Tổ chức dạy học stem chủ đề “chinh phục vũ trụ” vật lí 10

Bộ Giáo dục và Đào tạo đã đưa ra mục tiêu Chương trình giáo dục Phổ thông mới 2018 đó là phát triển 5 phẩm chất của học sinh gồm “Yêu nước - Nhân ái - Chăm chỉ - Trung thực - Trách nhiệm

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

DƯƠNG VĂN TUẤN

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

DƯƠNG VĂN TUẤN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN QUANG LINH

THÁI NGUYÊN - 2023

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng: số liệu và các kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực, khách quan, không trùng lặp với các luận văn khác Thông tin trích dẫn trong luận văn đã được ghi rõ nguồn gốc Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Tác giả luận văn

Dương Văn Tuấn

LỜI CẢM ƠN

Với tình cảm chân thành, em xin bày tỏ lòng cảm ơn, biết ơn sâu sắc tới các thầy giáo, cô giáo trong Khoa Vật lý; các thầy giáo, cô giáo đã tham gia giảng dạy và cung cấp những kiến thức rất quý báu, tạo điều kiện giúp đỡ em trong quá trình học tập và nghiên cứu tại nhà trường

Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến TS Nguyễn Quang Linh,

người đã trực tiếp hướng dẫn khoa học và tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn các thầy cô trong Ban giám hiệu nhà trường

và các thầy cô giáo ở các trường THPT Định Hóa cùng bạn bè, đồng nghiệp, người thân đã tạo điều kiện cả về thời gian, vật chất, tinh thần cho tác giả trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, mặc dù bản thân

em đã luôn cố gắng nhưng không tránh khỏi những khiếm khuyết, thiếu sót Kính mong được sự góp ý, chỉ dẫn của các thầy, các cô và các bạn đồng nghiệp

Em xin trân trọng cảm ơn!

Thái Nguyên, tháng 8 năm 2023

Tác giả luận văn

Dương Văn Tuấn

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC BẢNG iv

DANH MỤC CÁC HÌNH v

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 2

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

5 Phương pháp nghiên cứu 2

6 Giả thuyết khoa học 3

7 Cấu trúc của đề tài 3

Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 4

1.1 Lịch sử vấn đề nghiên cứu về giáo dục STEM 4

1.2 Lịch sử nghiên cứu về phát triển năng lực học sinh ở Việt Nam 6

1.3 Giáo dục STEM 9

1.3.1 Khái niệm và nguồn gốc giáo dục STEM 9

1.3.2 Mục tiêu giáo dục STEM 10

1.3.4 Hình thức tổ chức STEM 12

1.3.5 Xây dựng chủ đề STEM 13

1.3.6 Các hoạt động STEM trong dạy học STEM 18

1.3.7 Tiêu chí đánh giá bài học STEM 18

1.4 Năng lực vận động kiến thức lĩ năng đã học của học sinh 22

1.4.1 Khái niệm 22

1.4.2 Các biểu hiện của năng lực vận dụng kiến thức kĩ năng đã học 24

1.5 Thực tiễn việc dạy học theo giáo dục STEM ở trường phổ thông 24

1.5.2 Đối tượng điều tra 25

1.5.3 Phương pháp điều tra 25

1.5.4 Kết quả điều tra 25

Kết luận chương 1 33

Chương 2 THIẾT KẾ KẾ HOẠCH BÀI DẠY TRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “CHINH PHỤC VŨ TRỤ” - VẬT LÍ 10 34

2.1 Phân tích nội dung kiến thức chủ đề Động lượng - Vật lí 10 34

2.2 Yêu cầu cần đạt trong dạy học chủ đề “Chinh phục vũ trụ” - Vật lí 10 35

2.3 Thiết kế kế hoạch bài dạy chủ đề “Chinh phục vũ trụ” - Vật lí 10 38

2.4 Xây dựng phiếu đánh giá năng lực vận dụng kiến thức kĩ năng đã học trong dạy học chủ đề “Chinh phục vũ trụ” - Vật lí 10 44

Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 47

3.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 47

3.1.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm 47

3.1.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 47

3.2 Đối tượng của thực nghiệm sư phạm 47

3.3 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm 48

3.4 Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 49

3.4.1 Đánh giá định tính kết quả thực nghiệm sư phạm 49

3.4.2 Kết quả định lượng 61

Kết luận chương 3 67

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1 Bảng kế hoạch thực nghiệm sư phạm 48

Bảng 3.1 Bảng phân công nhiệm vụ nhóm 1 51

Bảng 3.2 Bảng phân công nhiệm vụ nhóm 2 52

Bảng 3.3 Bảng phân công nhiệm vụ nhóm 3 53

Bảng 3.4 Bảng phân công nhiệm vụ nhóm 4 54

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Tiến trình xây dựng chủ đề dạy học theo giáo dục STEM 14

Hình 1.2 Tiến trình bài học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật 20

Hình 1.3 Các hoạt động chính trong bài học STEM 20

Hình 1.4 Kết quả điều tra câu hỏi 1 26

Hình 1.5 Kết quả điều tra câu hỏi 2 27

Hình 1.6 Kết quả điều tra câu hỏi 3 28

Hình 1.7 Kết quả điều tra câu hỏi 4 29

Hình 1.8 Kết quả điều tra câu hỏi 5 29

Hình 3.1 Học sinh xem video phóng tên lửa đưa vệ tinh ra ngoài vũ trụ 50

Hình 3.2 Giáo viên hướng dẫn học sinh đề xuất giải pháp 51

Hình 3.3 Học sinh lập kế hoạch, phân công nhiệm vụ 55

Hình 3.4 Học sinh báo cáo thiết kế và thảo luận 55

Hình 3.5 Học sinh lập kế hoạch chế tạo sản phẩm 57

Hình 3.6 Giáo viên và học sinh thống nhất các tiêu chí đánh giá 57

Hình 3.7 Học sinh trình bày và báo cáo sản phẩm 58

Hình 3.8 Giáo viên nhận xét, đánh giá sản phẩm 59

Hình 3.9 Tổng kết 59

Hình 3.10 Bảng đánh giá năng lực các nhóm 61

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Ngày nay, giáo dục Việt Nam đang ngày một phát triển và tích cực đổi mới để phù hợp hơn với tình hình chung của thế giới Các phương pháp dạy học truyền thống dần không còn đáp ứng được tình hình thực tế được nữa vì ngoài việc học lí thuyết cần phải biết áp dụng vào thực tiễn đời sống Do đó cần đến các phương pháp giáo dục mới, phù hợp hơn, năng động hơn

Bộ Giáo dục và Đào tạo đã đưa ra mục tiêu Chương trình giáo dục Phổ thông mới (2018) đó là phát triển 5 phẩm chất của học sinh gồm “Yêu nước - Nhân ái - Chăm chỉ - Trung thực - Trách nhiệm”, và 10 năng lực cốt lõi cho học sinh bao gồm 3 năng lực chung 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, và 7 năng lực chuyên biệt thông qua nhiều phương pháp giáo dục khác nhau Thông qua các hoạt động dạy và học sẽ giúp học sinh rèn luyện, phát triển năng lực cá nhân Học sinh có thể giải thích các hiện tượng, các quy luật, các quá trình vật lí xảy

ra trong thực tiễn, hay với mức độ cao hơn là vận dụng các kiến thức, kỹ năng

đã học để giải quyết các vấn đề mà thực tiễn đặt ra

Để thực hiện mục tiêu đó, Giáo dục STEM là một trong những tiếp cận giáo dục phù hợp STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Maths (Toán học) Giáo dục STEM với nhiệm vụ cung cấp các kiến thức và kĩ năng cần thiết cho thế kỉ XXI đang và sẽ là mô hình giáo dục diện rộng trong tương lai gần của thế giới Phương pháp giáo dục STEM đặt học sinh trước những vấn đề thực tiễn cần giải quyết, đòi hỏi học sinh phải tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức khoa học Giáo dục STEM có 3 hình thức tổ chức tùy thuộc vào đặc thù

