DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Hình 1.1 Chu trình STEM Hình 4.1 Tiết dạy lý thuyết bài Hệ thức lượng trong tam giác Hình 4.2 Tiết dạy bài tập bài Hệ thức lượng trong tam giác Hình 4.3 Học sin
Thông tin chung về đề tài
1.1 Tên đề tài: “Thiết kế tổ chức dạy học theo định hướng STEM: Đo chiều cao của vật”
1.2 Bộ môn quản lí đề tài: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Toán
1.3 Khoa quản lý sinh viên: Khoa Toán học
1.4 Sinh viên thực hiện đề tài: Nguyễn Thị Hạ Uyên
Mục đích nghiên cứu
Dựa trên nghiên cứu về dạy học tích hợp và giáo dục STEM, bài viết đề xuất thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề “Hệ thức lượng trong tam giác” cho môn Toán lớp 10, nhằm phát triển tư duy logic và khả năng giải quyết vấn đề của học sinh trong bối cảnh giáo dục hiện đại.
Nhiệm vụ nghiên cứu
Nghiên cứu cơ sở lý luận về dạy học tập trung vào việc phát huy tính tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh là rất quan trọng Việc áp dụng phương pháp dạy học tích hợp và giáo dục STEM không chỉ giúp học sinh phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề mà còn khuyến khích tư duy phản biện và khả năng làm việc nhóm Những phương pháp này góp phần tạo ra môi trường học tập năng động, khơi dậy sự hứng thú và đam mê học hỏi ở học sinh.
Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề “Đo chiều cao của vật” trong dạy học môn Toán lớp 10 theo định hướng giáo dục STEM
Thực ngiệm sư phạm để kiểm nghiệm tính hiệu quả và khả thi của kế hoạch bài dạy đã thiết kế.
Phương pháp nghiên cứu
6.1 Phương pháp nghiên cứu lí luận
Nghiên cứu các văn kiện của Đảng và Nhà nước, cùng với các chỉ thị của Bộ Giáo dục và Đào tạo, là cần thiết để hiểu rõ về việc đổi mới phương pháp dạy học hiện nay Những tài liệu này cung cấp định hướng quan trọng cho giáo viên và cơ sở giáo dục trong việc cải tiến chất lượng giảng dạy, nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển của nền giáo dục Việc áp dụng các phương pháp dạy học đổi mới không chỉ nâng cao hiệu quả học tập mà còn tạo ra môi trường học tập tích cực cho học sinh.
Nghiên cứu tài liệu lý luận về phương pháp dạy và học, bao gồm triết học, tâm lý học, giáo dục học và lý luận dạy học bộ môn Toán, đặc biệt chú trọng vào các tài liệu liên quan đến dạy học theo định hướng STEM, nhằm nâng cao hiệu quả giảng dạy và phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh.
Nghiên cứu chương trình, SGK, SGV, chuẩn kiến thức kỹ năng, sách tham khảo liên quan đến phần chương trình nghiên cứu
6.2 Phương pháp điều tra quan sát
Tiến hành dự giờ và trao đổi với giáo viên hướng dẫn (GVHD) cùng một số đồng nghiệp dạy Toán có kinh nghiệm, nhằm tìm hiểu thực tiễn về việc dạy học theo định hướng STEM ở cấp trung học phổ thông.
6.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm
Tiến hành dạy thực nghiệm ở trường THPT Hòa Vang đối với lớp 10/4 nhằm kiểm nghiệm tính hiệu quả và khả thi của chủ đề đã thiết kế.
Cấu trúc Khóa luận
Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo khoá luận dự kiến được trình bày trong 4 chương:
Chương I Tổng quan vấn đề nghiên cứu
Chương II Cơ sở lí luận
Chương III Thiết kế chủ đề dạy học theo định hướng STEM: Đo chiều cao vật
Chương IV Thực nghiệm sư phạm
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài
1.1.1 Tổng quan lược sử của STEM
Giáo dục STEM, bắt nguồn từ Mỹ, đã được nghiên cứu và phát triển trên toàn cầu trong nhiều năm qua (Tytler, 2016) Mục tiêu chính của giáo dục STEM là nâng cao hiểu biết và năng lực công dân thế kỷ 21, phát triển nguồn nhân lực trong lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học, đồng thời khuyến khích sự hứng thú và tham gia tích cực của học sinh (Honey, Pearson & Schweingruber, 2014) Bằng cách tạo ra các tình huống học tập có ý nghĩa và liên quan đến môi trường sống, giáo dục STEM khuyến khích sự động lực và hứng thú cho người học (English & King, 2015; Stohlmann, 2012) Mặc dù giai đoạn đầu của giáo dục STEM chủ yếu tập trung vào các chủ đề riêng lẻ, gần đây đã có sự tích hợp giữa các lĩnh vực STEM để tạo ra những chủ đề dạy học liên kết hơn.
Two common approaches in STEM education are inquiry-based learning and engineering design-based learning (Honey, Pearson & Schweingruber, 2012) These approaches emphasize action-oriented education, fostering active engagement and problem-solving skills among students.
Trong giáo dục STEM, có bốn định hướng quan trọng: định hướng sản phẩm, thực tiễn, tích hợp và hợp tác Người học được khuyến khích phát triển năng lực và phẩm chất thông qua việc đánh giá thành quả của các hoạt động, bài học và dự án STEM, đảm bảo đạt được mục tiêu đã đề ra Đồng thời, quá trình đánh giá cũng tập trung vào kỹ năng làm việc nhóm, một kỹ năng thiết yếu trong thế kỷ 21, và yêu cầu người học lý giải kết quả cũng như sự lựa chọn của mình.
Hội đồng nghiên cứu khoa học giáo dục quốc gia của Mỹ đã xác định ba trụ cột chính trong việc tích hợp khoa học và kỹ thuật mà học sinh sẽ trải nghiệm, bao gồm: (1) thực hành khoa học kỹ thuật thông qua các hoạt động khám phá và thiết kế; (2) các khái niệm liên ngành giữa khoa học và kỹ thuật; và (3) kiến thức khoa học cốt lõi Qua đó, học sinh không chỉ học lý thuyết mà còn có cơ hội thực hành, giúp phát triển kỹ năng và tư duy phản biện.
Kiến thức khoa học cốt lõi là nền tảng quan trọng cho học sinh từ lớp nhỏ đến lớp lớn, giúp họ hiểu và giải quyết các vấn đề phức tạp (Council, 2012) Việc phát triển giáo dục STEM trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 không chỉ là xu thế mà còn là chiến lược cạnh tranh của nhiều quốc gia, nhằm đào tạo nguồn nhân lực và chuẩn bị tài nguyên cho chính sách (Tytler, 2007, 2013; Reeve, 2013) Mặc dù nghiên cứu giáo dục STEM đã được thực hiện ở nhiều nước phát triển như Mỹ và Châu Âu, việc xây dựng mô hình giáo dục STEM phù hợp với bối cảnh kinh tế xã hội và văn hóa tại các quốc gia như Đông Nam Á và Việt Nam vẫn rất cần thiết (Thomas, 2015; Reeve, 2013).
Giáo dục công lập truyền thống không đủ để phát triển nguồn nhân lực công nghệ cao trong bối cảnh khoa học và công nghệ phát triển nhanh chóng Sự đe dọa từ máy móc và robot thay thế con người khiến các nhà lãnh đạo nhận thức được tầm quan trọng của giáo dục STEM Giáo dục STEM đã xuất hiện từ sớm và đang tạo ra một làn sóng mạnh mẽ trên toàn cầu, giúp các quốc gia khẳng định vị thế của mình và không bị tụt hậu trong cuộc cách mạng công nghệ.
