Phát triển năng lực giải quyết vấn Đề của học sinh thông qua dạy học một số chủ Đề stem – phần “năng lượng khtn 6

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA GIÁO DỤC STEM TRONG DẠY HỌC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH TRUNG HỌC CƠ SỞ .... [21] Trong bối cảnh giáo dục toàn cầu hiện nay đã có nh

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

ĐOÀN MINH TƯỜNG

PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH THÔNG QUA DẠY HỌC MỘT SỐ CHỦ ĐỀ STEM –

PHẦN “NĂNG LƯỢNG" - KHTN 6

LUẬN VĂN THẠC SĨ

LÍ LUẬN VÀ PPDH BỘ MÔN VẬT LÝ

ĐÀ NẴNG – NĂM 2024

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

ĐOÀN MINH TƯỜNG

PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH THÔNG QUA DẠY HỌC MỘT SỐ CHỦ ĐỀ STEM –

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn thạc sĩ này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành nhất đến những cá nhân và tổ chức đã giúp đỡ, hỗ trợ và cổ vũ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và viết luận văn

Trước hết, tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến PGS.TS Lê Văn Giáo, người thầy, người hướng dẫn tận tâm, đã cung cấp sự hướng dẫn, hỗ trợ và kiến thức không ngừng nghỉ Sự quan tâm, kiên nhẫn và sự am hiểu sâu rộng của ông đã là nguồn động viên vô cùng lớn, giúp tôi vượt qua nhiều khó khăn trong quá trình nghiên cứu và hoàn thiện luận văn này

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến TS Phùng Việt Hải, đã luôn sẵn sàng hỗ trợ và chia sẻ kiến thức quý báu trong suốt quá trình tôi thực hiện đề tài nghiên cứu Sự nhiệt tình và tận tâm của thầy đã giúp tôi giải quyết không ít thách thức và mở rộng hiểu biết

về lĩnh vực của mình Sự đóng góp của thầy không chỉ là những lời khuyên giá trị mà còn là nguồn cảm hứng vô giá trong hành trình học thuật của tôi

Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Bộ môn Vật Lí và Phòng Sau Đại học của Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi

có thể tập trung vào nghiên cứu và hoàn thành luận văn của mình Sự hỗ trợ từ các bạn

là điều không thể thiếu trong hành trình học thuật này

Xin cảm ơn Ban giám hiệu nhà trường TH-THCS-THPT Olympia - Đà Nẵng,

đã tạo môi trường giáo dục chất lượng, nơi tôi có thể phát triển không chỉ về mặt học thuật mà còn cả bản lĩnh cá nhân

Lời cảm ơn cuối cùng này, tôi xin dành cho gia đình yêu quý của tôi và các đồng nghiệp thân thiết Các bạn đã là nguồn động viên tinh thần, sự ủng hộ không ngừng, và là chỗ dựa vững chắc nhất của tôi Mọi thành công mà tôi đạt được đều có

sự góp sức không nhỏ từ các bạn

Xin chân thành cảm ơn mọi người Hy vọng rằng những kết quả của luận văn này sẽ là minh chứng cho lòng biết ơn sâu sắc mà tôi dành cho các bạn

Trân trọng,

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iii

TRANG THÔNG TIN iv

MỤC LỤC vi

DANH MỤC CÁC BẢNG viii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ix

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1

3 Mục tiêu nghiên cứu 3

4 Giả thuyết khoa học 3

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

6 Phương pháp nghiên cứu 4

7 Kết quả đạt được 4

8 Cấu trúc luận văn 4

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA GIÁO DỤC STEM TRONG DẠY HỌC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH TRUNG HỌC CƠ SỞ 6

1.1 Năng lực và năng lực giải quyết vấn đề 6

1.1.1 Khái quát chung về năng lực 6

1.1.2 Năng lực giải quyết vấn đề 8

1.1.3 Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề 9

1.2 Dạy học chủ đề STEM môn Khoa học 19

1.2.1 Khái niệm STEM 19

1.2.2 Giáo dục STEM 20

1.2.3 Mục tiêu giáo dục STEM 20

1.2.4 Tiến trình xây dựng kế hoạch dạy học chủ đề STEM 21

1.2.5 Dạy học chủ đề STEM với việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh 24

1.2.6 Đặc điểm tâm sinh lý học sinh và khả năng vận dạy học STEM đối với việc phát triển năng giải quyết vấn đề của học sinh THCS 25

1.3 Thực trạng của việc dạy học chủ đề STEM theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề của Hs 26

1.3.1 Điều tra thực trạng 26

1.3.2 Kết quả điều tra thực trạng 26

1.3.3 Những thuận lợi và khó khăn của dạy học STEM theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề của HS ở các trường THCS 27

1.4 Quy trình tổ chức dạy học chủ đề STEM theo định hướng phát triển năng lực

giải quyết vấn đề của HS 28

1.4.1 Quy trình 28

1.4.2 Nguyên tắc tổ chức dạy học chủ đề STEM phát triển NL GQVĐ của HS 30

1.5 Kết luận chương 1 31

CHƯƠNG 2 TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “NĂNG LƯỢNG”, KHOA HỌC TỰ NHIÊN 6 THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH 32

2.1 Cấu trúc và đặc điểm chương “Năng lượng và đời sống”, KHTN 6 32

2.1.1 Đặc điểm chương “Năng lượng” 32

2.1.2 Cấu trúc nội dung 32

2.1.3 Những nội dung có thể vận dụng dạy học STEM 34

2.2 Thiết kế tiến trình dạy học một số nội dung chủ đề STEM chương “Năng lượng và đời sống” theo hướng phát triển NL giải quyết vấn đề 34

2.2.1 Tiến trình dạy học chủ đề STEM 1: Chế tạo xe chạy bằng năng lượng mặt trời 35

2.2.2 Tiến trình dạy học chủ đề STEM 2: Chế tạo bánh xe nước mô phỏng quá trình chuyển hóa năng lượng trong hệ thống thủy điện 42

2.2.3 Tiến trình dạy học chủ đề STEM 3: Chế tạo mô hình tuabin gió 48

2.4 Đánh giá năng lực của học sinh qua từng chủ đề 53

2.4.1 Rubric đánh giá năng lực của HS trong dạy học chủ đề STEM 1: Chế tạo xe chạy bằng năng lượng mặt trời 53

2.4.2 Rubric đánh giá năng lực của HS trong dạy học chủ đề STEM 2: Chế tạo bánh xe nước mô phỏng quá trình chuyển hóa năng lương thủy điện 57

