Tổ chức dạy học stem chuyên đề “trái đất và bầu trời” vật lí 10

Giáo dục STEM là một mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng kiến thức khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học vào giải quyết một số vấn đề thực tế tron

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

VŨ THỊ THANH YẾN

TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM CHUYÊN ĐỀ “TRÁI ĐẤT VÀ BẦU TRỜI” - VẬT LÍ 10

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

THÁI NGUYÊN - 2023

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

VŨ THỊ THANH YẾN

TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM CHUYÊN ĐỀ “TRÁI ĐẤT VÀ BẦU TRỜI” - VẬT LÍ 10

Ngành: Lí luận và PPDH bộ môn Vật lí

Mã số: 8140111

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 luận văn: “Tổ chức dạy học STEM chuyên đề “Trái Đất và Bầu Trời” - Vật lí 10” là công trình do chính tôi nghiên cứu Các số liệu, kết quả nghiên cứu và những kết luận của luận văn này chưa được công bố trong bất kì một công trình nghiên cứu nào

Tôi cam đoan đã thực hiện việc kiểm tra mức độ tương đồng nội dung đề tài/khóa luận tốt nghiệp/luận văn/luận án qua phần mềm Turnitin một cách trung thực và đạt kết quả mức độ tương đồng là 28% Bản đề tài/khóa luận tốt nghiệp/ luận văn/luận án kiểm tra qua phần mềm là bản cứng đã nộp để bảo vệ/nghiệm thu trước hội đồng Nếu sai tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm

Thái Nguyên, tháng 8 năm 2023

Tác giả

Vũ Thị Thanh Yến

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Quang Linh

- người trực tiếp giảng dạy, hướng dẫn đã tận tình giúp đỡ, định hướng cách tư duy và làm việc khoa học Đó là những góp ý hết sức quý báu không chỉ trong quá trình thực hiện đề tài luận văn mà còn là hành trang bước tiếp cho tôi trong quá trình giảng dạy và nghiên cứu sau này

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giảng viên trong Tổ phương pháp khoa Vật lí - Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên, các thầy cô giáo, bạn bè đồng nghiệp đã chỉ dẫn, tạo điều kiện thuận lợi và động viên để tôi hoàn thành luận văn

Cuối cùng, tôi xin gửi lời chúc sức khỏe đến toàn thể các thầy cô giảng viên và các bạn học viên khoa Vật lí Kính chúc quý thầy cô sức khỏe, hạnh phúc và thành công Chúc các bạn học viên K29 hoàn thành xuất sắc luận văn của mình

Thái Nguyên, tháng 8 năm 2023

Tác giả

Vũ Thị Thanh Yến

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC CÁC BẢNG v

DANH MỤC CÁC HÌNH vi

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

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 LÍ 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 năng lực vận dụng kiến thức, kỹ năng đã học 6

1.3 Giáo dục STEM 7

1.3.1 Khái niệm và nguồn gốc giáo dục STEM 7

1.3.2 Giáo dục STEM trong chương trình phổ thông 2018 8

1.3.4 Hình thức tổ chức STEM 9

1.3.5 Xây dựng chủ đề STEM 10

1.3.6 Các hoạt động STEM trong dạy học STEM 13

1.4 Năng lực, vận dụng kiến thức kĩ năng đã học của học sinh 14

1.4.1 Khái niệm năng lực, vận dụng kiến thức kĩ năng đã học của học sinh 14

1.4.2 Các biểu hiện của năng lực vận dụng kiến thức kĩ năng đã học 15

1.4.3 Các thành tố và tiêu chí đánh giá năng lực vận dụng kiến thức kĩ năng đã học 15

1.5 Điều tra thực tiễn việc dạy học theo giáo dục STEM 18

1.5.2 Phương pháp điều tra 18

1.5.3 Đối tượng và phương pháp điều tra 19

1.5.4 Kết quả điều tra 19

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 24

Chương 2 THIẾT KẾ KẾ HOẠCH BÀI DẠY STEM CHUYÊN ĐỀ “TRÁI ĐẤT VÀ BẦU TRỜI” -VẬT LÍ 10 25

2.1 Phân tích nội dung, kiến thức chuyên đề “Trái Đất và Bầu Trời” 25

2.2 Yêu cầu cần đạt trong dạy học chuyên đề “Trái Đất và Bầu Trời”- Vật lí 10 25

2.3 Thiết kế kế hoạch bài dạy chuyên đề “Trái Đất và Bầu Trời” 27

2.3.1 Ý tưởng thiết kế 27

2.3.2 Thiết kế hoạch bày dạy chuyên đề “Trái Đất và Bầu Trời” 28

2.4 Xây dựng phiếu đánh giá năng lực vận dụng kiến thức, kỹ năng đã học trong dạy học chuyên đề “Trái Đất và Bầu Trời” 51

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 53

Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 54

3.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 54

3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 54

3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 54

3.2 Nội dung, đối tượng, thời gian tiến hành thực nghiệm sư phạm 54

3.2.1 Nội dung thực nghiệm sư phạm 54

3.2.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 55

3.3 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm 55

3.4 Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 56

3.4.1 Đánh giá thực nghiệm sư phạm bằng định tính 56

3.4.2 Đánh giá định lượng kết quả thực nghiệm sư phạm 61

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 67

KẾT LUẬN 68

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC

DANH MỤC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT

CT GDPT : Chương trình Giáo dục phổ thông

GD&ĐT : Giáo dục và đào tạo

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Các thành tố và tiêu chí đánh giá năng lực 16 Bảng 2.1 Bố trí, sắp xếp thời gian dạy cho bài dạy chuyên đề “Trái Đất và

Bầu Trời” 27 Bảng 3.1 Bảng kế hoạch thực nghiệm sư phạm 55 Bảng 3.2 Bảng tổng kết các phiếu đánh giá nhóm HS của GV 61 Bảng 3.3 Bảng thống kê điểm đánh giá năng lực vận dụng kĩ năng, kiến thức

kĩ năng đã học vào trong cuộc sống hàng ngày của học sinh 63

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Hình thức tổ chức giáo dục STEM 9

Hình 1.2 Quá trình xây dựng bài học STEM 11

Hình 1.3 Thiết kế tiến trình dạy học STEM 13

Hình 1.4 Kết quả điều tra câu hỏi 1 19

Hình 1.5 Kết quả điều tra câu hỏi 2 20

Hình 1.6 Kết quả điều tra câu hỏi 3 21

Hình 1.7 Kết quả điều tra câu hỏi 4 22

Hình 1.8 Kết quả điều tra câu hỏi 5 23

Hình 3.1 Học sinh quan sát video để xác định phương hướng của các chòm sao; đặc điểm của một số thiên thể; hiện tượng nhật thực, nguyệt thực 57

Hình 3.2 Học sinh tham gia hoạt động nhóm hoàn thành nhiệm vụ số 1 58

Hình 3.3 Học sinh tham gia hoạt động nhóm hoàn thành nhiệm vụ số 2 58

Hình 3.4 Học sinh báo cáo và thảo luận nhiệm vụ số 2 58

Hình 3.5 Giáo viên giải thích, thảo luận cùng học sinh 59

Hình 3.6 Học sinh chế tạp sản phẩm 59

Hình 3.7 Hình ảnh học sinh thiết kế, chế tạo mô hình 59

Hình 3.8 Học sinh báo cáo sản phẩm 60

Hình 3.9 Điểm trung bình đánh giá năng lực vận dụng kĩ năng, kiến thức đã học vào thực tiễn của các nhóm HS 62