Trong cuộc sống hiện đại ngày nay, nhu cầu khám phá của con người với các hành tinh, các thiên hà ngày càng lớn Các dịch vụ du lịch vũ trụ như du

thành công Vậy việc du lịch vũ trụ có thể triển khai rộng rãi đến cho mọi đối tượng trên thế giới giúp con người có thể chinh phục được vũ trụ hay không

Trên cơ sở đó, trong luận văn này tôi chọn nghiên cứu đề tài: Tổ chức dạy học STEM chủ đề “Chinh phục vũ trụ” - Vật lí 10

5 Phương pháp nghiên cứu

6 Giả thuyết khoa học

Nếu thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề “Chinh phục vũ trụ” - vật lí 10

theo giáo dục STEM sẽ phát triển được năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng

đã học của học sinh

7 Cấu trúc của đề tài

Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, luận văn được trình

bày với nội dung chính gồm 03 chương:

Chương 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN

1.1 Lịch sử vấn đề nghiên cứu về giáo dục STEM

Ở Việt Nam, giáo dục STEM được tổ chức thông qua nhiều hình thức như: dạy học tích hợp theo hướng giáo dục STEM, hoạt động của câu lạc bộ STEM, cuộc thi và các hoạt động trải nghiệm sáng tạo, sự phối hợp tổ chức các hoạt động STEM giữa trường học và các tổ chức tư nhân, cũng như các sự kiện STEM và ngày hội STEM Từ đó, đã có những thành tựu ban đầu và tạo nền tảng thuận lợi cho sự phát triển của giáo dục STEM tại Việt Nam trong những năm tới

Một số công trình nghiên cứu trong nước về giáo dục STEM:

Nghiên cứu của Lâm Thị Bích Lệ, Trần Thái Toàn, Trần Ngọc Hải (2021): Nghiên cứu này tìm hiểu về các thách thức đối với giáo dục STEM tại các trường trung học công lập ở Việt Nam Cuộc khảo sát được thực hiện trên giáo viên có kinh nghiệm từ các trường khác nhau Kết quả ghi âm phỏng vấn cho thấy đa số giáo viên đối mặt với nhiều thách thức liên quan đến phương pháp giảng dạy và chương trình giảng dạy

Nghiên cứu của Nguyễn Quang Linh, Hà Trần Phương (2019): Nghiên cứu này khẳng định những ưu điểm của giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông mới và cho thấy sự ưu thế của nó Áp dụng giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông mới không chỉ là một phong trào mà còn là xu hướng tất yếu hiện nay Để triển khai giáo dục STEM trong chương trình mới, toàn bộ ngành giáo dục (bao gồm cả lãnh đạo và giáo viên) cần tham gia một cách nghiêm túc và đồng bộ

Nghiên cứu của Quách Nguyễn Bảo Nguyên, Nguyễn Hoàng Anh, Nguyễn Đức Dũng (2019): Nghiên cứu này tập trung vào thiết kế chủ đề STEM trong môn "Nhiệt học" - Vật lí lớp 10 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn

đề cho học sinh Chủ đề STEM được thiết kế và áp dụng vào quá trình dạy học,

và sau đó đã có những thay đổi đáng kể Các buổi học trở nên sôi nổi và hấp dẫn hơn đối với học sinh, và đã thực hiện các sản phẩm sáng tạo Điều này hứa hẹn là một hướng đi đúng và tiềm năng trong giai đoạn đổi mới toàn diện của giáo dục

Nghiên cứu của Nguyễn Võ Thanh Việt (2021): Nghiên cứu này tập trung vào việc xây dựng chủ đề giáo dục STEM trong môn học chuyên đề "Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường" cho học sinh lớp 10 nhằm phát triển năng lực tư duy phản biện Nghiên cứu này chỉ ra sự phù hợp của giáo dục STEM trong việc thực hiện các biện pháp phát triển tư duy phản biện và đưa ra các gợi ý cụ thể để phát triển từng yếu tố của tư duy phản biện trong quá trình STEM Tổng quan, các nghiên cứu này tập trung vào việc phát triển và áp dụng giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông mới tại Việt Nam Những nỗ lực này nhằm tăng cường khả năng giải quyết vấn đề, phản biện và sáng tạo cho học sinh thông qua các phương pháp và chủ đề STEM Điều này đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng giáo dục và tạo ra môi trường học tập phù hợp với xu hướng phát triển khoa học, công nghệ và kỹ

đã và đang được các nhà giáo dục quan tâm rất nhiều Đây sẽ là một hướng đi đúng đắn trong thời kì đổi mới toàn diện giáo dục trong những năm tới

1.2 Lịch nghiên cứu về phát triển năng lực học sinh ở Việt Nam

Chiến lược phát triển giáo dục 2011-2020 cũng nhấn mạnh việc thực hiện đổi mới chương trình và sách giáo khoa từ năm 2015 theo hướng phát triển năng lực của học sinh, đồng thời đảm bảo tính thống nhất trên cả nước và phù hợp với đặc thù của từng địa phương Định hướng phát triển năng lực toàn diện cho học sinh đã được đề ra gần 10 năm trước đó và được thực hiện theo lộ trình Điều này được thể hiện rõ trong nội dung chương trình giáo dục phổ thông tổng thể và chương trình môn học công bố bởi Bộ Giáo dục và Đào tạo vào năm

2018 và sách giáo khoa mới được xuất bản vào năm 2019 Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể, được công bố vào tháng 12/2018, đã xác định mục tiêu của giáo dục phổ thông là giúp học sinh trở thành chủ nhân kiến thức phổ thông Đồng thời, mục tiêu này cũng nhằm khuyến khích học sinh biết áp dụng kiến thức vào đời sống hàng ngày và có khả năng tự học suốt đời

Chương trình giáo dục phổ thông mới tại Việt Nam đã đặt ra mục tiêu cho giáo dục tiểu học Mục tiêu này là giúp học sinh xây dựng và phát triển các yếu tố căn bản, tạo nền tảng vững chắc cho sự phát triển hài hòa về thể chất và tinh thần của họ Qua đó, giáo dục tiểu học cũng nhằm định hướng giáo dục về giá trị bản thân, cộng đồng và những thói quen, nề nếp cần thiết trong học tập và sinh hoạt Chương trình giáo dục phổ thông mới đã phân loại hệ thống năng lực cốt lõi thành hai loại: năng lực chung và năng lực riêng Năng lực chung được phát triển trong tất cả các môn học, tình huống và hoạt động giáo dục Mục tiêu là hình thành và phát triển năng lực giao tiếp và hợp tác, năng lực giải quyết vấn