Vào những năm 50 – 60 của thế kỷ XX, Mỹ đã trở thành cường quốc giáo dục với việc phổ cập giáo dục và xây dựng hệ thống trường đại học, cao đẳng Tuy nhiên, sau này, các nước như Nhật Bản và Hàn Quốc đã có những bước tiến vượt bậc, với học sinh của họ nổi trội hơn học sinh Mỹ về kiến thức và kỹ năng trong trường phổ thông Đến những năm 90, khi Mỹ bộc lộ sự suy yếu trong giáo dục, chương trình STEM đã ra đời, hứa hẹn sẽ cải thiện giáo dục tại Mỹ cũng như trên toàn cầu (Sanders, M & Wells, J., 2005).
Vào năm 2009, học sinh trung học tại Sydney, Úc đã tham gia chương trình iSTEM, nhằm nâng cao tri thức trong lĩnh vực STEM Chương trình này tập trung vào việc cung cấp thông tin và hoạt động liên quan đến STEM mà học sinh và phụ huynh đặc biệt quan tâm (Delaney, 2014).
Giai đoạn 2007 – 2010, theo thống kê của Josh Brown từ Trường đại học Illinois, Mỹ đã có 60 bài báo khoa học liên quan trực tiếp đến giáo dục STEM được xuất bản từ 8 tạp chí nổi tiếng trong lĩnh vực giáo dục Điều này chứng tỏ sự phát triển mạnh mẽ của nghiên cứu về giáo dục STEM tại Mỹ (Lê Xuân Quang, 2017).
Bài báo "Considerations for Teaching Integrated STEM Education" của Mical Stohlmann, Tamara J Moore và Gillian H Roehrig vào năm 2012 đã chỉ ra rằng giáo dục STEM mang lại nhiều lợi ích cho học sinh, bao gồm phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề, đổi mới, tự tin, tư duy logic và kỹ năng công nghệ Nghiên cứu cho thấy việc tích hợp toán học và khoa học không chỉ cải thiện thái độ và sự quan tâm của học sinh đối với trường học mà còn tăng động lực học tập và thành tích Học viện Kỹ thuật Quốc gia và Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Hoa Kỳ đã xác định năm lợi ích chính của việc dạy học tích hợp STEM, bao gồm cải thiện thành tích trong toán học và khoa học, nâng cao nhận thức về kỹ thuật, khả năng thiết kế kỹ thuật và cải thiện trình độ công nghệ.
Năm 2015, Canada đã triển khai chương trình STEM nhằm tăng cường các lĩnh vực STEM cho thanh thiếu niên Cùng năm, văn phòng Giáo dục Hồng Kông đã đề xuất các chiến lược và khuyến nghị để thúc đẩy giáo dục STEM thông qua tài liệu có tên Promotion of STEM Education (Lê Mỹ Hà và cộng sự, 2019).
STEM hiện đang trở nên phổ biến tại hơn 70 quốc gia, trong đó khoảng 40 quốc gia đã tích hợp mô hình STEM vào chương trình giảng dạy Diễn đàn và triển lãm giáo dục STEM quốc tế lần thứ 6 (2017) đã thu hút sự tham gia của 120 quốc gia trên toàn thế giới Tại sự kiện này, các nhà lãnh đạo, nhà nghiên cứu giáo dục và giáo viên đã thảo luận về những thách thức và triển vọng tương lai của giáo dục STEM toàn cầu (Nguyễn Hiếu, 2018).
Trong những năm gần đây, giáo dục Việt Nam đã có những bước tiến đáng kể, nhưng vẫn còn nặng về lý thuyết và thiếu sự kết nối giữa các môn học Các môn khoa học chưa được áp dụng thực tiễn, dẫn đến việc chưa khơi dậy niềm đam mê sáng tạo ở học sinh Gần đây, cộng đồng xã hội đã bắt đầu chú trọng đến định hướng giáo dục STEM, xuất hiện qua các câu lạc bộ và trường tư thục như AmericanSTEM Việt Nam, Học viện STEM, và được triển khai tại một số trường THCS nhằm giúp học sinh áp dụng kiến thức khoa học vào giải quyết các vấn đề thực tiễn.
Từ năm 2012, nhiều tổ chức giáo dục tư thục có các sáng kiến giáo dục STEM
Học viện STEM đã triển khai hai sáng kiến quan trọng, bao gồm mô hình tại trường và mô hình trung tâm Những sáng kiến này tạo cơ hội cho học sinh trải nghiệm các hoạt động thực tiễn, giúp phát triển kỹ năng và tư duy sáng tạo trong lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học.
Khoa học và công nghệ ứng dụng giúp học sinh phát triển sáng tạo dựa trên kiến thức STEM và trang thiết bị hiện đại AmericanSTEM cung cấp chương trình giảng dạy STEM hàng đầu cho học sinh từ mẫu giáo đến lớp 12, cùng với chương trình đào tạo giáo viên STEM theo chuẩn NGSS của Hoa Kỳ, bằng song ngữ Anh – Việt Chương trình đào tạo và chứng chỉ giảng dạy STEM cho giáo viên được cung cấp bởi đối tác EiE (Engineering Is Elementary), USA.
Thực trạng dạy học định hướng STEM ở trường trung học phổ thông
Ở Việt Nam, giáo dục STEM đã được tích hợp vào chương trình học từ tiểu học đến THPT nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề sáng tạo cho học sinh Mục tiêu chính là chuẩn bị nguồn nhân lực đáp ứng yêu cầu của xã hội hiện đại Giáo dục STEM được thực hiện thông qua các hoạt động giáo dục, kết hợp các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học, cùng với những môn học phù hợp khác Việc dạy học STEM được triển khai đa dạng với nhiều phương pháp và hình thức khác nhau.
Giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông hiện nay nhấn mạnh việc dạy học tích hợp liên môn, phát triển năng lực và định hướng nghề nghiệp cho học sinh Điều này được thể hiện qua các bài học STEM tích hợp, nhằm phát triển các nhóm năng lực chung và năng lực chuyên biệt của từng môn học.
Nghiên cứu thực tế về giáo dục STEM trong trường phổ thông cho thấy rằng tính hiệu quả của các hoạt động giáo dục này vẫn chưa được đánh giá một cách đầy đủ, điều này cần được xem xét để phát triển hơn nữa các chương trình giáo dục STEM (Bộ GD-ĐT, 2020).
Trong những năm qua, Bộ GDĐT và Sở GDĐT đã tổ chức nhiều hội thảo và tập huấn cho cán bộ quản lý cùng giáo viên về giáo dục STEM Những hoạt động này đã giúp cán bộ quản lý và giáo viên trung học hiểu rõ hơn về nội dung, phương pháp và hình thức triển khai giáo dục STEM một cách hiệu quả.
Việc triển khai chương trình giáo dục STEM tại Đà Nẵng và các địa phương khác đang gặp nhiều khó khăn do đây là một lĩnh vực và cách tiếp cận mới Những vấn đề tồn tại trong quá trình thực hiện giáo dục STEM cần được giải quyết để nâng cao hiệu quả và chất lượng giáo dục.
Thiếu khung chương trình và mô hình giáo dục STEM thống nhất cho các cấp học, cùng với việc thiếu tài liệu giáo dục và hướng dẫn, đã ảnh hưởng đến hiệu quả triển khai giáo dục STEM Mặc dù giáo viên và cán bộ quản lý đã được tập huấn về công nghệ giáo dục STEM, nhưng sự hiểu biết và nhận thức của họ vẫn còn hạn chế, dẫn đến việc triển khai giáo dục STEM mang tính tự phát và chưa rõ ràng Đặc biệt, trong dạy học môn Toán theo định hướng STEM, nhiều giáo viên coi Toán chỉ là công cụ, dẫn đến sự thiếu quan tâm và khó khăn trong việc tìm ra các chủ đề phù hợp cho việc áp dụng thực tiễn.
