STEM

Giải quyết vấn đề thực tiễn

Kiến thức thuộc lĩnh vưc STEM

Làm việc nhóm

Định hướng hoạt động – Thưc hành

Khóa luận giáo dục học

Làm việc nhóm là hình thức làm việc phù hợp trong việc giải quyết các nhiệm vụ phức hợp gắn với thực tiễn Làm việc theo nhóm là một kỹ năng quan trọng trong thế kỷ 21, bên cạnh đó khi làm việc theo nhóm học sinh sẽ được đặt vào môi trường thúc đẩy các nhu cầu giao tiếp chia sẻ ý tưởng và

cùng nhau phát triển giải pháp

1.1.3.2 Phân loại chủ đề STEM

Hình 1.3 Phân loại chủ đề STEM

(1) Dựa trên các lĩnh vực STEM tham giai giải quyết vấn đề

- Chủ đề STEM đầy đủ: HS vận dụng kiến thức của cả bốn lĩnh vực

STEM để giải quyết vấn đề

- Chủ đề STEM khuyết: HS vận dụng kiến thức ít nhất hai trong bốn lĩnh

vực STEM để giải quyết vấn đề

(2) Dựa trên phạm vi kiến thức để giải quyết vấn đề STEM

- Chủ đề STEM cơ bản được xây dựng trên cơ sở kiến thức thuộc phạm

vi các môn học Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, Toán học trong CTGDPT Các sản phẩm của chủ đề STEM này thường đơn giản, bám sát nội dung SGK

và thường được xây dựng trên cơ sở các nội dung thực hành, thí nghiệm trong CTGDPT

Dựa trên phạm vi kiến thức

để giải quyết vấn đề STEM

Dựa vào mục đích dạy hoc

Khóa luận giáo dục học

- Chủ đề STEM mở rộng có những kiến thức nằm ngoài CTGDPT và SGK Những kiến thức đó học sinh phải tự tìm hiểu và nghiên cứu tài liệu chuyên ngành Sản phẩm STEM của loại hình này có độ phức tạp cao hơn (3) Dựa vào mục đích dạy học

- Chủ đề STEM dạy học kiến thức mới được xây dựng trên cơ sở kết nối

kiến thức của nhiều môn học khác nhau mà học sinh chưa được học (hoặc chưa được học một phần) Học sinh sẽ vừa giải quyết vấn đề và vừa lĩnh hội được tri thức mới

- Chủ đề STEM dạy học vận dụng được xây dựng trên cơ sở những kiến

thức học sinh đã được học Chủ đề STEM dạng này sẽ bồi dưỡng cho học sinh năng lực vận dụng lí thuyết vào thực tiễn Kiến thức lí thuyết được củng

cố và khắc sâu

1.2 Vai trò của giáo dục STEM

Cách đây gần hai thập kỉ, giáo dục STEM bắt nguồn từ Mỹ và lan rộng ra nhiều quốc gia Hiện STEM được quan tâm và áp dụng ở nhiều nước trên thế giới như: Mỹ, Anh, Singapore, Canada, Hồng Kông, Israel, Điều này cho thấy tầm quan trọng của giáo dục STEM trong nền giáo dục trong thế giới Giáo dục STEM có ưu điểm là trang bị kiến thức cho người học qua thực hành và ứng dụng Các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học kết hợp với nhau để giúp người học giải quyết các vấn đề thực tế Thông qua các hoạt động STEM, người học sẽ biết cách vận dụng lí thuyết vào thực tiễn

và phát triển những kĩ năng thích ứng được với những công việc đòi hỏi trí óc của thế kỉ 21

Trên toàn thế giới, các nhà lãnh đạo, các nhà khoa học đề nhấn mạnh vai trò của giáo dục STEM:

Tổng thống Barack Obama phát biểu tại hội chợ Khoa học Nhà trắng hàng năm lần thứ ba, tháng 4 năm 2013: “Một trong những điều mà tôi tập trung

Khóa luận giáo dục học

khi làm tổng thống là làm thế nào chúng ta tạo ra một phương pháp tiếp cận toàn diện cho khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM)… Chúng ta cần phải ưu tiên đào tạo đội ngũ giáo viên mới trong các lĩnh vực chủ đề này

và để đảm bảo rằng tất cả chúng ta là một quốc gia ngày càng dành cho các giáo viên sự tôn trọng cao hơn mà họ xứng đáng