Hình 3.10 Điểm trung bình đánh của học sinh nam và nữ 65

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trong quá trình tăng cường và cải tiến, giáo dục Việt Nam đang chủ động thay đổi để thích ứng tốt hơn với xu thế toàn cầu Bản kế hoạch giáo dục toàn diện mới được triển khai với nhiều cải cách giúp khắc phục những hạn chế của chương trình cũ Các phương pháp giảng dạy truyền thống đang dần được thay thế, nhằm mục tiêu phát triển không chỉ kiến thức mà còn phẩm chất và khả năng của học sinh Điều này yêu cầu sự chuyển đổi sang các phương pháp giáo dục mới, phù hợp hơn và linh hoạt hơn

Bộ Giáo dục và Đào tạo đã xác định mục tiêu cho Chương trình giáo dục Phổ thông mới (2018), đó là 5 phẩm chất và 10 năng lực cốt lõi của học sinh, bao gồm 3 năng lực chung và 7 năng lực đặc biệt như ngôn ngữ, tính toán, khoa học, công nghệ, tin học, thẩm mĩ và thể chất Qua các hoạt động giảng dạy và học tập, học sinh có thể phát triển kỹ năng cá nhân, rèn luyện thói quen tự học, giải thích các quy luật, hiện tượng và quá trình vật lý, và ứng dụng kiến thức và kỹ năng

để giải quyết vấn đề thực tế

Để đạt được mục tiêu này, Giáo dục STEM, viết tắt của Khoa học (Science), Công nghệ (Technology), Kỹ thuật (Engineering) và Toán học (Maths) Giáo dục STEM là một mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh

áp dụng kiến thức khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học vào giải quyết một

số vấn đề thực tế trong bối cảnh cụ thể Đây là phương pháp giáo dục mới, mang đến một hướng tiếp cận khác trong việc giảng dạy và học tập, do đó cần được quan tâm và hiểu rõ từ toàn xã hội

Học STEM là bước tiến quan trọng đối với xu hướng giáo dục tiên tiến, đặt nền tảng vững chắc cho sự phát triển kinh tế - xã hội trong tương lai Giáo dục STEM có thể được tổ chức theo ba hình thức: dạy học các môn khoa học theo

bài học STEM, tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM và tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học kỹ thuật Chuyên đề "Trái Đất và Bầu Trời" không chỉ giúp học sinh tìm hiểu về thế giới xung quanh mà còn giúp họ nghiên cứu sự phát triển của các tính chất vật lý, hóa học, khí tượng học và chuyển động của các vật thể

vũ trụ Điều này giúp học sinh tiếp nhận kiến thức một cách chủ động, phát huy tính sáng tạo và vận dụng những kiến thức vào trong cuộc sống hàng ngày

Trên cơ sở đó, trong luận văn này tôi chọn nghiên cứu đề tài: Tổ chức dạy học STEM chuyên đề “Trái Đất và Bầu Trời” - Vật lí 10

2 Mục đích nghiên cứu

Thiết kế và tổ chức dạy học theo giáo dục STEM chuyên đề “Trái Đất và Bầu Trời” - Vật lí 10 nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học của học sinh

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Khách thể nghiên cứu: Giáo dục STEM, môn vật lí

- Đối tượng nghiên cứu: Chương trình, nội dung kiến thức chuyên đề “Trái Đất và Bầu Trời” - Vật lí 10, Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể 2018, Chương trình môn Vật lí 2018

- Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế và tổ chức dạy học chuyên đề “Trái Đất và Bầu Trời” - Vật lí 10 theo chương trình GDPT 2018 của Bộ GD&ĐT

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Tìm hiểu về giáo dục STEM

- Tìm hiểu về chương trình giáo dục phổ thông tổng thể 2018 và chương trình môn vật lí 10

- Tìm hiểu về năng lực vận dụng, kiến thức kĩ năng đã học

5 Phương pháp nghiên cứu

- PP nghiên cứu cơ sở lí luận: Nghiên cứu các tài liệu về tâm lí học, giáo dục học, lí luận dạy học môn Vật lí, giáo dục nghi, dạy học phát triển năng lực

- PP nghiên cứu thực tiễn: Tìm hiểu thực tiễn việc tổ chức hoạt động STEM cho HS ở một số trường THPT hiện nay

- PP thực nghiệm sư phạm: Tiến hành thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá giả thuyết của lận văn

- PP thống kê toán học: Xử lý thống kê toán học các kết quả thu được từ quá trình điều tra thực tiễn và thực nghiệm sư phạm

6 Giả thuyết khoa học

Nếu thiết kế và tổ chức dạy học chuyên đề “Trái Đất và Bầu trời” - 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

- Chương 2: Thiết kế hoạt động dạy học chuyên đề “Trái Đất và Bầu Trời”

- Vật lí 10

- Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Chương 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN

1.1 Lịch sử vấn đề nghiên cứu về giáo dục STEM

Trong bài báo năm 2021 của Lê Huy Hoàng, tác giả đã đề cập đến sự quan tâm đối với giáo dục STEM tại Việt Nam Tuy nhiên, việc triển khai phương pháp này vẫn đối mặt với những thách thức và khó khăn, đặc biệt khi Việt Nam đang trong quá trình áp dụng chương trình giáo dục phổ thông mới

Theo bài viết của Nguyễn Anh Đức và cộng sự vào năm 2022, giáo dục STEM cung cấp cho học sinh kiến thức khoa học có thể ứng dụng vào thực tiễn, cùng với kỹ năng và năng lực cần thiết Tác giả đã minh họa cách tổ chức dạy một bài học STEM thông qua ví dụ "Chuyển động của viên đạn nằm ngang - Vòi nước" trong sách giáo trình Vật lý 10

Nguyễn Thị Hằng, trong bài viết năm 2021, đã trình bày về việc thiết kế và

tổ chức hoạt động học trải nghiệm trong giáo dục STEM Đặc biệt, tác giả đã tập trung vào chủ đề "sinh trưởng và phát triển ở động vật" trong sách giáo trình Sinh học 11 Qua cách tổ chức hoạt động học trải nghiệm theo định hướng STEM, học sinh được khuyến khích khám phá các vấn đề thực tế và phát triển kỹ năng thông qua các môn học khoa học

Cuối cùng, Nguyễn Hoàng Trang và Phương Thị Bích Ngọc, trong bài báo của họ năm 2022, đã nhấn mạnh rằng dạy học theo định hướng giáo dục STEM

là một xu hướng giáo dục hiện đại, cần được thúc đẩy để đáp ứng yêu cầu của chương trình giáo dục phổ thông 2018 Họ đã minh họa việc này thông qua chủ

đề "Thiết kế hệ thống lọc nước" trong sách giáo trình Hóa học 12 Kết quả cho thấy việc dạy học theo hướng này tạo ra sự hứng thú, hình thành kỹ năng và phẩm chất cho học sinh, đồng thời giúp học sinh sử dụng kiến thức khoa học cá nhân để giải quyết các vấn đề thực tế

Quách Nguyễn Bảo Nguyên và đồng nghiệp trong bài viết của mình năm

Thừa Thiên Huế đã khẳng định tầm quan trọng của giáo dục STEM trên toàn cầu Thay vì chỉ tập trung vào kiến thức hàn lâm, giáo dục STEM giúp nâng cao kiến thức toàn diện, kỹ năng và năng lực của học sinh, phù hợp với nhu cầu xã hội Các tác giả cũng đã trình bày quy trình dạy học theo hướng STEM với chủ