đề và sáng tạo, năng lực tự chủ và tự học Đây là những năng lực cơ bản, thiết yếu mà mọi người cần có trong cuộc sống Ngoài năng lực chung, chương trình giáo dục cũng cần phát triển năng lực chuyên môn trong các môn học khác

nhau, như ngôn ngữ, công nghệ, tính toán, tìm hiểu tự nhiên và xã hội, thẩm

mỹ, thể chất và tin học Những năng lực này sẽ được hình thành và phát triển dựa trên tố chất tự nhiên của từng học sinh Ngoài năng lực chung và năng lực chuyên môn, chương trình giáo dục phổ thông mới còn đề cao việc bồi dưỡng

và phát triển năng lực chuyên biệt cho học sinh, đồng thời tăng dần yêu cầu về

độ khó theo từng cấp học Điều này nhằm đáp ứng sự phát triển và khả năng của học sinh, giúp họ phát huy tối đa tiềm năng và đạt được mục tiêu giáo dục

đề ra

Trong nghiên cứu về dạy học phát triển năng lực cho học sinh, sự khác biệt giữa dạy học phát triển năng lực và dạy học theo nội dung được coi là rất quan trọng Theo Đỗ Ngọc Thống, điểm khác biệt lớn nhất giữa hai cách tiếp cận này là dạy học phát triển năng lực tập trung vào việc giúp học sinh suy luận, hiểu biết và học kiến thức thông qua việc thực hành tự tìm hiểu, trong khi dạy học theo nội dung thì giáo viên chủ yếu đóng vai trò giảng giải cho học sinh nghe và nhìn Điều này gây ra sự thay đổi trong vai trò của giáo viên và học sinh trong quá trình tương tác Thay vì chỉ truyền đạt một chiều, giáo viên trở thành người hướng dẫn và giúp học sinh khám phá kiến thức mới Học sinh chuyển từ việc tiếp thu kiến thức một chiều, thụ động sang việc tự chủ, tiếp thu thông qua các hoạt động thực hành, giúp họ hiểu, nắm vững kiến thức và áp dụng vào cuộc sống

Các nhà nghiên cứu đặc biệt chú trọng đến dạy học tích hợp nhằm phát triển năng lực, đặc biệt là năng lực áp dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề thực tế Điều này là một trong những năng lực mà giáo viên tập trung phát triển cho học sinh Các vấn đề thực tế thường yêu cầu sự kết hợp giữa nhiều lĩnh vực tri thức, vì vậy từ cấp tiểu học, học sinh cần được hình thành và phát triển năng lực tổng hợp để có cái nhìn tổng quát về thế giới Học sinh có năng lực áp dụng kiến thức tốt cần có khả năng tổng hợp để sử dụng kiến thức và kỹ năng đã học

Theo Lê Trung Hiếu (2015), để học sinh tiểu học có khả năng vận dụng kiến thức, yêu cầu cụ thể bao gồm việc tiếp cận vấn đề, huy động kiến thức ban đầu, mô tả kế hoạch giải quyết, huy động kiến thức và thực tiễn qua trải nghiệm,

đề xuất giải pháp và thực hiện giải pháp Những yêu cầu này giúp học sinh áp dụng kiến thức và kỹ năng vào việc giải quyết các tình huống thực tế

Đỗ Hương Trà (2015) giới thiệu các chủ đề tích hợp ở các mức độ khác nhau trong quá trình dạy học Giáo viên không chỉ cung cấp hướng dẫn cụ thể,

mà còn tạo điều kiện để học sinh tự tin, chủ động và sáng tạo trong tổ chức dạy học Điều này giúp đáp ứng mục tiêu dạy học và phát triển đa dạng năng lực của học sinh Dạy học không chỉ là truyền đạt kiến thức, mà còn là giúp học sinh học cách đáp ứng yêu cầu cơ bản và áp dụng kiến thức vào cuộc sống Theo Lương Việt Thái (2017), để trở thành thành thạo trong việc phát triển năng lực, cần phải "thực hành" trong các tình huống thực tế Phát triển và đánh giá năng lực cho học sinh cần diễn ra trong ngữ cảnh ý nghĩa và trong các lĩnh vực học tập quan trọng Do đó, giáo viên cần tạo cơ hội cho học sinh trải nghiệm, nhằm đạt được sự thành thạo trong các năng lực thông qua hoạt động

và kinh nghiệm học tập trong lớp học

Các nghiên cứu và công trình đã chú trọng đến việc phát triển năng lực trong giáo dục tại Việt Nam Mục tiêu của giáo dục phổ thông là giúp học sinh trở thành người chủ kiến thức, có khả năng áp dụng kiến thức vào cuộc sống và tự học suốt đời Giáo viên không chỉ truyền đạt kiến thức mà còn tạo cơ hội cho học sinh trải nghiệm và phát triển năng lực thông qua hoạt động thực tiễn Tích hợp chủ đề và phát triển năng lực trong dạy học là rất quan trọng Thực hành trong các bối cảnh

và kinh nghiệm học tập giúp học sinh đạt được sự thành thạo trong các năng lực riêng biệt Mục tiêu của giáo dục là phát triển năng lực toàn diện cho học sinh và tạo môi trường học tập đa dạng và thú vị

1.3 Giáo dục STEM

1.3.1 Khái niệm và nguồn gốc giáo dục STEM

- S (Science - Khoa học): Thành tố Khoa học trong giáo dục STEM tập trung vào việc khám phá và hiểu về thế giới xung quanh, từ quan sát và nghiên cứu các quy luật tự nhiên đến đặt câu hỏi và tìm hiểu nguyên lí hoạt động của các hiện tượng Khoa học giúp học sinh phát triển khả năng quan sát, thu thập dữ liệu, xác định vấn đề và áp dụng phương pháp khoa học để giải quyết vấn đề

- T (Technology - Công nghệ): Thành tố Công nghệ trong giáo dục STEM tập trung vào việc sử dụng công nghệ và các công cụ để tạo ra giải pháp và ứng dụng thực tế Công nghệ không chỉ đề cập đến các thiết bị và ứng dụng điện tử,

mà còn bao gồm cách sử dụng các công cụ, phương tiện và quy trình để tạo ra sản phẩm và giải pháp Công nghệ giúp học sinh phát triển khả năng sáng tạo,

tư duy thiết kế, và kỹ năng sử dụng công nghệ thông tin

- E (Engineering - Kỹ thuật): Thành tố Kỹ thuật trong giáo dục STEM tập trung vào việc áp dụng kiến thức khoa học và công nghệ để thiết kế, xây dựng

và tạo ra các sản phẩm và hệ thống Kỹ thuật giúp học sinh phát triển khả năng phân tích, thiết kế, và xây dựng các giải pháp kỹ thuật cho các vấn đề phức tạp trong thực tế

- M (Mathematics - Toán học): Thành tố Toán học trong giáo dục STEM tập trung vào việc sử dụng toán học để phân tích, đo lường, và giải quyết vấn đề Toán

học không chỉ là các phép tính và công thức, mà còn là cách tiếp cận logic, tư duy phản biện và xây dựng các mô hình Toán học giúp học sinh phát triển khả năng suy luận, phân tích và giải quyết vấn đề theo cách có hệ thống

