Tổ chức dạy học nội dung các lực cơ học – vật lí 10 theo định hướng giáo dục stem

Nguyễn Thanh Hải Cơ sở ĐT: Trường Đại Học Sư Phạm – Đại học Đà Nẵng Tóm tắt: Dạy học vật lí theo định hướng STEM nhằm góp phần thực hiện mục tiêu của Chương trình giáo dục phổ thông

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM -

NGUYỄN TRỌNG CHUNG

TỔ CHỨC DẠY HỌC NỘI DUNG CÁC LỰC CƠ HỌC – VẬT LÍ 10 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM

LUẬN VĂN THẠC SĨ

LÍ LUẬN VÀ PPDH MÔN VẬT LÍ

ĐÀ NẴNG – NĂM 2023

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM -

NGUYỄN TRỌNG CHUNG

TỔ CHỨC DẠY HỌC NỘI DUNG CÁC LỰC CƠ HỌC – VẬT LÍ 10 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM

Chuyên ngành: Lý luận và PPDH Bộ môn Vật lí

Mã số: 8.14.01.11

Người hướng dẫn khoa học:

TS NGUYỄN THANH HẢI

ĐÀ NẴNG – NĂM 2023

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan bản luận văn này là kết quả nghiên cứu của cá nhân tôi Các số

liệu và tài liệu được trích dẫn trong luận văn là trung thực Kết quả nghiên cứu này

không trùng với công trình nào đã được công bố trước đó Tôi chịu trách nhiệm với lời

cam đoan của mình

Đà Nẵng, tháng 8 năm 2023

Tác giả

Nguyễn Trọng Chung

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ của quý thầy cô trong

tổ, bạn bè đồng nghiệp, các em học sinh và người thân trong gia đình

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng ĐT Đại học, Ban chủ nhiệm, quý Thầy Cô giáo khoa Vật lí trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng và quý Thầy

Cô giáo trực tiếp giảng dạy, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy giáo hướng dẫn: TS Nguyễn Thanh Hải, giảng viên trường Đại học Phạm Văn Đồng tỉnh Quãng Ngãi – người đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn, giúp đỡ, động viên, đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn Cảm ơn Ban Giám Hiệu trường THPT

An Phước, tỉnh Ninh Thuận đã tạo điều kiện tốt cho tôi trong quá trình học tập và thực nghiệm sư phạm

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, người thân, bạn bè và đồng nghiệp đã giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn này

Xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN II DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT III MỤC LỤC IV THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VII DANH MỤC CÁC BẢNG XI DANH MỤC HÌNH VẼ XIV

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ GIÁO DỤC STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH 5

1.1 Hoạt động dạy học cho học sinh THPT theo định hướng GD STEM …… 5

1.1.1 Bản chất của quá trình dạy học định hướng phát triển năng lực học sinh … 5

1.1.2 Đặc trưng của quá trình dạy học trong thời đại của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 5

1.2 Cơ sở lí thuyết về GD STEM 6

1.2.1 Khái niệm GD STEM 6

1.2.2 Đặc trưng của GD STEM 7

1.2.3 Tiêu chí xây dựng chủ đề GD STEM 8

1.3.Tiến trình bài học STEM cho học sinh THPT 10

1.4 Phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học chủ đề GD STEM 10

1.4.1 Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề 10

1.4.2 Các biểu hiện của năng lực giải quyết vấn đề 12

1.4.3 Cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề .12

1.4.4 Phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trong dạy học theo định huớng giáo dục STEM 15

1.4.5 Tiêu chí đánh năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học chủ đề STEM 16

1.4.6 Phương pháp đánh giá năng lực giải quyết vấn đề .22

1.5 Điều tra thực tiễn việc dạy học theo định huớng giáo dục STEM trong trường phổ thông .23

1.5.1 Mục đích điều tra 23

1.5.2 Phương pháp điều tra .23

1.5.3 Kết quả điều tra thông qua phiếu phỏng vấn .24

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 26

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MỘT SỐ CHỦ ĐỀ STEM NỘI DUNG KIẾN THỨC

“CÁC LỰC CƠ HỌC ” - VẬT L 10 27

2.1 Phân tích nội dung kiến thức chủ đề “Các lực cơ học ” theo định hướng GD STEM 27

2.1.1 Mục tiêu dạy học chủ đề “Các lực cơ học” Vật lí 10 27

2.1.2 Cấu trúc nội dung các chủ đề “ Các lực cơ học” Vật lí 10 31

2.1.3 Mối quan hệ giữa mục tiêu, chương trình, nội dung các chủ đề “Các lực cơ học ” Vật lí 10 với mục tiêu, nội dung GD STEM 31

2.2 Thiết kế chủ đề GD STEM nội dung kiến thức các chủ đề “Các lực cơ học” 31

2.2.1 Chủ đề 1: Chế tạo nhà nổi ……… …….32

2.2.2 Chủ đề 2: Chế tạo dù bảo vệ tên lửa nước……… … …46

2.2.3 Chủ đề 3: Chế tạo cầu trượt (Phục lục 1) ……… ….60

2.2.4 Chủ đề 4: Chế tạo cân lò xo (Phục lục 1) ……….…… … 60

2.3 Công cụ đánh giá cho 4 chủ đề GD STEM ……….60

2.3.1 Tiêu chí đánh giá phương án thiết kế ……… ……… … ….60

2.3.2 Tiêu chí dánh giá sản phẩm ……… ……… ……….61

2.3.3 Xây dựng bộ công cụ đánh giá …… ……….…….….62

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 62

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 63

3.1.Mục đích thực nghiệm sư phạm 63

3.1.1 Mục đích 63

3.1.2 Nhiệm vụ 63

3.2.Đối tượng thực nghiệm sư phạm 63

3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 63

3.3.1 Phương pháp quan sát 64

3.3.2 Phương pháp thống kê: … 64

3.4.Những thuận lợi và khó khăn gặp phải khi tiến hành thực nghiệm sư phạm - 64

3.4.1 Thuận lợi 64

3.4.2 Khó khăn 64

3.5 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm 64

3.6.Tổ chức thực nghiệm 65

3.7 Phân tích diễn biến quá trình thực nghiệm sư phạm… 65

3.7.1 Chủ đề 1: Chế tạo nhà nổi ……… …72

3.7.2 Chủ đề 2: Chế tạo tên lửa nước có gắng dù ………… ………….…… 90

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 106 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO 109 PHỤ LỤC PL1 Phụ lục 1: ……….…… ……PL1

2.2.3 Chủ đề 3: Chế tạo cầu trượt ……… ……… PL1 2.2.4 Chủ đề 4: Chế tạo cân lò xo ……… PL12

Phụ lục 2: PHIẾU KHẢO SÁT THỰC TRẠNG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “ CÁC LỰC

CƠ HỌC ”- VẬT LÍ 10 , THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM …………PL25 Phụ lục 3: CẤU TRÚC NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH… … …… PL28 Phụ lục 4: PHIẾU HỌC TẬP CỦA HỌC SINH……….…… PL30

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

TÊN ĐỀ TÀI

TỔ CHỨC DẠY HỌC NỘI DUNG CÁC LỰC CƠ HỌC – VẬT LÍ 10 THEO

ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM

Ngành: Lý luận và PPDH bộ môn Vật lí

Họ tên học viện: NGUYỄN TRỌNG CHUNG

Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Thanh Hải

Cơ sở ĐT: Trường Đại Học Sư Phạm – Đại học Đà Nẵng

Tóm tắt: Dạy học vật lí theo định hướng STEM nhằm góp phần thực hiện mục

tiêu của Chương trình giáo dục phổ thông năm 2018, đáp ứng yêu cầu đổi mới phương pháp dạy học trong chương trình giáo dục phổ thông mới, là phương tiện truyền tải kiến thức mang đến hiệu quả cao trong học tập nhằm phát triển các phẩm chất và năng lực cho học sinh Luận văn đã phân tích cơ sở lý luận của dạy học định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh; phân tích một số nội dung kiến thức về “Các lực cơ học” – Vật lí 10 Tiến hành xây dựng một số chủ