đề “Thiết kế bản đồ sao quay”, được nhiều chuyên gia đánh giá là phù hợp với định hướng của Bộ GD-ĐT

Trong bài viết năm 2023, Trần Văn Đạt và cộng sự khuyến nghị cần tiếp cận giáo dục STEM thông qua nhiều kênh, nhất là hoạt động trải nghiệm, để phát triển năng lực và phẩm chất của học sinh Họ cũng thảo luận về cơ hội và thách thức của giáo dục STEM tại Việt Nam, đồng thời khẳng định yêu cầu thay đổi tư duy và thái độ của cán bộ quản lý và giáo viên

Đặng Minh Tuấn và các cộng sự, trong bài nghiên cứu 2020, đã đề xuất quy trình xây dựng và triển khai chủ đề STEM trong dạy Vật lý ở trung học phổ thông Họ tin rằng trong dạy học thì sẽ phù hợp

Trần Văn Đạt và đồng nghiệp, trong một bài viết khác cũng trong năm 2023, lại nhấn mạnh tầm quan trọng của việc thực hiện các hoạt động trải nghiệm trong giáo dục STEM Các hoạt động này giúp học sinh kết nối kiến thức và kỹ năng

để giải quyết vấn đề thực tế Các tác giả nhấn mạnh rằng kết quả của những nghiên cứu này sẽ là tiền đề để mở rộng các mô hình giáo dục hiện đại, phù hợp với bối cảnh và điều kiện của Việt Nam

Đánh giá tổng quát, mô hình giáo dục STEM đã nhận được sự chú ý đáng

kể trong các nghiên cứu giáo dục tại Việt Nam Những nghiên cứu đã khẳng định rằng giáo dục STEM không chỉ đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao kiến thức và kỹ năng của học sinh, mà còn góp phần tích cực trong việc phát triển năng lực và phẩm chất của học sinh, nhằm đáp ứng yêu cầu của xã hội hiện đại Trong nghiên cứu đã trình bày quy trình dạy học theo hướng STEM, nhằm nâng cao tính chủ động và tích cực của học sinh Điều này cho thấy việc áp dụng giáo dục STEM trong dạy học là hoàn toàn khả thi và hiệu quả, giúp học sinh có thể

nắm bắt kiến thức một cách tự nhiên và tương tác hơn Đồng thời, các nghiên cứu đã chỉ ra việc tổ chức hoạt động trải nghiệm là một phần quan trọng của giáo dục STEM Điều này giúp học sinh tiếp cận thực tế, tổng hợp kiến thức và kỹ năng một cách linh hoạt để giải quyết vấn đề Đặc biệt, việc này còn thúc đẩy sự thay đổi tư duy và thái độ của cán bộ quản lý và giáo viên trong việc giảng dạy

và quản lý giáo dục Bên cạnh đó một quy trình cụ thể để xây dựng và triển khai chủ đề STEM trong dạy học, khẳng định rằng việc này phù hợp với chương trình mới và có thể nâng cao chất lượng giảng dạy

Từ những kết quả nghiên cứu này, ta có thể nhìn thấy một hướng đi rõ ràng cho những nghiên cứu tiếp theo: tiếp tục khám phá và mở rộng việc áp dụng giáo dục STEM trong dạy học tại Việt Nam, đặc biệt là tại cấp trung học phổ thông Việc nghiên cứu các triển khai giáo dục STEM, như việc tổ chức hoạt động trải nghiệm, sẽ hỗ trợ cho việc phát triển giáo dục STEM, tạo ra một mô hình giáo dục hiện đại, phù hợp với bối cảnh và điều kiện của Việt Nam

1.2 Lịch sử nghiên cứu về năng lực vận dụng kiến thức, kỹ năng đã học

Trong bài báo năm 2022, Hà Văn Dũng cùng với các cộng sự đã giải thích

về việc cần thiết và ứng dụng của việc hình thành năng lực vận dụng kiến thức

và kỹ năng đã học vào thực tiễn, nhất là trong việc dạy học môn Sinh học 8 Họ

đã đề xuất cách tiếp cận bằng cách sử dụng bài tập thực tiễn, với các ví dụ về cách áp dụng năng lực này vào việc dạy học chương "Trao đổi chất và năng lượng"

Vũ Thị Thu Hoài và Nguyễn Thị Dung, trong bài báo của họ năm 2021, đã chỉ ra tầm quan trọng của việc đánh giá năng lực học sinh trong quá trình dạy học, đặc biệt là trong môn Hóa học Họ đã tạo ra một khung năng lực cụ thể để đánh giá năng lực vận dụng kiến thức, kỹ năng của học sinh thông qua dạy học phần "Halogen" trong môn Hóa học 10

sử dụng thí nghiệm Hóa học trong quá trình giảng dạy, nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức, kỹ năng đã học vào thực tiễn của học sinh tại một số trường THPT ở Hà Nội Dựa trên kết quả khảo sát từ 26 giáo viên và 279 học sinh tại 3 trường THPT, họ đã xây dựng một khung năng lực mới, bao gồm 8 năng lực thành phần và 11 biểu thức cụ thể

Trong năm 2023, Dương Thị Kim Oanh và Nguyễn Thị Hưởng đã giới thiệu một phương pháp học tập trải nghiệm trong dạy Vật lí lớp 9, nhằm giúp học sinh vận dụng kiến thức học được vào thực tiễn Thông qua đánh giá Rubric, họ đã chứng minh được hiệu quả của việc học tập trải nghiệm trong việc tăng cường

kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tế của học sinh

Mai Văn Hưng và các đồng nghiệp trong bài viết năm 2021 đã đề cập đến việc thiết kế bài học tích hợp nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức liên môn cho học sinh trong dạy học Sinh học lớp 11 Theo họ, việc dạy học tích hợp giúp học sinh nắm bắt ứng dụng thực tiễn của kiến thức học được, phục vụ cho việc lao động sản xuất và định hướng nghề nghiệp

Trong bài báo năm 2021, Phạm Thị Hồng Tú và Hà Thanh Hương đã khuyến nghị việc sử dụng bài tập tình huống để phát triển năng lực vận dụng kiến thức và kỹ năng cho học sinh Họ khẳng định bài tập tình huống là một công

cụ hữu hiệu giúp học sinh vận dụng kiến thức và kỹ năng đã học vào việc giải quyết các vấn đề thực tế

Phan Đức Duy và đồng nghiệp trong bài báo 2021 đã đề xuất quy trình và biện pháp để rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tế cho học sinh trong việc dạy học môn Sinh thái học ở trình độ trung học phổ thông Nhờ vào các biện pháp này, giáo viên có thể nâng cao hiệu quả dạy học và đồng thời phát triển năng lực của học sinh

1.3 Giáo dục STEM

1.3.1 Khái niệm và nguồn gốc giáo dục STEM

Thuật ngữ STEM là chữ viết tắt bằng tiếng anh của bốn chữ: Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Mathematics (Toán

học) Chính vì vậy thay vì học từng môn rời rạc thì STEM sẽ tích hợp kiến thức

từ nhiều lĩnh vực, rèn luyện tư duy đa chiều, giúp các em đi tới nguồn gốc của vấn đề

- Khoa học (Science): Khoa học là quá trình nghiên cứu, tìm hiểu và khám phá các kiến thức và quy luật về cuộc sống Nó bắt đầu bằng việc quan sát thế giới xung quanh, đặt ra các câu hỏi về mối quan hệ giữa các sự vật và hiện tượng,

và sau đó rút ra các quy luật dựa trên quan sát Các quy luật được kiểm chứng để xác định và hình thành kiến thức về các vấn đề trong thực tế