Giáo sư Steven Chu, người đoạt giải Nobel Vật lý, phát biểu tại đại học SUSTech, ngày 16 tháng 10 năm 2016: “Giáo dục STEM là một loại hình giáo dục hướng dẫn bạn học cách tự học”, giáo sư Steven Chu đã chỉ ra lợi thế của giáo dục STEM, tự học là rất quan trọng trong quá trình phát triển cá nhân Và học STEM cho phép mọi người tự trang bị cho mình khả năng suy nghĩ hợp lý, khả năng rà soát, tìm kiếm xác nhận và có kiến thức sâu rộng

1.3 Tiến trình tổ chức hoạt động trải nghiệm cho học sinh theo định huớng giáo dục STEM

Tiến trình tổ chức hoạt động trải nghiệm cho học sinh theo định hướng giáo dục STEM có thể chia làm 6 pha như sau:

Pha 1 Đặt vấn đề STEM và chuyển giao nhiệm vụ

Các vấn đề STEM phải thú vị, hấp dẫn để HS tự nảy sinh nhu cầu giải quyết vấn đề, tiếp thu nhiệm vụ một cách tự nhiên Các vấn đề STEM được lựa chọn mang tính kỹ thuật gắn liền với thực tiễn, thường là các vấn đề nổi bật hay mang tính thời sự Do đó, khi giải quyết các vấn đề STEM, HS ứng dụng được ngay trong cuộc sống, hay hộ trợ cho vui chơi, giải trí Ví dụ: Giáo viên cung cấp thông tin Nguy cơ gây ô nhiễm môi trường từ pin phế thải, làm các nhóm tự nảy sinh và tiếp nhận nhiệm vụ “tìm kiếm các giải pháp sau khi

sử dụng pin để hạn chế gây ô nhiễm môi trường, trong đó có nhiệm vụ làm pin điện hóa từ nguồn nhiên liệu tự nhiên”

Khóa luận giáo dục học

Pha 2 Đề xuất phương án thiết kế sản phẩm

Sau khi tiếp nhận nhiệm vụ, các nhóm đề xuất ý tưởng, phương án thiết

kế GV khuyến khích các nhóm tự do phác thảo bản vẽ Sau đó các nhóm lần lượt thuyết trình về bản vẽ thiết kế sản phẩm của mình Các nhóm còn lại phản biện, chỉ ra ưu điểm, nhược điểm của từng bản vẽ Cuối cùng GV sẽ tổ chức cho các nhóm thảo luận để thống nhất bản vẽ thiết kế tối ưu phù hợp với

dụng cụ, nguyên vật liệu và phù hợp với năng lực của các nhóm

Pha 3 Gia công, chế tạo sản phẩm theo bản vẽ thiết kế

Trong pha này, các nhóm lần lượt nhận dụng cụ, vật liệu Các nhóm trưởng huy động, điều phối các thành viên trong nhóm tham gia gia công, chế tạo các chi tết và lắp ráp thành một sản phẩm GV cần lưu ý các nhóm kiểm tra sản phẩm trước khi vận hành và quản lý, nhắc nhở các nhóm tuân thủ các quy tắc an toàn

Pha 4 Vận hành, thử nghiệm sản phẩm

Các nhóm tiến hành vân hành và quan sát kết quả vận hành của sản phẩm Nếu sản phẩm hoạt động ổn định, phù hợp với dự đoán thì các nhóm tiến hành viết báo cáo để chuẩn bị thực hiện báo cáo sản phẩm Nếu sản phẩm hoạt động không ổn định thì nhóm cần quay lại kiểm tra từ pha 2 và xem xét lại dự đoán ban đầu

Pha 5 Thực hiện báo cáo sản phẩm

Đầu tiên, GV tổ chức cho các nhóm lần lượt báo cáo về sản phẩm Trong đó, các nhóm trình bày được quá trình gia công chế tạo, đặc biết nêu được các khó khăn trong quá trình gia gia công, chế tạo và làm rõ được các giải pháp để giải quyết được các khó khăn trên GV cần khuyến khích và hướng dẫn các nhóm phối hợp thuyết minh với vận hành sản phẩm để minh họa Sau đó, GV tổ chức cho các nhóm phản biện, góp ý về sản phẩm Cuối

Khóa luận giáo dục học

cùng, GV tổ chức cho các nhóm đánh giá báo cáo sản phẩm thông qua các tiêu chí đánh giá

Pha 6 Đánh giá, nhận xét chung

GV căn cứ vào sự quan sát hoạt động của các nhóm, kết quả đánh giá của các nhóm và của GV để kết luận về hoạt động Dựa trên đó, giáo viên khen thưởng đối với nhóm hoạt động tốt, khiển trách đối với nhóm hoạt động chưa tốt

