Tổ chức dạy học stem chủ đề động lực học vật lý 10

Phát triển năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học cho học sinh trong dạy học theo giáo dục STEM .... Với mục đích tìm hiểu, nghiên cứu phương pháp dạy học theo định hướng giáo dục S

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học:

1 TS PHÙNG VIỆT HẢI

2 TS NGUYỄN QUANG LINH

THÁI NGUYÊN - 2023

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng luận văn tổ chức dạy học STEM chủ đề “động lực

học” vật lý - 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 20% 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

Nông Minh Ấn

LỜI CẢM ƠN

Với tấm lòng tri ân và biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn TS Phùng Việt Hải và TS Nguyễn Quang Linh đã tận tâm, tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn Xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy giáo, cô giáo Khoa Vật lý đã tận tình giảng dạy, trang bị những kiến thức quan trọng giúp tôi hoàn thành luận văn Xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám hiệu, bộ phận Sau đại học - Phòng đào tạo Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu

Xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu, các đồng nghiệp, thầy cô bộ môn Vật lí và các em học sinh lớp 10 ở trường THPT trên địa bàn huyện Đình Lập tỉnh Lạng Sơn tạo điều kiện cho tôi trong quá trình điều tra và thực nghiệm sư phạm để có kết quả thực tiễn của đề tài luận văn

Xin trân trọng cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn ủng hộ, tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành quá trình học tập và nghiên cứu

Thái Nguyên, tháng 8 năm 2023

Tác giả

Nông Minh Ấn

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục chữ viết tắt iv

Danh mục các bảng v

Danh mục các hình vi

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Tổng quan vấn đề nghiên cứu tại Việt Nam 2

4 Giả thuyết khoa học 3

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4

6 Nhiệm vụ nghiên cứu 4

7 Phương pháp nghiên cứu 4

8 Kết quả đạt được 5

Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 6

1.1 Lịch sử vấn đề nghiên cứu về giáo dục STEM 6

1.1.1 Nghiên cứu về giáo dục STEM trên thế giới 6

1.1.2 Nghiên cứu về giáo dục STEM ở trong nước 8

1.2 Lịch sử nghiên cứu về năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học 10

1.3 Giáo dục STEM 10

1.3.1 Xây dựng chủ đề STEM 10

1.3.2 Các lưu ý khi thiết kế bài học STEM ở mỗi bước 14

1.3.3 Tiêu chí đánh giá bài học STEM 15

1.4 Phát triển năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học cho học sinh trong dạy học theo giáo dục STEM 19

1.5 Năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học 20

1.6 Thực tiễn việc dạy học theo giáo dục STEM 25

Kết luận chương 1 31

Chương 2: THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY BẮN ĐÁ” THEO GIÁO DỤC STEM 32

2.1 Thiết kế dạy học chủ đề “thiết kế và chế tạo mô hình máy bắn đá” theo giáo dục STEM 32

2.2 Vấn đề thực tiễn để xây dựng chủ đề 32

2.3 Các câu hỏi định hướng 33

2.4 Phân tích chủ đề stem 34

2.4.1 Các yếu tố chủ đề STEM 34

2.4.2 Kiến thức các môn liên quan 34

2.4.3 Mức độ của chủ đề 35

2.4.4 Đối tượng, thời lượng, địa điểm chủ đề 35

2.4.5 Mục tiêu cần đạt sau khi thực hiện chủ đề 35

Kết luận chương 2 55

Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 56

3.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 56

3.1.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm 56

3.1.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 56

3.2 Đối tượng của thực nghiệm sư phạm 56

3.3 Lịch thực hiện cụ thể 56

3.4 Ý kiến của GV về giáo án 57

3.5 Đánh giá kết quả thực nghiệm 58

3.5.1 Đánh giá định tính kết quả thực nghiệm sư phạm 58

3.5.2 Đánh giá định lượng kết quả thực nghiệm sư phạm 64

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 67

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68

TÀI LIỆU THAM KHẢO 70

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

DH : Dạy học

GD : Giáo dục GDPT : Giáo dục phổ thông

THPT : Trung học phổ thông

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Cấu trúc năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học có phân mức 23

Bảng 2.1 Các yếu tố STEM có trong chủ đề 34

Bảng 2.2 Kiến thức các môn liên quan 34

Bảng 2.3 Phân bổ thời gian và hoạt động 38

Bảng 2.4 Bảng danh sách và nhiệm vụ của từng thành viên trong nhóm 39

Bảng 2.5 Phiếu học sinh tự đánh giá (phiếu số 1) 39

Bảng 2.6 Các tiêu chí và mức độ đánh giá đồng đẳng 40

Bảng 2.7 Phiếu học sinh đánh giá (Phiếu số 2) 41

Bảng 2.8 Các tiêu chí và mức độ đánh giá năng lực vận dụng KT, KN 41

Bảng 2.9 Phiếu đánh giá nhóm học sinh của giáo viên (phiếu số 3) 45

Bảng 2.10 Phiếu đánh giá sản phẩm - (Phiếu số 4) 46

Bảng 3.1 Lịch thực nghiệm sư phạm 56

Bảng 3.2 Kết quả đánh giá nhóm HS của GV 64

Bảng 3.3 Bảng điểm trung bình của các nhóm về năng lực vận dụngKT, KN vào thực tiễn 65

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Tiến trình xây dựng chủ đề dạy học theo giáo dục STEM 10

Hình 1.2 Thực trạng mức độ hiểu biết của thầy cô về giáo dục STEM 25

Hình 1.3 Thực trạng mức độ vận dụng phương thức giáo dục 26

Hình 1.4 Ý kiến của GV về việc mức độ cần thiết tổ chức dạy học theo giáo dục STEM ở trường phổ thông 26

Hình 1.5 Những khó khăn trong việc tổ chức dạy học theo giáo dục STEM 27

Hình 1.6 Ý kiến của GV về khả năng tự thiết kế một hoạt động giáo dục/ bài học theo giáo dục STEM 28

Hình 3.1 Hình ảnh mô phỏng và hình ảnh thực tế về máy bắn đá 58

Hình 3.2 Giáo viên trình chiếu video và dẫn dắt vào bài 59

Hình 3.3 Học sinh nêu các phương án 59

Hình 3.4 Các nhóm báo cáo kiến thức nền 60

Hình 3.5 Các nhóm làm sản phẩm tại nhà 60

Hình 3.6 Sản phẩm nhóm 1 61

Hình 3.7 Sản phẩm nhóm 2 61

Hình 3.8 Sản phẩm nhóm 3 62

Hình 3.9 Sản phẩm nhóm 4 62

Hình 3.10 GV nhận xét sản phẩm các nhóm 63

Hình 3.11 Các nhóm thực nghiệm sản phẩm 63

Hình 3.12 Biểu đồ so sánh năng lực vận dụng KT,KN vào thực tiễn giữa các nhóm học sinh 64

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Khi bước vào thế kỷ 21, những biến đổi nhanh chóng trong xã hội và sự gia tăng vượt bậc của kiến thức, đặc biệt là trong các lĩnh vực như truyền thông, công nghệ vật liệu và tự động hóa điện tử, đã khiến các phương pháp giảng dạy truyền thống trở nên lỗi thời Để chuẩn bị cho thế hệ trẻ đối mặt với những thách thức trong cuộc sống, giáo dục trở thành yếu tố quan trọng hơn bao giờ hết Nhiều quốc gia đã tiến hành cải tiến và đổi mới chương trình giáo dục của mình Một trong những xu hướng đang được ưa chuộng là thiết kế chương trình giáo dục dựa trên năng lực, mặc dù các cách gọi có thể khác nhau nhưng phổ biến nhất là Competency-based Curriculum