- Công nghệ (Technology): Công nghệ là các công cụ và sản phẩm được tạo

ra để phục vụ các mục đích khác nhau và làm cho cuộc sống dễ dàng hơn thông qua áp dụng các quy luật khoa học Công nghệ không chỉ giới hạn trong các đồ dùng, mà có thể là các phương pháp và quy trình giúp thực hiện mục tiêu cụ thể

- Kỹ thuật (Engineering): Kỹ thuật là quá trình chế tạo, thiết kế và kết hợp các công nghệ để tạo ra sản phẩm nhằm đáp ứng nhu cầu của con người Quá trình kỹ thuật đòi hỏi sự tìm hiểu, thử nghiệm và khám phá để đạt được kết quả

và mục tiêu ban đầu

- Toán học (Mathematics): Toán học là ngôn ngữ và công cụ quan trọng trong quá trình nghiên cứu khoa học, kỹ thuật và công nghệ Nó thể hiện các mối quan hệ tự nhiên thông qua biểu thức và thuật toán Toán học giúp đo lường, so sánh, dự đoán, xác định các mối quan hệ về vật chất, không gian và thời gian, để tạo ra các sản phẩm công nghệ

- Giáo dục STEM: Giáo dục STEM là một mô hình giáo dục đa môn học, cho phép học sinh áp dụng kiến thức về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học để giải quyết các vấn đề thực tế trong bối cảnh cụ thể

1.3.2 Giáo dục STEM trong chương trình phổ thông 2018

Chương trình giáo dục phổ thông mới của Việt Nam, được công bố vào tháng 12/2018, đã tập trung đặc biệt vào hướng dẫn giáo dục theo STEM, viết tắt của Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, và Toán học Giáo dục STEM được coi là

phương tiện hiệu quả nhằm nâng cao khả năng suy luận, phẩm chất và các kỹ năng khác mà chương trình giáo dục mới hướng tới

Chương trình giáo dục phổ thông toàn diện này, giáo dục STEM được nhấn mạnh một cách đặc biệt thông qua hai khía cạnh chính Điều này không chỉ thể hiện xu hướng giáo dục STEM, mà còn phản ánh sự thích ứng kịp thời của giáo dục phổ thông với cuộc cách mạng công nghiệp 4.0

Đây là bước đi cần thiết để phát triển giáo dục STEM trong chương trình mới, vì mục tiêu của giáo dục STEM cũng là hình thành những phẩm chất và năng lực mà chương trình giáo dục phổ thông đang hướng tới Đặc biệt, môn học Công nghệ cùng với Toán học, Khoa học tự nhiên, và Tin học đóng góp quan trọng trong việc thúc đẩy giáo dục STEM, một trong những xu hướng giáo dục được đánh giá cao tại nhiều quốc gia trên thế giới và nhận được sự quan tâm đáng kể trong cải tiến giáo dục phổ thông của Việt Nam

Áp dụng dạy học STEM trong chương trình giáo dục phổ thông mới tạo điều kiện thuận lợi trong các môn học, học sinh được vận dụng kiến thức và liên

Bài học STEM

Hoạt động trải nghiệm Đề tài/ dự án NCKH

2 Kết nối chủ đề đó với một vấn đề trong thế giới thực

3 Xác định rõ ràng thách thức STEM mà học sinh sẽ giải quyết

4 Quyết định thành công trông như thế nào

5 Sử dụng quy trình thiết kế kỹ thuật để lập kế hoạch

6 Giúp học sinh xác định thử thách

7 Thu hút học sinh (theo nhóm) nghiên cứu nội dung cho thử thách

8 Khuyến khích các nhóm phát triển ý tưởng của riêng họ về cách giải quyết vấn đề

9 Hướng dẫn các đội chọn một ý tưởng để kiểm tra và sau đó tạo nguyên mẫu của họ

10 Tạo điều kiện cho quá trình thử nghiệm và đánh giá nguyên mẫu

11 Tham gia vào các nhóm trong việc truyền đạt kết quả của họ

12 Thiết kế lại nếu có thời gian

- Hoạt động trải nghiệm STEM tại trường học

STEM là chương trình dạy học trang bị cho người học các kiến thức, kĩ

năng liên quan đến lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học Dạy học STEM giúp người học tiếp cận liên môn, ứng dụng vào trong cuộc sống hằng ngày thay vì chỉ tập trung giảng từng môn một

Dạy học STEM tại trường THPT thúc đẩy quá trình học của người học hiệu quả hơn và vừa hỗ trợ phát triển năng lực và phẩm chất người học

- Hoạt động nghiên cứu khoa học

Nghiên cứu khoa học là hành động tìm hiểu, thí nghiệm, tìm tỏi…dựa trên những số liệu, dữ liệu, tài liệu thu thập được để phát hiện ra bản chất, quy luật chung của sự vật, hiện tượng, tìm ra những kiến thức mới hoặc tìm ra những ứng dụng kỹ thuật mới, những mô hình mới có ý nghĩa thực tiễn

1.3.5 Xây dựng chủ đề STEM

Qúa trình xây dựng bài học STEM bao gồm các bước như sau (hình 1.2)

Hình 1.2 Quá trình xây dựng bài học STEM

Bước 1 Lựa chọn chủ đề

Để lựa chọn nội dung dạy học cần căn cứ vào:

- Nội dung kiến thức của chủ đề

- Các hiện tượng, quá trình gắn với các kiến thức đó trong thực tiễn

- Các thiết bị công nghệ, ƯDKT gắn với kiến thức đó trong thực tiễn

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

Trong việc áp dụng giáo dục STEM, vấn đề thực tế được hiểu là các tình huống trong cuộc sống hàng ngày mà học sinh phải đối mặt, đòi hỏi kỹ thuật và cần phải giải quyết Đây có thể là các ứng dụng thực tế trong cuộc sống hàng ngày, khi con người cần giải quyết một công việc cụ thể, thúc đẩy học sinh tìm hiểu và áp dụng kiến thức để đáp ứng nhu cầu đó Ngoài ra, vấn đề thực tế cũng

có thể liên quan đến định hướng nghề nghiệp, khi yêu cầu học sinh giải quyết các nhiệm vụ liên quan đến một ngành nghề cụ thể trong thực tế

Sau khi xác định chủ đề dạy học STEM, giáo viên cần liên kết chủ đề đó với một vấn đề thực tế Ở bước này, giáo viên cần sử dụng kinh nghiệm và kiến thức cá nhân để tạo liên kết giữa chủ đề STEM và một vấn đề thực tế, có tính chân thực và gần gũi với học sinh, đồng thời phải liên quan chặt chẽ đến những

Ví dụ, một cách để kết nối chủ đề STEM với vấn đề thực tế là sử dụng nguyên lý đòn bẩy trong việc chế tạo vũ khí chống lại sự xâm lược từ bên ngoài

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

Sau khi đã chọn chủ đề STEM và liên kết chủ đề đó với một vấn đề thực tế, giáo viên cần xác định rõ nhiệm vụ cụ thể mà học sinh sẽ giải quyết trong bài học Nhiệm vụ này có thể yêu cầu học sinh sử dụng kiến thức để xác định và giải quyết vấn đề, hoặc áp dụng kỹ năng để tạo ra sản phẩm