2.4.3 Rubric đánh giá năng lực của HS trong dạy học chủ đề STEM 3: 62

2.5 Kết luận chương 2 66

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 67

3.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm 67

3.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 67

3.3 Đối tượng và thời gian thực nghiệm sư phạm 67

3.4 Phạm vi thực nghiệm sư phạm 68

3.5 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 68

3.6 Phân tích diễn biến của quá trình thực nghiệm sư phạm 68

3.7 Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 77

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 PHỤ LỤC

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số hiệu

2.2 Một số chủ đề STEM tổ chức dạy học chương Năng lượng – KHTN 6 34 2.3 Rubric đánh giá năng lực của HS trong dạy học chủ đề STEM 1:

Chế tạo xe chạy bằng năng lượng mặt trời 53 2.4

Rubric đánh giá năng lực của HS trong dạy học chủ đề STEM 2:

Chế tạo bánh xe nước mô phỏng quá trình chuyển hóa năng

lương thủy điện

57

2.5 Rubric đánh giá năng lực của HS trong dạy học chủ đề STEM 3:

3.1 Phiếu đánh giá thực nghiệm số 1- Đánh giá NL GQVĐ 77 3.2 Phiếu đánh giá thực nghiệm số 2 - Đánh giá Sản phẩm 78 3.3 Phiếu đánh giá thực nghiệm số 3- Đánh giá đồng đẳng và tự đánh giá 79

3.8 Biểu đồ hành vi năng lực giải quyết vấn đề của học sinh lớp

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Cách mạng công nghiệp 4.0 đã làm thay đổi bản chất của công việc và nghề nghiệp, tác động mạnh mẽ đến mọi mặt của đời sống xã hội, bao gồm cả giáo dục Sự phát triển của công nghệ đã dẫn đến sự thay đổi trong phương thức lao động, khiến nhiều công việc có thể được thực hiện hoàn toàn bởi robot Trước những thách thức này, việc đổi mới giáo dục là cần thiết để chuẩn bị cho thế hệ trẻ đối mặt với thách thức, đảm bảo họ có thể đứng vững và phát triển

Chỉ thị số 16/CT-TTg ngày 04/5/2017 của Thủ tướng Chính phủ về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc Cách mạng công nghiệp 4.0 nhấn đã mạnh việc thúc đẩy giáo dục STEM trong hệ thống giáo dục phổ thông [1] Điều đó nói lên sự quan trọng của việc tăng cường giáo dục về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học nhằm nâng cao năng lực thích ứng của học sinh với cuộc cách mạng công nghiệp hiện đại

Theo nghiên cứu của Diễn đàn Kinh tế Thế giới (World Economic Forum), năng lực (NL) Giải quyết vấn đề (GQVĐ) và kỹ năng Ra quyết định đều nằm trong danh sách 10 năng lực, kỹ năng quan trọng mà người lao động cần có kể từ năm 2020 Chương trình giáo dục phổ thông mới cũng quy định những NL cần được bồi dưỡng

và phát triển, trong đó NL GQVĐ là một trong những NL quan trọng NL GQVĐ được bồi dưỡng khi HS tham gia GQVĐ, nghĩa là NL GQVĐ được bồi dưỡng thông qua hoạt động học của HS trước một vấn đề cụ thể của môn học, của các vấn đề thực tiễn

Đặc điểm của môn Khoa Học Tự Nhiên có kiến thức gắn liền với thực tiễn Trong đó, nhiều vấn đề thường gặp trong môn Vật lí sẽ rèn luyện và hình thành các kĩ năng tư duy cho HS như so sánh, phân tích, tổng hợp, khả năng phán đoán và giải quyết các vấn đề với những vấn đề mở, trong bối cảnh phức hợp, có nhiều phong cách học đa dạng để phát triển NL, đặc biệt là NL GQVĐ Phần "Năng lượng” KHTN 6 là một trong số đó

Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu: "Phát triển năng lực giải quyết vấn đề thông qua dạy học một số chủ đề STEM - Phần “Năng lượng” – KHTN 6

2 Tổng quan vấn đề nghiên cứu

2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

DH theo hướng phát triển NL GQVĐ cho HS đã được nhiều nước quan tâm nghiên cứu và đi đầu cho xu hướng này là Hoa Kỳ Bắt đầu bởi nhóm tác giả

McDermott & Redish (1999) trong bài báo Physics Education Research [17] (Nghiên

cứu về Giáo Dục Vật lí) đã đưa ra một cách có hệ thống về vấn đề phát triển NL GQVĐ cho HS trong DH Vật lí Tiếp đó có nhiều tác giả đã quan tâm nghiên cứu đến vấn đề phát triển NL GQVĐ cho HS trong DH Vật lí như Thomas M Foster (2000),

The development of students’ problem-solving skills from instruction emphasizing qualitative problem-solving University of Minnesota [20]

Bên cạnh đó, trên thế giới cũng có một số các nghiên cứu về NL GQVĐ đối với từng môn học, cụ thể như: Interpersonal problem-solving competency: review and Critique of the literature (Debra A.Tisdelle & Janet S.St Lawrence - 1986) [13]; Mathematical problem-solving (Alan H Schoenfeld); Problem-solving competency of nursing gradutuates (Uys LR, Van Rhyn LL, Gwele NS, McInerney P, Tanga T.) [21]

Trong bối cảnh giáo dục toàn cầu hiện nay đã có nhiều nghiên cứu về dạy học theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh, hướng nghiên cứu này ngày càng được mở rộng và đa dạng:

Trong nghiên cứu Teaching problem solving: Let students get ‘stuck’ and

‘unstuck’ (2017), tác giả Kate Mills [15] - người đã dạy học lớp 4 trong 10 năm tại

trường Knollwood ở New Jersey và hiện tại là một chuyên gia can thiệp về đọc viết tại trường Tiểu học Red Bank nhấn mạnh tầm quan trọng của việc giáo dục cần phải hướng đến việc dạy học sinh cách áp dụng những gì họ đã học để giải quyết các vấn đề trong các tình huống mới Điều này đòi hỏi tăng cường sử dụng các phương pháp dạy học tích cực và sáng tạo, nơi học sinh được khuyến khích thử nghiệm và phát triển các giải pháp sáng tạo

Trong công trình The Effect of Problem-based STEM Education [16] - Ảnh

hưởng của Giáo Dục STEM dựa trên giải quyết vấn đề, nhóm tác giả đã đánh giá tác động của giáo dục STEM dựa trên vấn đề đối với nhận thức của học sinh trung học về

kỹ năng giải quyết vấn đề và xu hướng suy nghĩ phản biện của họ Nghiên cứu sử dụng phương pháp tiếp cận định lượng và định tính, cung cấp cái nhìn sâu sắc về giáo dục STEM có thể nâng cao năng lực nhận thức và xã hội