Câu "Trăm hay không bằng tay quen" đã cho thấy tầm quan trọng của việc thực hành trong quá khứ Tuy nhiên, với sự phát triển của xã hội ngày nay,

sự hiểu biết về lý thuyết và thực hành đã thay đổi Bác Hồ đã khẳng định rằng việc học và thực hành phải song hành và không thể tách rời Vì vậy, việc áp dụng kiến thức đã học vào thực tế được coi là cực kỳ quan trọng, giúp người học hiểu sâu hơn, rộng hơn và sáng tạo hơn

Chương trình giáo dục phổ thông 2018 đã nhấn mạnh việc giúp học sinh phát triển những phẩm chất, năng lực cần thiết cho công việc và cuộc sống [22] Một trong những xu hướng giáo dục đang được quan tâm là việc phát triển năng lực của người học Phương pháp giảng dạy STEM (Science: Khoa học; Technology: Công nghệ; Engineering: Kỹ thuật; Mathematics: Toán) là một trong những cách hiệu quả để giúp học sinh vận dụng kiến thức vào thực tế và phát huy tính sáng tạo

Môn học Vật lý, một phần của chương trình giáo dục phổ thông 2018, là một môn học cơ bản và thực tế Tuy nhiên, việc dạy và học môn này tại các trường THPT ở huyện Đình Lập vẫn chưa thu hút được học sinh, do chương trình học chủ yếu dựa trên lý thuyết và ít vận dụng vào thực tế Việc giảng dạy

theo phương pháp STEM sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho học sinh nắm bắt kiến thức và vận dụng nó vào thực tế, đồng thời phát huy khả năng sáng tạo

Với mục đích tìm hiểu, nghiên cứu phương pháp dạy học theo định hướng giáo dục STEM để góp phần đổi mới phương pháp dạy học và nâng cao chất lượng dạy học môn Vật lí tại nơi tôi đang công tác, tôi quyết định chọn đề

tài Tổ chức dạy học STEM chủ đề “Động lực học” - Vật lý 10

2 Tổng quan vấn đề nghiên cứu tại Việt Nam

Các nhóm tác giả Nguyễn Thanh Nga, Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, Hoàng Phước Muội, Nguyễn Anh Dũng, Ngô Trọng Tuệ, Nguyễn Chí Thành,… đã chỉ ra rằng giáo dục STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics) đã trở thành một hướng quan trọng trong giáo dục toàn cầu

và Việt Nam cũng không phải là ngoại lệ Những năm gần đây, nhiều nghiên cứu và dự án giáo dục STEM đã được triển khai ở Việt Nam, nhằm đẩy mạnh việc phát triển năng lực học sinh, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho việc học

và dạy các môn học khoa học và kỹ thuật

Một trong những nghiên cứu đáng chú ý là "Dự án Phát triển giáo dục STEM trong trường phổ thông" do Viện Nghiên cứu Giáo dục Việt Nam phối hợp với Bộ Giáo dục và Đào tạo triển khai Dự án này nhằm xây dựng một mô hình giáo dục STEM toàn diện dành cho các cấp độ giáo dục từ tiểu học đến trung học phổ thông Mô hình này không chỉ nhằm đảm bảo rằng học sinh có

đủ kiến thức về các môn học STEM, mà còn giúp họ phát triển kỹ năng tư duy, sáng tạo và giải quyết vấn đề thông qua việc thực hành và thử nghiệm

Trong khuôn khổ dự án, các chương trình giảng dạy và các hoạt động học tập đã được phát triển theo phương pháp dạy học tích hợp giữa các môn trong lĩnh vực STEM Hơn nữa, các chương trình đào tạo và hướng dẫn cụ thể cho giáo viên cũng đã được thiết kế để giúp họ hiểu rõ và áp dụng mô hình giáo dục STEM một cách hiệu quả

Một nghiên cứu khác do Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh thực hiện là "Xây dựng mô hình dạy học STEM cho học sinh phổ thông" Nghiên cứu này tập trung vào việc xây dựng và triển khai các bài giảng STEM dựa trên các dự án thực tế, giúp học sinh liên hệ giữa kiến thức học được với thực tiễn cuộc sống, đồng thời phát triển kỹ năng làm việc theo nhóm và giải quyết vấn đề thực tế

Đáng chú ý, Bộ Giáo dục và Đào tạo cũng đã triển khai "Chương trình đào tạo giáo viên STEM" nhằm nâng cao năng lực giáo viên, đặc biệt là trong lĩnh vực giáo dục STEM Chương trình này nhấn mạnh việc cung cấp kiến thức

cơ bản về STEM, phương pháp giảng dạy tích hợp và cách thức tổ chức các hoạt động thực hành sáng tạo cho học sinh

Tất cả những nghiên cứu và dự án trên đều nhằm mục tiêu phát triển giáo dục STEM tại Việt Nam, tạo điều kiện cho học sinh phát triển toàn diện, đồng thời đáp ứng nhu cầu của xã hội trong thời đại công nghệ 4.0 Thực hiện giáo dục STEM không chỉ giúp nâng cao chất lượng giáo dục, mà còn giúp học sinh Việt Nam nắm bắt cơ hội và vượt qua thách thức trong thế kỷ 21 Như bài viết

“tổ chức dạy học chủ đề sự kì diệu của lá phổi (vật lí 10) theo định hướng giáo

dục stem nhằm phát triển tư duy kĩ thuật cho học sinh” của tác giả Nguyễn

Thanh Nga, Lê Thị Hoàng Diễm

3 Mục tiêu nghiên cứu

Thiết kế và tổ chức dạy học một số nội dung phần Động lực học - Vật lý

10 theo định hướng giáo dục STEM nhằm bồi dưỡng năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học vào thực tiễn cho học sinh

4 Giả thuyết khoa học

Nếu thiết kế và tổ chức dạy học một số nội dung phần Động lực học - Vật lý 10 theo định hướng giáo dục STEM thì sẽ bồi dưỡng được năng lực vận

dụng kiến thức, kĩ năng đã học vào thực tiễn cho học sinh

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

5.1 Đối tượng nghiên cứu

Hoạt động dạy và học phần “Động lực học” - Vật lí 10 theo hướng bồi dưỡng năng lực của HS theo định hướng giáo dục STEM

5.2 Phạm vi nghiên cứu

Nội dung kiến thức: Chủ đề “Động lực học” - Vật lí10, những ứng dụng thực tiễn liên quan đến kiến thức và những tin tức, vấn đề nổi cộm, mang tính thời sự

Đề tài nghiên cứu thực hiện trên học sinh lớp 10 ở trường THPT trên địa bàn huyện Đình Lập tỉnh Lạng Sơn

6 Nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được mục đích nghiên cứu, phải thực hiện những nhiệm vụ nghiên cứu sau:

- Nghiên cứu cơ sở lý luận về năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học vào thực tiễn, về giáo dục STEM

- Nghiên cứu đặc điểm nội dung kiến thức phần “Động lực học” - Vật lý

7 Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện các nhiệm vụ trên sử dụng phối hợp các phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp nghiên lí luận:

+ Nghiên cứu cơ sở lí luận năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học vào thực tiễn của HS trong DH vật lí ở trường phổ thông