đề giáo dục STEM để tổ chức dạy học Đồng thời, nêu rõ các kiến thức STEM trong mỗi chủ đề, mục tiêu chủ đề, thiết kế giáo án giảng dạy theo định hướng giáo dục STEM và xây dựng tiêu chí đánh giá chủ đề giáo dục STEM để hỗ trợ giáo viên thực hiện đánh giá năng lực của học sinh thông qua chủ đề Trong phạm vi đề tài này, tôi nghiên cứu hiệu quả việc dạy học theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong thực tiễn cho học sinh từ các kiến thức vật lí về “Chủ

đề các lực cơ học” bằng cách cho học sinh vận dụng kiến thức đã học để giải các bài toán kỹ thuật về STEM như: chế tạo nhà vượt lũ, chế tạo dù bảo vệ tên lửa nước, chế tạo cầu trượt và chế tạo cân lò xo Sau đó tiến hành thực nghiệm sư phạm hai chủ đề

để đánh giá kết quả nghiên cứu thông qua bộ công cụ đánh giá và các tiêu chí đánh giá cụ thể tương ứng với mỗi chủ đề từ những hoạt động cụ thể của học sinh

Kết quả đề tài cho thấy tổ chức dạy học một số kiến thức về “Chủ đề các lực

cơ học”-Vật lí 10 theo định hướng giáo dục STEM đã mang lại hiệu quả cao, đáp ứng được các yêu cầu đổi mới phương pháp dạy học ở trường phổ thông hiện nay cũng như đáp ứng được mục tiêu dạy học mà đề tài tôi đã đề ra, đó là: dạy học theo định hướng giáo dục Stem nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh Tôi cho rằng tiến trình dạy học theo định hướng STEM được xây dựng có thể mở rộng để

tổ chức dạy học một số kiến thức trong chương trình Vật lí phổ thông mới cho các khối lớp 11,12 sau này

Từ khóa: Tổ chức dạy học; Các lực cơ học; Giáo dục STEM; Năng lực; Năng lực giải quyết vấn đề

Xác nhận của GV hướng dẫn

TS Nguyễn Thanh Hải

Người thực hiện đề tài

Nguyễn Trọng Chung

INFORMATION PAGE OF MASTER THESIS

NAME OF THESIS ORGANIZING THE TEACHING OF MECHANICAL FORCES - PHYSICS

GRADE 10 ACCORDING TO STEM EDUCATION ORIENTATION

Major: Theory and method of teaching physics

Full name of Master student: NGUYEN TRONG CHUNG

Supervisors: Dr Nguyen Thanh Hai

Training institution: University of Education, The University of Da Nang

Abstract: STEM-oriented physics teaching that aims to meet the goals of

the General Education Program in 2018 and meet the requirement of innovating

teaching methods in the new general education program serves as an effective means

for knowledge transmission This teaching approach helps develop students’s qualities

and abilities by boosting efficiency in the learning process The thesis analyzes the

theoretical basis of STEM-oriented teaching in order to develop problem-solving

ability for students; creates some contents related to “Mechanical forces'' – Physics

grade 10; develops a number of STEM sub-topics for teaching and presents specific

knowledge, objectives, lesson plans and evaluation criteria for each sub-topic Within

the scope of this topic, I’ve done my research on the effectiveness of STEM-oriented

teaching in order to improve students’s problem-solving capacity in practice of their

knowledge on “Mechanical forces”, by letting students apply their knowledge to solve

technical problems in STEM such as building flood-proof houses, making parachutes

to protect water rockets, manufacturing slides and making spring scales Afterward, I

conducted pedagogical experiments focusing on two specific topics to assess the

outcomes of my research using a set of assessment tools and evaluation criteria for

each topic, aligned with the particular activities undertaken by the students

The results indicate that restructuring the teaching approach of topic

“Mechanical Forces" towards STEM education is highly effective This approach

fulfills the demand for revitalizing conventional teaching methods within the school

system while also aligning with the objective of improving students' problem-solving

abilities, as outlined in my thesis I believe that the developed STEM-oriented

teaching methodology can be extrapolated to structure the teaching curriculum for the

subsequent grades 11 and 12 in the new General Physics programe

Key word: Organizing teaching; Mechanical forces; STEM education;

Capacity; Problem solving capacity

1.7 GV đánh giá khả năng tổ chức dạy học chủ đề “Các lực cơ học”- Vật

lí 10 theo định hướng GD STEM

25

1.8

GV đánh giá thuận lợi để triển khai dạy học nội dung kiến thức kiến

thức chủ đề “Các lực cơ học” – Vật lí 10 theo định hướng GD

STEM

25

1.9 GV đánh giá khó khăn để triển khai dạy học nội dung kiến thức chủ

đề “Các lực cơ học” – Vật lí 10 theo định hướng GD STEM

2.6 Bảng vật liệu giáo viên yêu cầu mỗi nhóm chuẩn bị 35

2.8 Chuỗi hoạt động dạy học chủ đề “Chế tạo nhà nổi” 38

2.9 Các kiến thức thuộc lĩnh vực STEM trong chủ đề mô hình tên lửa

nước

47

2.10 Kế hoạch tổ chức hoạt động DH “Chế tạo dù bảo vệ tên lửa nước”

theo định hướng GD STEM

48

2.12 Bảng vật liệu giáo viên yêu cầu mỗi nhóm chuẩn bị 49 2.13 Các bước lắp ráp mô hình tên lửa nước có gắn dù 51 2.14 Chuỗi hoạt động dạy học chủ đề “Chế tạo dù bảo vệ tên lửa nước” 53

3.1 Danh sách HS được đánh giá sự phát triển NL GQVĐ 63

3.3 Bảng đánh giá mức độ thể hiện NL GQVĐ của HS 66 3.4 Kết quả thu được NL GQVĐ của HS trong chủ đề 1 81

3.7 Tiêu chí đánh giá mức độ đạt được NL GQVĐ của HS 86 3.8 Các mức độ HS đạt được ở NL thành tố 1 qua các chủ đề 86

3.9 Các mức độ HS đạt được ở NL thành tố 3 qua các

chủ đề

86

3.10 Các mức độ HS đạt được ở NL thành tố 4 qua các chủ đề 86 3.11 Các mức độ HS đạt được ở NL thành tố 5 qua các chủ đề 87

3.12 Kết quả các mức độ đạt được thành tố và tổng thể NLGQVĐ qua

chủ đề

87

3.14 Kết quả thu được NL GQVĐ của HS trong chủ đề 2 (Ghi chú: “-”

Không đánh giá, “ X”: Đạt)

99

3.17 Tiêu chí đánh giá mức độ đạt được NL GQVĐ của HS 103

3.18 Các mức độ HS đạt được ở NL thành tố 1 qua các chủ đề 103 3.19 Các mức độ HS đạt được ở NL thành tố 3 qua các chủ đề 103 3.20 Các mức độ HS đạt được ở NL thành tố 4 qua các chủ đề 104 3.21 Các mức độ HS đạt được ở NL thành tố 5 qua các chủ đề 104

3.22 Kết quả các mức độ đạt được thành tố và tổng thể NLGQVĐ qua

chủ đề

104

2.17 Các kiến thức thuộc lĩnh vực STEM trong chủ đề mô hình cầu

2.20 Bảng vật liệu giáo viên yêu cầu mỗi nhóm chuẩn bị PL3

2.22 Chuỗi hoạt động dạy học chủ đề “Chế tạo cầu trượt” PL5

2.23 Các kiến thức thuộc lĩnh vực STEM trong chủ đề mô hình cân lò

2.26 Bảng vật liệu giáo viên yêu cầu mỗi nhóm chuẩn bị PL15

2.28 Chuỗi hoạt động dạy học chủ đề “Chế tạo cân lò xo” PL18

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Số hiệu

hình

1.2 Sơ đồ cấu trúc đa thành tố của NL (Đỗ Hương Trà, 2016) 8

1.4 Phát triển NL GQVĐ theo định hướng GD STEM 15 3.1 HS nhóm 4 trả lời câu hỏi tình huống vấn đề 73 3.2 Các nhóm tiến hành thiết kế mô hình nhà vượt lũ 74