Qua khảo sát ý kiến của giáo viên toán tại trường THPT Hòa Vang, chúng tôi nhận thấy tình hình dạy và học chương Hệ thức lượng trong tam giác gặp nhiều thách thức Mặc dù có những thuận lợi nhất định, nhưng vẫn tồn tại không ít khó khăn trong quá trình giảng dạy và tiếp thu lý thuyết của học sinh.
Mặc dù giáo viên đã nỗ lực điều hành và tổ chức quá trình học tập bằng phương pháp dạy học tích cực, nhưng việc phát huy tính tích cực và chủ động của học sinh vẫn chưa đạt hiệu quả như mong đợi.
Học sinh gặp khó khăn trong việc mô hình hóa các bài toán thực tiễn, dẫn đến việc chưa thể tư duy cao trong việc xây dựng bài toán mô hình hóa một cách hiệu quả.
Thứ ba, chưa biết lợi dụng có hiệu quả những tính chất, quy luật đã nghiên cứu trong lý thuyết để giải quyết bài toán thực tiễn
Những hạn chế đó do một số nguyên nhân chủ yếu sau:
Trong môi trường giáo dục hiện nay, việc một giáo viên dạy cho một lớp đông học sinh có độ tuổi và trình độ tương đối đồng đều khiến cho giáo viên khó có thể chăm sóc từng học sinh một cách tận tình Điều này dẫn đến phương pháp dạy học "thông báo - đồng loạt", nơi giáo viên chỉ tập trung vào việc truyền đạt nội dung chương trình sách giáo khoa mà không chú trọng đến sự hiểu biết sâu sắc của học sinh Hệ quả là học sinh thường rơi vào cách học thụ động, chỉ ghi nhớ mà thiếu khả năng suy nghĩ, từ đó ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng và hiệu quả dạy học, không đáp ứng được yêu cầu phát triển năng lực.
11 động của xã hội hiện đại Hệ quả này xuất phát từ sự ảnh hưởng nặng nề của phương pháp dạy học cũ, lấy người dạy làm trung tâm
Giáo viên cần chú trọng hơn đến việc tổ chức rèn luyện hoạt động nhận thức của học sinh bằng cách đưa ra những bài toán sáng tạo, kích thích hứng thú học tập Nội dung hệ thống bài Hệ thức lượng trong tam giác - Giải tam giác hiện nay còn nghèo nàn và đơn giản về hình thức, khiến cho việc thực hành bài tập trên lớp trở nên mang tính đối phó.
Khả năng tưởng tượng về toán, đặc biệt là toán hình, của học sinh còn hạn chế, điều này ảnh hưởng đến quá trình giảng dạy của giáo viên trong một khoảng thời gian nhất định.
Thời gian học của học sinh là có hạn, trong khi lượng kiến thức cần tiếp thu lại rất lớn Do đó, một vấn đề quan trọng cần được giải quyết là làm thế nào để học sinh có thể tiếp nhận đầy đủ khối lượng tri thức này mà không làm thay đổi quỹ thời gian dành cho việc dạy và học.
Đặt vấn đề
Hiện nay, ngành Giáo dục và đào tạo đang phải đối mặt với nhiệm vụ quan trọng là cung cấp nguồn nhân lực chất lượng cao, nhằm đáp ứng yêu cầu cho sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước.
Mục tiêu của giáo dục không chỉ là truyền thụ kiến thức và kỹ năng hiện có cho học sinh, mà còn phải nâng cao khả năng rèn luyện tri thức mới, kỹ năng mới, và năng lực giải quyết vấn đề Điều này nhằm kích thích hứng thú học tập và động cơ tìm kiếm, sáng tạo tri thức mới Để đạt được những mục tiêu này, ngành Giáo dục cần đổi mới phương pháp dạy học cho phù hợp với thực tế hiện nay.
Trong dạy học toán, việc đổi mới hoạt động dạy của giáo viên và học của học sinh là rất quan trọng, với hoạt động nhận thức của học sinh đóng vai trò then chốt trong việc nâng cao hiệu quả học tập Tuy nhiên, nhiều học sinh hiện nay vẫn gặp khó khăn trong nhận thức, thể hiện qua năng lực tư duy hạn chế và thói quen suy nghĩ rập khuôn Điều này dẫn đến việc học sinh gặp trở ngại khi giải quyết các bài toán trừu tượng, đặc biệt là những bài toán mô hình liên quan đến thực tiễn Thêm vào đó, một số giáo viên cũng gặp khó khăn trong việc tổ chức và chú trọng đến hoạt động này.
12 dưỡng hoạt động nhận thức cho học sinh gây cản trở đến quá trình phát triển tri thức, nhân cách, đạo đức
Mục tiêu giáo dục hiện nay là chuyển từ dạy học nội dung sang dạy học định hướng hình thành năng lực cho học sinh, yêu cầu giáo viên áp dụng phương pháp giảng dạy mới, chú trọng vào việc vận dụng kiến thức Một trong những phương pháp tiên tiến được áp dụng là giáo dục STEM, nhằm đào tạo nguồn nhân lực có năng lực cho tương lai trong bối cảnh phát triển khoa học - kỹ thuật Tuy nhiên, nhiều giáo viên vẫn chưa hiểu rõ về dạy học STEM và cách thiết kế hoạt động phù hợp Nghiên cứu về giáo dục STEM, đặc biệt trong môn Toán học, là cần thiết trong quá trình đổi mới giáo dục hiện nay Phần “Hệ thức lượng trong tam giác” trong chương trình Toán học 10 là nội dung quan trọng, mặc dù trừu tượng nhưng có tính ứng dụng cao, tạo cơ hội cho giáo viên thiết kế hoạt động STEM nhằm phát triển năng lực cho học sinh.
Tôi đã chọn đề tài “Thiết kế tổ chức dạy học theo định hướng STEM: Đo chiều cao của vật” cho khóa luận tốt nghiệp của mình với mục tiêu nâng cao chất lượng dạy học toán tại trường phổ thông.
Chương 1 đã cung cấp cái nhìn tổng quan về giáo dục STEM từ khi ra đời đến nay, đồng thời đề cập đến một số mô hình giáo dục STEM trên thế giới, nhấn mạnh tầm quan trọng của phương pháp dạy học này Tuy nhiên, bên cạnh những ưu điểm, việc áp dụng giáo dục STEM cũng đối mặt với nhiều khó khăn và thách thức, đặc biệt tại Việt Nam Mặc dù Bộ Giáo dục và Đào tạo đã khuyến khích tích hợp giáo dục STEM vào chương trình học, nhưng hiệu quả thực tế vẫn chưa cao, với nhiều hạn chế từ cả khách quan lẫn chủ quan.
Từ đó, chúng tôi đặt vấn đề nghiên cứu về nội dung Thiết kế và dạy học theo định hướng STEM: Đo chiều cao của vật của mình
CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Cơ sở lí luận về giáo dục STEM
STEM là từ viết tắt của Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học, thường được nhắc đến trong các chính sách phát triển liên quan đến các lĩnh vực này của mỗi quốc gia (Tytler, 2020).
STEM là một mô hình giáo dục liên môn, tích hợp kiến thức từ nhiều lĩnh vực khác nhau Thay vì học tách biệt, STEM kết hợp lý thuyết và thực hành, rèn luyện tư duy đa chiều cho học sinh Phương pháp này giúp học sinh hiểu rõ nguồn gốc của vấn đề thông qua cảm nhận, quan sát và trải nghiệm thực tế.
Chu trình phát triển STEM bao gồm ba thành phần chính: Khoa học (Science) là quá trình sáng tạo và phát triển kiến thức; Kỹ thuật (Engineering) là việc áp dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ mới nhằm giải quyết các vấn đề; và Toán học (Mathematics) là công cụ hỗ trợ thu thập và chia sẻ kết quả với người khác.