Tóm lại, giáo dục STEM tận dụng các thành tố S, T, E và M để tạo ra một môi trường giáo dục tương tác, thực hành và sáng tạo Giáo dục STEM giúp học sinh phát triển khả năng quan sát, tư duy phản biện, giải quyết vấn đề, thiết

kế và tạo ra giải pháp thực tế Nó cũng khuyến khích học sinh ứng dụng kiến thức và kỹ năng trong các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học

để tạo ra sự sáng tạo và tiến bộ trong cuộc sống hàng ngày

Giáo dục STEM khuyến khích học sinh khám phá, thử nghiệm và ứng dụng kiến thức vào thực tế Nó phát triển tư duy phản biện, tư duy sáng tạo và

kỹ năng giải quyết vấn đề Bằng cách kết hợp các lĩnh vực này, STEM giúp học sinh hiểu sâu về thế giới xung quanh, khám phá và tạo ra các sản phẩm công nghệ hữu ích

1.3.2 Mục tiêu giáo dục STEM

Hiện nay, giáo dục STEM đặt ra mục tiêu phát triển các học sinh có khả năng ứng dụng kiến thức và kỹ năng trong các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ,

Kỹ thuật và Toán học để giải quyết các vấn đề thực tế trong cuộc sống Mục tiêu của giáo dục STEM tập trung vào việc phát triển một thế hệ học sinh có khả năng tư duy phản biện, sáng tạo, hợp tác và giải quyết vấn đề, sẵn sàng đáp ứng các thách thức của thế giới hiện đại

Một trong những mục tiêu quan trọng của giáo dục STEM là khuyến khích học sinh phát triển tư duy khoa học Giáo dục STEM giúp học sinh hiểu

rõ các nguyên lý và quy luật tự nhiên, khám phá các hiện tượng khoa học, và

áp dụng phương pháp khoa học để giải quyết vấn đề Mục tiêu này đảm bảo rằng học sinh có khả năng phân tích, suy luận và đưa ra những quyết định dựa trên cơ sở khoa học

Ngoài ra, mục tiêu của giáo dục STEM là khuyến khích học sinh phát triển kỹ năng công nghệ Giáo dục STEM giúp học sinh hiểu và sử dụng các

công nghệ hiện đại, từ các thiết bị điện tử đến ứng dụng máy tính và phần mềm Học sinh được khuyến khích tham gia vào các hoạt động tạo ra và sử dụng công nghệ để giải quyết vấn đề thực tế Mục tiêu này đảm bảo rằng học sinh có khả năng sử dụng công nghệ một cách hiệu quả và tận dụng các công cụ và nguồn tài nguyên công nghệ để đạt được mục tiêu

Mục tiêu tiếp theo của giáo dục STEM là khuyến khích học sinh phát triển kỹ năng kỹ thuật Giáo dục STEM giúp học sinh hiểu và áp dụng các nguyên lý kỹ thuật để thiết kế, xây dựng và tạo ra các sản phẩm và hệ thống Học sinh được khuyến khích tham gia vào các hoạt động thiết kế và xây dựng,

từ việc vẽ bản vẽ kỹ thuật đến việc sử dụng công cụ và vật liệu để tạo ra sản phẩm thực tế Mục tiêu này đảm bảo rằng học sinh có khả năng phân tích vấn

đề, tư duy thiết kế và xử lý các vấn đề kỹ thuật một cách sáng tạo

Cuối cùng, mục tiêu của giáo dục STEM là khuyến khích học sinh phát triển kỹ năng toán học Giáo dục STEM giúp học sinh hiểu và áp dụng các khái niệm và phương pháp toán học để phân tích và giải quyết vấn đề Học sinh được khuyến khích tham gia vào các hoạt động tính toán, đo lường và phân tích số liệu để đưa ra quyết định và giải quyết vấn đề Mục tiêu này đảm bảo rằng học sinh có khả năng sử dụng toán học để giải quyết vấn đề thực tế và có cái nhìn tổng quan về thế giới

Tóm lại, mục tiêu của giáo dục STEM là phát triển cho học sinh các khả năng ứng dụng kiến thức và kỹ năng trong Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học để giải quyết các vấn đề thực tế Giáo dục STEM giúp học sinh phát triển tư duy khoa học, kỹ năng công nghệ, kỹ năng kỹ thuật và kỹ năng toán học Mục tiêu này đảm bảo rằng học sinh trở thành những công dân tự tin, sáng tạo và có khả năng đóng góp tích cực vào xã hội và sự phát triển của đất nước Mục tiêu của giáo dục STEM là không chỉ giúp học sinh phát triển kiến thức

và kỹ năng STEM, mà còn tạo cơ hội cho họ áp dụng những kiến thức này vào việc giải quyết các vấn đề thực tế, từ đó phát triển tư duy sáng tạo và khả năng

tư duy phản biện, giải quyết vấn đề và ứng dụng kiến thức vào cuộc sống hàng ngày Đồng thời, họ cũng có khả năng thích nghi với sự phát triển công nghệ

và đóng góp vào sự phát triển của xã hội và đất nước

1.3.3 Giáo dục STEM trong chương trình phổ thông 2018

Ngày 27/12/2018, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã chính thức công bố Chương trình giáo dục phổ thông mới, giáo dục STE được đưa vào các trường học nhằm đáp ứng yêu cầu của Chương trình giáo dục phổ thông mới và đổi mới giáo dục Điều này nhằm mang lại những trải nghiệm học tập tiên tiến và phù hợp với thực tế cho học sinh, từ đó nâng cao chất lượng giáo dục và chuẩn bị cho tương lai của đất nước

Chương trình Giáo dục phổ thông mới mang lại cơ hội cho việc tổ chức các chủ đề STEM trong các môn học, nhằm phát triển khả năng vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tế cho học sinh Sự mở của chương trình này cho phép nội dung giáo dục STEM được tích hợp thông qua nội dung giáo dục địa phương, kế hoạch giáo dục trường học và hoạt động giáo dục xã hội hóa Như vậy, chương trình Giáo dục phổ thông mới đã tạo ra một cấu trúc môn học rõ ràng, cho phép tích hợp các chủ đề STEM trong quá trình giảng dạy và học tập, từ cấp tiểu học cho đến cấp THPT Điều này giúp phát triển kiến thức và kỹ năng STEM của học sinh, đồng thời định hướng cho sự lựa chọn nghề nghiệp tương lai trong lĩnh vực này

1.3.4 Hình thức tổ chức STEM

Bộ Giáo dục và Đào tạo đã đề ra một số hình thức triển khai STEM ở trường phổ thông Một trong số đó là dạy học các môn học thuộc lĩnh vực STEM, trong đó các bài học và hoạt động STEM được tích hợp vào quá trình dạy và học các môn học STEM theo tiếp cận tích hợp liên môn Đây là cách tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường, không làm phát sinh thêm thời gian học tập

Một hình thức khác là hoạt động trải nghiệm STEM, trong đó học sinh được tham gia khám phá các thí nghiệm và ứng dụng thực tế của khoa học, công nghệ,

kỹ thuật và toán học Đây là cách để học sinh nhận thức về ý nghĩa của những lĩnh vực này đối với cuộc sống và tăng cường hứng thú học tập STEM Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM thành công yêu cầu sự hợp tác giữa trường phổ thông, cơ sở giáo dục nghề nghiệp, trường đại học và doanh nghiệp