Ví dụ, trong chủ đề về nguyên lý đòn bẩy, vấn đề STEM mà học sinh cần giải quyết có thể là hiểu rõ nguyên lý đòn bẩy và có khả năng ứng dụng nguyên

lý này để chế tạo một mô hình máy bắn đá

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 định hình thành công của một hoạt động STEM Dựa trên những tiêu chí này, học sinh có thể điều chỉnh hoạt động của mình để đáp ứng yêu cầu của bài học Đồng thời, giáo viên cũng có thể dễ dàng đánh giá quá trình và kết quả học tập của học sinh Khi xác định tiêu chí cho sản phẩm hoặc giải pháp giải quyết vấn đề, cần rõ ràng xác định tiêu chí đó là căn cứ quan trọng để đề xuất giả thuyết khoa học, giải pháp giải quyết vấn đề hoặc thiết kế mẫu sản phẩm

Phần rất quan trọng trong việc đánh giá kết quả của các em là tiêu chí

Một số tiêu chí đánh giá kết quả học STEM thường gặp có thể bao gồm:

- Mức độ chuẩn bị cho bài học

- Mức độ đóng góp và đề xuất ý tưởng

- Khả năng thực hiện và triển khai ý tưởng

- Chất lượng của sản phẩm STEM

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

Bước 5 Thiết kế tiến trình dạy học

Hình 1.3 Thiết kế tiến trình dạy học STEM

Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học STEM được thiết kế theo các phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực với các hoạt động học bao hàm các bước của quy trình kĩ thuật

Tiến trình dạy học phải bao hàm các bước của quy trình TKKT

Nên thiết kế bài học điện tử trên mạng để hướng dẫn, hỗ trợ hoạt động học của học sinh bên ngoài lớp học

Mỗi hoạt động học được thiết kế rõ ràng về mục đích, nội dung, dự kiến sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành và cách thức tổ chức hoạt động học tập Các hoạt động học tập đó có thể được tổ chức cả ở trong và ngoài lớp học (ở trường, ở nhà và cộng đồng)

Cần thiết kế bài học điện tử trên mạng để hướng dẫn, hỗ trợ hoạt động học của học sinh bên ngoài lớp học [1]

1.3.6 Các hoạt động STEM trong dạy học STEM

Giáo dục STEM nhằm phát triển những năng lực mà học sinh cần phát triển để đáp ứng yêu cầu của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 và sự phát triển của khoa học - công nghệ, những yếu tố này đã được gắn vào chương trình giáo dục phổ thông mới của Việt Nam Để đạt được mục tiêu này, việc tạo ra một môi trường học "trải nghiệm" là rất quan trọng trong giảng dạy STEM

Giáo dục STEM là một giáo dục được tích hợp, trong đó học sinh tham gia vào

ba hoạt động chính như sau:

a) Hoạt động tìm hiểu thực tế và phát hiện vấn đề: Điều này thường bao gồm việc học sinh được chỉ định một nhiệm vụ để giải quyết một tình huống cụ thể hoặc nghiên cứu và cải tiến một ứng dụng kỹ thuật Quá trình này đòi hỏi học sinh thu thập thông tin, phân tích tình huống và giải thích ứng dụng kỹ thuật để đặt câu hỏi hoặc xác định vấn đề cần giải quyết

b) Hoạt động nghiên cứu kiến thức cơ bản: Dựa trên câu hỏi hoặc vấn đề đã được xác định, học sinh được yêu cầu hoặc hướng dẫn tìm hiểu và nghiên cứu kiến thức và kỹ năng cần thiết để trả lời câu hỏi hoặc giải quyết vấn đề Đây có thể là những kiến thức và kỹ năng học sinh đã biết trước đó hoặc cần được giảng dạy trong chương trình giáo dục phổ thông Hoạt động này bao gồm nghiên cứu tài liệu khoa học (bao gồm sách giáo khoa), thực hành thí nghiệm và thực hành, giải các bài tập/tình huống liên quan để hiểu rõ hơn về kiến thức và kỹ năng

c) Hoạt động giải quyết vấn đề: Đây là một hoạt động sáng tạo trong lĩnh vực khoa học và kỹ thuật, giúp học sinh hình thành và phát triển phẩm chất và năng lực cần thiết thông qua việc đề xuất và kiểm chứng giả thuyết khoa học hoặc đề xuất và thử nghiệm các giải pháp kỹ thuật Hoạt động này giúp học sinh trở nên linh hoạt và sáng tạo trong việc tìm kiếm giải pháp cho các vấn đề

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 kĩ năng đã học của học sinh

1.4.1.1 Khái niệm về năng lực

Theo Từ điển Tiếng Việt, vận dụng là đem tri thức vận dụng vào thực tiễn [2]

Theo tác giả Nguyễn Công Khanh và Đào Thị Oanh, "NLVDKT" được định nghĩa là khả năng tự giải quyết vấn đề một cách nhanh chóng và hiệu quả của người học bằng cách áp dụng kiến thức đã học vào các tình huống và hoạt động thực tế, nhằm hiểu về thế giới xung quanh và có khả năng biến đổi nó NLVDKT thể hiện phẩm chất và nhân cách của con người trong quá trình hoạt động để đáp ứng nhu cầu chiếm lĩnh tri thức [4]

Theo tác giả Trịnh Lê Hồng Phương, khả năng "NLVDKT đã học" đề cập đến việc người học có thể sử dụng kiến thức và kỹ năng đã học trên lớp hoặc thông qua trải nghiệm thực tế trong cuộc sống để hiệu quả giải quyết những vấn

đề phức tạp và đa dạng trong các tình huống khác nhau Đồng thời, NLVDKT cũng thể hiện phẩm chất và nhân cách của con người trong quá trình hoạt động, nhằm đáp ứng nhu cầu chiếm lĩnh tri thức [18]

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

Có thể áp dụng kiến thức và kỹ năng đã học vào một số trường hợp đơn giản, bằng cách sử dụng toán học như một ngôn ngữ và công cụ để giải quyết vấn đề Điều này được thể hiện cụ thể qua:

- Khả năng giải thích và chứng minh một vấn đề thực tế

- Khả năng đánh giá và phản biện về tác động của một vấn đề thực tế

- Khả năng thiết kế mô hình, lập kế hoạch, đề xuất và thực hiện các phương pháp hoặc biện pháp mới

- Khả năng đưa ra giải pháp và thực hiện một số giải pháp để bảo vệ thiên nhiên, thích ứng với biến đổi khí hậu; cùng với hành vi và thái độ hợp lí nhằm đảm bảo sự phát triển bền vững

1.4.3 Các thành tố và tiêu chí đánh giá năng lực vận dụng kiến thức kĩ năng

đã học

Để đánh giá khả năng Vận dụng kiến thức vào thực tiễn (NLVDKT) cần xác định rõ các thành phần của năng lực này Khi áp dụng kiến thức vào thực tiễn, học sinh cần trước hết hệ thống hóa kiến thức cơ bản Khi gặp phải tình huống thực tế, người học sẽ tiến hành phân tích và tổng hợp các sự kiện, vấn đề, nghiên cứu để xem liệu có thể áp dụng 05 thành phần của NLVDKT vào thực tế hay không Các thành phần này được ký hiệu như sau:

1) Nhận biết vấn đề thực tiễn (ký hiệu N)

2) Xác định kiến thức liên quan đến vấn đề thực tiễn (ký hiệu X)

3) Tìm tòi và khám phá kiến thức liên quan đến vấn đề thực tiễn (nếu có) (ký hiệu T)

4) Giải thích, phân tích và đánh giá vấn đề thực tiễn (ký hiệu G)