+ Nghiên cứu cách tổ chức các hoạt động theo hướng giáo dục STEM dạy học phần “Động lực học”- Vật lí 10

- Phương pháp điều tra, quan sát thực tiễn: Nghiên cứu thực tiễn hoạt động

dạy học bồi dưỡng năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học vào thực tiễn; dạy học chủ đề STEM ở trường THPT trên địa huyện Đình Lập tỉnh Lạng Sơn

- Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tiến hành TNSP nhằm kiểm tra

giải thuyết của đề tài

- Phương pháp thống kê toán học:Sử dụng thống kê toán học để xử lý

Chương 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1 Lịch sử vấn đề nghiên cứu về giáo dục STEM

1.1.1 Nghiên cứu về giáo dục STEM trên thế giới

Các nghiên cứu về giáo dục STEM ở trường phổ thông tập trung vào việc phân tích mục tiêu, nội dung, phương pháp và điều kiện cơ sở vật chất để phát triển giáo dục STEM Dưới đây là các nội dung cụ thể mà các trường phổ thông đang tập trung để phát triển giáo dục STEM:

Mục tiêu: Mục tiêu của giáo dục STEM là phát triển các kỹ năng, kiến thức và thái độ cần thiết cho học sinh để trở thành những người có thể ứng dụng khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học vào cuộc sống hàng ngày và giải quyết các vấn đề phức tạp trong thế giới hiện đại

Nội dung: Nội dung giáo dục STEM phải bao gồm các môn học cơ bản như Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học, và các môn học liên quan khác như Lịch sử, Ngôn ngữ, Văn hóa và Nghệ thuật Nội dung này phải được tích hợp để giúp học sinh hiểu được sự liên quan giữa các môn học và có thể áp dụng kiến thức này vào các vấn đề thực tế

Phương pháp: Phương pháp giáo dục STEM phải là sự kết hợp giữa giảng dạy lý thuyết và học tập thực tế Học sinh cần được trang bị các kỹ năng cần thiết để tìm hiểu, giải quyết vấn đề và làm việc nhóm Các hoạt động thực hành, thí nghiệm, nghiên cứu và thảo luận cũng cần phải được tích hợp vào quá trình giảng dạy

Điều kiện cơ sở vật chất: Để phát triển giáo dục STEM, trường phải có các điều kiện cơ sở vật chất tốt như phòng thí nghiệm, phòng máy tính, thư viện, phòng học đa chức năng và các thiết bị và dụng cụ hỗ trợ học tập Ngoài

ra, giáo viên cần được đào tạo và trang bị đầy đủ các kỹ năng và kiến thức cần thiết để giảng dạy STEM [4]

Một số công trình nghiên cứu về giáo dục STEM trên thế giới:

- Nghiên cứu của N Sirajudin, J Suratno và Pamuti tập trung vào việc phát triển khả năng tư duy sáng tạo thông qua giáo dục STEM Nhóm nghiên cứu

mô tả một mô hình học tập STEM và đánh giá hiệu quả của nó trong việc cải thiện kỹ năng tư duy sáng tạo của học sinh Nghiên cứu này cho thấy rằng giáo dục STEM có thể làm tăng khả năng tư duy sáng tạo của học sinh và cần được ứng dụng trong giáo dục [27]

- Nghiên cứu của Stefano Sandrone, Gregory Scott, William J Anderson

và Kiran Musunuru tập trung vào việc so sánh hiệu quả giáo dục STEM dựa trên học tập trực tiếp và trực tuyến trong bối cảnh đại dịch COVID-19 Nghiên cứu này cho thấy rằng giáo dục STEM vẫn có thể được thực hiện một cách hiệu quả qua hình thức học trực tuyến, giúp đảm bảo tính công bằng và hòa nhập trong giáo dục [29]

- Noor Anita Rahman, Roslinda Rosli, Azmin Sham Rambely, Lilia Halim lưu ý rằng giáo dục STEM có thể đem lại lợi ích cho học sinh bằng cách tăng cường sự quan tâm đến các lĩnh vực STEM Tuy nhiên, để thực hiện điều này, cần có sự đổi mới trong phương pháp dạy học của giáo viên và sự đồng thuận trong việc đánh giá và phát triển các phương pháp giáo dục STEM Nghiên cứu này cũng cho thấy rằng việc khuyến khích học sinh quan tâm và khám phá các lĩnh vực STEM có thể giúp đáp ứng nhu cầu cao về các nghề nghiệp liên quan đến STEM trong tương lai [28]

Nghiên cứu của Emily Saxton, Robin Burns, Susan Holveck, Sybil Kelley, Daniel Prince, Nicole Rigelma và Ellen A Skinner tập trung vào phát triển hệ thống đo lường cho giáo dục STEM K-12 (tức từ mầm non đến lớp 12) ở Mỹ Nghiên cứu cho thấy rằng giáo dục STEM đang phải đối mặt với những thách thức quan trọng liên quan đến sự hạn chế của các công cụ đo lường và phương pháp đánh giá hiện đại Bài báo này mô tả giai đoạn hình thành khái niệm và phát triển một hệ thống đo lường chung để đánh giá hiệu quả của giáo dục

STEM Việc phát triển một hệ thống đo lường chung này có thể giúp cải thiện phương pháp đánh giá của giáo dục STEM và đưa ra những kết quả đánh giá chính xác hơn để đo lường sự tiến bộ và phát triển của học sinh trong lĩnh vực STEM [25]

Emrah Hiğde và Hilal Aktamış đã thực hiện nghiên cứu về tác động của các ho ạt động STEM đối với sở thích nghề nghiệp STEM của học sinh lớp 7 THCS Nghiên cứu nhằm xác định tác động của các hoạt động khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học đối với sở thích nghề nghiệp STEM của học sinh Kết quả nghiên cứu sử dụng phương pháp nghiên cứu hỗn hợp cho thấy rằng các hoạt động STEM có tác động tích cực đến việc cải thiện kỹ năng sáng tạo, hợp tác, tư duy phản biện và giải quyết vấn đề của học sinh Nghiên cứu này cho thấy các hoạt động STEM có thể được sử dụng để cải thiện các kỹ năng của học sinh, khuyến khích sở thích nghề nghiệp STEM và thúc đẩy các quan điểm tích cực về giáo dục STEM [26]

1.1.2 Nghiên cứu về giáo dục STEM ở trong nước

Trên thực tế, giáo dục STEM tại Việt Nam được tổ chức trong các trường phổ thông thường tập trung qua các hình thức: dạy học tích hợp theo định hướng giáo dục STEM; sinh hoạt câu lạc bộ STEM; các cuộc thi, các hoạt động trải nghiệm sáng tạo; phối hợp tổ chức các hoạt động STEM giữa nhà trường và các tổ chức tư nhân; các sự kiện STEM, ngày hội STEM… Qua đó đã đạt được những kết quả bước đầu, tạo tiền đề thuận lợi cho bước triển giáo dục STEM tại Việt Nam trong những năm tới

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

- Lam Thi Bich Le, Toan Thai Tran, Ngoc Hai Tran (2021) đã tìm hiểu

những thách thức đối với giáo dục STEM trong trường phổ thông ở Việt Nam Nghiên cứu định tính này đã khảo sát những thách thức đối với giáo dục STEM trong các trường trung học công lập ở Việt Nam Những người tham gia khảo sát là giáo viên có kinh nghiệm từ các trường khác nhau [12] Qua cuộc ghi âm

phỏng vấn cho thấy đa số giáo viên phải đối mặt với nhiều thách thức liên quan đến phương pháp giảng dạy, chương trình giảng dạy