Giáo dục STEM tập trung vào bốn lĩnh vực chính: Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học, nhằm tăng cường hứng thú học tập và ứng dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn Mục tiêu của giáo dục STEM là kết nối trường học với cộng đồng, khuyến khích hành động và trải nghiệm trong học tập, đồng thời phát triển năng lực và phẩm chất của người học Đặc biệt, môn Toán trong giáo dục STEM cần giúp học sinh nhận thức rõ vai trò của Toán học trong cuộc sống, từ đó hình thành và phát triển "Kỹ năng Toán học" Theo mô hình STEM, giáo dục này đặt ra những vấn đề thực tiễn cho học sinh, yêu cầu các em tự tìm hiểu và chiếm lĩnh kiến thức khoa học.
Mỗi bài học STEM sẽ giúp học sinh áp dụng kiến thức để thiết kế và thực hiện các giải pháp nhằm giải quyết vấn đề cụ thể.
Hình 1.1 Chu trình STEM (theo htpps://knowatorn.com)
Trong chu trình STEM, "Science" được thể hiện qua mũi tên từ "Technology" sang "Knowledge", phản ánh quy trình sáng tạo khoa học Các nhà khoa học, với tư duy phản biện, đặt ra những câu hỏi nghiên cứu để hoàn thiện công nghệ, từ đó phát minh ra "Kiến thức" khoa học Ngược lại, "Engineering" được mô tả bởi mũi tên từ "Knowledge" sang "Technology", cho thấy kỹ sư sử dụng "Kiến thức" khoa học để thiết kế công nghệ mới Do đó, "Science" không chỉ là kiến thức về các môn khoa học mà còn là quy trình để phát minh kiến thức mới, trong khi "Engineering" không chỉ là kiến thức kỹ thuật mà còn là quy trình để sáng tạo công nghệ mới Hai quy trình này liên kết chặt chẽ, tạo thành chu trình sáng tạo khoa học - kỹ thuật, với mỗi chu trình làm tăng lượng kiến thức và nâng cao công nghệ (Tytler, 2020).
Giáo dục STEM là một phương pháp học tập liên ngành, kết hợp các khái niệm học thuật với các bài học thực tiễn Học sinh áp dụng kiến thức từ Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học vào các tình huống cụ thể, tạo ra sự kết nối giữa trường học và cộng đồng, cũng như giữa lý thuyết và thực tiễn Điều này giúp phát triển năng lực trong lĩnh vực STEM cho học sinh.
STEM kết hợp bốn môn học thành một mô hình học tập liên kết, thay vì dạy chúng như các đối tượng tách biệt Mô hình này dựa trên các ứng dụng thực tế, giúp học sinh hiểu rõ hơn về mối liên hệ giữa các môn học.
Giáo dục STEM không chỉ nhằm mục đích đào tạo học sinh thành những nhà toán học, nhà khoa học, kỹ sư hay kỹ thuật viên, mà còn tập trung vào việc trang bị cho học sinh kiến thức và kỹ năng cần thiết để làm việc và phát triển trong thế giới công nghệ hiện đại.
Để đáp ứng nhu cầu công việc của thế kỷ 21 và hỗ trợ sự phát triển kinh tế, xã hội của quốc gia, cần tạo ra những con người có khả năng thích ứng và tác động tích cực đến sự chuyển mình của nền kinh tế tri thức trong bối cảnh toàn cầu hóa.
Giáo dục STEM không chỉ tập trung vào kiến thức khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học mà còn trang bị cho học sinh những kỹ năng sống thiết yếu cho sự thành công trong công việc tương lai Những kỹ năng này bao gồm kỹ năng giao tiếp, làm việc nhóm, giải quyết vấn đề, tư duy phản biện và sáng tạo, giúp học sinh thích nghi tốt hơn với yêu cầu của thế kỷ 21.
Giáo dục STEM theo chu trình STEM đặt học sinh trước những vấn đề thực tiễn cần giải quyết, yêu cầu học sinh tìm tòi và vận dụng kiến thức khoa học để thiết kế giải pháp mới Mỗi bài học STEM giao cho học sinh một vấn đề cụ thể, đòi hỏi huy động kiến thức hiện có và khám phá kiến thức mới Quá trình này bao gồm việc thực hiện "Quy trình khoa học" để chiếm lĩnh kiến thức mới và "Quy trình kĩ thuật" để áp dụng kiến thức vào giải pháp Giáo dục STEM, theo Chương trình giáo dục phổ thông năm 2018, là mô hình giáo dục liên môn, giúp học sinh áp dụng kiến thức khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học vào giải quyết các vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể, bao gồm cả khía cạnh chương trình, nguồn lực và chính sách thúc đẩy.
2.1.3 Mục tiêu của giáo dục STEM
Mục tiêu của giáo dục STEM là ứng dụng kiến thức và kỹ năng từ các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn.
Giáo dục STEM nhấn mạnh tầm quan trọng của việc thực hành và áp dụng mô hình trong giải quyết các vấn đề thực tiễn Qua các hoạt động nhóm, cộng đồng và tập thể, phương pháp này giúp phát triển khả năng tư duy, sáng tạo, phản biện và tranh luận cho người học.
Phát triển năng lực đặc thù trong môn Toán là rất quan trọng, bao gồm năng lực tư duy và lập luận toán học, mô hình hóa toán học, giải quyết vấn đề toán học, giao tiếp toán học, và sử dụng công cụ học toán trong lĩnh vực STEM Những kiến thức và kỹ năng này không chỉ giúp học sinh nắm vững kiến thức khoa học, công nghệ, kỹ thuật mà còn trang bị cho các em khả năng tư duy logic và sáng tạo cần thiết trong học tập và cuộc sống.
Thực tiễn triển khai giáo dục STEM ở Việt Nam
Chương trình giáo dục phổ thông năm 2018 của Việt Nam đã chú trọng đến giáo dục STEM, bao gồm các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ và Kĩ thuật trong giảng dạy từ bậc học này sang bậc học khác Tuy nhiên, chương trình và sách giáo khoa hiện tại chưa được thiết kế một cách đồng bộ và liên kết giữa các cấp học, môn học và hoạt động giáo dục Một số nội dung của các môn học và hoạt động giáo dục vẫn chưa được cân đối và phù hợp với đối tượng học sinh Mặc dù nội dung chương trình và sách giáo khoa đã có bước đầu theo hướng tích hợp và phân hóa, nhưng vẫn còn nhiều điểm cần cải thiện.
22 thực hiện dạy học tích hợp và phân hóa hiệu quả chưa cao, chưa đạt được yêu cầu của mục tiêu chương trình
Chương trình giáo dục ở bậc tiểu học đã có sự tích hợp giữa các môn học như Tìm hiểu Tự nhiên và Xã hội, Khoa học, nhưng ở cấp THCS và THPT, các môn học này lại trở nên độc lập và chỉ tích hợp ở một số nội dung riêng lẻ Các môn Toán học, Khoa học tự nhiên, Kỹ thuật và Công nghệ hiện nay được xây dựng theo cách tiếp cận nội dung mà chưa chú trọng đến việc hình thành và phát triển năng lực học sinh Sự thiếu gắn kết giữa kiến thức và kỹ năng trong các môn học dẫn đến tình trạng chương trình Khoa học tự nhiên thiên về lý thuyết, ít chú trọng đến việc ứng dụng, khiến nhiều học sinh, sinh viên thiếu kỹ năng thực hành nghề nghiệp, ứng dụng công nghệ thông tin, và hạn chế khả năng sáng tạo cũng như vận dụng kiến thức vào thực tiễn sản xuất và đời sống.