Trong nghiên cứu Problem Solving in Education: A Global Imperative [14] - Kỹ năng Giải quyết vấn đề trong giáo dục: Một nhu cầu toàn cầu, nhóm tác giả đã bàn thảo về tầm quan trọng thiết yếu của kỹ năng giải quyết vấn đề trong lĩnh vực và cấp độ giáo dục Nó nhấn mạnh nhu cầu toàn cầu trong việc tích hợp những kỹ năng vào chương trình giảng dạy để chuẩn bị tốt hơn cho học sinh trước những thách thức của thế giới hiện đại

2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Trong những năm gần đây, Việt Nam đã chứng kiến sự quan tâm đặc biệt đối với việc đổi mới giáo dục thông qua áp dụng mô hình STEM theo hướng phát triển phẩm chất, năng lực của học sinh Điều này được thể hiện qua nhiều công trình nghiên cứu của các chuyên gia và học giả trong lĩnh vực giáo dục, đặc biệt là trong các trường trung học cơ sở và trung học phổ thông

Một trong những công trình nổi bật của nhóm tác giả Nguyễn Thanh Nga, Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, Hoàng Phước Muội [6], trong đó đã thiết kế và

tổ chức các hoạt động dạy học với chủ đề STEM nhằm phát triển các năng lực cụ thể cho học sinh Công trình này đã tập trung vào việc xây dựng các chủ đề giáo dục dựa

trên mô hình STEM, tạo điều kiện để học sinh tiếp cận và phát triển năng lực thông qua các hoạt động thực tiễn

Một đóng góp quan trọng khác trong lĩnh vực này là của nhóm tác giả Nguyễn Văn Biên, Tưởng Duy Hải, Trần Minh Đức [7], trong đó đã cung cấp một cái nhìn tổng thể về giáo dục STEM tại các trường phổ thông ở Việt Nam Các tác giả đã phân tích cơ sở lý thuyết, khoa học và thực tiễn của giáo dục STEM, từ đó đề xuất các chiến lược nhằm phát triển năng lực và định hướng nghề nghiệp cho học sinh

Một số luận văn thạc sĩ của tác giả như: Đỗ Thị Thanh Hải, Tô Thu Trang… cũng tập trung nghiên cứu việc phát triển NL của HS qua giáo dục STEM Các tác giả

đã thiết kế và tổ chức các hoạt động giáo dục dựa trên mô hình STEM trong dạy học một số chủ đề cụ thể như: "Dòng điện xoay chiều"[9] ; "Tác dụng từ, tác dụng hóa học và tác dụng sinh lý của dòng điện" [9] …, qua đó nhằm phát triển các kỹ năng giải quyết vấn đề cho học sinh

Bên cạnh đó, có một số luận án tiến sĩ, luận văn thạc sĩ trong lĩnh vực hóa học, công nghệ, sinh học những cũng đã đề cập đến việc phát triển năng lực học sinh thông qua mô hình STEM Các nghiên cứu này chỉ ra rằng, mặc dù việc áp dụng mô hình STEM vào giáo dục trung học ở Việt Nam vẫn còn gặp nhiều thách thức, sự quan tâm và đầu tư vào lĩnh vực này cho thấy tiềm năng to lớn trong việc cải thiện chất lượng giáo dục và trang bị cho học sinh các kỹ năng cần thiết để thành công trong thế

kỷ 21

3 Mục tiêu nghiên cứu

Đề xuất quy trình tổ chức dạy học chủ đề STEM theo hướng phát triển NL GQVĐ của HS và vận dụng vào dạy học phần "Năng lượng" – KHTN 6 nhằm phát triển NLGQVĐ cho HS

4 Giả thuyết khoa học

Nếu đề xuất được quy trình tổ chức dạy học chủ đề STEM theo hướng phát triển NL GQVĐ của HS và vận dụng được vào dạy học phần “Năng lượng” – KHTN 6 thì sẽ phát triển được NL GQVĐ cho HS

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

5.1 Đối tượng nghiên cứu

Hoạt động dạy học và học chủ đề STEM "Năng lượng " KHTN 6 theo định hướng phát triển được NL GQVĐ của HS

5.2 Phạm vi nghiên cứu

- Nội dung nghiên cứu chương “Năng lượng” môn Khoa học tự nhiên 6

- Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 02/2023 đến tháng 07/2023 Trong thời gian này, các trường THCS đang sử dụng sách giáo khoa môn Khoa học tự nhiên theo chương trình Giáo dục phổ thông 2018

- Không gian nghiên cứu: Tại trường TH – THCS – THPT Olympia thành phố

Đà Nẵng

6 Phương pháp nghiên cứu

6.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Nghiên cứu văn kiện của Đảng, Nhà nước cùng với các chỉ thị của Bộ Giáo dục và đào tạo về vấn đề đổi mới phương pháp dạy học hiện nay ở các cấp, các bậc học;

- Nghiên cứu cơ sở lý luận tâm lý học, giáo dục học và lý luận dạy học bộ môn theo hướng phát triển năng lực nói chung và năng lực hợp tác nói riêng ở bộ môn Vật lí;

- Nghiên cứu nội dung, chương trình SGK Khoa học tự nhiên lớp 6 và các tài liệu liên quan

6.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Điều tra thông qua đàm thoại và phiếu điều tra thăm dò để nắm bắt về thực trạng dạy học theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho HS

6.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm ở trường THCS Olympia, quận Hải Châu, thành phố Đà Nẵng để đánh giá hiệu quả của việc dạy chủ đề STEM một số kiến thức phân môn Vật lí sách KHTN lớp 6

- Kiểm tra kết quả học tập của HS qua bài kiểm tra 1 tiết cuối chương

6.4 Phương pháp thống kê toán học

- Dựa vào số liệu thu thập được, sử dụng toán thống kê để xử lý, phân tích, tổng hợp các kết quả điều tra và TN sư phạm, từ đó đánh giá năng lực giải quyết vấn đề và kết quả học tập của học sinh

7 Kết quả đạt được

- Nghiên cứu góp phần làm phong phú thêm cơ sở lý luận của việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh đồng thời làm rõ vai trò của việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

- Phân tích, đánh giá thực trạng của việc dạy học theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh ở trường THCS hiện nay đồng thời rút ra các kết luận làm cơ sở cho việc đề xuất các biện pháp nhằm phát triển năng lực hợp tác cho học sinh

- Đề xuất quy trình tổ chức dạy học STEM trong dạy học Khoa học ở trường THCS;