Đặt vấn đề STEM và chuyển giao nhiệm vụ

Lắp ráp sản phẩm

(5) Thực hiện báo cáo sản phẩn

Thuyết trình về sản phẩm

Đánh giá báo cáo sản phẩm

(6) Đánh giá, nhân xét chung

Không đạt

Hình 1.4 Sơ đồ tiến trình tổ chức hoạt động trải nghiệm

Khóa luận giáo dục học

1.4 Giáo dục STEM tại các nước phát triển

1.4.1 Giáo dục STEM tại Mỹ

Theo thống kê trong một bài viết tại ( whatis-stem-education.html) về giáo dục STEM tại Mỹ từ năm 2004 đến năm

https://www.livescience.com/43296-2014 các việc làm liên quan đến khoa học và kỹ thuật tăng 26% , gấp hai lần

so với tốc độ tăng trưởng trung bình của các ngành nghề khác

Hình 1.5 Tỉ lệ phần trăm dự kiến các việc làm lĩnh vực STEM giai đoạn 2010 – 2020

1.4.2 Giáo dục STEM tại Anh

Ở Anh, giáo dục STEM được đưa thành một chương trình quốc gia với mục tiêu tạo ra nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học chất lượng hơn nữa, gọi

là Chương trình Hành động 11 bao gồm bốn nội dung là: (1) Tuyển dụng và đào tạo giáo viên giảng dạy STEM Theo đó, dạy tích hợp không phải là một giáo viên dạy nhiều môn một lúc (bản thân Vương Quốc Anh cũng thất bại

Khóa luận giáo dục học

khi cố gắng thực hiện điều này) mà các giáo viên dạy các môn khác nhau phải hợp tác, cùng xây dựng bài giảng để học sinh có thể vận dụng kiến thức và kỹ năng của nhiều môn để giải quyết một vấn đề Vì vậy, cần đào tạo giáo viên theo nhóm hoặc theo cặp (2) Nâng cao trình độ nghiệp vụ của giáo viên Qua nhiều năm làm việc với các giáo viên khoa học phổ thông ở nhiều nước trên thế giới về việc thay đổi giáo trình và sách giáo khoa sang học tích hợp, Mark Windale phân loại trình độ của giáo viên thành bốn cấp: Thứ nhất là thử (try things out) làm một vài thí nghiệm khoa học nhỏ trình diễn cho học sinh; Thứ hai là tham gia một dự án khoa học (engaging in projects) dài hơi hơn, thu hút các giáo viên và học sinh cùng thực hiện; Thứ ba là xây dựng một lớp học STEM giống như câu lạc bộ với các hoạt động khoa học thường xuyên; Thứ

tư là các giáo viên dạy các môn khác nhau cùng viết giáo trình cho từng môn học để học sinh có thể trải nghiệm STEM ở bất cứ môn nào (3) Thúc đẩy phong trào giáo dục STEM bằng các hoạt động như câu lạc bộ, ngày hội, đại

sứ STEM, ngày tham quan các phòng thí nghiệm, nhà máy… (4) Phát triển cơ

sở vật chất hỗ trợ cho việc dạy và học Điều này không chỉ cần đầu tư từ ngân sách nhà nước mà còn từ phía khu vực tư nhân Ở Anh, các tập đoàn tư nhân lớn đầu tư hơn tám triệu USD cho chương trình giáo dục STEM quốc gia

1.5 Giáo dục STEM tại Việt Nam

Thí điểm phương pháp Giáo dục theo định hướng STEM nằm trong chuỗi hoạt động của bộ Giáo dục đào tạo Việt Nam về triển khai các phương pháp tiếp cận giáo dục phổ thông theo hướng toàn diện khuyến khích sáng tạo và trải nghiệm Từ đó giúp cho giáo viên và học sinh hình thành những kĩ năng

và tư duy quan trọng để hội nhâp sau này

Giáo dục STEM tập trung vào việc tư duy sáng tạo bằng việc kết hợp bài hoc trên lớp với những vấn đề thực tiễn, STEM tập trung phát triển kĩ năng

Khóa luận giáo dục học

cần thiết cho tương lai như: làm việc nhóm; giao tiếp; nghiên cứu, giải quyết vấn đề; tư duy phản biện; sáng tạo

STEM là câu trả lời thực tiễn cho thấy tương lai của chúng ta sẽ được xây dựng trên sự đổi mới, các phát minh, sự sáng tạo và giải quyết vấn đề