Một hình thức khác là hoạt động nghiên cứu khoa học và tổ chức cuộc thi sáng tạo trong các lĩnh vực STEM khác nhau như robot thông minh, năng lượng tái tạo, môi trường, biến đổi khí hậu, nông nghiệp công nghệ cao Hoạt động này dành cho những học sinh có năng lực và sở thích trong việc tìm tòi, khám phá và giải quyết các vấn đề thực tiễn Tổ chức các cuộc thi và dự án nghiên cứu làm nền tảng cho hoạt động này

Cuối cùng, việc tổ chức cuộc thi khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học là một phần quan trọng trong việc phát triển hoạt động sáng tạo khoa học kỹ thuật Đây là cơ hội để học sinh thể hiện năng lực và khám phá thêm trong khuôn khổ các dự án nghiên cứu Cuộc thi này được tổ chức thường niên và đóng vai trò tiền đề cho việc triển khai các dự án nghiên cứu quy mô lớn hơn trong tương lai

1.3.5 Xây dựng chủ đề STEM

Với mỗi nhóm tác giả khác nhau thì tiến trình xây dựng bài học theo giáo dục STEM được chia thành các bước khác nhau (hình 1.1)

Hình 1.1 Tiến trình xây dựng chủ đề dạy học theo giáo dục STEM

Bước 1 Lựa chọn chủ đề

Quá trình xây dựng bài học STEM chuẩn là một quá trình quan trọng và phức tạp, bắt đầu bằng việc lựa chọn chủ đề phù hợp Trước tiên, người xây dựng bài học cần phải hiểu rõ nội dung kiến thức trong chương trình môn học

và có cái nhìn sâu sắc về tình hình thực tế để xác định chủ đề phù hợp với độ tuổi, nhận thức và khả năng tiếp thu của học sinh Họ cũng cần đánh giá mức

độ hữu ích của chủ đề đối với sự phát triển toàn diện của học sinh

Để lựa chọn nội dung cho bài học STEM, giáo viên cần dựa trên nội dung kiến thức trong chương trình môn học cũng như các hiện tượng và quá trình liên quan đến kiến thức đó trong thực tế Họ phải tìm ra vấn đề cần giải quyết

và xác định cách mà học sinh có thể học được kiến thức và kỹ năng liên quan đến chương trình môn học đã được lựa chọn Đôi khi, học sinh cũng có thể được khuyến khích áp dụng những kiến thức và kỹ năng đã biết để xây dựng bài học, từ đó khám phá và tìm hiểu sâu hơn về chủ đề

Qua quá trình này, bài học STEM sẽ được thiết kế một cách có cấu trúc

và có mục tiêu rõ ràng, tạo cơ hội cho học sinh tiếp cận kiến thức và kỹ năng theo cách thực tế và sáng tạo Bằng cách kết hợp nội dung kiến thức, quá trình thực tế và việc áp dụng kỹ năng, giáo viên giúp học sinh phát triển tư duy, khám

phá và giải quyết vấn đề một cách sáng tạo và đa chiều Điều này đồng thời tạo nên một môi trường học tập kích thích và tương tác, khuyến khích sự tò mò và

sự phát triển toàn diện của học sinh

Bước 2 Kết nối chủ đề STEM với các vấn đề thực tế

Kết nối chủ đề STEM với vấn đề thực tế không chỉ giúp học sinh nhận thức về

sự ứng dụng của kiến thức, mà còn khuyến khích sự tương tác và thực hành Học sinh được khuyến khích áp dụng kiến thức và kỹ năng đã học vào việc giải quyết các vấn đề thực tế, từ đó phát triển tư duy phản biện, sáng tạo và khả năng tìm kiếm giải pháp Qua quá trình này, học sinh không chỉ hiểu sâu hơn

về chủ đề STEM mà còn phát triển khả năng giải quyết vấn đề và ứng dụng kiến thức vào cuộc sống thực tế

Ví dụ, trong trường hợp nguyên lý đòn bẩy đã được áp dụng để chế tạo máy bắn đá nhằm tiêu diệt quân địch trong cuộc chiến chống giặc ngoại xâm Kết nối chủ đề STEM với một vấn đề thực tế có thể là việc sử dụng nguyên lý đòn bẩy trong việc chế tạo vũ khí để chống giặc ngoại xâm

Bằng cách kết nối chủ đề STEM với các vấn đề thực tế, bài học trở nên hữu ích và thực tế hơn đối với học sinh Điều này giúp học sinh thấy rằng kiến thức STEM có sự áp dụng trong thực tế và khuyến khích họ phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề trong các lĩnh vực liên quan

Bước 3 Xác định vấn đề STEM mà học sinh cần giải quyết

Sau khi đã lựa chọn chủ đề STEM và kết nối chủ đề đó với một vấn đề thực tế, bước tiếp theo là xác định cụ thể nhiệm vụ mà học sinh cần giải quyết trong bài học Nhiệm vụ này có thể bao gồm sử dụng kiến thức để xác định và giải quyết vấn đề hoặc áp dụng kỹ năng để tạo ra một sản phẩm

Ví dụ, trong trường hợp của chủ đề nguyên lý đòn bẩy, vấn đề STEM mà học sinh cần giải quyết có thể là hiểu nguyên lý và có khả năng áp dụng nguyên

lý này vào việc chế tạo một mô hình máy bắn đá

Trong quá trình giải quyết nhiệm vụ này, học sinh sẽ phải nắm vững kiến thức về nguyên lý đòn bẩy và hiểu cách áp dụng nó vào việc thiết kế và chế tạo một mô hình máy bắn đá Đồng thời, họ cũng phải sử dụng các kỹ năng như thiết kế, xây dựng và kiểm tra để hoàn thành nhiệm vụ

Việc xác định cụ thể nhiệm vụ giúp tập trung hướng dẫn học sinh trong quá trình học tập STEM Nó tạo ra mục tiêu rõ ràng và định hướng cho học sinh và giúp họ thực hành và ứng dụng kiến thức và kỹ năng vào giải quyết vấn đề cụ thể

Bước 4 Các tiêu chí đánh giá kết quả học STEM của học sinh

Các tiêu chí đánh giá kết quả học STEM của học sinh đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá sự thành công của một hoạt động STEM Việc xác định và sử dụng những tiêu chí này giúp học sinh và giáo viên điều chỉnh hoạt động học tập để đáp ứng yêu cầu của bài học và đạt được kết quả mong muốn Đồng thời, tiêu chí đánh giá cũng cung cấp cho giáo viên một phương tiện để đánh giá quá trình và kết quả học tập của học sinh

Khi xây dựng tiêu chí đánh giá cho sản phẩm hoặc giải pháp giải quyết vấn đề trong STEM, cần xác định rõ các tiêu chí để đề xuất giả thuyết khoa học, giải pháp cho vấn đề hoặc thiết kế mẫu sản phẩm Những tiêu chí này đóng

vai trò quan trọng trong việc đánh giá tính khả thi, hiệu quả và sáng tạo của sản phẩm hay giải pháp đó Các mục tiêu phụ có thể bao gồm việc tư duy phản biện, sáng tạo, làm việc nhóm, giải quyết vấn đề, giao tiếp và xử lý thông tin

Có một số tiêu chí đánh giá kết quả học STEM phổ biến mà giáo viên có thể sử dụng, bao gồm:

- Tính khả thi và hiệu quả của sản phẩm hoặc giải pháp

- Sự sáng tạo và độc đáo trong cách tiếp cận và giải quyết vấn đề

- Khả năng áp dụng kiến thức STEM vào thực tế và giải quyết vấn đề thực tế

- Khả năng làm việc nhóm và giao tiếp trong quá trình học tập STEM

- Khả năng tư duy phản biện và giải quyết vấn đề

- Khả năng tự học và tiếp thu kiến thức mới trong lĩnh vực STEM

Sử dụng các tiêu chí đánh giá này giúp đánh giá toàn diện khả năng học tập STEM của học sinh, từ khả năng áp dụng kiến thức và kỹ năng vào thực tế,

độ sáng tạo và hiệu quả của giải pháp, đến khả năng làm việc nhóm và tư duy phản biện

Ví dụ, một trong những tiêu chí đánh giá kết quả học STEM của học sinh trong chủ đề nguyên lý đòn bẩy là khả năng ứng dụng thành công nguyên lý đòn bẩy để chế tạo một mô hình máy bắn đá hoạt động được Thành công trong việc áp dụng nguyên lý đòn bẩy vào chế tạo một mô hình máy bắn đá sẽ là một trong những tiêu chí đánh giá kết quả của học sinh

Bước 5 Thiết kế tiến trình dạy học

Bước cuối cùng trong quá trình xây dựng hoạt động dạy học STEM là thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động Khi thiết kế tiến trình này, cần lưu ý một

số yếu tố quan trọng để đảm bảo tính hiệu quả và thành công của hoạt động dạy học STEM

Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học STEM được thiết kế dựa trên các

học sinh tham gia và tiếp thu kiến thức một cách tích cực Các hoạt động học được bao hàm trong quy trình kỹ thuật, bao gồm các bước như nhận biết vấn

đề, lập kế hoạch, thực hiện, kiểm tra và đánh giá

Mỗi hoạt động học được thiết kế rõ ràng về mục đích, nội dung và sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành Qua đó, học sinh có mục tiêu cụ thể và biết được kết quả mong muốn của hoạt động Đồng thời, cách thức tổ chức hoạt động học tập cũng được xác định một cách chi tiết, đảm bảo sự tham gia và tương tác tích cực của học sinh

Các hoạt động học tập trong quá trình tổ chức hoạt động dạy học STEM có thể diễn ra cả trong và ngoài lớp học Điều này cho phép học sinh có cơ hội áp dụng kiến thức và kỹ năng STEM vào thực tế, không chỉ trong môi trường lớp học

mà còn trong cộng đồng và các hoạt động ngoại khóa Đây là cách thức tạo ra môi trường học tập đa dạng và tương tác, giúp học sinh phát triển kỹ năng và khám phá ứng dụng của kiến thức STEM trong cuộc sống hàng ngày và xã hội

1.3.6 Các hoạt động STEM trong dạy học STEM

Giáo dục STEM được coi là một phương pháp giáo dục tích hợp, trong đó học sinh tham gia vào các loại hoạt động mang tính thực tiễn và tạo điều kiện cho sự phát triển của họ trong nhiều khía cạnh Thông qua những hoạt động này, học sinh không chỉ nắm vững kiến thức và kỹ năng STEM mà còn phát triển các

kỹ năng tư duy sáng tạo, khám phá và giải quyết vấn đề Đồng thời, họ cũng trải nghiệm quá trình học tập tích cực và tương tác với môi trường xung quanh, từ

đó khám phá và phát triển tiềm năng của mình trong lĩnh vực STEM

1.3.7 Tiêu chí đánh giá bài học STEM

Công văn 3089 ngày 14/08/2020 về việc thực hiện giáo dục STEM trong giáo dục trung học đề cập đến tiêu chí đánh giá một bài học STEM, bao gồm:

a) Nội dung bài học STEM nằm trong chương trình giáo dục phổ thông

và gắn kết với các vấn đề của thực tiễn xã hội:

Điều này đồng nghĩa với việc bài học STEM không chỉ tập trung vào việc truyền đạt kiến thức một môn học cụ thể, mà còn nhằm kết hợp kiến thức

từ nhiều môn học khác nhau để giải quyết vấn đề thực tiễn Qua đó, học sinh được khyến khích để tìm hiểu, áp dụng và phát triển kiến thức trong một ngữ cảnh thực tế và có ý nghĩa Điều này giúp học sinh hình thành và phát triển các năng lực và kỹ năng đa môn phối hợp, cũng như khả năng giải quyết vấn đề và đáp ứng yêu cầu của xã hội

b) Bài học STEM dựa theo quy trình thiết kế kĩ thuật

Hình 1.2 Tiến trình bài học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật

Hình 1.3 Các hoạt động chính trong bài học STEM

d) Hình thức tổ chức dạy học STEM đòi hỏi sự lôi cuốn học sinh và khuyến khích họ tham gia vào các hoạt động kiến tạo, tăng cường hoạt động nhóm, tự lực chiếm lĩnh kiến thức mới và vận dụng kiến thức để giải quyết vấn

đề Có hai yếu tố quan trọng cần được lưu ý khi tổ chức bài học STEM

e) Đối với thiết bị dạy học trong giáo dục STEM, cần lưu ý đến việc sử dụng các thiết bị và công nghệ sẵn có mà có chi phí tối thiểu Cách tiếp cận này

có thể bao gồm [3]:

 Sử dụng tối đa các thiết bị dạy học có sẵn trong danh mục thiết bị tối thiểu được quy định Điều này giúp giảm chi phí đầu tư ban đầu và đảm bảo tính khả dụng của các thiết bị trong việc triển khai hoạt động STEM

 Tăng cường sử dụng các vật liệu và công cụ gia đình, cũng như công nghệ sẵn có, dễ tiếp cận và có chi phí rẻ và an toàn Điều này tạo điều kiện cho học sinh tiếp cận và tận dụng các tài nguyên sẵn có trong môi trường xung quanh họ

 Khuyến khích sử dụng các nguồn tài nguyên số bổ trợ, phần mềm mô phỏng, thí nghiệm ảo mà học sinh có thể dễ dàng truy cập và sử dụng trong và ngoài lớp học Điều này giúp học sinh tự chủ học tập và tăng cường khả năng thực hành và thí nghiệm trong lĩnh vực STEM

Giáo dục STEM trong hệ thống giáo dục phổ thông đòi hỏi sự lựa chọn chủ đề và kết nối với vấn đề thực tế Học sinh cần được xác định nhiệm vụ học

để áp dụng kiến thức và kỹ năng giải quyết vấn đề hoặc tạo sản phẩm Tiêu chí đánh giá kết quả học phải được xác định để định hình hoạt động STEM Phương pháp dạy học phải tập trung vào hoạt động tìm tòi, khám phá và tổ chức hoạt động nhóm để tăng cường sáng tạo và hợp tác Sử dụng thiết bị và công nghệ sẵn có, dễ tiếp cận là một yếu tố quan trọng trong quá trình dạy học STEM Tổng thể, việc thực hiện giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông nhằm tạo môi trường học tích hợp, khám phá, khuyến khích sự sáng tạo và phát triển năng lực của học sinh trong lĩnh vực STEM