3.4 Nhóm 2 trình bày bản thiết kế mô hình nhà nổi 75

3.6 HS các nhóm chuẩn bị dụng cụ, vật liệu và phân công nhiệm vụ 77 3.7 Nhóm 1 đang gặp khó khăn về cách làm cho nhà nổi nâng lên và

hạ xuống theo nước

77

3.10 HS nhóm 2 đang nghiên cứu phương án tính lực nâng và trọng

lượng của nhà nổi

79

3.11 HS nhóm 2 đánh giá khả năng chịu trọng lượng của nhà

nổi và các bộ phận khác

79

3.12 HS nhóm đang điều chỉnh các bộ phận của nhà nổi 80

3.16 Các nhóm tiến hành thiết kế mô hình tên lửa nước có gắng dù bảo

vệ

92 3.17 GV gợi ý HS về phương án thiết kế hệ thống bung dù 92

3.18 Nhóm 3 trình bày bản thiết kế mô hình tên lửa nước có gắng dù

bảo vệ

93

3.19 Bản thiết kế mô hình tên lửa nước có dù bảo vệ 93 3.20 HS các nhóm chuẩn bị dụng cụ, vật liệu và phân công nhiệm vụ 94 3.21 Nhóm 3 đang gặp khó khăn về cách làm cho dù bung ra khi ở độ

cao phù hợp

95 3.22 HS đang tiến hành chế tạo khoá làm dù bung 95

3.24 HS đang nghiên cứu phương án làm sao tên lửa nước bay được cao 96 3.25 HS đánh giá khả năng bung dù ở thời điểm phù hợp 97 3.26 HS nhóm đang điều chỉnh các bộ phận của tên lửa 97

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Quá trình toàn cầu hóa đang diễn ra mạnh mẽ, làm thay đổi tất cả các lĩnh vực, trong đó đặc biệt là khoa học và công nghệ, giáo dục và đào tạo dẫn đến sự chuyển biến nhanh chóng về cơ cấu và chất lượng nguồn nhân lực của nhiều quốc gia Điều này đòi hỏi giáo dục và đào tạo phải có những thay đổi một cách căn bản và toàn diện, từ triết lí, mục tiêu đến nội dung, phương pháp và hình thức tổ chức dạy - học nhằm phát triển cho người học hệ thống năng lực cần thiết để có thể tham gia hiệu quả vào thị trường lao động trong nước và quốc tế Vì vậy, phát triển chương trình giáo dục phổ thông dựa trên phát triển năng lực là lựa chọn tất yếu khách quan và phù hợp với yêu cầu phát triển của xã hội

Chính vì thế, việc dạy học không phải là “tạo ra kiến thức”, “truyền thụ kiến thức” hay “chuyển giao kiến thức” mà phải đào tạo người học biết vận dụng kiến thức vào thực tiễn cuộc sống để đáp ứng với những biến đổi trên

Đặc thù của môn Vật lí là môn khoa học thực nghiệm, nên một trong các khâu quan trọng của quá trình đổi mới phương pháp dạy học Vật lí là tăng cường hoạt động nghiên cứu và tìm hiểu các ứng dụng kỹ thuật của Vật lí trong quá trình học tập thông qua việc giao nhiệm vụ liên quan đến việc tìm hiểu công dụng, nguyên tắc hoạt động, cấu tạo và chế tạo thí nghiệm để học sinh được nghiên cứu khoa học, qua đó giúp học sinh hiểu sâu sắc các kiến thức Vật lí Thông qua các nhiệm vụ này, học sinh sẽ được rèn luyện kĩ năng, kỹ xảo, giáo dục tổng hợp, hình thành tư duy sáng tạo và tinh thần làm việc tập thể Từ đó, học sinh có cơ hội phát triển các năng lực của người công dân trong thời đại mới

Trong luận văn này, tôi đề cập đến việc nghiên cứu và vận dụng quan điểm giáo dục STEM Đây là phương thức giáo dục tích hợp theo cách tiếp cận liên môn và thông qua thực hành, ứng dụng, trải nghiệm sáng tạo STEM là viết tắt của các từ Science (khoa học), Technology (công nghệ), Engineering (kỹ thuật) và Math (toán học) Giáo dục STEM về bản chất được hiểu là trang bị cho người học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học Các kiến thức và kỹ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau giúp học sinh không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể áp dụng để thực hành và tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày

Qua quá trình nghiên cứu chương trình Vật lí 10 của chương trình giáo dục phổ thông 2018, tôi thấy kiến thức phần “Các lực cơ học” có rất nhiều ứng dụng trong đời sống và kĩ thuật Giáo viên có thể tổ chức cho các nhóm học sinh nghiên cứu cấu tạo, công dụng, tự thiết kế và làm thí nghiệm ở nhà tạo cơ hội rèn luyện kĩ năng, thao tác thí

nghiệm, biết ứng dụng kiến thức vào trong đời sống và kĩ thuật, điều này làm cho việc hiểu kiến thức của học sinh trở nên sâu sắc và bền vững

Chính vì những lí do trên, với mong muốn góp phần vào việc đổi mới nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy học môn Vật lí ở trường THPT, tôi xác định đề tài nghiên

cứu: “Tổ chức dạy học nội dung các lực cơ học – Vật lí 10 theo định hướng giáo dục Stem”

2 Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Trên thực tế, hiện nay có rất nhiều nghiên cứu khoa học nhằm phát triển NL GQVĐ theo định hướng GD STEM cho HS Điển hình các bài viết chuyên đề đăng trên các tạp chí, báo GD và Thời đại, GV và Nhà trường Nghiên cứu GD, Khoa học GD như: Hội thảo khoa học GD STEM trong chương trình GDPT mới, TP Hồ Chí Minh

“Tổ chức dạy học một số kiến thức chương Động lực học chất điểm vật lí 10 theo định hướng GD STEM” Hoàng Phước Muội, Nguyễn Thanh Nga (2017) “Tổ chức dạy học chủ đề “chế tạo máy lạnh mini di động” - Vật lí 10 theo định hướng GD STEM” của

TS Phùng Thị Lố Loan Luận văn thạc sĩ KHGD 2020 của tác giả Phạm Mỹ Thuận, “

Tổ chức dạy học chương các định luật bảo toàn - Vật lí 10 theo định hướng GD STEM Luận văn thạc sĩ về “Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học phần “Nhiệt học” – Vật lí 10 theo định hướng GD STEM”…

Tuy nhiên, nghiên cứu về dạy học Vật lí theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển NL GQVĐ, đặc biệt về mảng kiến thức quan trọng như chủ đề về các lực cơ

học trong chương trình GDPT mới - Vật lí 10 còn chưa nhiều Vì vậy đề tài “ Tổ chức dạy học nội dung các lực cơ học – Vật lí 10 theo định hướng giáo dục Stem” là một đề

tài còn khá mới, cần phải nghiên cứu nghiêm túc để tận dụng được đóng góp to lớn từ

nó

3 Mục tiêu nghiên cứu

Tổ chức dạy học nội dung Các lực cơ học – Vật lí 10 theo định hướng giáo dục Stem nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

4 Giả thuyết nghiên cứu khoa học

Nếu thiết kế và tổ chức được tiến trình dạy học nội dung Các lực cơ học – Vật lí

10 theo định hướng giáo dục stem sẽ phát triển được năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Hoạt động dạy và học một số nội dung về các lực cơ học trong chương trình Vật lí 10 theo định hướng giáo dục STEM

- Phạm vi nghiên cứu

+ Thời gian nghiên cứu: Tháng 9/2022 đến tháng 2/2023

+ Nội dung nghiên cứu: Dạy và học chủ đề 3 của SGK Vật lý 10 của nhóm tác giả Cánh Diều

+ Không gian nghiên cứu: Học sinh lớp 10T2, 10T5 - Trường THPT An Phước, Ninh Thuận