1.6 Mối liên hệ giữa dạy học vật lý và giáo dục STEM

Tư tưởng của dạy học theo định hướng giáo dục STEM là dựa trên sự kết nối kiến thức của các lĩnh vực chuyên môn:Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học, cũng như gắn với các vấn đề thực tiễn Những kiến thức về Khoa học tự nhiên và Toán học sẽ là cơ sở của Kỹ thuật, Công nghệ Mặt khác, thông qua các ứng dụng trong Kỹ thuật, Công nghệ, các kiến thức về Khoa học tự nhiên và Toán học sẽ được hiểu một cách sâu sắc và rõ ràng hơn Bên cạnh đó, giáo dục STEM còn giúp người học có khả năng vận dụng các kiến thức liên môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học để giải quyết các vấn đề phức hợp trong cuộc sống và nghề nghiệp (Lê Xuân Quang, 2017) Môn Vật lý trong chương trình giáo dục phổ trông mới tại Việt Nam:PGS.TS Nguyễn Văn Khánh, Chủ biên Chương trình môn Vật Lý trong Chương trình giáo dục phổ thông mới cho biết, chương trình môn Vật Lý trong chương trình giáo dục phổ thông mới có những đặc điểm quan trọng sau :

Tích hợp ở giai đoạn giáo dục cơ bản, phân hóa ở trung học phổ thông Trong Chương trình giáo dục phổ thông, giáo dục vật lý được phân bố ở cả ba cấp học với các mức độ khác nhau

Giúp phát triển năng lực học sinh, có tính hướng nghiệp Chương trình môn Vật lý giúp học sinh đạt được các phẩm chất và năng lực được quy định trong Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể; đồng thời nhận biết đúng được một số năng lực, sở trường của bản thân và lựa chọn được một số ngành nghề liên quan đến lĩnh vực mà môn học đề cập

Khóa luận giáo dục học

Kiến thức được tiếp cận theo quan điểm mới Thiết kế chương trình chú trọng vào bản chất, ý nghĩa vật lý của các đối tượng, đề cao tính thực tiễn; tránh khuynh hướng thiên về toán học; tạo điều kiện để giáo viên giúp học sinh phát triển tư duy khoa học dưới góc độ vật lý, khơi gợi sự ham thích ở học sinh, tăng cường khả năng vận dụng tri thức vào thực tiễn Các chủ đề được thiết kế, sắp xếp từ trực quan đến trừu tượng, từ đơn giản đến phức tạp,

từ hệ được xem như một hạt đến nhiều hạt; bước đầu tiếp cận với một số nội dung hiện đại mang tính thiết thực, cốt lõi

Chú ý thích đáng đến việc phát triển năng lực thông qua thực hành Bên cạnh việc sử dụng các mô hình vật lý và toán học, chương trình chú trọng thích đáng đến việc hình thành năng lực tìm tòi khám phá các thuộc tính của đối tượng vật lý thông qua các nội dung thí nghiệm, thực hành dưới các góc

độ khác nhau Chương trình coi trọng việc rèn luyện cho học sinh kỹ năng vận dụng tri thức vật lý vào việc tìm hiểu và giải quyết ở mức độ nhất định một số vấn đề của thực tiễn, đáp ứng đòi hỏi của cuộc sống; vừa bảo đảm phát triển năng lực trên nền tảng những năng lực chung và Năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên đã hình thành ở giai đoạn giáo dục cơ bản, vừa đáp ứng yêu cầu định hướng vào một số ngành nghề cụ thể

Đổi mới phương pháp giáo dục là yếu tố quyết định để phát triển năng lực học sinh Các phương pháp giáo dục của môn Vật lý góp phần phát huy tính tích cực, chủ động và sáng tạo của người học, nhằm hình thành Năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lý (Năng lực vật lý) cũng như góp phần hình thành các phẩm chất và năng lực chung được quy định trong Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể Chương trình được thiết kế nhằm tạo điều kiện cho giáo viên vận dụng các phương pháp giáo dục một cách linh hoạt, sáng tạo, phù hợp với mục tiêu, nội dung giáo dục, đối tượng học sinh

Khóa luận giáo dục học

và điều kiện cụ thể Tùy theo yêu cầu cần đạt, có thể sử dụng một hoặc phối hợp nhiều phương pháp dạy học trong một chủ đề