- Thiết kế tiến trình dạy học chủ đề STEM "Năng lượng " KHTN 6

8 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận chung và tài liệu tham khảo, luận văn có cấu trúc

3 chương:

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của dạy học STEM trong phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

Chương 2: Dạy học STEM chủ đề “ Năng lượng” môn KHTN 6 theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA GIÁO DỤC STEM TRONG DẠY HỌC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC

SINH TRUNG HỌC CƠ SỞ

1.1 Năng lực và năng lực giải quyết vấn đề

1.1.1 Khái quát chung về năng lực

Trên thế giới, trong các nghiên cứu về năng lực, nhiều tác giả đã định nghĩa năng lực ở những theo những cách tiếp cận khác nhau Trong đó, cách tiếp cận về năng lực thường theo ba xu hướng sau:

Thứ nhất định nghĩa năng lực là phẩm chất của nhân cách Năng lực là khả

năng bên trong (phẩm chất tâm lý và sinh lý) của mỗi con người để đạt được một hoạt động nhất định (Binet và T Simon; PA Rudich ; Covaliov AG, v.v.) [18]

Thứ hai căn cứ vào thành phần cấu trúc của năng lực để xác định năng lực Tất

cả các định nghĩa trong nhóm này đều xác nhận rằng năng lực bao gồm các kỹ năng

Ví dụ: “Năng lực là tập hợp các kỹ năng tác động đến nội dung của một tình huống nhất định để giải quyết vấn đề do tình huống đó đặt ra” (Rogiers X ) T Lobanova và

Yu Shunin, v.v T Lobanova và Yu Shunin nhấn mạnh rằng " năng lực " và " kỹ năng

" không nên được coi là từ đồng nghĩa Kỹ năng thể hiện khả năng thực hiện các hành động nhận thức hoặc hành vi một cách thành thạo, chính xác và thích ứng với các điều kiện có thể thay đổi, trong khi năng lực có nghĩa là một hệ thống các hành động phức tạp, bao gồm năng lực và các thành phần phi nhận thức (thái độ, cảm xúc, động cơ, giá trị và đạo đức) [18]

Thứ ba là xác định năng lực dựa trên nguồn gốc của năng lực: Năng lực được

hình thành từ hoạt động và thông qua hoạt động năng lực có thể được hình thành và phát triển Có những tác giả có cùng quan điểm với nhóm này như John Erpenbeck; Weinert; chương trình giáo dục New Zealand; Dự thảo chương trình giáo dục phổ thông của Bộ Giáo dục và Đào tạo Việt Nam, v.v Những định nghĩa điển hình theo quan điểm của hướng này là: “Năng lực là khả năng vận dụng kiến thức, kinh nghiệm,

kỹ năng, thái độ và sự hứng thú để hành động phù hợp và hiệu quả trong các tình huống đa dạng của cuộc sống” (Thomas Armstrong, 2011) [18]

Như vậy khái niệm năng lực có thể được hiểu ở nhiều góc độ và tầng bậc khác nhau Trong tiếng Anh có 3 từ chỉ năng lực: (1) ability chỉ năng lực theo nghĩa Tâm lý học; (2) competence chỉ năng lực theo nghĩa thực hiện được công việc thực sự và (3) attribute dùng để diễn đạt năng lực nhuần nhuyễn trở thành thuộc tính hay phẩm chất của cá nhân Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiếp cận khái niệm năng lực theo thuật ngữ “Competence” là tổ hợp khả năng và giá trị được cá nhân thể hiện thông qua các việc làm, hoạt động một cách có hiệu quả [10]

Khi bàn về năng lực thì việc phân loại năng lực cũng là một vấn đề phức tạp, với nhiều quan điểm và cách tiếp cận khác nhau Kết quả sự phân loại phụ thuộc vào lựa chọn quan điểm tiếp cận và tiêu chí lựa chọn để phân loại Nhìn vào chương trình thiết kế năng lực của các nước có thể thấy hai loại chính đó là năng lực chung (general competence) và năng lực cụ thể, chuyên biệt (specific competence)

- Năng lực chung là năng lực cơ bản, thiết yếu để con người có thể sống và

làm việc bình thường trong xã hội Năng lực này được hình thành và phát triển do nhiều môn học, liên quan đến nhiều môn học Vì thế có nước gọi là năng lực xuyên chương trình (Cross-curricular competencies) Hội đồng châu Âu gọi là năng lực chính (key competencies) Cũng cần lưu ý là khái niệm năng lực chính được nhiều nước trong khối EU sử dụng với các thuật ngữ khác nhau như: năng lực nền tảng (socles de competencies), năng lực chủ yếu (essential competencies), kĩ năng chính (key skills),

kỹ năng cốt lõi (core skills), năng lực cơ sở (basic competencies), khả năng/ phẩm chất chính (key qualifications), kĩ năng chuyển giao được (key transferable skills)… Theo quan niệm của EU, mỗi năng lực chung cần: a) Góp phần tạo nên kết quả có giá trị cho

xã hội và cộng đồng; (b) Giúp cho các cá nhân đáp ứng được những đòi hỏi của một bối cảnh rộng lớn và phức tạp; (c) Chúng có thể không quan trọng với các chuyên gia, nhưng rất quan trọng với tất cả mọi người

- Năng lực cụ thể, chuyên biệt là năng lực riêng được hình thành và phát triển

do một lĩnh vực/ môn học nào đó, vì thế chương trình Quebec gọi là năng lực môn học

cụ thể (subject- specific competencies) để phân biệt với năng lực xuyên chương trình, năng lực chung Sáng tạo và đọc diễn cảm là ví dụ để phân biệt hai loại năng lực này Sáng tạo là năng lực chung, là sản phẩm của tất cả các môn học/ hoạt động và đòi hỏi vận dụng ở tất cả các môn học/ hoạt động; còn đọc diễn cảm là năng lực riêng, năng lực do môn Tiếng Việt và Văn học đảm nhận Trong cuộc sống rất cần năng lực sáng tạo; không sáng tạo thì không thể phát triển, thậm chí khó tồn tại Nhưng không đọc diễn cảm được thì cũng không có ảnh hưởng lớn.”