6 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lí luận về GD STEM, DH định hướng phát triển NL HS THPT

- Phân tích nội dung kiến thức về “Chủ đề các lực cơ học ”- Vật lí 10 của nhóm

tác giả Cánh Diều theo định hướng STEM

- Xây dựng chủ đề GD STEM nội dung kiến thức về “Các lực cơ học ”- Vật lí

10

- Đề xuất tiến trình DH các chủ đề GD STEM đã xây dựng

- Xây dựng bộ công cụ đánh giá NL của HS theo định hướng GD STEM

- Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giả thuyết khoa học

7 Phương pháp nghiên cứu

7.1 Phương pháp nghiên cứu lý luận

- Nghiên cứu các văn kiện của Đảng, Nhà nước, Bộ giáo dục về đổi mới phương pháp giáo dục, mục tiêu giáo dục trong giai đoạn mới

- Nghiên cứu việc các tài liệu, sách báo về vấn đề phát triển năng lực giải quyết vấn đề của HS trong dạy học nói chung, vật lí nói riêng

- Nghiên cứu cơ sở lý luận của dạy học vật lý theo hướng tiếp cận năng lực nói chung và năng lực giải quyết vấn đề nói riêng

- Nghiên cứu các phương pháp, kỹ thuật dạy học hiện đại nói chung và dạy học theo phương pháp dạy học STEM nói riêng

- Nghiên cứu nội dung, chương trình phổ thông 2018 Vật lí 10 và các tài liệu liên quan

7.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Sử dụng phương pháp điều tra thực trạng về năng lực giải quyết vấn đề của của

HS đối với các môn học nói chung, vật lí nói riêng Điều tra việc áp dụng phương pháp dạy học theo định hướng giáo dục stem để bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của HS

- Sử dụng Rubrics, hồ sơ học tập để đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của HS

- Sử dụng thống kê toán học để phân tích, xử lí kết quả thực nghiệm, từ đó đánh giá sự phát triển NLGQVĐ của học sinh và khẳng định tính khả thi của đề tài

8 Đóng góp của đề tài

- Xây dựng được một số nội dung dạy học về các lực cơ học - Vật lí 10 theo định hướng chủ đề stem nhằm phát triển NLGQVĐ của học sinh

- Đánh giá được NLGQVĐ của học sinh ở lớp thực nghiệm

9 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và phần kiến nghị, tài liệu tham khảo và mục lục thì nội dung của luận văn được cấu trúc thành 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn về dạy học của theo định hứng giáo dục STEM trong trường phổ thông

Chương 2: Thiết kế một số chủ đề giáo dục STEM nội dung kiến thức về “Các lực

cơ học” - Vật lí 10

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ GIÁO DỤC STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH 1.1 Hoạt động dạy học cho học sinh THPT theo định hướng GD STEM 1.1.1 Bản chất của quá trình dạy học định hướng phát triển năng lực học sinh

DH PTNL là mô hình DH nhằm mục tiêu phát triển tối đa phẩm chất và năng lực của người học, trong đó người học tự nghiên cứu, tìm hiểu và hoàn thành nhiệm vụ nhận thức dưới sự định hướng, tổ chức, hướng dẫn và hỗ trợ của người dạy Quá trình DH không nặng về tập trung trang bị kiến thức cho người học (HS học được những gì) mà chuyển sang dạy cho HS làm được những gì từ điều đã học, dựa trên nguyên lí: Học đi đôi với hành, lí luận gắn với thực tiễn, giáo dục nhà trường kết hợp với giáo dục gia đình

và giáo dục xã hội Khái niệm này được tóm tắt và khái quát bằng sơ đồ dưới đây:

Hình 1.1 Mô hình dạy học phát triển năng lực

Vậy DH PTNL nhấn mạnh vai trò chủ thể của người học trong quá trình tiếp thu tri thức Người học phải tự giác, tích cực tham gia tìm kiếm, phát hiện, nêu vấn đề, trao đổi, phản bác, chứng minh, phân tích rút ra nhận xét, kết luận của mình GV là người nêu nhiệm vụ, truyền cảm hứng, hướng dẫn, gợi mở vấn đề, hỗ trợ và nêu ý kiến của mình khi cần thiết GV không làm thay HS, không truyền đạt kiến thức có sẵn một cách

áp đặt mà phải để cho HS nghĩ nhiều hơn, nói nhiều hơn và làm nhiều hơn Mọi ý kiến của HS cần được tôn trọng [28]

1.1.2 Đặc trưng của quá trình dạy học trong thời đại của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0

Đặc trưng lớn nhất của cuộc cách mạng 4.0 này chính là sự kết hợp giữa thực tế và

hệ thống ảo nhằm tạo ra máy móc tự động hoá cùng nhiều mô hình trí thông minh nhân tạo Cách mạng Công nghiệp 4.0 ra đời tác động mạnh mẽ đến nhiều lĩnh vực, nhiều

khía cạnh trong đời sống xã hội, đặc biệt không thể thiếu một nguồn nhân lực chất lượng cao; mà nguồn nhân lực lại là đối tượng trực tiếp của giáo dục và đào tạo [27]

Công nghệ 4.0 trong giáo dục là hệ thống giáo dục hiện đại áp dụng những thành tựu khoa học công nghệ vượt trội của thời đại công nghiệp 4.0 vào trong giáo dục Trong

đó người học được giáo dục kiến thức và kỹ năng liên ngành nhất là các kỹ năng quản trị và kỹ năng điều khiển máy móc Giáo dục được phát triển như một hệ sinh thái, nơi

mà mọi yếu tố được liên kết với nhau thông qua không gian mạng Quan hệ dạy và học được mở rộng không chỉ giữa giáo viên với học sinh mà còn là học sinh với học sinh, học sinh với mọi người xung quanh, học sinh với nguồn kiến thức mở…

Ứng dụng công nghệ 4.0 trong giáo dục chủ yếu về cách thức tích hợp công nghệ 4.0 vào trong lĩnh vực giáo dục như: ứng dụng thiết bị mang theo mình hỗ trợ cho công tác giảng dạy, đào tạo và học tập; các khóa học đại trà trực tuyến mở, nơi giảng viên và học viên phải tham dự trực tuyến và sáng tạo mở là sự kết hợp giữa con người và máy tính để hình thành hệ thống có nguồn lực phân tán thực hiện các nhiệm vụ đổi mới mà bản thân con người hay máy tính đều không thể hoàn thành được

Cuộc cách mạng 4.0 đã tạo ra sự thay đổi đối với thị trường lao động trong mọi khía cạnh, đặc biệt là đối với trình độ chuyên môn Điều này đặt ra yêu cầu cho giáo dục

là cần phải đào tạo nguồn nhân lực có đủ chuyên môn để thích nghi được với môi trường

kỹ thuật mới Chính yêu cầu đó đã biến môi trường giáo dục vốn chỉ tập trung truyền tải những kiến thức hàn lâm thì nay đã đổi mới bằng việc cung cấp cho người học cả những kiến thức về kỹ năng bao gồm kỹ năng thực hành, kỹ năng làm việc nhóm, kỹ năng tư duy sáng tạo, kỹ năng phản biện [25]

Trước hết cần phải thay đổi về vai trò và nhận thức của giáo viên trong giảng dạy Giáo viên không còn chỉ đơn thuần là người truyền tải tri thức mà còn phải là người có

đủ kiến thức, kỹ năng chuyên môn, chịu khó tìm tòi và sáng tạo những phương pháp học tập mới, hiệu quả Để làm những điều đó, tất nhiên không thể thiếu sự đầu tư vào cơ sở vật chất của cả người dạy lẫn người học Bên cạnh đó, bản thân người học cũng cần tự thay đổi cách thức học tập, chủ động thích nghi với những thay đổi của công nghệ

4.0 trong giáo dục

1.2 Cơ sở lí thuyết về GD STEM

1.2.1 Khái niệm GD STEM

Giáo dục STEM dựa trên ý tưởng trang bị cho người học những kiến thức, kỹ năng liên quan đến các lĩnh vực: Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Mathematics (Toán học) – Theo cách tiếp cận liên môn và người học có thể áp dụng để giải quyết vấn đề trong cuộc sống hàng ngày