- Tuong Duy Hai, Tran Ba Trinh, Nguyen Quy Thinh, Phum Ma Xay Thong Si Pheng (2022) đã nghiên cứu về vai trò của phần mềm Coach 7 trong

việc triển khai giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông mới Nghiên cứu đã xác định vai trò nổi bật của phần mềm Coach 7 trong việc xây dựng thư viện bài học cho học sinh tiểu học và trung học cơ sở để triển khai giáo dục STEM [7] Đặc biệt đáp ứng mục tiêu phát triển năng lực đặc thù của lĩnh vực STEM trong xu thế chuyển đổi số để học sinh có thể tự thực hiện đề tài STEM tại nhà và được trải nghiệm thực tế trong nghiên cứu khoa học

- Nguyen Quang Linh, Ha Tran Phuong (2019) đã nghiên cứu về giáo

dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông mới cho thấy những ưu điểm của giáo dục STEM chiếm ưu thế Thông qua việc áp dụng giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông mới không phải theo phong trào mà là

xu thế tất yếu ngày nay [13] Để có thể đưa giáo dục STEM vào triển khai trong chương trình giáo dục phổ thông mới, toàn nghành giáo dục (bao gồm cả lãnh đạo nghành và giáo viên) cần vào cuộc một cách nghiêm túc, đồng bộ

- Quach Nguyen Bao Nguyen, Nguyen Hoang Anh, Nguyen Duc Dung (2019) đã nghiên cứu và tổ chức thiết kế chủ đề STEM trong dạy học phần

“Nhiệt học” - Vật lí 10 theo định hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh [16] Chủ đề STEM được thiết kế đã được vận dụng vào thực tiễn dạy học, sau quá trình học tập đã có sự thay đổi rõ rệt, các tiết học diễn ra sôi nổi và lôi cuốn HS hơn, các sản phẩm đầy tính sáng tạo đã được thực hiện Đây hứa hẹn là một hướng đi đúng đắn và đầy tiềm năng trong thời kì đổi mới toàn diện giáo dục

- Nguyen Vo Thanh Viet (2021) đã nghiên cứu và xây dựng chủ đề giáo dục

STEM trong dạy học chuyên đề “Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường” nhằm phát triển năng lực tư duy phản biện cho học sinh lớp 10 chỉ ra sự thích hợp của

giáo dục STEM trong việc thực hiện các biện pháp phát triển tư duy phản biện và được cụ thể hóa bằng gợi ý phát triển từng thành tố của tư duy phản biện ở các bước của tiến tình STEM [21]

Như vậy có thể thấy ngày nay ở Việt Nam, dạy học theo chủ đề STEM 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 sử nghiên cứu về năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học 1.3 Giáo dục STEM

Trong quá trình này, người thiết kế bài học STEM cần dựa trên kiến thức

từ chương trình học, cũng như những yếu tố thực tiễn, để xác định chủ đề học

tập phù hợp với độ tuổi, nhận thức, khả năng tiếp thu của học viên cũng như tính hữu ích của chủ đề đối với người học Giáo viên sẽ dựa vào kiến thức từ chương trình học, cùng với các hiện tượng và quá trình liên quan đến kiến thức

đó trong tự nhiên và xã hội, cũng như các thiết bị công nghệ và quy trình ứng dụng kiến thức đó vào thực tiễn để chọn nội dung bài học STEM Việc xác định vấn đề cần giải quyết và giao cho học sinh thực hiện cần được thực hiện sao cho khi học sinh giải quyết vấn đề đó, họ phải học được các kiến thức, kỹ năng cần dạy trong chương trình môn học đã chọn, hoặc áp dụng những kiến thức,

kỹ năng đã biết để tiến hành bài học

Bước thứ hai: Liên kết chủ đề STEM với các tình huống thực tế

Sau khi đã xác định chính xác chủ đề cho bài học STEM, bước tiếp theo đòi hỏi giáo viên phải tạo ra một kết nối giữa chủ đề STEM và một vấn đề cụ thể trong thực tế Trong giai đoạn này, giáo viên phải ứng dụng kinh nghiệm và kiến thức của mình để hợp nhất chủ đề STEM với một vấn đề hoặc tình huống thực tế, gần gũi với học sinh, có độ hữu ích cao

Đặc biệt, vấn đề này phải được lựa chọn sao cho nó có thể được giải quyết thông qua việc áp dụng các kiến thức và kỹ năng mà học sinh đã được học trong chương trình Việc này giúp học sinh thấy được liên kết trực tiếp giữa kiến thức học được trong lớp và các vấn đề thực tế trong cuộc sống, qua đó tăng cường hiểu biết và tầm quan trọng của chủ đề STEM đã chọn

Bước thứ ba: Xác định các vấn đề STEM mà học sinh cần tìm cách giải quyết

Khi chủ đề STEM đã được lựa chọn và liên kết chặt chẽ với một vấn đề thực tế hiện hữu, công việc tiếp theo mà giáo viên phải thực hiện là xác định

rõ ràng những nhiệm vụ cụ thể mà học sinh sẽ phải giải quyết trong quá trình học tập

Vấn đề STEM cần giải quyết không chỉ là một bài toán lý thuyết mà nó còn phải liên quan mật thiết đến thực tế, thách thức học sinh phải tìm ra giải

pháp sáng tạo dựa trên kiến thức họ đã học được Điều này có thể đòi hỏi học sinh phải sử dụng kiến thức của mình để xác định, định rõ và giải quyết vấn đề; hoặc áp dụng các kỹ năng học được để tạo ra một sản phẩm thực tế

Chẳng hạn, nếu chủ đề STEM liên quan đến năng lượng tái tạo, vấn đề cần giải quyết có thể là thiết kế một hệ thống năng lượng mặt trời cho một ngôi nhà ở địa phương Học sinh phải dùng kiến thức về năng lượng mặt trời, các phương pháp chuyển hóa năng lượng, và các vấn đề liên quan để tạo ra một giải pháp hiệu quả Hoặc nếu chủ đề liên quan đến lập trình, vấn đề cần giải quyết

có thể là viết một ứng dụng giúp giải quyết một vấn đề cụ thể nào đó trong cộng đồng

Như vậy, xác định vấn đề STEM mà học sinh cần giải quyết không chỉ giúp học sinh thấy được mối liên hệ giữa lý thuyết học trong lớp với thực tế,

mà còn giúp họ nâng cao kỹ năng giải quyết vấn đề, tư duy phân tích, và khả năng ứng dụng kiến thức vào thực tế, qua đó đáp ứng tốt hơn nhu cầu của xã hội ngày nay

Bước thứ tư: Định rõ các tiêu chí đánh giá kết quả học STEM của học sinh

Các tiêu chí đánh giá kết quả học STEM của học sinh chính là các chuẩn mực quan trọng để quyết định một hoạt động STEM có thể coi là thành công hay không Thông qua những tiêu chí này, học sinh có thể dễ dàng điều chỉnh hoạt động của mình nhằm đạt được các yêu cầu đặt ra trong bài học Cùng lúc

đó, giáo viên cũng có thể dễ dàng đánh giá được quá trình học tập cũng như kết quả mà học sinh đạt được

Để xây dựng được những tiêu chí đánh giá kết quả học STEM của học sinh một cách chính xác, giáo viên cần xác định rõ mục tiêu chính của bài học cùng với những mục tiêu phụ mà họ mong muốn học sinh đạt được Các tiêu chí này cần phải rõ ràng, khách quan, và phù hợp với nội dung, mục tiêu của bài học