Trong chương này, chúng ta khám phá tổng quan về giáo dục STEM, bao gồm khái niệm, mục tiêu và vai trò của nó Tôi đã trình bày quy trình thiết kế chủ đề dạy học theo định hướng STEM, nhấn mạnh tầm quan trọng của STEM trong dạy học Toán Việc áp dụng phương pháp dạy học STEM không chỉ giúp học sinh nâng cao năng lực môn Toán mà còn tạo sự kết nối giữa kiến thức lý thuyết và thực tiễn, từ đó khuyến khích sự hứng thú và khả năng ghi nhớ của học sinh đối với các môn học.
THIẾT KẾ CHỦ ĐỀ DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM: ĐO CHIỀU
Định hướng thiết kế
Dựa trên lý thuyết từ chương 2 về quy trình xây dựng bài học STEM và chương trình dạy học STEM, chúng tôi thiết kế bài học với chủ đề "Đo chiều cao của vật" Nội dung bài học liên quan đến kiến thức về góc lượng giác, số đo của góc lượng giác và các phép biến đổi lượng giác Ngoài ra, để thực hiện việc đo đạc, cần áp dụng thêm kiến thức về vật lý và công nghệ.
Việc áp dụng kiến thức toán học và vật lý trong các dự án thực tế không chỉ giúp học sinh thực hiện các phép đo chính xác mà còn củng cố niềm tin vào khoa học, đồng thời kích thích hứng thú và đam mê học tập của các em.
Thông qua chủ đề này, học sinh sẽ nắm vững kiến thức về giải tam giác và ôn lại các khái niệm về sự truyền thẳng và phản xạ ánh sáng Học sinh sẽ chế tạo thiết bị đo từ các vật liệu và thiết bị sẵn có trong cuộc sống, qua đó thực hiện các thí nghiệm đo đạc chiều cao và độ dài trong thực tiễn.
Thiết kế dạy học theo định hướng STEM: Đo chiều cao của vật
Chủ đề: Thiết bị đo chiều cao của vật
Sau chủ đề, HS có khả năng:
− Biết được cách xác định các số đo cạnh, góc trong tam giác
− Nhớ lại sự truyền thẳng và phản xạ của anh sáng qua gương phẳng
− Vận dụng kiến thức về giải tam giác để:
− Đo đạc chiều cao, độ dài của một số vật thể, khoảng cách
− Đề xuất phương án thiết kế thiết bị
− Năng lực thực nghiệm, nghiên cứu khoa học
− Năng lực giải quyết vấn đề
− Năng lực giao tiếp và hợp tác
− Năng lực mô hình hóa toán học
− Nhân ái: Biết san sẻ việc nhóm với nhau, tránh tranh cãi
− Trung thực: Thành thật với công việc được giao
2 Địa điểm tổ chức: Lớp học và sân trường
3 Môn học phụ trách chính: môn Toán
Thời lượng: 3 tiết – Bài 3, chương 3 Toán 10: Hệ thức lượng trong tam giác và giải tam giác
Phim: Video về đo chiều cao của cây:
Link: [GSP 5.0] Đo Gián Tiếp Chiều Cao Của Cây (Sử Dụng Thước Ngắm) (youtube.com)
Hoạt động 1 Xác định yêu cầu chế tạo thiết bị chiều cao
− Rất nhiều công trình kiến trúc, biểu tượng ở Việt Nam nói riêng và trên cả thế giới được thiết kế rất cao
Khi gặp khó khăn trong việc đo trực tiếp chiều cao của một vật do chiều cao quá lớn hoặc nguy hiểm, chúng ta cần áp dụng các phương pháp gián tiếp để xác định kích thước của nó Việc sử dụng các công cụ như thước đo khoảng cách, gương hoặc các phép toán hình học có thể giúp chúng ta tính toán chiều cao một cách chính xác và an toàn.
− Thông qua chủ đề, học sinh sẽ có kiến thức về Hệ thức lượng trong tam giác ở Toán
Học sinh ôn lại kiến thức vật lý và công nghệ bằng cách chế tạo thiết bị đo từ các vật liệu và thiết bị sẵn có trong cuộc sống Qua đó, học sinh có cơ hội thực nghiệm và đo đạc chiều cao, độ dài trong thực tiễn, giúp củng cố hiểu biết và kỹ năng thực hành.
− Nêu được cách thức đo chiều cao một tòa nhà, công trình
− Xác định được nhiệm vụ cần chế tạo là thiết bị đo chiều cao với các yêu cầu sau:
(1) Hoạt động của thước có vận dụng kiến về Hệ thức lượng trong tam giác và giải tam giác và sự truyền thẳng ánh sáng, phản xạ ánh sáng
(2) Chế tạo bằng vật liệu dễ tìm
(3) Có đủ các thông tin về các thông số kĩ thuật như: loại vật liệu, kích thước, diện tích tiết diện
(4) Thước có khả năng đo được chiều cao của các tòa nhà, công trình, cây cối
− Liệt kê các tiêu chí đánh giá sản phẩm, từ đó định hướng thiết kế sản phẩm
− GV đề ra vấn đề thiết kế một sản phẩm có thể đo được chiều cao của cây, tòa nhà với các yêu cầu sau:
(1) Hoạt động của thước có vận dụng kiến về thực hiện
(2) Chế tạo bằng vật liệu dễ tìm
(3) Có đủ các thông tin về các thông số kĩ thuật như: loại vật liệu, kích thước, diện tích tiết diện
(4) Thước có khả năng đo được chiều cao của các tòa nhà, công trình, cây cối
− Học sinh quan sát phim ngắn về cách đo đạt chiều cao của cây cối, công trình, từ đó hình thành ý tưởng ban đầu về sản phẩm dự án
C Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh
− Bảng tóm lược phương án đo chiều cao sau khi xem đoạn phim
− Bảng tiêu chí đánh giá thước đo chiều cao
− Bảng ghi nhận nhiệm vụ, kế hoạch hoạch dự án và phân công nhiệm vụ
D Cách thức tổ chức hoạt động
− Tổ chức nhóm học tập
− GV tổ chức lớp thành 4 nhóm nhỏ (9- 10 HS/ nhóm) Mỗi nhóm bầu 1 nhóm trưởng, 1 thư kí
− GV thông báo thống nhất với học sinh với học sinh về các tiêu chí đánh giá thước đo chiều cao (phụ lục đính kèm)
− GV hướng dẫn HS về tiến trình thực hiện và yêu cầu HS ghi nhận vào nhật kí học tập
Tìm hiểu sơ lược về nguyên lý đo đạc và hoạt động của thước đo chiều co của vật
It seems that this video doesn't have a transcript, please try another video.