Đánh giá kết quả giáo dục là một khâu then chốt trong phát triển năng lực học sinh Đánh giá kết quả giáo dục là hoạt động xem xét, so sánh mức độ đạt được của mỗi học sinh theo yêu cầu cần đạt của môn học, tìm ra nguyên nhân,

dự đoán năng lực phát triển còn tiềm ẩn ở học sinh Đánh giá là một bộ phận hợp thành quan trọng của quá trình giáo dục Nó cho phép thu thập các thông tin về chất lượng học tập của học sinh, nhằm tạo các cơ hội và thúc đẩy quá trình học tập của học sinh Vì vậy, việc đánh giá kết quả giáo dục học sinh phải xuất phát từ mục tiêu giáo dục của môn học Trong nội dung, hình thức

và phương pháp kiểm tra đánh giá phát triển năng lực học sinh, chương trình tạo điều kiện để chú trọng tập trung đánh giá các thành phần của năng lực vật

lý Bên cạnh đánh giá kiến thức, coi trọng đánh giá khả năng đề xuất các phương án thí nghiệm và các kỹ năng thực hành vật lý

1.7 Dạy học môn Vật Lý theo định hướng giáo dục STEM

Bản chất của dạy học môn Vật lý theo định hướng giáo dục STEM là một cách tiếp cận liên ngành trong dạy học môn Vật lý nhằm tạo cơ hội cho

HS kết nối những kiến thức được học trong môn Vật lý với các kiến thức cơ

sở của các môn học thuộc lĩnh vực STEM với những vấn đề trong thực tiễn cuộc sống Dạy học Vật Lý theo định hướng giáo dục STEM giúp HS có thể đưa ra những suy nghĩ về những tình huống, giải quyết các vấn đề thực tiễn

và đưa ra các giải pháp sáng tạo khi có cơ hội áp dụng những kiến thức được học Dạy học Vật Lý theo định hướng giáo dục STEM là một cách tiếp cận nhấn mạnh quá trình thực hành, thiết kế với mục tiêu vận dụng tích hợp kiến thức và phát triển các giải pháp giải quyết vấn đề và tư duy nhận thức Là một phương pháp được sử dụng để tạo ra môi trường khuyến khích sự khám phá, nghiên cứu, sáng tạo vào giải quyết vấn đề thực tiễn nhằm phát triển các kĩ

Khóa luận giáo dục học

năng STEM và kỹ năng thế kỉ XXI và năng lực chung cho tất cả các HS Giáo dục STEM nói chung nhằm hướng tới mọi đối tượng HS không phụ thuộc giới tính, dân tộc, vùng miền bởi mục tiêu của giáo dục STEM là đảm bảo cho tất cả các công dân có năng lực về STEM, tăng cường sự đóng góp của cộng đồng cho các thành tựu về kinh tế, khoa học, kĩ thuật… Bên cạnh đó những vấn đề trong thực tiễn cuộc sống luôn đem đến cho con người những cảm xúc nhất định Dạy học môn Vật lý theo định hướng giáo dục STEM tạo môi trường giả lập, chứa đựng nhiều phong cách học tập khác nhau đem đến cho

HS những cơ hội trải nghiệm hành động và trải nghiệm cảm xúc Dạy học môn Vật lý theo định hướng giáo dục STEM là nhấn mạnh việc học tập trong những điều kiện phức hợp nhưng vẫn đảm bảo việc nắm vững những kiến thức cơ bản, rèn luyện những kĩ năng cơ bản (Lê Xuân Quang, 2017)

Khóa luận giáo dục học

Kết luận chương 1

Trong chương này, khóa luận đã trình bày tổng quan cơ sở lí luận về giáo dục STEM: thế mạnh của giáo dục STEM; Chủ đề dạy học STEM và phân loại chủ đề STEM; Vai trò của giáo dục STEM; Tiến trình tổ chức hoạt động STEM và dạy học môn Vật lý theo định hướng giáo dục STEM Những nội dung chính của chương này có thể tóm tắt như sau:

Hiện nay, giáo dục STEM được hiểu dưới nhiều góc độ khác nhau, tuy nhiên có thể hiểu giáo dục STEM cơ bản như sau:

Giáo dục STEM bản chất là dạy học tích hợp của các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học theo chủ đề nhằm giúp HS vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề thực tiễn mang lại hiệu quả và có giá trị tạo cơ hội cho HS được trải nghiệm, vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề của cuộc sống gắn với bối cảnh thực tiễn, thông qua đó phát triển kỹ năng STEM,

kỹ năng thế kỉ XXI cho HS

Khóa luận cũng đã chỉ ra mối liên hệ giữa dạy học môn Vật lý trong chương trình mới với giáo dục STEM; dạy học môn Vật lý theo định hướng

Khóa luận giáo dục học