Thay vì dạy bốn môn học như các đối tượng tách biệt và rời rạc, STEM kết hợp chúng thành một mô hình học tập gắn kết dựa trên các ứng dụng thực tế

Giáo dục STEM không hướng đến mục tiêu đào tạo để học sinh trở thành những nhà toán học, nhà khoa học, kỹ sư hay những kỹ thuật viên mà chủ yếu là trang bị cho học sinh kiến thức, kỹ năng để làm việc và phát triển trong thế giới công nghệ hiện đại ngày nay Tạo ra những con người có thể đáp ứng được nhu cầu công việc của thế kỷ

21, đáp ứng sự phát triển kinh tế, xã hội của quốc gia và có thể tác động tích cực đến sự thay đổi của nền kinh tế tri thức trong bối cảnh toàn cầu hóa

Ngoài ra, giáo dục STEM còn chú trọng trang bị cho học sinh những kỹ năng sống cần thiết cho sự thành công trong công việc sau này, đó là những kỹ năng thế kỷ 21 như

kỹ năng giao tiếp, kỹ năng làm việc nhóm, kỹ năng giải quyết vấn đề, tư duy phản biện, sáng tạo,…[12]

1.2.2 Đặc trưng của GD STEM

Đặc trưng thứ nhất, bài học STEM gắn với tình huống và vấn đề thực tiễn: Các

tình huống hoặc các vấn đề thực tiễn được nêu ra có liên quan đến các vấn đề xã hội, kinh tế, môi trường cần được có những giải pháp và nỗ lực thực hiện Những vấn đề thực tiễn có thể gắn với cá nhân học sinh, với thực tiễn địa phương

Đặc trưng thứ hai, bài học STEM thường được phỏng theo quy trình thiết kế kỹ thuật: Học sinh được yêu cầu thiết kế, chế tạo, vận hành thử nghiệm và tối ưu hoá một

sản phẩm phục vụ cho yêu cầu của đời sống Để thực hiện được các nhiệm vụ đó, học sinh có thể được hướng dẫn thông qua văn bản, video,… hoặc dưới sự hướng dẫn trực tiếp của giáo viên Với sự định hướng, hỗ trợ của giáo viên, học sinh sẽ đặt ra các vấn

đề bản thân gặp phải, có thể là tìm hiểu nguyên lý hoạt động của sản phẩm, các bước chế tạo… và tìm cách giải quyết Trong quá trình tìm cách giải quyết sẽ có những ý tưởng nảy sinh, giải pháp mới Quá trình thiết kế – thử nghiệm – điều chỉnh” được vận hành liên tục

Đặc trưng thứ ba, bài học STEM dẫn học sinh vào chuỗi hoạt động tìm tòi, khám phá có kết thúc mở: Trong các bài học STEM, con đường học tập có kết thúc mở, trong

một quy trình không quá ràng buộc Điều ràng buộc, nếu có, chỉ là những vật liệu được cung cấp sẵn, hoặc cách giới hạn điều kiện vận dụng của sản phẩm

Đặc trưng thứ tư, bài học STEM hướng tới việc định hướng nghề nghiệp: Việc

tổ chức học sinh làm việc nhóm hiệu quả, chẳng hạn như thực hiện một quy trình sản xuất là việc không dễ dàng, nhưng đem lại cơ hội cho việc giáo dục định hướng nghề nghiệp cho học sinh Qua hoạt động STEM, học sinh hiểu yêu cầu cần có của nghề nghiệp STEM, đối chiếu với khả năng, sở trường của bản thân từ đó có thể hình thành thái độ đối với nghề nghiệp trong tương lai

Đặc trưng thứ năm, bài học STEM có các nội dung toán học và khoa học được

liên kết chặt chẽ: Trong các bài học STEM, các nội dung toán học và khoa học nên được

kết nối và tích hợp Kiến thức, kĩ năng toán học và khoa học là những kiến thức nền để

học sinh có thể động vào giải quyết các vấn đề thông qua các công cụ kĩ thuật và đúc

rút thành các quy trình công nghệ

Đặc trưng thứ sáu, bài học STEM không có câu trả lời đúng duy nhất, kể cả việc

“thiết kế – thử nghiệm – điều chỉnh” cũng là một phần cần thiết của bài học Các thí

nghiệm khoa học cho các nhóm sẽ được diễn ra cùng lúc, có thể giống nhau nhưng chưa

chắc đã ra kết quả giống nhau Qua đó, học sinh có thể chấp nhận các kết quả tương tự

hoặc bác bỏ một giả thuyết nào đó

Đặc trưng thứ bảy, bài học STEM hướng tới việc phát triển phẩm chất, năng lực

của học sinh Thông qua quá trình vận dụng kiến thức, kĩ năng của các lĩnh vực khác

nhau trong giáo dục STEM sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho học sinh phát triển năng lực

Việc giải quyết những nhiệm vụ thực tiễn thông thường tạo cơ hội cho học sinh thể hiện

năng lực ở mức độ cao trong quá trình phát triển năng lực [29]

Dưới đây là chu trình DH STEM được nhiều nhà nghiên cứu GD STEM chấp

Để xây dựng chủ đề GD STEM cần dựa trên sáu tiêu chí sau:

Tiêu chí 1: Chủ đề bài học STEM tập trung vào các vấn đề thực tiễn: Trong các

bài học STEM, học sinh được đặt vào các vấn đề thực tiễn xã hội, kinh tế, môi trường

và yêu cầu tìm giải pháp

- Tiêu chí thứ hai: Cấu trúc bài học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật: Quy

trình thiết kế kỹ thuật cung cấp một tiến trình linh hoạt đưa học sinh từ việc xác định

một vấn đề hoặc một yêu cầu thiết kế đến sáng tạo và phát triển giải pháp Theo quy trình này, học sinh thực hiện:

• Xác định vấn đề

• Nghiên cứu kiến thức nền

• Đề xuất nhiều ý tưởng cho các giải pháp

• Lựa chọn giải pháp tối ưu

• Phát triển và chế tạo một mô hình ( nguyên mâu)

• Thử nghiệm và đánh giá

• Hoàn thiện thiết kế

- Tiêu chí thứ ba: Phương pháp DH STEM đưa HS vào hoạt động tìm tòi và khám

phá, định hướng hành động, trải nghiệm và sản phẩm: Trong bài học STEM, hoạt động của học sinh được thực hiện theo hướng mở có “ khuôn khổ” về các điều kiện mà học sinh được sử dụng Hoạt động học của học sinh là hoạt động được chuyển giao và hợp tác; các quyết định về giải pháp giải quyết vấn đề là của chính học sinh Học sinh thực hiện các hoạt động trao đổi thông tin để chia sẻ ý tưởng và tái thiết kế nguyên mẫu của mình nếu cần Học sinh tự điều chỉnh các ý tưởng của mình và thiết kế hoạt động khám phá của bản thân

- Tiêu chí thứ tư: Hình thức tổ chức bài học STEM lôi cuốn học sinh vào hoạt

động nhóm kiến tạo: Giúp học sinh làm việc cùng nhau như một nhóm kiến tạo không bao giờ là một việc dễ dàng Tuy nhiên, việc này sẽ trở nên dễ dàng hơn nếu tất cả giáo viên STEM ở trường làm việc cùng nhau để áp dụng làm việc nhóm, sử dụng cùng một ngôn ngữ, tiến trình và mong đợi cho học sinh Làm việc nhóm trong thực hiện các hoạt động của bài học STEM là cơ sở phát triển năng lực giao tiếp và hợp tác