− GV cần ra hệ thống câu hỏi yêu cầu học sinh trả lời sau khi xem phim
Thống nhất tiến trình dự án
TT Nội dung Thời gian
1 Tiếp nhận nhiệm vụ, báo cáo 45 phút HS làm việc theo nhóm tại lớp
27 kiến thức, kĩ năng liên quan
2 Lập phương án thiết kế 1 tuần HS làm việc theo nhóm ngoài giờ học
3 Báo cáo phương án thiết kế 45 phút HS làm việc theo nhóm tại lớp
4 Làm sản phẩm 1 tuần HS làm việc theo nhóm ngoài giờ học
5 Báo cáo sản phẩm, đánh giá 45 phút HS làm việc theo nhóm tại lớp
− GV đặt vấn đề: Làm thế nào để đánh giá sản phẩm thiết bị đo chiều cao? (Đảm bảo tính công bằng, công khai)
− GV và HS thống nhất các tiêu chí đánh giá và phân bố điểm từng phần (phụ lục kèm theo)
Giao nhiệm vụ tìm hiểu kiến thức và kĩ năng nền
− GV thông báo các chủ đề kiến thức nền cần tìm hiểu:
Hệ thức lượng trong tam giác và giải tam giác
Sự truyền thẳng và phản xạ ánh sáng, gương phẳng
− GV giao nhiệm vụ đến các nhóm với các yêu cầu sau:
Hình thức trình bày: linh hoạt, tùy vào các nhóm, khuyến khích Powerpoint
Thời gian báo cáo và trình bày của mỗi nhóm là 6 - 7 phút
Hoạt động 2: Nghiên cứu về hệ thức lượng trong tam giác – giải tam giác; đề xuất phương án thiết kế thiết bị đo chiều cao
Sau hoạt động này học sinh có khả năng:
1 Trình bày các hệ thức lượng cơ bản trong tam giác
2 Phân tích được mối quan hệ giữa các yếu tố trong tam giác
3 Lựa chọn kiến thức liên quan đến đo độ dài để vận dụng chế tạo thiết bị đo đạc theo yêu cầu
Trong 1 tuần, học sinh tìm hiểu các chủ đề kiến thức theo phân công
Chủ đề 1: Hệ thức lượng trong tam giác
Chủ đề 2: Giải tam giác
Chủ đề 3: Sự truyền thẳng của ánh sáng
Trong tiết học, học sinh thực hiện báo cáo theo nhóm, trong khi giáo viên và bạn học tham gia phản biện Cuối buổi học, giáo viên giao nhiệm vụ cho các nhóm thiết kế phương án cho thiết bị đo đạc.
C Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh
− Bản ghi nhận ý kiến đóng góp từ bạn học, giáo viên và câu hỏi, ý kiến phản biện
D Cách thức tổ chức hoạt động:
Mở Đầu – Tổ Chức Báo Cáo
− Giáo Viên Thông Báo Tiến Trình Của Buổi Báo Cáo
+Thời gian báo cáo của mỗi nhóm: 3 phút
+Thời gian đặt câu hỏi và trao đổi: 3 phút
+Trong khi nhóm bạn báo cáo, mỗi học sinh ghi chú vào nhật kí học tập cá nhân và đặt câu hỏi tương ứng
− Các nhóm học sinh trình bày chủ đề được phân công
− Giáo viên sử dụng các câu hỏi định hướng để trao đổi về mặt nội dung
− Giáo viên sử dụng phiếu đánh giá để đánh giá phần trình bày của học sinh
Tổng kết và giao nhiệm vụ
− Giáo viên đánh giá về phần báo cáo của các nhóm dựa trên các tiêu chí
− Giáo viên đặt vấn đề: Có thể vận dụng những kiến thức từ những chủ đề này trong việc thực hiện sản phẩm?
− Giáo viên giao nhiệm vụ cho hoạt động kế tiếp
Dựa trên kiến thức đã tìm hiểu, nhiệm vụ học tập yêu cầu lập bản thiết kế cho thiết bị đo chiều cao sử dụng nguyên liệu đơn giản, đồng thời đảm bảo đáp ứng các tiêu chí đánh giá đã đề ra.
*Yêu cầu sản phẩm học tập:
Poster bản thiết kế bao gồm các nội dung:
− Nguyên vật liệu dự kiến (có định lượng)
− Nguyên lí hoạt động (có hướng dẫn sử dụng cụ thể)
Linh hoạt trong các bản thiết kế
Hoạt động 3.Trình bày và bảo vệ phương án thiết kế thiết bị đo chiều cao (45 phút)
Sau hoạt động này, HS có khả năng:
1 Mô tả được bản thiết kế thiết bị đo chiều cao;
2 Vận dụng các kiến thức liên quan đến tam giác và truyền thẳng ánh sáng và nguyên tắc hoạt động đã lựa chọn trong phương án thiết kế cách đo chiều cao;
3 Lựa chọn phương án thiết kế tối ưu để thực hiện việc đo chiều cao
Trong 1 tuần, HS làm việc nhóm để hoàn thành bản thiết kế
HƯỚNG DẪN LẬP PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Bước 1: Mỗi thành viên vẽ ít nhất 1 ý tưởng thiết kế sản phẩm Cập nhật vào nhóm zalo, messenger, facebook của nhóm
Bước 2: Các thành viên thảo luận tất cả các ý tưởng của các thành viên và lựa chọn 1 ý tưởng tốt nhất để trình bày thảo luận và góp ý
Bước 3: Vẽ phác họa thiết kế của sản phẩm Ghi rõ:
Chú thích từng bộ phận của sản phẩm
− Liệt kê các nguyên vật liệu ứng với từng bộ phận
− Dự kiến về kích thước, hình dáng, … các thông số kĩ thuật khác liên quan đến vật liệu dự định sử dụng để thiết kế cho từng sản phẩm
Học sinh sẽ áp dụng kiến thức về hệ thức lượng trong tam giác cùng các kiến thức liên quan để hiểu rõ cơ chế hoạt động của thiết bị đo chiều cao và các thông số kỹ thuật của nó Trong vòng một tuần, các em sẽ làm việc theo nhóm để hoàn thành bản thiết kế.
Trong buổi học, học sinh trình bày phương án thiết kế của mình, áp dụng kiến thức và kỹ năng để bảo vệ ý tưởng Giáo viên và các học sinh khác tham gia phản biện, trong khi nhóm học sinh ghi nhận các ý kiến, điều chỉnh và đề xuất phương án tối ưu nhằm phát triển sản phẩm.
C Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh:
– Bản ghi nhận ý kiến đóng góp của bạn học và các câu hỏi, ý kiến phản biện nhóm bạn
D Phương thức tổ chức hoạt động:
− GV thông báo tiến trình của buổi báo cáo
+ Thời gian báo cáo của mỗi nhóm: 3 phút
+ Thời gian đặt câu hỏi và trao đổi: 3 phút
+ Trong khi nhóm bạn báo cáo, mỗi HS ghi chú về ý kiến nhận xét và đặt câu hỏi tương ứng
− GV thông báo về các tiêu chí đánh giá cho bản thiết kế
− GV có thể hướng dẫn HS sử dụng bảng tiêu chí đánh giá để đánh giá nhóm khác
− Nhóm HS báo cáo, ghi nhận và trả lời câu hỏi phản biện
− GV sử dụng phiếu đánh giá để đánh giá phần trình bày của HS
Một số phương án thiết kế đo chiều cao dự kiến
– Đo chiều cao bằng tam giác đồng dạng
– Đo chiều cao dựa dựa vào hệ thức lượng của tam giác
Tổng kết và dặn dò
– GV đánh giá về phần báo cáo của các nhóm dựa trên các tiêu chí
+ Hình thức bài báo cáo
+ Kĩ năng thuyết trình (trình bày và trả lời câu hỏi)
– GV yêu cầu HS tổng hợp các góp ý của GV và các nhóm, điều chỉnh bản thiết kế và lựa chọn phương án thiết kế tối ưu
– GV thông báo nhiệm vụ hoạt động học tập kế tiếp: thi công và báo cáo sản phẩm Hoạt động 4 CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐO CHIỀU CAO
Sau hoạt động này, HS có khả năng:
1 Tạo được thiết bị đo chiều cao hoàn chỉnh dựa trên phương án thiết kế tối ưu đã lựa chọn;
2 Thử nghiệm sản phẩm và điều chỉnh
HS tạo hoàn chỉnh sản phẩm thiết bị đo chiều cao theo nhóm ngoài giờ học GV theo dõi, tư vấn hỗ trợ HS
C Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh:
– Thiết bị đo chiều cao
– Bản thiết kế sau điều chỉnh (nếu có)
– Bài báo cáo quá trình và kinh nghiệm tạo ra sản phẩm thiết bị đo chiều cao
D Phương thức tổ chức hoạt động:
Học sinh tham gia hoạt động nhóm tại nhà dưới sự điều hành và quản lý của nhóm trưởng Mức độ tham gia và đóng góp của các thành viên được ghi nhận thông qua bảng kiểm (phụ lục …).