Một số tiêu chí đánh giá thường được sử dụng trong các bài học STEM gồm:

- Mức độ chuẩn bị cho bài học: Đánh giá xem học sinh đã tìm hiểu và chuẩn bị đủ kiến thức cần thiết cho bài học hay không

- Mức độ đóng góp, đề xuất ý tưởng: Đánh giá khả năng thảo luận, đóng góp ý kiến và đưa ra các giải pháp sáng tạo của học sinh trong quá trình học

- Khả năng thực hiện, triển khai ý tưởng: Đánh giá khả năng ứng dụng kiến thức vào thực tế, cũng như khả năng thực hiện và triển khai các ý tưởng của học sinh

- Chất lượng của sản phẩm STEM: Đánh giá xem sản phẩm cuối cùng

mà học sinh tạo ra có đạt được yêu cầu của bài học, đáp ứng được các tiêu chí chất lượng đặt ra hay không

Việc xây dựng các tiêu chí đánh giá một cách rõ ràng và cụ thể sẽ giúp học sinh hiểu rõ hơn về mục tiêu học tập, cũng như tạo điều kiện cho giáo viên đánh giá hiệu quả quá trình học tập của học sinh, từ đó giúp họ cải thiện và phát triển kỹ năng STEM một cách hiệu quả hơn

Bước thứ năm: Xây dựng quy trình giảng dạy

Đây là giai đoạn cuối cùng trong việc xây dựng một bài học STEM: Định hình quy trình giảng dạy Điểm cần chú trọng ở đây là quy trình giảng dạy STEM phải được xây dựng dựa trên các phương pháp và kỹ thuật giảng dạy chủ động, nơi các hoạt động học tập bao gồm các giai đoạn của quy trình kỹ thuật

Quy trình này không chỉ bao gồm việc truyền đạt kiến thức một chiều từ giáo viên đến học sinh, mà còn cần kích thích sự tham gia chủ động của học sinh, tạo ra môi trường học tập tương tác và thực hành Học sinh được khuyến khích thảo luận, trao đổi ý tưởng, giải quyết vấn đề và thực hành kỹ thuật trong thực tế

Quy trình giảng dạy này phải được xây dựng một cách cẩn thận, nhằm tối ưu hóa việc học và đảm bảo học sinh có thể áp dụng được kiến thức và kỹ năng họ học được vào thực tế, phù hợp với mục tiêu của bài học STEM

1.3.2 Các lưu ý khi thiết kế bài học STEM ở mỗi bước

Dưới đây là các lưu ý cần lưu ý khi thực hiện từng bước trong tiến trình thiết kế bài học STEM:

Bước 1 Lựa chọn chủ đề:

- Nên căn cứ vào nội dung kiến thức trong chương trình môn học để đảm bảo bài học STEM được tích hợp vào chương trình học

- Nên lựa chọn chủ đề phù hợp với độ tuổi, nhận thức, khả năng tiếp thu

và mức độ hữu ích của chủ đề đối với người học

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

- Nên tìm kiếm và kết nối với các vấn đề thực tế, gần gũi, có tính thực tiễn cao để giúp học sinh hiểu rõ hơn về ý nghĩa và tầm quan trọng của bài học

- Nên lựa chọn vấn đề thực tế phù hợp với khả năng và kinh nghiệm của giáo viên để đảm bảo hiệu quả và tính khả thi của bài học STEM

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

- Nên đảm bảo rằng vấn đề được xác định rõ ràng, cụ thể và thực tế để giúp học sinh hiểu rõ hơn về mục tiêu của bài học STEM

- Nên xác định mục tiêu học tập một cách rõ ràng và phù hợp với khả năng và trình độ của học sinh

Bước 4 Xác định các tiêu chí đánh giá kết quả học STEM của học sinh:

- Nên xác định rõ các tiêu chí đánh giá kết quả học tập để đảm bảo tính khách quan và đánh giá chính xác hiệu quả của bài học STEM

- Nên lựa chọn các tiêu chí đánh giá phù hợp với mục tiêu học tập và khả năng của học sinh

Bước 5 Thiết kế tiến trình dạy học:

- Nên lựa chọn phương pháp và kỹ thuật dạy học phù hợp với mục tiêu học tập, nội dung bài học và độ tuổi, khả năng của học sinh

- Nên sử dụng các hoạt động học tích cực và tạo cơ hội cho học sinh tham gia tích cực để đảm bảo tính thú vị

Trong bước này, giáo viên cần xây dựng kế hoạch cho các hoạt động STEM dựa trên chủ đề đã được chọn và mục tiêu học tập của học sinh Giáo viên nên tính toán và chuẩn bị các tài liệu, vật dụng cần thiết cho hoạt động, đồng thời đánh giá khả năng học sinh trong việc thực hiện các hoạt động

Ngoài ra, giáo viên cần thiết kế các hoạt động dạy học phù hợp với từng đối tượng học sinh Ví dụ, nếu giáo viên dạy học cho học sinh tiểu học, các hoạt động nên được thiết kế đơn giản, dễ hiểu và phù hợp với khả năng của học sinh Trong khi đó, nếu giáo viên dạy học cho học sinh trung học, các hoạt động có thể được thiết kế phức tạp hơn và yêu cầu học sinh có nhiều kinh nghiệm và kỹ năng hơn

Sau khi đã thiết kế hoạt động, giáo viên cần tiến hành thực hiện hoạt động theo kế hoạch đã được lên Trong quá trình thực hiện, giáo viên nên hướng dẫn học sinh cách sử dụng các công cụ, thiết bị và kỹ năng để hoàn thành các nhiệm vụ được giao Giáo viên cần theo dõi tiến độ của hoạt động và đưa ra những chỉnh sửa, điều chỉnh nếu cần thiết để hoạt động diễn ra suôn sẻ

Cuối cùng, giáo viên cần đánh giá kết quả của hoạt động STEM Đánh giá này không chỉ giúp giáo viên biết được mức độ hoàn thành của các nhiệm

vụ, mà còn giúp học sinh tự đánh giá khả năng của mình trong quá trình học tập Giáo viên có thể sử dụng các phương pháp đánh giá khác nhau như đánh giá theo nhóm, đánh giá cá nhân hoặc đánh giá kết quả của sản phẩm cuối cùng Ngoài ra, giáo viên cũng cần đánh giá quá trình thực hiện hoạt động để rút ra kinh nghiệm và cải thiện chất lượng hoạt động STEM trong tương lai

1.3.3 Tiêu chí đánh giá bài học STEM

Theo công văn 3089 ngày 14/08/2020 về việc thực hiện giáo dục STEM trong giáo dục trung học thì tiêu chí đánh giá một bài học STEM bao gồm [4]:

a) Đưa nội dung học từ chương trình giáo dục vào bối cảnh thực tế của

xã hội

Nội dung bài học STEM phải tương thích với các vấn đề thực tiễn của xã hội, khoa học và công nghệ Bài học phải tạo ra một kết nối giữa lý thuyết học

tập và các vấn đề cụ thể trong đời sống hàng ngày, yêu cầu học sinh tìm kiếm các phương pháp giải quyết thực tế Thông qua việc giải quyết những thách thức này, học sinh sẽ có cơ hội tiếp thu và nắm bắt kiến thức, đồng thời đạt được mục tiêu học tập của bài học