Tiếp thu quan niệm về năng lực của các nước phát triển, chương trình giáo dục phổ thông – chương trình tổng thể của Việt Nam đã xác định: “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, ý chí, thực hiện thành công một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể Năng lực cốt lõi là năng lực cơ bản, thiếu yếu mà bất kì ai cũng cần phải có để sống, học tập và làm việc hiệu quả Năng lực cốt lõi gồm năng lực chung và năng lực đặc thù

- Năng lực chung được hình thành, phát triển thông qua tất cả các môn học và hoạt động giáo dục: Năng lực tự chủ và tự học, năng lực giao tiếp và hợp tác, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo

- Những năng lực đặc thù được hình thành, phát triển chủ yếu thông qua một số môn học và hoạt động giáo dục nhất định: năng lực ngôn ngữ, năng lực tính toán, năng lực khoa học, năng lực công nghệ, năng lực tin học, năng lực thẩm mĩ, năng lực thể chất

1.1.2 Năng lực giải quyết vấn đề

Trong quyển Dạy học và phát triển năng lực môn Vật lí Trung học cơ sở của

Đỗ Hương Trà (chủ biên) cho rằng: “Năng lực giải quyết vấn đề của học sinh được hiểu là sự huy động tổng hợp kiến thức, kĩ năng, thái độ, xúc cảm của học sinh đó để giải quyết các tình huống thực tiễn trong bối cảnh cụ thể mà các giải pháp không có sẵn ngay lập tức”.[4]

Như vậy có thể hiểu: Năng lực giải quyết vấn đề khả năng giải quyết những vấn

đề cụ thể trong một bối cảnh nhất định một cách có hiệu quả, trên cơ sở huy động kiến thức, kỹ năng và thái độ của chủ thể

1.1.2.2 Cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề

Năng lực giải quyết vấn đề của học sinh được thể hiện thông qua những hoạt động trong quá trình giải quyết vấn đề Phân tích cấu trúc của năng lực giải quyết vấn

đề qua tiến trình giải quyết vấn đề có thể thấy có bốn thành tố sau:

- Năng lực tìm hiểu vấn đề: nhận biết, phát hiện vấn đề, xác định được những

thông tin đã cho, thông tin cần tìm Theo Whimbet&Lockhead, người giải quyết vấn

đề tốt là người biết tìm hiểu các sự kiện và mối quan hệ trong vấn đề một cách đầy

đủ, chính xác Còn người giải quyết vấn đề không tốt thường không nhận được tầm quan trọng của việc đọc kỹ, hiểu chính xác tất cả các thông tin nên dễ hiểu sai, dẫn đến thất bại trong quá trình giải quyết vấn đề

- Năng lực đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề: Phân tích, sắp xếp, kết nối

các thông tin với kiến thức đã biết và đưa ra giải pháp, lựa chọn giải pháp tốt nhất để giải quyết vấn đề Năng lực thiết lập không gian vấn đề bao gồm mô tả vấn đề bằng ngôn ngữ vật lí, thiết lập mối quan hệ giữa các đại lượng để giải quyết tình huống

- Năng lực thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề: Trình bày giải pháp, điều

chỉnh giải pháp cho phù hợp với thực tiễn khi có sự thay đổi

- Năng lực đánh giá và phản ánh giải pháp, xây dựng vấn đề mới: Đánh giá

giải pháp đã thực hiện và vấn đề đặt ra; phản ánh giá trị của giải pháp, xác nhận những kiến thức và kinh nghiệm

Như vậy, năng lực giải quyết vấn đề gồm bốn thành tố, mỗi thành tố bao gồm một số hành vi cá nhân khi học sinh làm việc độc lập hoặc khi làm việc nhóm trong quá trình giải quyết vấn đề

1.1.2.3 Các biểu hiện hành vi của năng lực giải quyết vấn đề

Có thể cụ thể hóa kết quả đánh giá NL GQVĐ của HS thông qua các biểu hiện hành vi sau:

Bảng 1.1 Cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề

Năng lực thành tố Chỉ số hành vi

1 Tìm hiểu tình huống vấn

đề

1.1 Tìm hiểu tình huống vấn đề 1.2 Phát hiện vấn đề cần nghiên cứu 1.3 Phát biểu vấn đề

4.2 Phát hiện vấn đề cần giải quyết mới

1.1.3 Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề

Năng lực giải quyết vấn đề trên thế giới thường được đánh giá thông qua các kỳ khảo sát quốc tế như Chương trình Đánh giá Học sinh Quốc tế (PISA) của OECD [19] Trong khảo sát này, năng lực giải quyết vấn đề được định nghĩa là khả năng hiểu và giải quyết các tình huống mà giải pháp không rõ ràng, bao gồm cả việc tham gia vào việc giải quyết vấn đề, thể hiện tiềm năng là một công dân tích cực và muốn đóng góp

Đề đánh NL nói chung và năng lực GQVĐ nói riêng người ta thường dùng nhiều phương pháp và công cụ đánh giá khác nhau: Quan sát; Nghiên cứu trường hợp; Đánh giá qua sản phẩm, Đánh giá qua hồ sơ học tập; Bảng hỏi; Rubric… Trong dó ta thường đưa ra các tiêu chí cụ thể hoặc dựa vào các chỉ số hành vi

Để xây dựng tiêu chí đánh giá NL GQVĐ của HS chúng tôi đã nghiên cứu các tài

liệu trong nước và quốc tế có liên quan đến việc đánh giá NL GQVĐ, như: Chương

trình giáo dục phổ thông tổng thể 2018 [2] ; Đánh giá NL GQVĐ cho HS trong Chương trình phân tích và đánh giá của PISA (Pisa, 2012) [3] ; Công trình về: Xây dựng thang đo và bộ công cụ đánh giá NL giải quyết vấn đề của học sinh qua dạy học

dự án của nhóm tác giả Phan Đồng Châu Thủy, Nguyễn Thị Ngân [8], Dạy học và

phát triển năng lực môn Vật Lí Trung học cơ sở” của Đỗ Hương Trà [4] … để xác định các chỉ số hành vi của NL GQVĐ Trên cơ sở đó tiến hành mô tả các biểu hiện theo các mức độ biểu hiện khác nhau của từng chỉ số hành vi cụ thể và xây dựng Rubric đánh giá NLGQVĐ của HS thể hiện ở bảng sau:

Bảng 1.2 Rubric đánh giá NL GQVĐ của học sinh

1 điểm 2 điểm Mức 2 3 điểm Mức 3 3 điểm Mức 4

mô tả được hiện tượng, tình huống

Quan sát, mô

tả được các quá trình, hiện tượng trong tình huống để làm

rõ vấn đề cần giải quyết

Giải thích thông tin đã cho, mục tiêu cuối cùng cần thực hiện để làm rõ vấn đề cần giải quyết, với sự giúp đỡ, gợi ý