- Tiêu chí thứ năm: Nội dung bài học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa

học và toán học mà HS đã và đang học: Trong các bài học STEM, giáo viên cần kết nối

và tích hợp một cách có mục đích nội dung từ các chương trình khoa học, công nghệ và toán Lập kế hoạch để hợp tác với các giáo viên toán, công nghệ và khoa học khác để hiểu rõ nội hàm của việc làm thế nào để các mục tiêu khoa học có thể tích hợp trong một bài học đã cho Từ đó, học sinh dần thấy rằng khoa học, công nghệ và toán không

phải là các môn học độc lập, mà chúng liên kết với nhau để giải quyết các vấn đề

- Tiêu chí thứ sáu:Tiến trình học bài STEM tính đến có nhiều đáp án đúng và coi

sự thất bại như là một phần cần thiết trong học tập: Một câu hỏi nghiên cứu đặt ra, có thể đề xuất nhiều giả thuyết khoa học; một vấn đề cần giải quyết, có thể đề xuất nhiều phương án, và lựa chọn phương án tối ưu Trong các giả thuyết khoa học, chỉ có một giả thuyết đúng Ngược lại, các phương án giải quyết vấn đề đều khả thi, chỉ khác nhau ở

mức độ tối ưu khi giải quyết vấn đề Tiêu chí này cho thấy vai trò quan trọng của năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong bài học STEM.[30]

1.3 Tiến trình bài học STEM cho học sinh THPT

- Bước 1: Lựa chọn nội dung dạy học: Căn cứ vào nội dung kiến thức trong chương trình

môn học và các hiện tượng, quá trình gắn với các kiến thức đó trong tự nhiên, xã hội; quy trình hoặc thiết bị công nghệ ứng dụng kiến thức đó trong thực tiễn để lựa chọn nội dung của bài học

- Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết: Xác định vấn đề cần giải quyết để giao cho

học sinh thực hiện sao cho khi giải quyết vấn đề đó, học sinh phải học được những kiến thức, kĩ năng cần dạy trong chương trình môn học đã được lựa chọn hoặc vận dụng những kiến thức, kỹ năng đã biết để xây dựng bài học

- Bước 3: Xây dựng tiêu chí của sản phẩm/giải pháp giải quyết vấn đề: Xác định rõ tiêu

chí của giải pháp/sản phẩm làm căn cứ quan trọng để đề xuất giả thuyết khoa học/giải pháp giải quyết vấn đề/thiết kế mẫu sản phẩm

- Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học: Tiến trình tổ chức hoạt động

dạy học 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 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).[31]

1.4 Phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học chủ đề GD STEM

1.4.1.Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề

1.4.1.1 Khái niệm năng lực

Khái niệm NL là phạm trù được nhiều nhà khoa học nghiên cứu và tiếp cận với nhiều cách diễn đạt khác nhau:

Theo tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế Thế giới (OECD, 2002): “Năng lực được hiểu 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” [10]

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 GQVĐ một cách có trách nhiệm và hiệu quả trong những tình huống linh hoạt”[22]

Theo Lương Việt Thái và cộng sự (2011): “Năng lực là tổng hợp những thuộc tính độc đáo của cá nhân phù hợp với những yêu cầu đặc trưng của một hoạt động nhất định, nhằm đảm bảo việc hoàn thành có kết quả tốt trong lĩnh vực hoạt động ấy”

Theo Đỗ Hương Trà (2016): “Năng lực là khả năng huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính tâm lí cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí, … để thực hiện thành công một loại công việc trong một bối cảnh nhất định”.[5]

Hình 1.3 Sơ đồ cấu trúc đa thành tố của NL (Đỗ Hương Trà, 2016)

Theo Bộ GD và ĐT (2018): “Năng lực là thuộc tính cá nhân được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con người huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, chí, … thực hiện thành công một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể ”.[3]

1.4.1.2 Khái niệm giải quyết vấn đề

Khái niệm GQVĐ được các nhà nghiên cứu trình bày với nhiều cách diễn đạt khác nhau Theo cách diễn đạt của nhóm tác giả Reeff et al (2006): “GQVĐ là khả năng suy nghĩ và hành động trong những tình huống không có quy trình, thủ tục, giải pháp thông thường có sẵn Người GQVĐ có thể ít nhiều xác định được mục tiêu hành động, nhưng không phải ngay lập tức biết cách làm thế nào để đạt được nó Sự am hiểu tình huống VĐ (kiến thức nền) và lý giải dần việc đạt mục tiêu đó, trên cơ sở việc lập kế hoạch và suy luận, tạo thành quá trình GQVĐ” [21]

Vậy GQVĐ là một quá trình tư duy phức tạp, bao gồm sự hiểu biết, nêu lên các luận điểm, suy luận, đánh giá, để đưa ra một hoặc nhiều giải pháp khắc phục những khó khăn, thách thức của VĐ

1.4.1.3 Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề

Năng lực GQVĐ là khả năng của một cá nhân hiểu và giải quyết tình huống vấn

đề khi mà giải pháp giải quyết chưa rõ ràng Nó bao gồm sự sẵn sàng tham gia vào giải

quyết tình huống vấn đề đó - thể hiện tiềm năng là công dân tích cực và xây dựng (Định nghĩa trong đánh giá PISA, 2012) Giải quyết vấn đề: Hoạt động trí tuệ được coi là trình

độ phức tạp và cao nhất về nhận thức, vì cần huy động tất cả các năng lực trí tuệ của cá nhân Để GQVĐ, chủ thể phải huy động trí nhớ, tri giác, lý luận, khái niệm hóa, ngôn ngữ, đồng thời sử dụng cả cảm xúc, động cơ, niềm tin ở năng lực bản thân và khả năng kiểm soát được tình thế (Theo Nguyễn Cảnh Toàn - 2012 (Xã hội học tập - học tập suốt đời)) [17]

Năng lực GQVĐ là khả năng của một cá nhân “huy động”, 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,…

để hiểu và giải quyết vấn đề trong tình huống nhất định một cách hiệu quả và với tinh thần tích cực

1.4.2 Các biểu hiện của năng lực giải quyết vấn đề

Dựa trên cấu trúc, biểu hiện của các năng lực chung của HS, định hướng xây dựng chương trình được đưa ra trong “Dự thảo chương trình giáo dục phổ thông, chương trình tổng thể” [2] và kết quả nghiên cứu về NLGQVĐ, thực tiễn DH , chúng tôi xác định 10 biểu hiện NLGQVĐ của HS THPT như sau:

- Phân tích, xác định được mục tiêu, nhiệm vụ học tập trong chủ đề tích hợp;

- Đề xuất được các câu hỏi/vấn đề cần giải quyết trong chủ đề tích hợp;

- Phân tích, xác định được và thu thập, lựa chọn, kết nối các kiến thức liên môn cần thiết để thực hiện nhiệm vụ của chủ đề tích hợp;

- Đề xuất được các phương án giải quyết vấn đề đặt ra trong chủ đề tích hợp và lựa chọn được phương án phù hợp, sáng tạo;

- Lập được kế hoạch thực hiện nhiệm vụ;

- Thực hiện được kế hoạch đề ra theo phương án đã chọn một cách hiệu quả, đúng tiến độ với sự nỗ lực của cá nhân và hợp tác trong nhóm;

- Xây dựng sản phẩm, báo cáo kết quả thể hiện được nội dung hoạt động nghiên cứu, đầy đủ, khoa học, có tính sáng tạo;

- Trình bày sản phẩm rõ ràng, logic, khoa học, sáng tạo;

- Sử dụng các tiêu chí trong đánh giá và tự đánh giá kết quả;

Điều chỉnh trong quá trình thực hiện và vận dụng vào giải quyết các tình huống tương tự và tình huống mới [32]

1.4.3 Cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề

Hiện nay, có hai nhóm quan điểm về cấu trúc của NL tồn tại song song (Hoàng Hòa Bình, 2015): [7]

+ Nhóm quan điểm thứ nhất, tiếp cận cấu trúc NL theo nguồn lực hợp thành, bao gồm: tri thức, kĩ năng, thái độ với sự thể hiện của chúng trong hoạt động là NL hiểu, NL

làm và NL ứng xử

+ Nhóm quan điểm thứ hai, tiếp cận cấu trúc NL theo NL hợp phần Theo hướng

tiếp cận này, cấu trúc NL gồm 3 phần chính: [7]