5) Đề xuất biện pháp, thực hiện giải quyết vấn đề thực tiễn và đề xuất vấn

mà không trình bày chi tiết

3

2 Xác định được các

kiến thức liên quan

vấn đề thực tiễn (X)

X1 - Đã trình bày một số nội dung

liên quan đến vấn đề thực tiễn 1

X2

- Có khả năng nhận diện chính xác các vấn đề thực tiễn, phân tích rõ ràng và chính xác bản chất của vấn đề đó, và chỉ ra mâu thuẫn trong vấn đề

2

X3

- Chưa xác định được các kiến thức liên quan đến vấn đề và không hiểu rõ về những kiến thức cần tham khảo hoặc sử dụng

và có thể liệt kê các vấn đề đó

1

T2 - Đã xác định được các kiến

thức liên quan đến vấn đề thực 2

Thành tố NLTH Mức độ Tiêu chí đánh giá Gán

điểm

tiễn và có thể phân tích và thiết lập mối quan hệ giữa các kiến thức đó

T3

- Không biết cách đặt câu hỏi trước một vấn đề nào đó, do đó không biết cách tìm câu trả lời cho vấn đề

1

G2

- Biết cách chủ động thu thập

và tìm kiếm các bằng chứng khoa học, nghiên cứu cơ sở khoa học liên quan đến các vấn

đề thực tiễn để tìm câu trả lời cho vấn đề nghiên cứu

2

G3

- Chưa giải thích được cơ sở khoa học và bản chất của các sự vật, hiện tượng trong thực tiễn liên quan đến bài học hoặc xuất hiện trong cuộc sống

1

Đ2 - Giải thích chính xác và rõ 2

Thành tố NLTH Mức độ Tiêu chí đánh giá Gán

điểm

ràng cơ sở khoa học của các sự vật, hiện tượng và ứng dụng khoa học trong tự nhiên, cuộc sống và sản xuất

Đ3

- Chưa đề xuất được biện pháp hoặc đề hoặc đề xuất không khả thi và xa rời thực tế

3

1.5 Điều tra thực tiễn việc dạy học theo giáo dục STEM

1.5.1 Mục đích điều tra

Điều tra thực trạng dạy và học môn Vật lí nhằm mục tiêu sau:

- Điều tra và tìm hiểu thực trạng dạy và học môn Vật lí lớp 10 tại các trường phổ thông ở vùng cao Việt Bắc

- Nghiên cứu mức độ hiểu biết của giáo viên về giáo dục STEM

- Đánh giá sự cần thiết của giáo dục STEM trong quá trình dạy và học môn Vật lí ở trường phổ thông

- Phân tích những khó khăn mà giáo viên và học sinh gặp phải khi áp dụng dạy và học theo giáo dục STEM trong môn Vật lí ở trường phổ thông

- Khảo sát mức độ hứng thú của học sinh khi giáo viên áp dụng dạy học theo giáo dục STEM

1.5.2 Phương pháp điều tra

Để việc điều tra được thuận lợi và có hiệu quả cao chúng tôi đã tiến hành trao đổi trực tuyến với các thầy/cô để trao đổi về giáo dục STEM và trao đổi về việc

tổ chức dạy học chủ đề STEM Bên cạnh việc lắng nghe ý kiến của các thầy/cô, chúng tôi còn sử dụng phiếu điều tra thực tiễn GV trực tuyến để thu thập ý kiến khách quan

1.5.3 Đối tượng và phương pháp điều tra

- Khảo sát các thầy/ cô giáo trong khu vực thành phố Thái Nguyên về việc dạy học theo giáo dục STEM

- Khảo sát thông qua phiếu điều tra về dạy học theo giáo dục STEM

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, chúng tôi đã tiến hành tìm hiểu hiện thực trạng dạy học của 40 giáo viên ở một số trường trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên Trong khoảng thời gian từ ngày 19/11/2022 đến ngày 20/02/2023 và tôi thu được kết quả như sau:

- Với câu hỏi 1: “Thầy/cô đã sử dụng dạy học STEM vào môn học tại trường THPT chưa?

Kết quả thu được như sau: 7/40 GV (chiếm 17,5%) được hỏi nói chưa bao giờ sử dụng; 25/40 GV (chiếm 62,5%) được hỏi nói đã dạy 1 chủ đề/bài học; 14/40

GV (chiếm xấp xỉ 35%) được hỏi nói đã dạy 2 chủ đề/bài học; 5/40 GV (chiếm 12,5%) được hỏi nói đã dạy hơn 2 chủ đề/bài học Kết quả này cho thấy nhiều thầy/cô đã sử dụng dạy học STEM vào môn học tại trường THPT

Hình 1.4 Kết quả điều tra câu hỏi 1

14%

49%

27%

10%

Câu 1:Thầy/cô đã sử dụng dạy học STEM vào môn

học tại trường THPT chưa ?

Chưa sử dụng bao giờ

Đã dạy 1 chủ đề/ bài học

Đã dạy 2 chủ đề/ bài học

- Với câu hỏi 2: “Thầy/cô cho biết, mức độ cần thiết tổ chức dạy học theo giáo dục STEM ở trường phổ thông như thế nào?”

Kết quả thu được như sau: 1/40 GV (chiếm 2,5%) ở mức độ không cần thiết; 6/40 GV (chiếm 15%) mức độ bình thường; 17/112 GV (chiếm 42,5%) mức độ cần thiết; 15/40 GV (chiếm 37,5%) mức độ rất cần thiết Kết quả này cho thấy sự cần thiết của việc áp dụng STEM vào dạy học đối với những giáo viên đã và đang vận dụng dạy học theo giáo dục STEM

Hình 1.5 Kết quả điều tra câu hỏi 2

- Với câu hỏi 3: “Theo thầy/cô trong công việc dạy học STEM tại trường PT thầy/ cô có gặp khó khăn gì không?”

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 Cụ thể như sau:

- 30/40 (chiếm 72 %) Ý kiến GV còn quen dạy với phương pháp truyền thống

- 32/40 (chiếm 80%) Ý kiến GV cho biết về cơ sở vật chất ở trường học còn thiếu, hạn chế

38%

44%

15%

3%

Câu 2: Thầy/cô cho biết, mức độ cần thiết tổ chức dạy học

theo giáo dục STEM ở trường phổ thông như thế nào?

Rất cần thiết Cần thiết Bình thường Không cần thiết

- 04/40 (chiếm 10%) Ý kiến GV cho biết một số GV vẫn còn đang trong giai đoạn tìm hiểu, chưa nắm rõ về quy trình

- 10/40 (chiếm 25%) Ý kiến GV cho biết: Một số trường còn đánh giá dựa trên điểm số

- 8/40 (chiếm 20%) Ý kiến GV cho biết: Học sinh còn phụ thuộc vào học sinh chưa có tính chủ động

Hình 1.6 Kết quả điều tra câu hỏi 3

- Với câu hỏi 4: “Thầy/cô có thể tự thiết kế một chủ đề hay một bài học theo giáo dục STEM hay không?”

Kết quả thu được cho thấy:

Có 20/40 GV (chiếm 50%) được phỏng vấn cho biết: thiết kế được 1 chủ đề/ hoạt động STEM; 15 GV (chiếm 37,5%) đưa ra ý kiến: Thiết kế được 1 hoạt động nhỏ 10 GV (chiếm 25%) cho ý kiến: không tự thiết kế được một chủ đề STEM

Câu 3: Theo thầy/cô trong công việc dạy học STEM tại trường

PT thầy/ cô có gặp khó khăn gì không?