Các kiến thức mà học sinh thu được có thể liên quan đến một hoặc nhiều môn học khác nhau trong chương trình học, nhưng quan trọng nhất là chúng phải đủ để giúp học sinh giải quyết các vấn đề được đặt ra một cách toàn diện

và hiệu quả

Tiêu chí này yêu cầu bài học STEM cần phải giúp học sinh liên hệ giữa

lý thuyết học trong lớp với các vấn đề thực tế của xã hội, khoa học và công nghệ Bài học phải không chỉ giúp học sinh giải quyết vấn đề mà còn giúp họ hiểu và tiếp thu kiến thức một cách đúng đắn

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

+ Xác định vấn đề

+ Nghiên cứu kiến thức nền

+ Đề xuất các giải pháp

+ Lựa chọn giải pháp

+ Chế tạo mô hình (nguyên mẫu)

+ Thử nghiệm và đánh giá

+ Chia sẻ thảo luận

+ Điều chỉnh thiết kế

- Cấu trúc bài học STEM có thể chia thành 5 hoạt động chính:

+ Hoạt động 1: Xác định vấn đề

+ Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền

+ Hoạt động 3: Trình bày và thảo luận phương án thiết kế

+ Hoạt động 4: Chế tạo sản phẩm

+ Hoạt động 5: Trình bày và thảo luận về sản phẩm

Bài học STEM dựa theo quy trình thiết kế kĩ thuật: Tiêu chí này đề cập đến quy trình thiết kế kĩ thuật với 8 bước cụ thể để phát triển các sản phẩm STEM Bài học STEM nên được cấu trúc thành 5 hoạt động chính, bao gồm các hoạt động xác định vấn đề, nghiên cứu kiến thức nền, đề xuất và lựa chọn giải pháp, chế tạo mô hình và thử nghiệm, chia sẻ và điều chỉnh thiết kế Qua

đó, học sinh được hướng dẫn làm việc theo quy trình, tăng cường khả năng tư duy phản biện, giải quyết vấn đề và sáng tạo

c) Tạo điều kiện cho học sinh tham gia các hoạt động khám phá và tìm hiểu, định hình cách thức hành động

Phương pháp giảng dạy mà ở đó học sinh được đẩy mạnh để tự tiến hành các hoạt động nghiên cứu và tìm hiểu là điểm mấu chốt Điều này đòi hỏi một cách tiếp cận linh hoạt trong việc thiết kế các hoạt động học, đồng thời rõ ràng về mục tiêu học tập mà học sinh cần đạt được Các hoạt động học của học sinh phải được lên kế hoạch một cách thận trọng để tạo điều kiện cho họ tham gia vào việc hướng dẫn và cộng tác; quyết định về cách tiếp cận vấn đề cần nằm trong quyền kiểm soát của chính học sinh

Trong suốt quá trình học, học sinh nên được khích lệ để tổ chức các hoạt động trao đổi thông tin, chia sẻ ý tưởng và tiến hành cải tiến các ý tưởng của họ nếu cần thiết Khả năng điều chỉnh và phát triển các hoạt động khám phá độc lập là một yếu tố quan trọng khác trong phương pháp giảng dạy này Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc đưa học sinh vào các hoạt động nghiên cứu và tìm hiểu, cũng như hướng dẫn họ biết cách hành động có chủ đích trong giáo dục STEM Điều này không chỉ giúp học sinh phát triển kỹ năng làm việc nhóm và sự sáng tạo, mà còn giúp họ trở thành người điều hành quá trình học của chính mình

d) Cần tạo ra hình thức giảng dạy kích thích sự tham gia của học sinh trong hoạt động sáng tạo, khuyến khích làm việc nhóm, nắm bắt và ứng dụng kiến thức mới để giải quyết vấn đề

Để thúc đẩy sự tham gia và tự giác của học sinh trong việc tìm hiểu, cách tiếp cận giảng dạy cần phải thú vị và hấp dẫn Điều này nghĩa là cần tăng cường

các hoạt động nhóm, khuyến khích học sinh tự hoàn thiện kiến thức mới và ứng dụng nó để giải quyết các vấn đề

Trong mô hình giáo dục STEM, cần tạo ra một phương pháp giảng dạy linh hoạt, cho phép hòa quyện các hoạt động trong và ngoài lớp học Tuy nhiên, mục tiêu chính cần đảm bảo rằng mục tiêu giáo dục liên quan đến nội dung được giảng dạy luôn được duy trì

Để phát triển kỹ năng giao tiếp và hợp tác của học sinh, việc tạo ra các hoạt động nhóm cần được đẩy mạnh Tuy nhiên, công việc và sản phẩm cụ thể của từng học sinh trong nhóm phải được phân định rõ ràng

Việc tạo ra một môi trường học tập thú vị, nơi học sinh được hướng dẫn để tham gia vào các hoạt động tìm hiểu, phát hiện và sáng tạo, cũng như tự học và giải quyết vấn đề là quan trọng Tuy nhiên, để duy trì sự tập trung và hiệu quả, mục tiêu và yêu cầu của bài học cần được xác định rõ ràng, giúp học sinh tập trung vào nhiệm vụ của mình và đạt được kết quả mong muốn

Tất cả các hoạt động học của học sinh cần được thiết kế dưới dạng hợp tác và truyền đạt Học sinh có quyền kiểm soát việc tiếp cận và giải quyết vấn đề, nhưng những hoạt động này cần có sự hướng dẫn và cụ thể để học sinh có thể trao đổi thông tin, chia sẻ ý tưởng, và nếu cần, điều chỉnh lại kế hoạch của họ

Điều này giúp học sinh tự chỉnh sửa ý tưởng của mình và xây dựng hoạt động tìm hiểu và khám phá cho chính mình

e) Thiết bị dạy học cần lưu ý đến việc sử dụng thiết bị, công nghệ sẵn có,

dễ tiếp cận với chi phí tối thiếu

Để tối ưu hóa quá trình học, việc lựa chọn thiết bị giảng dạy phải tập trung vào việc sử dụng công nghệ hiện có, dễ tiếp cận và giảm chi phí tới mức tối thiểu Điều này đòi hỏi việc sử dụng thiết bị và công nghệ cần phải tuân theo các tài nguyên và điều kiện sẵn có

Các giải pháp sáng tạo và tiết kiệm chi phí nên được ưu tiên, ví dụ như việc sử dụng thiết bị thuộc danh mục thiết bị giảng dạy tối thiểu theo quy định

Việc tăng cường sử dụng vật liệu, công cụ gia dụng, công nghệ hiện có, dễ tiếp cận, chi phí thấp và an toàn cũng nên được khuyến nghị Kết hợp tất cả những điều trên, sẽ giúp tạo ra một môi trường học tập hiệu quả, đồng thời giảm bớt chi phí, tối ưu hoá nguồn lực sẵn có

1.4 Phát triển năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học cho học sinh trong dạy học theo giáo dục STEM

Quy trình bồi dưỡng năng lực đóng vai trò quan trọng trong quá trình dạy học, quy trình đó bao gồm những bước như sau:

Bước đầu tiên trong quá trình giảng dạy tiếp cận tình huống thực tế hoặc tình huống đặt ra vấn đề Giáo viên có thể sử dụng các video, tranh ảnh, thí nghiệm hoặc kể chuyện để giới thiệu tình huống và tạo nên bối cảnh cho vấn đề Học sinh có thể đặt câu hỏi về vấn đề (nếu có) và phân tích kiến thức liên quan đến tình huống Họ có thể thiết lập mối quan hệ giữa những kiến thức đã học hoặc những kiến thức họ cần tìm hiểu và vấn đề thực tế