Hợp phần của NL: là các lĩnh vực chuyên môn tạo nên NL

Thành tố của NL: là các NL hoặc kĩ năng bộ phận tạo nên mỗi hợp phần

Các chỉ số hành vi: là những bộ phận nhỏ được tách ra từ các thành tố và là kết quả đầu ra được mong đợi

Các chỉ số hành vi thường là những hành động thể hiện được như: viết ra (để đọc được), nói ra (để nghe được), làm (để quan sát được), tạo ra (sản phẩm vật chất để đánh giá được) Bên cạnh đó, để xác định mức độ chất lượng của mỗi chỉ số hành vi thì còn cần mô tả mức độ thành công của các hành vi mà HS thể hiện

Trên cơ sở phân tích cấu trúc của DH theo hướng NL hợp phần, kết hợp với việc tham khảo một số tài liệu của các tác giả nghiên cứu về NL GQVĐ, để phù hợp với hướng đi của đề tài, tôi đề xuất cấu trúc của NL GQVĐ gồm 5 thành tố và 14 chỉ số hành vi, và ở phần sau của luận văn tôi sẽ sử dụng cấu trúc NL GQVĐ của HS như bảng 1.1 dưới đây:

Bảng 1.1 Cấu trúc NL GQVĐ của HS (gồm 5 NL thành tố và 14 chỉ số hành vi)

đã biết)

GQVĐ 1.2

Diễn tả VĐ cần giải quyết dưới các phương thức

(ngôn ngữ, văn bản, bảng biểu, hình vẽ, …)

3.1 Đề xuất các giải pháp cho VĐ

Đưa ra được phương án GQVĐ khả thi cho mỗi

nguyên nhân đã xác định

GQVĐ 3.1

3.2 Đánh giá tính khả thi của giải pháp và lựa chọn giải pháp tối ưu

So sánh các giải pháp khả thi trên từng bình diện

về (mức độ hiệu quả, thời gian thực hiện, chi phí,

…) để ra quyết định lựa chọn thực hiện giải pháp

4.1 Lập kế hoạch thực hiện giải pháp

Phân tích giải pháp thành kế hoạch thực hiện cụ

thể, thuyết minh các kế hoạch cụ thể

4.3 Giám sát quá trình thực hiện giải pháp

Đánh giá các bước trong quá trình GQVĐ, phát hiện saisót, khó khăn, đưa ra điều chỉnh và thực

5.2 Đánh khả năng ứng dụng của giải pháp

Xem xét kết quả thu được trong bối cảnh mới, phát hiện những VĐ thành tố mới và diễn đạt VĐ mới

VĐ, từ đó HS sẽ phát triển được NL GQVĐ Việc học tập kiến thức mới gắn liền với ứng dụng chúng vào thực tiễn sẽ tăng hứng thú học tập, nghiên cứu của HS, từ đó nâng cao chất lượng GD trong các nhà trường NL theo định hướng GD STEM nhằm phát triển NL GQVĐ được thể hiện qua hình 1.4

Hình 1.4 Phát triển NL GQVĐ theo định hướng GD STEM

1.4.5 Tiêu chí đánh năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học chủ đề STEM

Việc đánh giá giúp cho GV có thông tin về mức độ tiến bộ của HS, qua đó tổ chức quá trình học tập đúng đắn hơn Đồng thời, việc đánh giá còn giúp người học điều chỉnh thái độ, hành vi, nâng cao tinh thần trách nhiệm và tự chịu trách nhiệm với kết quả học tập của mình, từ đó kích thích hứng thú học tập, nâng cao hiệu quả học tập của người học

Để phân chia các mức độ biểu hiện của hành vi thuộc các NL thành phần của NL GQVĐ, có thể dựa vào các tiêu chí sau:

- Theo chất lượng: Căn cứ vào chất lượng (mức độ hoàn thiện) của hành vi liên

quan đến hoạt động GQVĐ mà HS thực hiện

- Theo tính tự lực: Căn cứ vào mức độ tự lực của HS khi tham gia vào quá trình

thực hiện các nội dung công việc Trong quá trình đó có thể HS dựa hoàn toàn vào hướng dẫn của GV, hoặc HS trao đổi với bạn bè để tìm ra giải pháp, hoặc từng cá nhân biết cách đưa ra giải pháp của riêng mình Độ tự lực, độc lập của HS càng cao thì HS đạt được mức NL càng cao và ngược lại Dựa vào các tiêu chí đã đề cập ở trên, tôi tiến hành xây dựng thang đánh giá NL GQVĐ như bảng dưới đây:

Bảng 1.2 Bảng tiêu chí đánh giá NLGQ VĐ

NL thành

tố

Chỉ số hành vi

Biểu hiện tượng ứng các mức độ Mức 4

(Tốt)

Mức 3 (Khá)

Mức 2 (Trung bình)

Mức 1 (Yếu)

1 Phát

hiện VĐ

1.1 Tìm hiểu tình huống có

VĐ

Thực hiện các quan sát (thí nghiệm,

sự vật, hiện tượng trong thực tế) và

mô tả lại được toàn

bộ tình huống có

VĐ

Thực hiện các quan sát (thí nghiệm,

sự vật, hiện tượng trong thực tế) và

mô tả lại được một số thông tin của tình huống có

VĐ

Thực hiện các quan sát (thí nghiệm,

sự vật, hiện tượng trong thực tế) nhưng chưa

mô tả được tình huống

có VĐ

Chưa thực hiện các quan sát để tìm hiểu tình huống

có VĐ

1.2 Phát

hiện VĐ

Phân tích và giải thích các dữ kiện

đã cho để làm rõ VĐ, phát hiện được VĐ cần giải

quyết

Giải thích được các dữ kiện đã cho, xác định được dữ kiện cần phân tích để

làm rõ VĐ

Giải thích được một số

dữ kiện đã cho và chưa xác định được dữ kiện cần phân tích để

làm rõ VĐ

Chưa giải thích các dữ kiện để phát hiện được

VĐ

1.3 Phát

biểu VĐ

Diễn đạt được VĐ trọng tâm một cách đầy đủ, ngắn ngọn,

súc tích

Diễn đạt được VĐ một cách đầy đủ nhưng chưa

súc tích

Diễn đạt được một số trong VĐ nhưng dài dòng, lan man, không

đi vào trọng

tâm VĐ

Chưa diễn đạt được

tin

Thu thập được đầy đủ các nguồn thông tin về kiến thức mới và phương pháp cần sử dụng để GQVĐ; các nguồn thông tin chính xác, có độ

tin cậy cao

Thu thập được một số nguồn thông tin về kiến thức và phương pháp cần sử dụng để GQVĐ; các nguồn thông tin chính xác, có độ

tin cậy cao

Thu thập được một số nguồn thông tin về kiến thức và phương pháp cần sử dụng để GQVĐ nhưng độ chính xác và tin cậy của nguồn thông tin không

cao

Chưa thu thập được các nguồn thông tin liên quan về

VĐ

2.2 Xử lí

thông tin

Phân tích được các thông tin

Phân tích được các thông tin

Phân tích được các thông tin,

Chưa phân tích được thông tin

vừa thu thập một cách chính xác;

từ đó đưa ra các nguyên nhân khả dĩ dẫn đến VĐ

và định hướng giải quyết vấn đề

phù hợp

vừa thu thập nhưng còn sai sót ít;

đưa ra ít nhất một nguyên nhân dẫn

đến VĐ

nhưng còn sai sót nhiều; chưa đưa ra được nguyên nhân dẫn

VĐ

Xác định đầy đủ các yêu cầu về giải pháp phù hợp với VĐ; từ đó đưa ra được

ít nhất hai phương án khả thi GQVĐ cho các nguyên nhân đã xác

định

Xác định đầy đủ các yêu cầu về giải pháp phù hợp với VĐ; từ đó đưa ra được một phương