1.4 Năng lực vận dụng kiến thức kĩ năng đã học của học sinh

1.4.1 Khái niệm

Năng lực vận dụng kiến thức và kĩ năng đã học là khả năng áp dụng những kiến thức và kỹ năng đã được học vào các tình huống thực tế, vấn đề hoặc công

việc cụ thể Đây là khả năng biến những thông tin trừu tượng thành hành động

Khái niệm "năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn" có nhiều quan điểm khác nhau Theo tác giả Trịnh Lê Hồng Phương, năng lực này là khả năng của người học sử dụng kiến thức và kỹ năng đã học để giải quyết hiệu quả các vấn đề trong các tình huống đa dạng và phức tạp của cuộc sống Theo chúng tôi, năng lực vận dụng kiến thức là khả năng của học sinh tự giải quyết các vấn

đề nhanh chóng và hiệu quả bằng cách áp dụng kiến thức đã lĩnh hội vào các tình huống và hoạt động thực tế Năng lực vận dụng kiến thức của học sinh cho phép họ áp dụng kiến thức đã học để thành công trong các tình huống học tập

và thực tế hàng ngày

Để đánh giá năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn, cần xác định các thành tố của năng lực này Học sinh cần hệ thống hóa kiến thức cơ bản để vận dụng vào thực tiễn Khi gặp tình huống thực tế, họ sẽ phân tích và tổng hợp các

sự kiện, vấn đề để xem kiến thức nào đã học có thể áp dụng để giải quyết vấn

đề Ngược lại, khi giáo viên dạy một bài học hoặc một kiến thức, họ khơi gợi học sinh nhận ra cách áp dụng kiến thức vào thực tiễn, trong đời sống hàng ngày, nghề nghiệp hay lĩnh vực nào Để phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn, học sinh cần có khả năng phát hiện, phân tích và liên hệ với thực

1.4.2 Các biểu hiện của năng lực vận dụng kiến thức kĩ năng đã học

Năng lực vận dụng kiến thức và kỹ năng này có thể được thể hiện qua các hoạt động sau:

1 Giải thích và chứng minh vấn đề thực tế: Học sinh có khả năng diễn giải và cung cấp bằng chứng cho một vấn đề trong thực tế

2 Đánh giá và phản biện về ảnh hưởng của vấn đề thực tế: Học sinh có khả năng đánh giá và phản biện về tác động của một vấn đề thực tế đối với môi trường xung quanh

3 Thiết kế mô hình và đề xuất phương pháp mới: Học sinh có khả năng tạo ra mô hình, lập kế hoạch và đề xuất các phương pháp hoặc biện pháp mới

để giải quyết vấn đề

4 Nêu giải pháp và thực hiện biện pháp bảo vệ môi trường và thích ứng với biến đổi khí hậu: Học sinh có khả năng đưa ra giải pháp và thực hiện các biện pháp để bảo vệ môi trường, thích ứng với biến đổi khí hậu, và có hành vi

và thái độ hợp lí nhằm đảm bảo phát triển bền vững

Trong chương trình môn Vật lí, các thành tố này được tích hợp vào từng chủ đề và mạch nội dung dạy học, được đưa ra dưới dạng yêu cầu cần đạt, với các mức độ khác nhau Điều này giúp học sinh phát triển năng lực vận dụng kiến thức và kỹ năng trong lĩnh vực Vật lí thông qua các hoạt động và yêu cầu

cụ thể

1.5 Thực tiễn việc dạy học theo giáo dục STEM ở trường phổ thông

1.5.1 Mục đích điều tra

Nghiên cứu này nhằm tìm hiểu cách giáo viên và học sinh hiện đang dạy

và học môn Vật lí, đồng thời đánh giá sự hiểu biết của giáo viên về phương pháp dạy học dựa trên khả năng đánh giá năng lực của học sinh Ngoài ra, nghiên cứu cũng xác định sự cần thiết của việc bồi dưỡng năng lực vận dụng kiến thức Vật lí vào thực tiễn cho học sinh trong môi trường giảng dạy của trường phổ thông Cuối cùng, nghiên cứu quan tâm đến sự hứng thú của học

sinh khi giáo viên áp dụng phương pháp dạy học nhằm bồi dưỡng khả năng vận dụng kiến thức Vật lí vào thực tiễn

1.5.2 Đối tượng điều tra

Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, nhóm chúng tôi tiến hành phát phiếu điều tra ý kiến của, GV ở một số trường trên địa bàn huyện Định Hóa và huyện Phú Lương của tỉnh Thái Nguyên, cụ thể là: trường THPT Định Hóa, THPT Bình Yên, THPT Phú Lương, THPT Yên Ninh và 48 HS lớp 10 THPT trên địa bàn huyện Định Hóa

1.5.3 Phương pháp điều tra

Để thực hiện điều tra một cách hiệu quả, tôi đã áp dụng các phương pháp sau:

- Trước hết, tôi đã gặp gỡ và trao đổi trực tiếp với lãnh đạo nhà trường

để xin phép thực hiện điều tra

- Tiếp theo, tôi đã tổ chức cuộc họp với các tổ trưởng, nhóm trưởng chuyên môn và giáo viên để thảo luận về khả năng vận dụng kiến thức Vật lí vào thực tiễn

và cách bồi dưỡng năng lực cho học sinh thông qua phương pháp dạy học

- Đồng thời, tôi đã sử dụng phiếu điều tra trực tuyến để thu thập ý kiến từ giáo viên và học sinh, nhằm đạt được sự khách quan trong quá trình nghiên cứu

1.5.4 Kết quả điều tra

Để tìm hiểu và định hướng cho quá trình thiết kế tiến trình tổ chức và lựa chọn nội dung hoạt động STEM, tôi đã tiến hành tìm hiểu thực trạng dạy học của 112 giáo viên ở một số trường trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên và một số tỉnh khác thông qua phiếu khảo sát Trong khoảng thời gian từ ngày 19/9/2022 đến ngày 28/9/2022 và tôi thu được kết quả như sau:

- Với câu hỏi 1: “Thầy/cô đã tìm hiểu về giáo dục STEM ở mức độ nào?’’

Kết quả thu được cho thấy 42/112 GV (chiếm xấp xỉ 37,5 %) được khảo sát cho biết chỉ biết sơ qua về STEM, chưa tìm hiểu kĩ về Giáo dục STEM

STEM ở mức độ khá 6/112 GV (chiếm xấp xỉ 5,4%) được khảo sát cho biết hiểu sâu, hiểu kĩ về STEM Kết quả này chứng tỏ giáo dục STEM ở Việt Nam đang ngày một phát triển

Hình 1.4 Kết quả điều tra câu hỏi 1

- Với câu hỏi 2 “Thầy/cô đã vận dụng dạy học theo giáo dục STEM trong dạy học chưa?’’

Kết quả thu được như sau: 36/112 GV (chiếm xấp xỉ 32,1%) được hỏi nói chưa bao giờ sử dụng; 41/112 GV (chiếm xấp xỉ 36,6%) được hỏi nói đã dạy 1 chủ đề/bài học; 14/112 GV (chiếm xấp xỉ 12,5%) được hỏi nói đã dạy 2 chủ đề/bài học; 21/112 GV (chiếm xấp xỉ 18,8%) được hỏi nói đã dạy hơn 2 chủ đề/bài học Kết quả này cho thấy nhiều thầy/cô đã và đang vận dụng dạy học theo giáo dục STEM trong dạy học

Hiểu biết STEM mức độ khá

Hình 1.5 Kết quả điều tra câu hỏi 2

- Với câu hỏi 3 “Thầy/cô cho biết, mức độ cần thiết tổ chức dạy học theo giáo dục STEM ở trường phổ thông như thế nào?”