Phân tích, giải thích thông tin

đã cho, mục tiêu cần thực hiện

và làm rõ vấn

đề cần giải quyết

Từ các thông tin đúng và

đủ về quá trình, hiện tượng, trình bày được một

số câu hỏi riêng lẻ

Từ các thông tin đúng và đủ về quá trình, hiện tượng trình bày được các câu hỏi liên quan đến vấn đề cần giải quyết

Từ thông tin đúng và đủ về quá trình, hiện tượng trình bày được câu hỏi liên quan đến vấn đề và xác định được vấn

đề cần giải quyết

3.Phát

biểu vấn

đề

Không phát biểu được vấn đề

Sử dụng được

ít nhất một phương thức (văn bản, hình vẽ, biểu bảng, lời nói

…) để diễn

Sử dụng được ít nhất hai phương thức để diễn đạt lại vấn đề

Diễn đạt vấn đề

ít nhất bằng hai phương thức và phân tách thành các vấn đề bộ phận

1 điểm 2 điểm Mức 2 3 điểm Mức 3 3 điểm Mức 4

Diễn đạt lại được tình huống một cách đơn giản

Diễn đạt lại được tình huống trong đó có sử dụng các hình

vẽ, kí hiệu để làm rõ thông tin của tình huống

Diễn đạt lại được tình huống bằng nhiều cách khác nhau một cách linh hoạt

Bước đầu thu thập thông tin

về kiến thức

và phương pháp cần sử dụng để giải quyết vấn đề

từ các nguồn khác nhau

Lựa chọn được nguồn thông tin

về kiến thức và phương pháp cần sử dụng để giải quyết vấn

đề và đánh giá nguồn thông tin

đó

Lựa chọn được toàn bộ các nguồn thông tin

về kiến thức và phương pháp cần

sử dụng để giải quyết vấn đề cần thiết và đánh giá được độ tin cậy của nguồn thông tin đó

Thu thập, phân tích thông tin liên quan đến vấn đề; xác định thông tin cần thiết để giải quyết vấn đề

Đưa ra phương

án giải quyết (

Đề xuất giả thuyết, phương

án kiểm tra giả thuyết bằng suy luận lý thuyết hoặc thực nghiệm.)

phương án tối

ưu, lập kế hoạch thực hiện

Phân tích giải pháp thành kế hoạch thực hiện cụ thể để

Phân tích giải pháp thành kế hoạch thực hiện

cụ thể, diễn đạt

Phân tích giải pháp thành kế hoạch thực hiện

cụ thể, thuyết

1 điểm 2 điểm Mức 2 3 điểm Mức 3 3 điểm Mức 4

diễn đạt các

kế hoạch cụ thể đó bằng văn bản

các kế hoạch cụ thể đó bằng sơ

đồ, hình vẽ

minh về các kế hoạch cụ thể đó qua sơ đồ, hình

Thực hiện được giải pháp để giải quyết vấn đề

cụ thể, giả định ( Vấn đề học tập) mà chỉ cần huy động một kiến thức, hoặc tiến hành một phép đo, tìm kiếm, đánh giá một thông tin cụ thể

Thực hiện được giải pháp trong

đó huy động ít nhất hai kiến thức, hai phép đo,… để giải quyết vấn đề

Thực hiện giải pháp cho một chuỗi vấn đề liên tiếp, trong

đó có những vấn

đề nảy sinh từ chính quá trình giải quyết vấn

Đánh giá các bước trong quá trình giải quyết vấn đề, phát hiện ra sai sót, khó khăn

Đánh giá các bước trong quá trình giải quyết vấn đề, phát hiện ra sai sót, khó khăn và đưa

ra những điều chỉnh

Đánh giá các bước trong quá trình giải quyết vấn đề, phát hiện ra sai sót, khó khăn và đưa

ra những điều chỉnh và thực hiện điều chỉnh

đó

1 điểm 2 điểm Mức 2 3 điểm Mức 3 3 điểm Mức 4

đề

So sánh kết quả cuối cùng thu được với đáp án và rút

ra kết luận khi giải quyết vấn đề cụ thể

Đánh giá được kết quả cuối cùng và chỉ ra được nguyên nhân của kết quả

Đánh giá việc giải quyết vấn

đề Đề ra giải pháp tối ưu hơn

để nâng cao hiệu quả giải quyết vấn đề

đề cần giải quyết

Đưa ra khả năng ứng dụng của kết quả thu được trong tình huống tương

tự

Xem xét kết quả thu được trong tình huống mới, phát hiện những khó khăn, vướng mắc cần giải quyết

Xem xét kết quả thu được trong tình huống mới, phát hiện những khó khăn, vướng mắc cần giải quyết và diễn đạt vấn đề mới cần giải quyết

Các công cụ đánh giá:

1 Phiếu báo cáo số 1: Phiếu đánh giá này được sử dụng đánh giá nhóm các tiêu

chí 1 đến tiêu chí 6 Nếu học sinh được giao tình huống có vấn đề và thực hiện nghiên cứu ở nhà học sinh có thể tự viết báo cáo nghiên cứu (đảm bảo các nội dung được yêu cầu) hoặc nếu các trường hợp học sinh chưa có khả năng này, giáo viên có thể cung cấp mẫu cho học sinh Ngoài ra trong quá trình học sinh tìm hiểu vấn đề và đề xuất giải pháp, giáo viên quan sát và đánh giá từng học sinh, kết hợp với phiếu báo cáo số 1 để đánh giá các tiêu chí vào rubric đánh giá

NL GQVĐ của học sinh

2 Phiếu báo cáo số 2: Để đánh giá tiêu chí 7 đến tiêu chí 9 học sinh có thể nộp lại

kế hoạch thực hiện, bảng vẽ thiết kế và báo cáo quá trình thực hiện hoặc tổng hợp lại thành phiếu báo cáo số 2 Giáo viên kết hợp quan sát, tương tác với học

sinh và phiếu báo cáo số 2 để đánh giá các tiêu chí theo rubric đánh giá NL GQVĐ của học sinh

3 Phiếu báo cáo số 3: Để đánh giá tiêu chí 10, 11 học sinh có thể nộp lại báo cáo

quá trình cho giáo viên cùng với phần trình bày, thuyết trình ở lớp

4 Phiếu đánh giá 1: Đánh giá NL GQVĐ dành cho GV: Giáo viên sử dụng

Rubic đánh giá NLGQVĐ và các phiếu báo 1,2,3 để đánh giá học sinh

5 Phiếu đánh giá 2: Đánh giá sản phẩm dành cho GV Giáo viên sử dụng

phiếu báo cáo số 3 và lắng nghe phần trình bày của học sinh để đánh giá sản phẩm của học sinh, đánh giá các phẩm chất, năng lực và kỹ năng khác