án khả thi

GQVĐ

Xác định một số yêu cầu về giải pháp phù hợp với VĐ;

từ đó đưa ra được một phương án GQVĐ nhưng chưa khả thi, cần định hướng

điều chỉnh

Chưa đề xuất được giải pháp

cho VĐ

3.2 Đánh giá giải pháp khả thi

và lựa chọn giải pháp

tối ưu

Đánh giá về

ưu nhược điểm từng giải pháp khả thi trên các bình diện về (mức độ hiệu quả, thời gian

Đánh giá về

ưu nhược điểm từng giải pháp khả thi trên các bình diện về (mức độ hiệu quả, thời gian

Đánh giá về

ưu nhược điểm từng giải pháp khả thi trên các bình diện về (mức độ hiệu quả, thời gian

Chưa đánh giá được các giải pháp

khả thi

thực hiện, chi phí, …) chính xác, sau đó so sánh các giải pháp để

ra quyết định lựa chọn giải

pháp tối ưu

thực hiện, chi phí, …) chính xác, sau đó so sánh các giải pháp nhưng chưa quyết định được

giải

thực hiện, chi phí, …) nhưng còn

sai sót

3.3 Lập được bản thiết kế sơ

đồ, bản vẽ thể hiện nguyên lí cấu tạo của

sản phẩm

Bản vẽ thể hiện được đầy đủ tất

cả các yếu tố: cấu tạo, nguyên lí hoạt động, các thông

số kĩ thuật, nguyên vật liệu chế tạo

sản phẩm

Bản vẽ thể hiện thiếu một yếu tố:

cấu tạo, nguyên lí hoạt động, các thông số

kĩ thuật, nguyên vật liệu chế tạo

sản phẩm

Bản vẽ không đảm bảo cấu tạo, nguyên lí hoạt động của sản

phẩm

Chưa lập được bản

pháp

Lập kế hoạch thực hiện giải pháp phù hợp gồm đầy đủ các thông tin về: nội dung công việc, thời gian hoàn thành, người thực

Lập kế hoạch thực hiện giải pháp phù hợp gồm thông tin về:

nội dung công việc, thời gian hoàn thành, người thực hiện, người phối hợp,

Lập kế hoạch thực hiện giải pháp nhưng không khả thi (về tiến

độ thực hiện, phân công, kinh phí, …), cần định hướng

điều chỉnh

Chưa lập đươc kế hoạch thực hiện giải

pháp

hiện, người phối hợp,

kinh phí, …

kinh phí, … nhưng còn thiếu sót một ít thông

tin

4.2 Thực hiện giải pháp (thi công, chế tạo phù hợp với phương

án đã đề

xuất)

Thực hiện giải pháp để GQVĐ đáp ứng đúng phương án GQVĐ đã

đề ra; đồng thời giải quyết được chuỗi VĐ liên quan nảy sinh từ chính quá trình

GQVĐ

Thực hiện giải pháp để GQVĐ, đáp ứng tương đối phương

án GQVĐ

đã đề ra nhưng chưa giải quyết được chuỗi

VĐ liên quan nảy sinh từ chính quá trình

GQVĐ

Thực hiện giải pháp để GQVĐ nhưng không đảm bảo phương

án GQVĐ

đã đề ra

Chưa thực hiện được giải pháp

GQVĐ

4.3 Giám sát quá trình thực hiện

giải pháp

Đánh giá các bước trong quá trình GQVĐ, phát hiện sai sót, khó khăn, đưa ra điều chỉnh

và thực hiện

điều chỉnh

Đánh giá các bước trong quá trình GQVĐ, phát hiện sai sót, khó khăn và đưa

ra điều

chỉnh

Đánh giá các bước trong quá trình thực hiện giải pháp, phát hiện và ghi nhận được sai sót, khó

khăn

Chưa thực hiện được đánh giá trong quá trình thực hiện giải pháp

GQVĐ

5 Ghi

nhận và

5.1 Đánh giá quá trình

Đánh giá được toàn

bộ quá trình

So sánh được kết quả cuối

So sánh được kết quả cuối

Chưa đánh giá được

đánh giá

kết quả

GQVĐ và điều chỉnh

việc GQVĐ

GQVĐ; đề

ra giải pháp cải tiến để

nâng

cùng/sản phẩm thu được với đáp án/các tiêu chí đánh giá

ban

cùng/sản phẩm thu được nhưng chưa xác định được

nguyên

quá trình

GQVĐ

5.2 Đánh giá khả năng ứng dụng của

giải pháp

Xem xét kết quả thu được trong bối cảnh mới, phát hiện những

VĐ thành tố mới và diễn đạt VĐ mới

cần

Xem xét kết quả thu được trong bối cảnh mới, phát hiện những

VĐ thành tố

mới

Đưa ra khả năng ứng dụng của kết quả thu được trong bối cảnh

mới

Chưa đánh giá được khả năng ứng dụng của giải

pháp

5.3 Đưa ra khả năng áp dụng kết quả thu được trong việc GQVĐ

tương tự

Tự vận dụng được kiến thức và kinh

nghiệm mới thu được để giải quyết thành công các VĐ

tương tự

Vận dụng được kiến thức và kinh nghiệm mới thu được để giải quyết các VĐ tương tự nhưng còn ít thiếu sót, có trao đổi với

bạn bè

Dựa vào thang đánh giá NL GQVĐ của HS, GV thiết lập bảng kiểm quan sát

GV có thể sử dụng bảng này để quan sát HS làm việc, học tập và đánh dấu vào những trọng điểm quan sát được Bảng 1.3 dưới đây là bảng kiểm quan sát mà tôi đã thiết kế

để phục vụ cho việc đánh giá NL GQVĐ của HS khi tiến hành TNSP

Bảng 1.3 Bảng kiểm quan sát NL GQVĐ của HS

1.4.6 Phương pháp đánh giá năng lực giải quyết vấn đề

Có nhiều phương pháp đánh giá NLGQVĐ, các phương pháp càng đa dạng thì mức độ chính xác càng cao Vì vậy, trong đánh giá NL nói chung và NLGQVĐ nói riêng, ngoài phương pháp đánh giá truyền thống, GV cần chú ý các hình thức đánh giá không truyền thống như:

- Đánh giá bằng quan sát, phỏng vấn

- Đánh giá bằng sản phẩm học tập

- Đánh giá bằng phiếu hỏi HS

- Sử dụng tự đánh giá (HS tự đánh giá quá trình học tập của mình) và đánh giá đồng đẳng (HS đánh giá lẫn nhau)

Tuy nhiên, các phương pháp đánh giá nêu trên đều chú trọng đánh giá khả năng vận dụng kiến thức để giải quyết các tình huống học tập (hoặc tình huống thực tiễn), đánh giá việc giải quyết vấn đề của HS Trong luận văn này, tôi lựa chọn ba cách để đánh giá NLGQVĐ của HS:

- Sử dụng bảng kiểm quan sát

- Sử dụng bài kiểm để đánh giá

- Thông qua sản phẩm của HS

1.5 Điều tra thực tiễn việc dạy học theo định huớng giáo dục STEM trong trường phổ thông

để điều tra tất cả các GV phù hợp với yêu cầu về đối tượng điều tra

❖ Thiết kế phiếu điều tra

Để đạt được mục đích đề ra, tôi thiết kế và sử dụng: phiếu điều tra (Phụ lục), Phiếu điều tra gồm hai phần: phần thông tin chung của mẫu chọn và phần nội dung khảo sát

❖ Thu mẫu

Phiếu điều tra sau khi thiết kế được tiến hành khảo sát trong khoảng thời gian từ ngày 01/1/2023 đến 01/3/2023 và thu kết quả như bảng 1.4

Bảng 1.4 Thông tin về mẫu khảo sát

STT Cơ sở giáo dục Số phiếu Tỉ lệ

(%)

1 THPT An Phước – Ninh Phước – Ninh Thuận 5 20

2 THPT Phạm Văn Đồng– Ninh Phước – Ninh Thuận 5 20

3 THPT Nguyễn Huệ – Ninh Phước – Ninh Thuận 5 20

4 THPT Nguyễn Văn Linh – Thuận Nam – Ninh Thuận 5 20

5 THPT Đặng Chí Thanh – Thuận Nam – Ninh Thuận 5 20