Trong bước thứ hai, học sinh khám phá kiến thức liên quan và giải quyết tình huống thực tế Để làm điều này, họ có thể tìm và đọc tài liệu, thực hiện thí nghiệm, quan sát mẫu vật, khảo sát thực địa, thảo luận, đóng vai, và thực hiện dự án Giáo viên có thể đưa ra các câu hỏi mở và gợi ý (nếu cần thiết) và cung cấp tài liệu, tranh ảnh cho học sinh hoặc thiết kế các nhiệm vụ cho học sinh thực hiện

Bước thứ ba bao gồm việc báo cáo, thảo luận và rút ra kết luận Học sinh

có thể báo cáo kết quả khám phá, nghiên cứu bằng cách sử dụng các phương tiện phù hợp như tranh ảnh, lời nói, PowerPoim, video clip, v.v Họ có thể thảo luận và rút ra kiến thức mới từ những gì họ đã học

Bước thứ tư là vận dụng nâng cao Giáo viên có thể đặt ra một số câu hỏi, bài tập, tình huống với mức độ phức tạp khác nhau, tăng dần từ dễ đến khó Học sinh giải quyết vấn đề Các vấn đề được giải quyết sẽ là tiền để cho việc giải quyết các vấn đề mới nảy sinh

Cuối cùng, bước thứ năm là đánh gia và đề xuất vấn đề mới hoặc vận dụng kiến thức đã học vào cuộc sống thực tế Giáo viên có thể thiết kế và giao cho học sinh các câu hỏi, bài tập, bảng tiêu chỉ đánh giá hoặc phiếu chấm điểm Học sinh có thể tự đánh giả, đánh giá bạn bè, và các nhóm có thể đánh giá lẫn nhau dựa trên các tiêu chỉ Giáo viên có thể đánh giá quá trình học tập, làm việc

và kết quả của từng nhóm học sinh, từng học sinh cụ thể Học sinh có thể để xuất các vấn đề mới, phương án giải quyết các vấn đề khác trong thực tế

Để đánh giá sự vận dụng kiến thức vào thực tế, có thể tổ chức đánh giá thông qua sản phẩm, phiếu học tập, bài kiểm tra Có hai hình thức đánh giá chính: Giáo viên đánh giá và học sinh đánh giá lẫn nhau Giáo viên có thể đánh giá sản phẩm chung của nhóm, thời gian hoàn thành, sản phẩm báo cáo, hình ảnh thực tế trong quá trình thực hiện dự án; đánh giá bài báo cáo của học sinh thông qua thuyết trình, trình chiếu slide; đánh giá kết quả hoạt động của từng cá nhân thông qua quan sát, vấn đáp Các nhóm học sinh cũng có thể đánh giá chéo sản phẩm của nhau

Quy trình giảng dạy trên được lặp đi lặp lại trong các bài giảng khác nhau, với mức độ khó của các tình huống, câu hỏi vận dụng tăng dần, giúp học sinh phát triển được năng lực vận dụng kiến thức vào thực tế

1.5 Năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học

1.5.1 Khái niệm năng lực

Có rất nhiều định nghĩa về năng lực và khái niệm này đang thu hút sự quan tâm của rất nhiều nhà nghiên cứu Theo cách hiểu thông thường, năng lực là sự kết hợp của tri thức, kĩ năng và thái độ có sẵn hoặc ở dạng tiềm năng có thể học hỏi được của một cá nhân hoặc tổ chức để thực hiện thành công nhiệm

vụ Mức độ và chất lượng hoàn thành công việc sẽ phản ánh mức độ năng lực của người đó hoặc tổ chức đó Chính vì thế thuật ngữ “Năng lực” khó mà định nghĩa một cách chính xác

Khái niệm năng lực có nguồn gốc Latinh: “competentia” nghĩa là “gặp gỡ” Ngày nay khái niệm năng lực được hiểu dưới nhiều cách tiếp cận khác

nhau Theo từ điển giáo khoa tiếng Việt:“Năng lực là khả năng làm tốt công

việc” Theo Bộ Giáo Dục và đào tạo thì “năng lực được quan niệm là sự kết hợp một cách linh hoạt và có tổ chức kiến thức, kỹ năng với thái độ, tình cảm, giá trị, động cơ cá nhân,… nhằm đáp ứng hiệu quả một yêu cầu phức hợp của hoạt động trong bối cảnh nhất định Năng lực thể hiện sự vận dụng tổng hợp nhiều yếu tố (phẩm chất của người lao động, kiến thức và kỹ năng) được thể hiện thông qua các hoạt động của cá nhân nhằm thực hiện một loại công việc nào đó Năng lực bao gồm các yếu tố cơ bản mà mọi người lao động, mọi công dân đều cần phải có, đó là các năng lực chung, cốt lõi” [22]

Howard Gardner (1999): “Năng lực phải được thể hiện thông qua hoạt

động có kết quả và có thể đánh giá hoặc đo đạc được” [32]

F.E.Weinert (2001) cho rằng: “năng lực là những kĩ năng kĩ xảo học được

hoặc sẵn có của cá thể nhằm giải quyết các tình huống xác định, cũng như sự sẵn sàng về động cơ xã hội…và khả năng vận dụng các cách giải quyết vấn đề một cách có trách nhiệm và hiệu quả trong những tình huống linh hoạt” [33]

OECD (Tổ chức các nước kinh tế phát triển) (2002) đã xác định “năng

lực là khả năng cá nhân đáp ứng các yêu cầu phức hợp và thực hiện thành công nhiệm vụ trong một bối cảnh cụ thể” [31]

Trong đề tài này, chúng tôi chấp nhận quan niệm: “năng lực là sự tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí… để thực hiện có hiệu quả các hoạt động trong bối cảnh nhất định”

1.5.2 Các năng lực trong dạy học vật lí

Theo [22], [23], môn Vật lí trong chương trình giáo dục trung học phổ thông mới sẽ hình thành và phát triển cho HS các năng lực sau:

- Các năng lực chung: năng lực tự chủ và tự học, năng lực giải quyết vấn

đề và sáng tạo, năng lực giao tiếp và hợp tác

- Năng lực chuyên môn: năng lực Vật lí, gồm 3 thành tố năng lực là: Nhận thức kiến thức vật lí; Tìm tòi và khám phá thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí; Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học (vào thực tiễn)

1.5.3 Khái niệm năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng

Có nhiều cách hiểu về năng lực VDKTKN, như theo tác giả Trịnh Lê Hồng Phương định nghĩa: “Năng lực vận dụng kiến thức là khả năng người học

sử dụng những kiến thức, kĩ năng đã học trên lớp hoặc học qua trải nghiệm thực tế của cuộc sống để giải quyết những vấn đề đặt ra trong những tình huống

đa dạng và phức tạp của đời sống một cách hiệu quả và có khả năng biến đổi

nó Năng lực vận dụng kiến thức thể hiện phẩm chất, nhân cách của con người trong quá trình hoạt động để thỏa mãn nhu cầu chiếm lĩnh tri thức”; theo nhóm tác giả Lê Thanh Huy, Lê Thị Thảo: “Năng lực vận dụng kiến thức là khả năng của bản thân người học tự giải quyết những vấn đề đặt ra một cách nhanh chóng và hiệu quả bằng cách áp dụng kiến thức đã lĩnh hội vào những tình huống, những hoạt động thực tiễn để tìm hiểu thế giới xung quanh và có khả năng biến đổi nó Năng lực vận dụng kiến thức của học sinh là khả năng của học sinh có thể vận dụng các kiến thức đã học để giải quyết thành công các tình huống học tập hoặc tình huống thực tế trong đời sống hằng ngày” [24]