Giáo viên tạo nhóm trên Zalo để học sinh cập nhật tiến trình thi công sản phẩm, từ đó có thể đôn đốc, hỗ trợ và tư vấn khi cần thiết.
Hoạt động 2: Giáo viên cập nhật hướng dẫn lên group
Hướng dẫn chế tạo và thử nghiệm sản phẩm
Dựa trên bản thiết kế đã được điều chỉnh sau buổi bảo vệ, nhóm học sinh tiến hành chế tạo thiết bị đo chiều cao theo phương án đã lựa chọn.
− Quan sát, ghi nhận đầy đủ các tiến trình và kết quả
− Đánh giá mức độ hoạt động của sản phẩm so với tiêu chí đã đặt ra ban đầu
TT Tiêu chí Đạt/Không đạt
1 Hoạt động của thiết bị có vận dụng kiến thức về giải tam giác, sự truyền thẳng và phản xạ ánh sáng
2 Sản phẩm được chế tạo từ những vật liệu dễ kiếm
3 Có đủ thông tin về các thông số kĩ thuật như: loại vật liệu, thiết bị, các thông số kỹ thuật, biểu thức toán học
4 Thiết bị có khả năng đo được khoảng cách giữa các điểm cụ thể (cột cờ, tòa nhà, cây…)
1 Phần nào trong thiết kế hoạt động tốt?
2 Phần nào trong thiết kế hoạt động không tốt?
3 Có thể làm gì để cải tiến thiết kế của mình? Phác hoạ và ghi rõ cách cải tiến
4 Có thể suy nghĩ về độ cao trục, chiều dài bệ, …
Hoạt động 3: Trong quá trình cập nhật tiến trình thực hiện, giáo viên tiếp tục tư vấn cho quá trình cải tiến
Các lần thử nghiệm lần sau
Các cải tiến đã thực hiện là gì? (lưu lại ảnh sản phẩm cải tiến)
32 Đánh giá mức độ hoạt động của sản phẩm so với tiêu chí đã đặt ra ban đầu
TT Tiêu chí Đạt/Không đạt
1 Hoạt động của thiết bị có vận dụng kiến thức về giải tam giác, sự truyền thẳng và phản xạ ánh sáng
2 Sản phẩm được chế tạo từ những vật liệu dễ kiếm
3 Có đủ thông tin về các thông số kĩ thuật như: loại vật liệu, thiết bị, các thông số kỹ thuật, biểu thức toán học
4 Thiết bị có khả năng đo được khoảng cách giữa các điểm cụ thể (cột cờ, tòa nhà, cây…)
1 Phần nào trong thiết kế hoạt động tốt?
2 Phần nào trong thiết kế hoạt động không tốt?
3 Có thể làm gì để cải tiến thiết kế của mình?
4 Thực hiện điều chỉnh sản phẩm đến phiên bản tốt nhất trong điều kiện thời gian và nguồn lực
Hoạt động 5 TRÌNH BÀY SẢN PHẨM “THIẾT BỊ ĐO CHIỀU CAO” VÀ THẢO
Sau hoạt động này, HS có khả năng:
− Thực nghiêm trên vật thật
− Trình bày cách vận hành và thao tác trên thiết bị đo chiều cao
− Giải thích được nguyên lí hoạt động của thiết bị
− Đề xuất các ý tưởng cải tiến thiết bị đo chiều cao
Các nhóm học sinh thực hiện các thí nghiệm để đo chiều cao của các đối tượng như cột cờ, dãy phòng học và cây cối, sau đó so sánh kết quả giữa các nhóm Trong quá trình thảo luận, giáo viên và học sinh đưa ra nhận xét và câu hỏi liên quan đến kết quả thực nghiệm Học sinh cũng giải thích nguyên lý hoạt động của thiết bị đo và đề xuất các phương án cải tiến cho các thí nghiệm.
C Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh:
− Hồ sơ học tập hoàn chỉnh của dự án “thiết bị đo chiều cao”
− Bản đề xuất cải tiến thiết bị đo chiều cao
D Phương thức tổ chức hoạt động:
GV tổ chức buổi báo cáo sản phẩm theo 3 bước:
1 Thực nghiệm sản phẩm tại sân trường (15 phút)
– GV tổ chức hướng dẫn các nhóm sử dụng thiết bị đo chiều cao một số đối tượng (cột cờ, dãy phòng học, cây)
– HS ghi nhận kết quả vào phiếu
2 Báo cáo, thảo luận trong lớp (20 phút)
Nội dung báo cáo của mỗi nhóm
– Tiến trình thi công sản phẩm
– Cách sử dụng thiết bị đo chiều cao
– Kết quả các lần đo thực nghiệm tại sân trường
– Đối chiếu kết quả thực nghiệm sản phẩm giữa các nhóm học sinh
– Thảo luận, đánh giá kết quả thực nghiệm các nhóm
3.Tổng kết, đánh giá dự án trong lớp (10 phút)
– HS và GV nhận xét về sản phẩm thiết bị đo chiều cao
– GV tổng kết và đánh giá chung về dự án
+ Kiến thức, kĩ năng liên quan đến giải tam giác
+ Quá trình thiết kế và thi công sản phẩm
+ Kĩ năng làm việc nhóm
+ Kĩ năng trình bày, thuyết phục
– GV yêu cầu HS thực hiện nhiệm vụ cuối dự án: Hoàn thành hồ sơ dự án
Một số câu hỏi gợi ý trong buổi tổng kết
1 Em đã vận dụng những kiến thức nào của giải tam giác để chế tạo thiết bị đo chiều cao
2 Nêu những kĩ năng mà em rèn luyện được qua dự án?
3 Em thích sản phẩm của nhóm nào nhất? Tại sao?
4 Nếu có thời gian thêm để làm sản phẩm, em sẽ cải tiến sản phẩm như thế nào?
Thực nghiệm thiết bị đo chiều cao vật trên thực tế
Sau khi giới thiệu sản phẩm thiết bị đo chiều cao và hoàn thiện thảo luận về nó, giáo viên giao nhiệm vụ cho các nhóm sử dụng sản phẩm của mình để đo chiều cao của một số vật thể trong thực tế.
Kết quả của tiết dạy thực nghiệm
Việc tích hợp các hoạt động trải nghiệm vào giảng dạy môn Toán không chỉ làm tăng hứng thú học tập của học sinh mà còn hỗ trợ họ hình thành và phát triển các kỹ năng tư duy logic và giải quyết vấn đề.
Năng lực giao tiếp, tính toán, kỹ thuật thực hành và sáng tạo là rất quan trọng trong việc học toán Học sinh cần biết sử dụng các công cụ và phương tiện học toán hiệu quả Đồng thời, việc áp dụng bài toán thực tiễn vào các bài toán thường gặp sẽ giúp nâng cao khả năng giải quyết vấn đề và tư duy logic.
Trong chương 3, tôi đã thiết kế một chủ đề dạy học STEM tập trung vào việc đo chiều cao của vật, dựa trên kiến thức về hệ thức lượng trong tam giác Chương này không chỉ trình bày kế hoạch bài dạy mà còn nhấn mạnh hiệu quả phát triển năng lực toán học đặc thù cho học sinh thông qua phương pháp dạy và học theo định hướng STEM.
THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
Mục đích
Thực nghiệm sư phạm được thực hiện để kiểm tra tính khả thi và hiệu quả của đề tài, đồng thời xác minh tính chính xác của giả thuyết khoa học đã nêu trong phần mở đầu của khóa luận.