Quen dạy với phương pháp truyền thống

Cơ sở vật chất ở trường học còn thiếu, hạn chế

GV vẫn còn đang trong giai đoạn tìm hiểu, chưa nắm rõ về quy trình.

Một số trường còn đánh giá dựa trên điểm số.

Hình 1.7 Kết quả điều tra câu hỏi 4

- Với câu hỏi 5: “Theo thầy/ cô giáo STEM có ưu điểm như thế nào trong việc vận dụng kiến thức vào kĩ năng vào trong cuộc sống?”

Kết quả thu được cho thấy:

Có 21/40 GV (chiếm 50,5%) được phỏng vấn cho biết: STEM giúp kích thích sự tò mò, sáng tạo, khơi dạy khả năng trong học tập của HS; 07 GV (chiếm 17,5%) đưa ra ý kiến: Giúp học sinh hợp tác tốt hơn trong làm việc nhóm 10 GV (chiếm 25%) cho ý kiến: Học sinh được tiếp cận công nghệ tốt trong môi trường toàn cầu hóa Có 14/40 GV (chiếm 35%) được phỏng vấn cho biết: Giúp HS vận dụng bài học vào trong cuộc sống hằng ngày

Hình 1.8 Kết quả điều tra câu hỏi 5

40%

14%

19%

27%

Câu hỏi 5: “ Theo thầy/ cô giáo STEM có ưu điểm như

thế nào trong việc vận dụng kiến thức vào kĩ năng vào

trong cuộc sống?

STEM giúp kích thích sự tò mò, sáng tạo, khơi dạy khả năng trong học tập của HS

Giúp học sinh hợp tác tốt hơn trong làm việc nhóm

Học sinh được tiếp cận công nghệ tốt trong môi trường toàn cầu hóa

Giúp HS vận dụng bài học vào trong cuộc sống hằng ngày.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

- Trong nền công nghệ hiện đại hóa, nền công nghệ 4.0 trong và ngoài nước

phát triển mạnh mẽ Bên cạnh đó nền giáo dục thay đổi nhiều chương trình, giáo dục tiên tiến, một trong số đó là mô hình giáo dục STEM nhằm vận dụng những kiến thức, kĩ năng đã học của sinh vào trong cuộc sống hằng ngày Trong chương này chúng tôi đã nghiên cứu và làm sáng tỏ một số vấn đề như sau:

- STEM là mô hình giáo dục tiếp cận liên môn bao gồm các kĩ năng về Toán học, Khoa học, Kĩ thuật và Công nghệ Ở các các nước phát triển như Úc, Mỹ, Nhật Bản được sử dụng rất rộng rãi, ở Việt Nam STEM đang dần phát triển vào quá trình dạy học cho học sinh vào những năm gần đây

- Với mục tiêu giáo dục STEM vào quá trình vận dụng, kỹ năng cho học sinh vào thực tiễn HS sẽ vận dụng được vào giải thích các hiện tượng, vấn đề trong cuộc sống hằng ngày; kích thích tính tò mò, sáng tạo, linh hoạt vào vào công việc thiết kế, đề xuất và thực hành một chủ đề

- Trong quá trình điều tra thực tiễn 40 GV trong khu vực thành phố Thái Nguyên, kết quả ghi nhận được GV cần bồ dưỡng, tìm hiểu, cập nhật chuyên môn nhằm hướng dẫn HS áp dụng STEM vào quá trình vận dụng kĩ năng bài học vào trong cuộc sống Tuy STEM không còn là hoàn toàn mới nhưng phương pháp này vẫn chưa được áp dụng nhiều ở trường học vì có những GV vẫn còn dạy học theo chương trình truyền thống

- Tất cả những vấn đề trên là cơ sở lí luận và thực tiễn giúp tôi quyết định xây dựng thiết kế tiến trình tổ chức dạy học STEM chuyên đê “Trái Đất và Bầu Trời” - Vật lí 10 nhằm vận dụng kiến thức, kỹ năng của học sinh vào thực tiẽn

sẽ được trình bày ở chương 2

Chương 2 THIẾT KẾ KẾ HOẠCH BÀI DẠY STEM CHUYÊN ĐỀ “TRÁI ĐẤT VÀ BẦU TRỜI” -VẬT LÍ 10

2.1 Phân tích nội dung, kiến thức chuyên đề “Trái Đất và Bầu Trời”

Chuyên đề “Trái Đất và Bầu Trời’ đối tượng nghiên cứu là các vĩ mô dựa trên mô hình và các mô phỏng để tả, minh họa các chuyển động nhìn thấy của thiên thể, các hiện tượng thiên văn trên Trái Đất Thông qua đó giúp học sinh xác định phương hướng, xác định được vị trí sao Bắc Cực trên nền trời sao qua các chòm sao Gấu Lớn, Gấu Bé, Thiên Hậu trên bản đồ sao; Mô tả được chuyển động nhìn thấy của một số thiên thể trong hệ Mặt Trời; Trình bày được một số chuyển động nhìn thấy của Mặt Trời, Mặt Trăng, Kim Tinh và Thuỷ Tinh trên nền trời sao; Trình bày được những đặc điểm trên bầu trời sao khi quan sát hình ảnh như Mặt Trăng, Thủy Tinh, Kim Tinh Nêu được nguyên nhân xảy ra hiện tượng nhật thực, nguyệt thực

Chuyên đề Trái Đất và Bầu Trời không chỉ dừng lại ở kiến thức mà còn nâng cao trình độ nhận thức của HS, cụ thể là giúp HS hiểu, lí giải được, xâu chuỗi được nhằm tìm ra quy luật và vận dụng kiến thức đã học vào trong cuộc sống hằng ngày, giải thích được các quy luật hiện tượng trong cuộc sống HS được khám phá, được

tì hiểu kích thích tính tò mò, mới mẻ trong tư duy của các em

2.2 Yêu cầu cần đạt trong dạy học chuyên đề “Trái Đất và Bầu Trời”- Vật lí 10

Cách xác định phương hướng

- Sử dụng dụng cụ thực hành, tìm hiểu về vị trí của các chòm sao sau đó xác định được trên bản đồ sao

- Tìm hiểu sao Bắc cực và xác định được vị trí trên nền trời sao

- Đưa ra được cách xác định vị trí trên nền trời sao của sao Bắc Cực

Khó khăn:

+ HS khó khăn khi sử dụng bản đồ sao; xác định trên bản đồ vị trí các chòm sao trong thực hành, vị trí sao trên nền trời sao

+ GV cần cung cấp phần mềm mô phỏng thêm cho các em HS tiếp cận; hướng dẫn các em cách xác định vị trí chòm sao

Tìm hiểu trên nền trời sao những có những đặc điểm chuyển động như sau:

- Đưa ra mô hình Hệ Mặt Trời, cùng góp ý rồi trình bày những nét cơ bản trong chuyển động nhìn thấy trên nền sao, các chuyển động của Mặt Trời, Mặt Trăng, Kim Tinh và Thuỷ Tinh

- Sử dụng mô hình nhật tâm của Copernic trình bày được một số đặc điểm quan sát trên nền trời sao

Khó khăn:

+ GV cần cài đặt thêm một số hình ảnh qua mạng Internet về phần mềm

mô phỏng thiên văn

+ GV cần hướng dẫn cách các em quan sát và sử dụng mô hình hệ Mặt Trời + HS cần quan sát trực tiếp để dễ dàng cho việc thảo luận, giải thích đặc điểm của mô hình hệ mặt trời

Trong thiên văn có một số hiện tượng như sau:

- Sử dụng mạng lưới 4.0, những hình ảnh, video trình bày, giải thích một số nguyên nhân về hiện tượng nhật thực, nguyệt thực một cách sơ lược và định tính Theo kế hoạch dạy học tôi đã sử dụng giáo dục STEM vào quá trình dạy học chuyên đề này Đây là một chuyên đề có nhiều nội dung liên quan đến thực tiễn trong cuộc sống hằng ngày diễn ra xung quanh chúng ta Giáo dục STEM là giáo dục liên môn là sự kết hợp giữa lí thuyết và thực hành giúp kích thích sự tư duy, tò mò, sáng tạo trong trí óc của các em HS Các em được tìm tòi, khám phá

và vận dụng vào chế tạo, thiết kế mô hình mà các em yêu thích, giải thích được hiện tượng thực tiễn trong cuộc sống hằng ngày Bên cạnh đó khi sử dụng dạy học theo mô hình STEM giúp em HS năng động hơn, phát huy tính sáng tạo, tìm tòi và thảo luận trong giao tiếp các bạn với nhau

2.3 Thiết kế kế hoạch bài dạy chuyên đề “Trái Đất và Bầu Trời”

2.3.1 Ý tưởng thiết kế

Tôi tiến hành kế hoạch dạy học chuyên đề “Trái Đất và Bầu Trời” tiến hành dạy trong 10 tiết Trong 07 tiết đầu tiên là hoàn thành nội dung bài học, mục tiêu chuyên đề đặt ra Ở 03 tiết sau tôi phân bố sẽ cho HS tham gia thiết kế, chế tạo

mô hình STEM sau đó trình bày, báo cáo mô hình “Hệ Mặt Trời”

Bảng 2.1 Bố trí, sắp xếp thời gian dạy cho bài dạy

chuyên đề “Trái Đất và Bầu Trời”

lượng

1

- Sử dụng cụ để xác đinh được vị trí trên bản đồ sao

- Trình bày được vị trí sao Bắc Cực trên nền trời sao

- Trình bày đặc điểm chuyển động của một số thiên thể trên

nền trời sao rồi dùng mô hình hệ mặt trời để nghiên cứu

- Trình bày được đặc điểm và giải thích thiên thể thông qua

mô hình nhật tâm Copernic

- Dùng thông tin đại chúng như video, mạng 4.0 để trình bày

được nguyên nhân các hiện tượng nguyệt thực, nhật thực

04 (tiết)

2 Hoạt động 1 Nêu, đặt ra vấn đề

Hoạt động 2 Đưa ra một số giải pháp 02 tiết

3

- Nêu ra được vị trí sao Bắc Cực

- Trình bày một số đặc điểm chuyển động nhìn thấy trên nền

trời sao thông qua thảo luận

- Phân tích rõ được một số đặc điểm trên nền trời sao

02 tiết

4 HĐ 3 Đề xuất, đưa ra, lập kế hoạch thiết kế 01 tiết

5 HĐ 4 Thiết kế, điều chỉnh, thử nghiệm mô hình

Thực hiện tại nơi ở KTX của

HS

6 HĐ 5 Trình bày, báo cáo, thảo luận và điểu chỉnh 01 tiết

Ghi chú: Ở hoạt động 05 nên cách hoạt động 03 từ 6 đến 9 ngày

2.3.2 Thiết kế hoạch bày dạy chuyên đề “Trái Đất và Bầu Trời”

BÀI 4: XÁC ĐỊNH PHƯƠNG HƯỚNG (2 tiết)

I Mục tiêu:

1 Kiến thức

- Trình bày được vị trí các chòm sao nên bản đồ sao

- Trình bày được vị trí sao Bắc cực trên nền trời sao

2 Năng lực

a Năng lực chung

+ Đề xuất đưa ra những ý kiến, tích cực hoạt động nhóm

+ Tự nghiên cứu, tìm tòi nội dung bài học

b Năng lực đặc thù môn học

+ Trình bày được: đặc điểm của các chòm sao

+ Trình bày được tác dụng của bản đồ sao

+ Ứng dụng được bản đồ sao và thực tiễn

c Phẩm chất

+ Tự giác, tìm tòi nghiên cứu bài học

+ Có tinh thần tự giác trong hoạt động nhóm

II Tiến trình dạy học

khăn trải bàn Yêu cầu các nhóm làm trong vòng 5-7 phút

- GV yêu cầu đại diện mỗi nhóm trình bày

- Các nhóm cùng nhau chia sẻ, góp ý, bổ sung

- GV chốt lại nội dung cần nhớ

Hoạt động 2: Hình thành kiến thức (45 phút)

Hoạt động 2.1 Tìm hiểu bản đồ sao (10 phút)

a Mục tiêu

- Trình bày được tên và vị trí các chòm sao

- Liệt kê được tác dụng của bản đồ sao

b Nội dung

HS tìm tòi nội dung trong sách giáo khoa, suy nghĩ rồi đưa ra câu trả lời Thế nào là bản đồ sao?

Tại sao lại cần bản đồ sao?

Cách dùng bản đồ sao như thế nào?

c Sản phẩm: Nội dung ghi chép ở vở HS

d Tổ chức hoạt động

Bước 1: GV giao nhiệm vụ học tập

- GV trình chiếu các hình ảnh 4.2 và đặt câu hỏi xác định vị trí bản đồ sao

- HS nghiên cứu trả lời phiếu học tập số 01

Bước 2: HS tiếp nhận nhiệm vụ

- GV chia lớp làm 04 nhóm, các nhóm liệt kê nội dung ra giấy A4 rồi đại diện mỗi nhóm trình bày

Bước 3: HS trình bày kết quả và trao đổi

- Đại diện mỗi nhóm trình bày sau đó các nhóm khác cùng nhau góp ý và chỉnh sửa

Bước 4: Đánh giá kết quả, kết luận và nhận định

- Học sinh tự nghiên cứu, tìm tòi nội dung SGK

c Sản phẩm: Ghi chép nội dung tại vở HS

d Tổ chức hoạt động

Bước 1: GV đưa ra vấn đề

- GV đưa ra câu hỏi yêu cầu HS làm thế nào đề xác định được vị trí chòm

sao Gấu lớn, Gấu nhỏ, Thiên Hậu thông qua việc tìm hiểu hình ảnh 4.5, 4.6 và 4.7 trong SGK

- Hoàn thiện phiếu học tập số 02

Bước 2: HS tiếp nhận

- HS tham gia thảo luận nhóm

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- HS trình bày bài của nhóm sau đó các nhóm góp ý và hoàn thiện

Bước 4: Đánh giá kết quả, kết luận và nhận định

- GV tổng hợp lại nội dung chính

c Sản phẩm

- HS ghi chép lại

d Tổ chức hoạt động

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chiếu hình ảnh hoặc qua phần mềm HS sẽ quan sát bầu trời cực Bắc

để thấy sự chuyển động của các chòm sao nhưng sao Bắc cực không thấy thay đổi, yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi ở đầu bài là cần dựa vào sao Bắc cực để xác định phương hướng

- HS nghiên cứu hoàn thiện phiếu học tập số 03

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

Các nhóm thảo luận, tự nghiên cứu mục V SGK để tìm hiểu các xác định vị trí của sao Bắc cực

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- Đại diện từng nhóm trình bày rồi các nhóm khác nhận xét, sửa đổi

Bước 4: Đánh giá kết quả, kết luận và nhận định

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV trình chiếu lần lượt các câu hỏi luyện tập

- Nêu căn cứ xác định phương hướng khi quan sát bầu trời sao ?