Theo chúng tôi, năng lực VDKTKN đã học được hiểu như sau: “Năng

lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học vào thực tiễn là khả năng chủ thể vận dụng tổng hợp những kiến thức, kinh nghiệm, kĩ năng, thái độ và hứng thú, để giải quyết có hiệu quả các vấn đề của thực tiễn có liên quan đến vật lí

1.5.4 Cấu trúc của năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học

Theo chương trình giáo dục môn Vật lí 2018 thì thành tố năng lực VDKTKN đã học trong một số trường hợp đơn giản, bước đầu sử dụng toán học như một ngôn ngữ và công cụ để giải quyết được vấn đề; biểu hiện cụ thể là:

- Giải thích, chứng minh được một vấn đề thực tiễn

- Đánh giá, phản biện được ảnh hưởng của một vấn đề thực tiễn

- Thiết kế được mô hình, lập được kế hoạch, đề xuất và thực hiện được một số phương pháp hay biện pháp mới

- Nêu được giải pháp và thực hiện được một số giải pháp để bảo vệ thiên nhiên, thích ứng với biến đổi khí hậu; có hành vi, thái độ hợp nhằm phát triển bền vững

Theo chương trình giáo dục phổ thông môn Vật lí 2018, từ các hành vi biểu hiện trong năng lực VDKTKN đã học thì tác giả Đinh Văn Tú [19] đưa ra cấu trúc có phân mức như sau (chúng tôi cũng nhất trí với cách phân mức này):

Bảng 1.1 Cấu trúc năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học có phân mức Thành tố

Vận dụng

kiến thức, kĩ

năng đã học

1 Giải thích, chứng minh được một vấn đề thực tiễn

M2 Giải thích, chứng minh được một vấn đề thực tiễn tương tự M3 Giải thích, chứng minh được một vấn đề thực tiễn mới và phức hợp

M1 Mô tả được ảnh hưởng của một vấn đề thực tiễn đơn giản M2 Giải thích được ảnh hưởng của một vấn đề thực tiễn mới M3 Đánh giá, phản biện được ảnh hưởng của một vấn đề thực tiễn mới

3 Thiết kế được mô hình, lập được kế hoạch, đề xuất và thực hiện được một số phương pháp hay biện

pháp mới (HV3)

M1 Mô tả được mô hình, lập được kế hoạch, đề xuất và thực hiện được một số phương pháp hay biện pháp tương tự đơn giản M2 Giải thích được mô hình, lập

Thành tố

được kế hoạch, đề xuất và thực hiện được một số phương pháp hay biện pháp tương tự

M3 Thiết kế được mô hình phức hợp, lập được kế hoạch, đề xuất

và thực hiện được một số phương pháp hay biện pháp mới

4 Nêu được giải pháp và

thực hiện được một số giải pháp để bảo vệ thiên nhiên, thích ứng với biến đổi khí hậu; có hành vi, thái độ hợp nhằm phát triển bền vững

1.6 Thực tiễn việc dạy học theo giáo dục STEM

Theo điều tra với 112 giáo viên ở một số trường trên địa bàn tỉnh Lạng Sơn và thông qua phiếu khảo sát Trong khoảng thời gian từ ngày 15/12/2022 đến ngày 30/3/2023 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%) JING phỏng vấn cho biết chỉ biết sơ qua về STEM, chưa tìm hiểu kĩ về Giáo dục STEM 64/112 GV (chiếm xấp xỉ 57,1%) được phỏng vấn cho biết hiểu biết về STEM

ở mức độ khá 6/112 GV (chiếm xấp xỉ 5,4%) được phỏng vấn 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 1.2 Thực trạng mức độ hiểu biết của thầy cô về giáo dục STEM

- 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

Hình 1.3 Thực trạng mức độ vận dụng phương thức giáo dục

- 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?”

Hình 1.4 Ý kiến của GV về việc mức độ cần thiết tổ chức dạy học theo giáo

dục STEM ở trường phổ thông

- 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 Cụ thể như sau:

- 70/112 (chiếm xấp xỉ 62,5%) GV được phỏng vấn cho biết: Không đủ thời gian thực hiện

- 79/112 (chiếm xấp xỉ 70,5%) GV được phỏng vấn cho biết: Không đủ phương tiện

- 10/112 (chiếm xấp xỉ 8,9%) GV được phỏng vấn cho biết: HS không hứng thú học

- 56/112 (chiếm xấp xỉ 50%) GV được phỏng vấn cho biết: Việc đánh giá còn nhiều bất cập

- 41/112 (chiếm xấp xỉ 36,6%) GV được phỏng vấn cho biết: Trình độ học sinh chưa phù hợp

Hình 1.5 Những khó khăn trong việc tổ chức dạy học theo giáo dục STEM

- 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 phỏng vấn 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 phỏng vấn cho biết: Không thể tự thiết kế một hoạt động giáodục/bài học theo giáo dục STEM

Hình 1.6 Ý kiến của GV về khả năng tự thiết kế một 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 "Thiết kế và chế tạo mô hình Máy bắn đá" dưới dạng "Bài học STEM" là phù hợp và hết sức cần thiết đối với học sinh lớp 10

+ 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 vận dụng KT, KN vào thực tiễn 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 có điều kiện kinh tế, xã hội phát triển thì rất tốt nhưng ở các tỉnh miền núi thì việc đưa giáo dục STEM vào dạy học còn nhiều hạn chế

+ 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,…

Kết luận chương 1

Xuất phát từ mục tiêu dạy học cần bồi dưỡng năng lực vận dụng kiến thức kĩ năng đã học vào thực tiễn của HS để hướng tới mục tiêu biến quá trình đào tạo thành quá trình tự tìm tòi khám phá thế giới tự nhiên thông qua việc thực hiện tổ chức dạy học STEM Trong chương này chúng tôi đã nghiên cứu

và làm sáng tỏ các khái niệm như là:

- STEM là một mô hình giáo dục Mô hình này dạy học sinh kiến thức,

kỹ năng về các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học một cách tích hợp (liên môn) Mục đích để tạo ra môi trường giáo dục gần gũi, có tính ứng dụng cao Mục tiêu của giáo dục STEM là phát triển năng lực khoa học tự nhiên của học sinh

- Năng lực Vật lí đã học vào thực tiễn gồm 3 nhóm năng lực thành phần: Năng lực nhận thức Vật lí, Năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên qua góc độ Vật

lí và năng lực vận dụng kiến thức, kỹ năng đã học

- Bằng việc điều tra thực tiễn về việc dạy học theo giáo dục STEM của GV, kết quả cho thấy GV hiện nay cần thay đổi các hướng tiếp cận kiến thức, tổ chức các hoạt động nhằm bồi dưỡng năng lực vận dụng kiến thức kĩ năng đã học vào thực tiễn Dạy học STEM tuy không phải là phương pháp mới hoàn toàn nhưng phương pháp này vẫn chưa được sử dụng đại trà vào chương trình học theo khối lớp

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 chủ đề “Thiết kế và chế tạo mô hình Máy bắn đá” trong dạy học môn Vật lí lớp 10 được trình bày ở chương 2