Việc áp dụng thiết kế và tổ chức dạy học theo định hướng STEM mang lại nhiều thuận lợi và khó khăn Một trong những ứng dụng thực tiễn là đo chiều cao của vật dựa vào kiến thức trong chương Hệ thức lượng trong tam giác Qua hoạt động này, học sinh không chỉ củng cố kiến thức toán học mà còn phát triển kỹ năng thực hành và tư duy phản biện Tuy nhiên, giáo viên cũng gặp phải thách thức trong việc kết hợp lý thuyết và thực hành một cách hiệu quả, đồng thời cần phải chuẩn bị đầy đủ các công cụ và tài liệu hỗ trợ Những bài học kinh nghiệm từ việc triển khai phương pháp này sẽ giúp cải thiện chất lượng dạy và học trong tương lai.
Đối tượng thực nghiệm
Học sinh lớp 10/4 tại trường THPT Hòa Vang.
Nội dung thực nghiệm
Thực nghiệm sự phù hợp về cách thức thiết kế và tổ chức dạy học theo chủ đề Đo chiều cao vật theo định hướng giáo dục STEM
Thực nghiệm đánh giá tính hiệu quả và khả thi của đề tài.
Cách thức tổ chức thực nghiệm
Chọn địa điểm thực nghiệm: Đảm bảo đầy đủ cơ sở vật chất và phương tiện phục vụ cho việc dạy học
Tại lớp thực nghiệm là lớp 10/4
4.4.3 Kết quả rút ra từ thực nghiệm
Tiết học thực nghiệm tạo ra sự hứng thú và chú ý cao hơn cho học sinh trong quá trình học Qua các hoạt động thực nghiệm, học sinh có khả năng tự giải đáp thắc mắc và áp dụng kiến thức từ sách giáo khoa một cách thú vị và dễ hiểu Bên cạnh đó, học sinh còn được sử dụng đa dạng các phương tiện và công cụ học toán, góp phần nâng cao hiệu quả học tập.
Học sinh trở nên hứng thú hơn với các tiết học khi thấy được sự sáng tạo và ý nghĩa thực tiễn của môn toán trong đời sống Qua các tiết học, các em nhận ra rằng các môn học không tách rời mà có mối liên hệ chặt chẽ, giúp tăng cường sự hứng thú và hiểu biết của các em về kiến thức.
Việc học toán không chỉ giúp các em nâng cao kỹ năng tư duy mà còn tạo hứng thú với các môn học khác Các em nhận ra rằng, việc trau dồi kiến thức từ nhiều lĩnh vực là vô cùng cần thiết để phát triển toàn diện.
Dưới đây là một số hình ảnh trong các tiết dạy lý thuyết và thực nghiệm tại lớp 10/4 trường THPT Hòa Vang
Hình 4.1 Tiết dạy lý thuyết bài Hệ thức lượng trong tam giác
Hình 4.2 Tiết bài tập bài Hệ thức lượng trong tam giác
Hình 4.3 Học sinh tiến hành thực hiện đo
Hình 4.4 Hướng dẫn học sinh đọc số liệu
Hình 4.5 Học sinh sử dụng giác kế tự làm để nhắm góc
Hình 4.6 Học sinh ghi chép và tính toán số liệu
Trong các tiết học lý thuyết, học sinh thường cảm thấy uể oải và thiếu hứng thú, đặc biệt là trong tiết giải bài tập Các em chưa hình dung rõ ràng về việc áp dụng kiến thức vào tình huống thực tiễn, dẫn đến việc không nhận ra giá trị thực tiễn của những kiến thức đã học Điều này khiến các em chỉ giải bài theo khuôn khổ công thức mà chưa thực sự tư duy vào vấn đề.
Khi học thực hành ngoài trời, học sinh thể hiện sự hứng thú rõ rệt hơn Không gian mới giúp các em cảm nhận được việc áp dụng kiến thức từ sách giáo khoa vào thực tế Câu hỏi của giáo viên về việc đo cột cờ mà không cần leo lên kích thích trí tò mò, khiến nhiều em nghĩ ra cách đo nhưng vẫn dựa vào việc sử dụng thang hoặc trèo lên Điều này khuyến khích các em tìm hiểu và mong muốn áp dụng kiến thức để đo những vật cao trên 7m Các hoạt động dạy học trở nên sôi nổi hơn, và học sinh lắng nghe chăm chú hơn.
Sau tiết học, học sinh tích cực thảo luận về các phương pháp để cải thiện tốc độ và độ chính xác trong việc đo lường kết quả.
Sau khi thực hiện tiết dạy thực nghiệm, tôi nhận thấy nhiều hiệu quả trong việc phát triển năng lực học sinh Đề tài này không chỉ giúp học sinh trở nên tích cực hơn mà còn nâng cao các năng lực cần thiết cho sự phát triển toàn diện của các em.
Các nhóm tham gia hoạt động trải nghiệm cần thuyết trình và thảo luận về thiết kế và tiến trình sản phẩm thiết bị đo chiều cao Mỗi nhóm phải cử đại diện học sinh khác nhau để tự tin phân tích bản thiết kế của mình Trong quá trình thảo luận, các nhóm chỉ ra ưu nhược điểm của các bản thiết kế từ nhóm khác, đồng thời tìm ra sự hợp lý và bất hợp lý trong các phản biện Qua đó, các học sinh đưa ra những câu trả lời hợp lý dựa trên phân tích và thảo luận.
Tính toán Các nhóm tiến hành đo đạc và tính toán được chiều cao của vật bằng cách dùng các sản phẩm do mình chế tạo ra
Các nhóm làm việc dưới sự hướng dẫn của giáo viên và sự phân công hợp lý từ nhóm trưởng Mỗi nhóm đều có một thư ký phụ trách viết báo cáo, trong khi các thành viên khác quản lý dụng cụ và thiết bị đo chiều cao Sự phối hợp nhịp nhàng giữa các thành viên là yếu tố quyết định đến thành công của sản phẩm.
Thiết kế sản phẩm thiết bị đo chiều cao vật bao gồm việc phác thảo bản vẽ chi tiết Lựa chọn và sử dụng vật liệu phù hợp là bước quan trọng trong quá trình chế tạo thiết bị Cuối cùng, cần đọc hiểu bản vẽ thiết kế để lắp ráp sản phẩm theo đúng phương án đã đề ra.
Tất cả học sinh đã tham gia lắp đặt thành công sản phẩm của nhóm mình, với mọi sản phẩm đều hoạt động hiệu quả Qua hoạt động trải nghiệm này, học sinh đã tìm ra cách lắp ráp kệ đa giác và trực tiếp đo được chiều cao của vật.
Thông qua hoạt động trải nghiệm, học sinh đã tự phác thảo bản vẽ thiết bị đo chiều cao của vật Các nhóm học sinh dựa vào bản thiết kế để tự chế tạo sản phẩm của mình.
Ngoài ra, thông qua đề tài còn giúp học sinh có những lợi ích sau:
Phát triển sự khéo léo sáng tạo là một trong những lợi ích hàng đầu của giáo dục STEM, giúp học sinh khám phá và phát minh ra những ý tưởng đổi mới Đồng thời, môi trường học tập an toàn trong giáo dục STEM khuyến khích học sinh rèn luyện sức bền bỉ, cho phép các em thất bại và thử lại để đạt được thành công.
Khuyến khích thử nghiệm và mạo hiểm là yếu tố quan trọng trong sự phát triển công nghệ Nhiều công trình vĩ đại trong thập kỷ qua đã ra đời nhờ vào những nỗ lực này Giáo dục STEM hướng tới việc trang bị cho học sinh kỹ năng thực hiện các thí nghiệm và mạo hiểm một cách an toàn, từ đó thúc đẩy sự sáng tạo và đổi mới.
Khuyến khích học sinh áp dụng kiến thức STEM vào thực tiễn là rất quan trọng, giúp các em phát triển kỹ năng cần thiết cho cuộc sống Việc này không chỉ trang bị cho học sinh khả năng giải quyết vấn đề mà còn trở thành công cụ hữu ích trong môi trường làm việc tương lai.