32.1

36.612.5

Đã dạy 1 chủ đề/bài học

Đã dạy 2 chủ đề/bài học

Đã dạy hơn 2 chủ đề/bài học

Hình 1.6 Kết quả điều tra câu hỏi 3

- Với câu hỏi 4 “Theo thầy/cô việc tổ chức dạy học theo giáo dục STEM gặp khó khăn gì?”

Đa số các thầy cô cho rằng việc tổ chức dạy học theo giáo dục STEM gặp khó khăn khi không đủ phương tiện cũng như không đủ thời gian thực hiện

71.4

Bình thườngCần thiếtRất cần thiết

Hình 1.7 Kết quả điều tra câu hỏi 4

- Với câu hỏi 5 “Thầy/cô có thể tự thiết kế một hoạt động giáo dục/bài học theo giáo dục STEM không?”

Kết quả thu được cho thấy 88/112 GV (chiếm xấp xỉ 78,6 %) được khảo sát cho biết: Có thể tự thiết kế một hoạt động giáo dục/bài học theo giáo dục STEM; 24/112 GV (chiếm xấp xỉ 21,4%) được khảo sát cho biết: Không thể tự thiết kế một hoạt động giáo dục/bài học theo giáo dục STEM

Hình 1.8 Kết quả điều tra câu hỏi 5

hiện

Không đủ phương tiện

HS không

cập

Trình độ HS chưa phù hợp

Có thể tự thiết kế 1 hoạt động giáo dục/bài học theo giáo dục STEMKhông thể tự thiết kế 1 hoạt động giáo dục/bài học theo giáo dục STEM

- Với câu hỏi 6: “Các ý kiến chia sẻ khác về giáo dục STEM”

Kết quả thu được:

+ Rất tốn thời gian ban đầu để nghiên cứu bài học Do làm việc trường công, nặng về sổ sách và các hoạt động của trường nên đầu tư cho bài dạy không nhiều Cần có những tiết dạy mẫu ban đầu vì muốn biết được STEM GV phải bỏ tiền và thời gian để tập huấn

+ Việc triển khai tổ chức các hoạt động giáo dục STEM trong nhà trường, đặc biệt công văn 3089 về triển khai thực hiện giáo dục STEM trong giáo dục trung học đã chỉ rõ các hình thức tổ chức như: "Bài học STEM", "Hoạt động trải nghiệm STEM" và "Dự án khoa học kĩ thuật" Theo tôi, việc triển khai dạy học chủ đề "Tên lửa nước" dưới dạng "Bài học STEM" là phù hợp và hết sức cần thiết đối với học sinh lớp 10

+ Vì lớn tuổi nên công nghệ thông tin còn hạn chế, do đó chưa có thể nghiên cứu tổ chức dạy học theo giáo dục STEM

+ Theo em nghĩ giáo dục STEM hữu ích cho học sinh, nhưng do chương trình SGK chưa phù hợp với thiết kế dạy STEM và thời gian phân phối chưa hợp lí để GV tổ chức dạy STEM

+ Thông thường các trường lựa chọn GV dạy STEM, các GV đã số chưa được đào tạo kĩ lưỡng nên còn nhiều khó khăn Đồng thời GV chuyên môn nào thì thường sẽ có thiên hướng dạy STEM nghiêng về các lĩnh vực môn ấy, chưa

đa dạng và cũng chưa tích hợp được môn học với nhau

+ Để triển khai giáo dục STEM trong nhà trường cần có kế hoạch đồng bộ

từ nhà trường, nếu để từng cá nhân tự triển khai thì hiệu quả không cao và gặp nhiều khó khăn trong quá trình tổ chức

+ Muốn giáo dục STEM cần tạo điều kiện cho giáo viên và cả học sinh

về mặt thời gian lẫn phương tiện Quan trọng hơn nữa là có sự đồng bộ về nội dung lẫn hình thức

+ Hiện tại quá nhiều chương trình STEM (theo kiểu phong trào) nhiều chương trình thấy nhiều sạn Những chương trình chất lượng đa số nằm trong

tay các tổ chức giáo dục STEM chuyên nghiệp mà chỉ các trường có điều kiện mời được trong khi STEM trên mạng hoặc tự nghĩ ra còn quá nhiều thiếu sót

Do đó để có được một giáo án STEM chất lượng rất khó khăn

+ Giáo dục STEM ở các thành phố như Hà Nội thì rất tốt nhưng ở các tỉnh nơi mình sống thì mỗi năm chỉ có một hoạt động chưa thực sự ứng dụng vào từng chủ đề

+ Giáo dục STEM cần thầy cô cũng phải có một kĩ thuật chế tạo làm công

cụ tốt để hướng dẫn học sinh nên cần có những lớp tập huấn STEM cho giáo viên + Để giáo dục STEM đạt hiệu quả thì theo tôi: Sĩ số lớp học phải ít, HS phải được làm quen ở cấp dưới để quen với ý thức làm việc nhóm, ở cấp THPT nên xem xét việc áp dụng theo ban

+ Vấn đề lớn nhất vẫn là GV có quá nhiều việc (giấy tờ, sổ sách, chấm điểm), cộng với việc soạn một bài mất rất nhiều thời gian (nghiên cứu, làm thử, làm giáo án đúng quy trình, làm slide, chuẩn bị vật liệu cho toàn bộ học sinh) Ngoài ra lương thấp cũng là một cản trở lớn (lên group STEM toàn than vãn lương thấp với lắm việc thôi) HS không hứng thú học phụ thuộc phần nhiều vào cách tổ chức và nội dung bài học của GV Có nhiều nơi GV chỉ làm cho xong, (vì lí do kể trên), HS cũng chỉ tham gia cho xong Ngoài ra: Lớp đông, khó quản lí, sát sao từng nhóm => loạn => học sinh mất phương hướng

=> chán

+ Chúng ta đang có sự ngộ nhận về giáo dục STEM như là một phương pháp trong quá trình dạy học cho nên mới có việc cứng nhắc là áp dụng STEM theo từng chủ đề bài học Giáo dục STEM là một định hướng trong quá trình

giảng dạy có liên quan đến các yếu tố S - T - E - M,…

Để triển khai thành công giáo dục STEM và đáp ứng mục tiêu của Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 tại Việt Nam, từ những ý kiến của giáo viên, ta

có thể rút ra những điểm chung quan trọng Đầu tiên, giáo viên cần được đào tạo và tập huấn về giáo dục STEM để hiểu và áp dụng bài học một cách hiệu

quả Cần tổ chức thời gian và phân phối chương trình hợp lí để tạo điều kiện cho việc tổ chức bài học STEM Hơn nữa, cần đầu tư vào cơ sở vật chất, công nghệ thông tin và tài liệu phù hợp Đa dạng hóa đội ngũ giáo viên chuyên môn

và tạo điều kiện cho học sinh tham gia tích cực làm việc nhóm và trải nghiệm thực tế Sự hỗ trợ từ các tổ chức giáo dục STEM chuyên nghiệp cũng rất quan trọng Cuối cùng, cần cải thiện lương và điều kiện công việc của giáo viên để tạo động lực và thu hút sự tham gia của họ vào giáo dục STEM