6 Phiếu đánh giá 3: Tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng: Học sinh sẽ sử dụng

phiếu này để tự đánh giá mình và đánh giá các thành viên của nhóm Giáo viên

sẽ sử dụng điểm trong phiếu đánh giá này làm hệ số góp trong quá trình tổng kết điểm của học sinh cũng như đối chiếu kết quả đánh giá của mình

7 Phiếu tổng hợp điểm:

Bảng 1.3 Phiếu báo cáo số 1

PHIẾU BÁO CÁO SỐ 1 Tên nhóm

Câu hỏi khái quát:

Câu hỏi bài học:

Tình huống có vấn đề là gì? Thành viên đóng góp ý kiến (ghi số

STT)

Vấn đề cần được giải quyết trong dự

án này là gì? Các thành viên đóng góp ý kiến ( Ghi STT)

Các công việc cần thực hiện để GQVĐ

(đề xuất giải pháp) Thành viên đề xuất Thành viên thực hiện

Ghi chú:

………

………

Bảng 1.4 Phiếu báo cáo số 2

PHIẾU BÁO CÁO SỐ 2

II Cơ sở lý thuyết:

III Đề xuất phương án:

IV Kế hoạch thức hiện:

1 Chuẩn bị:

2 Các bước thực hiện:

3 Dự kiến kết quả:

4 Kết quả thử nghiệm:

5 Đề xuất cải tiến:

V Tự đánh giá kết quả thực hiện:

Bảng 1.5 Phiếu báo cáo số 3

PHIẾU BÁO CÁO SỐ 3

- Mô tả vấn đề đã giải quyết

- Các bước thực hiện

- Điều chỉnh trong quá trình giải quyết

Đánh giá và so sánh kết quả

- Kết quả đạt được

- So sánh với đáp án hoặc kết quả mong đợi

- Kết luận và nguyên nhân của kết quả

Đề xuất giải pháp và phát hiện vấn đề mới

- Giải pháp tối ưu hơn

- Vấn đề mới phát hiện

Ứng dụng và khả năng giải quyết vấn đề trong tình

huống mới

- Ứng dụng kết quả trong tình huống tương tự

- Khó khăn và vướng mắc trong tình huống mới

Nhận xét chung của giáo viên

Bảng 1.6 Phiếu đánh giá số 1

PHIẾU ĐÁNH GIÁ 1 ĐÁNH GIÁ NL GQVĐ DÀNH CHO GIÁO VIÊN

3.2 Thực hiện giải pháp 3.3 Đánh giá và điều chỉnh các bước giải quyết vấn đề ngay trong quá trình thực hiện

4.2 Phát hiện vấn đề cần giải quyết mới

Tổng điểm Điểm trung bình 1 = Tổng điểm / Số tiêu chí

1 Mô tả được nguyên lí hoạt động của thiết bị

2 Thể hiện được các chi tiết bộ phận

3 Thế hiện được các thông số kĩ thuật (kích

thước, chất liệu)

4 Tính thẩm mĩ, đúng quy định họa hình

Mô hình, sản phẩm

5 Thiết bị hoạt động/vận hành được (theo TK)

6 Chất lượng và hiệu quả của sự vận hành (tốc độ

quay, hiệu xuất quay)

7 Tính ổn định, bền, chắc chắn của thiết bị

8 Tính khoa học, thẩm mĩ

9 Sự sáng tạo (có khác biệt gì so với SP cùng loại,

khác biệt so với thiết kế)

… Tiêu chí khác nếu có

Thuyết trình

10 Trình bày rõ ràng, tự tin, thuyết phục

11 Trình bày được nguyên nhân dẫn đến kết quả

quả dự án

12 Trình bày phương án cải tiến sản phẩm trong

thời gian tới hoặc đối với sản phẩm chưa thành

công

13 Trả lời câu hỏi phản biện, tham gia đóng góp ý

kiến, đặt câu hỏi phản biện cho nhóm khác

Tổng điểm Điểm trung bình 2 = Tổng điểm / số tiêu chí

4: Làm tốt công việc của mình và giúp đỡ các thành viên khác

3: Làm tốt công việc của mình

2: Làm không tốt công việc của mình hoặc hoàn thành nhưng làm chậm tiến độ công việc

Điểm phiếu đánh giá 3 (3)

Điểm trung bình

Chuyển đổi Xếp loại

- 9 ≤ Điểm ≤10: Có năng lực GQVĐ ở mức độ cao

1.2 Dạy học chủ đề STEM môn Khoa học

1.2.1 Khái niệm STEM

STEM là viết tắt của Science, Technology, Engineering, and Mathematics, tập trung vào sự kết hợp của các lĩnh vực khoa học tự nhiên, công nghệ, kỹ thuật và toán học trong giáo dục Khái niệm STEM không chỉ đơn thuần là dạy các môn học này một cách riêng rẽ mà là tích hợp chúng lại với nhau để tạo ra một môi trường học tập liên ngành, nhấn mạnh vào việc giải quyết vấn đề thực tế và phát triển tư duy phản biện cũng như sáng tạo

1.2.2 Giáo dục STEM

Giáo dục STEM là một phương thức giáo dục đặt học sinh trước những vấn đề thực tiễn, đòi hỏi học sinh phải tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức khoa học và áp dụng chúng để thiết kế và thực hiện các giải pháp giải quyết vấn đề Quá trình này đòi hỏi học sinh phải theo "Quy trình khoa học" để chiếm lĩnh kiến thức mới và "Quy trình kỹ thuật" để áp dụng kiến thức vào thực tiễn

Các cấp độ áp dụng giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông bao gồm:

- Dạy học các môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM: Đây là

phương thức chính, tích hợp các môn học STEM vào quá trình dạy học hiện hữu mà không cần thêm thời gian học Các chủ đề và hoạt động giáo dục được triển khai theo tiếp cận liên môn, phù hợp với chương trình giáo dục hiện hành

- Tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM: Học sinh tham gia các thí

nghiệm và ứng dụng thực tiễn, giúp họ nhận thức được tầm quan trọng của khoa học, công nghệ, kỹ thuật, và toán học trong đời sống Các trường trung học hợp tác với các

cơ sở giáo dục đại học và nghề nghiệp để triển khai các hoạt động này, thường thông qua câu lạc bộ STEM, nơi học sinh có thể tham gia các dự án nghiên cứu và tìm hiểu sâu hơn về các ngành nghề liên quan đến STEM

- Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học và kỹ thuật: Các hoạt động này

dành cho học sinh có sở thích và năng lực trong việc tìm tòi và khám phá khoa học Các trường tổ chức các cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật và hỗ trợ học sinh phát triển các dự án nghiên cứu, qua đó giúp học sinh nhận diện và phát triển sở thích và năng lực cá nhân phù hợp với các ngành nghề trong lĩnh vực STEM

1.2.3 Mục tiêu giáo dục STEM

Mục tiêu của giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông bao gồm:

1 Phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề: Trang bị cho học sinh khả năng nhận

diện, phân tích và giải quyết các vấn đề thực tế thông qua áp dụng kiến thức và kỹ thuật

2 Khuyến khích tư duy phản biện và sáng tạo: Giáo dục STEM nhấn mạnh

vào việc phát triển tư duy phản biện và khả năng sáng tạo, cho phép học sinh không chỉ tiếp thu kiến thức mà còn biết cách ứng dụng một cách linh hoạt trong nhiều tình huống

3 Tăng cường kỹ năng liên môn: Khuyến khích học sinh liên kết kiến thức từ

nhiều lĩnh vực khác nhau như khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học để đưa ra giải pháp toàn diện cho các vấn đề

4 Củng cố kỹ năng làm việc nhóm và giao tiếp: Các dự án STEM thường đòi

hỏi học sinh phải làm việc nhóm, qua đó phát triển kỹ năng giao tiếp và hợp tác, rất quan trọng trong môi trường làm việc hiện đại

5 Chuẩn bị nguồn nhân lực cho tương lai: Đáp ứng nhu cầu ngày càng cao

về kỹ năng trong các lĩnh vực khoa học và công nghệ, giúp học sinh có đủ kỹ năng và kiến thức để thành công trong xã hội hiện đại và toàn cầu hóa

6 Nâng cao nhận thức và hứng thú với các ngành STEM: Qua trải nghiệm

thực tiễn, học sinh có thể thấy được sự thú vị và tầm quan trọng của các ngành khoa học và kỹ thuật, từ đó có thể khơi gợi niềm đam mê và hướng nghiệp trong tương lai

Những mục tiêu này không chỉ giúp học sinh chuẩn bị cho sự nghiệp trong tương lai mà còn góp phần vào sự phát triển của xã hội bằng cách nuôi dưỡng một thế

hệ có khả năng ứng phó linh hoạt với những thay đổi và thách thức trong thế giới

1.2.4 Tiến trình xây dựng kế hoạch dạy học chủ đề STEM

Quy trình thiết kế chủ đề STEM bao gồm 8 bước:

1 Lựa chọn chủ đề STEM

2 Xác định mục tiêu của chủ đề STEM

3 Thiết kế hoạt động dạy học

4 Xây dựng bộ tiêu chí đánh giá và công cụ

đánh giá

5 Chuẩn bị tài nguyên

6 Triển khai bài học

7 Đánh giá tổng kết

8 Đánh giá tổng kết

9 Phản hồi và cải tiến

Bước 1: Lựa chọn chủ đề STEM

Mục tiêu: Lựa chọn được chủ đề STEM phù hợp với yêu cầu người dạy

Cách tiến hành:

Lựa chọn và phát triển chủ đề liên quan đến thực tiễn có khả năng tích hợp các lĩnh vực STEM GV có thể chọn một trong hai cách sau:

Cách 1: Xây dựng mạch nội dung chủ đề trong chương trình :

+ Xác định mục tiêu của phần/ chương

+ Phân tích các sản phẩm ứng dụng và xác định kiến thức môn thuộc lĩnh vực STEM để GQVĐ

- Xác định mục tiêu kiến thức và kỹ năng, phẩm chất học sinh cần đạt được

- Thiết kế bộ câu hỏi định hướng phục vụ cho tổ chức hoạt động STEM

Cách tiến hành:

Xác định tiêu chí của chủ để:

+ Về kiến thức: Nêu cụ thể nội dung kiến thức học sinh cần học thông qua chủ

đề GD STEM

+ Về năng lực: Nêu cụ thể những gì học sinh có thể làm sau khi học xong, chẳng

hạn "thiết kế và thực hiện các thí nghiệm để kiểm nghiệm giả thuyết", "phối hợp làm việc nhóm để phát triển giải pháp công nghệ", bao gồm năng lực giải quyết vấn đề, sáng tạo, và hợp tác

+ Về phẩm chất: Mô tả rõ yêu cầu về hành vi và thái độ mà học sinh cần phát

triển thông qua hoạt động học, như "chủ động tìm tòi, hỏi đáp", "trân trọng và phát huy

ý tưởng của người khác", và "thể hiện sự kiên nhẫn và kiên trì khi đối mặt với thách thức", gắn liền với nội dung chủ đề giáo dục STEM

Mỗi mục tiêu phải được thiết kế để không chỉ truyền đạt kiến thức mà còn phát triển các kỹ năng và phẩm chất cần thiết, giúp học sinh vận dụng hiệu quả trong học tập và cuộc sống

Sau khi xác định được tiêu chí của chủ để, GV có thể tiếp tục xây dựng bộ câu hỏi định hướng phục vụ cho tổ chức hoạt động STEM:

Cách 1: Đối với các chủ đề liên quan đến thiết kế, chế tạo sản phẩm:

1 Thiết bị/Sản phẩm hoạt động dựa trên nguyên tắc Khoa Học nào?

- Câu hỏi này giúp học sinh hiểu và giải thích nguyên lý khoa học đằng sau thiết

bị hoặc sản phẩm mà họ đang nghiên cứu hoặc phát triển

2 Sơ đồ thiết kế ra sao?

- Đòi hỏi học sinh phác thảo hoặc mô tả sơ đồ thiết kế của thiết bị hoặc sản

phẩm, qua đó thể hiện sự hiểu biết về cấu trúc và chức năng của nó

3 Cần sử dụng những dụng cụ nào và cách chức chế tạo như thế nào?

- Khuyến khích học sinh mô tả quá trình và công cụ cần thiết để chế tạo thiết bị hoặc sản phẩm, từ đó học hỏi về quy trình sản xuất và kỹ thuật áp dụng

Cách 2: Đối với các chủ đề khác:

1 Lý thuyết khoa học nào giải thích hiện tượng này?

- Giúp học sinh liên hệ lý thuyết với hiện tượng thực tế qua thực nghiệm hoặc quan sát

2 Dữ liệu thu được từ thí nghiệm cho thấy điều gì?

- Yêu cầu học sinh phân tích và trình bày dữ liệu thu thập được từ thí nghiệm

3 Làm thế nào để cải tiến một giải pháp hiện có cho vấn đề này?

- Thúc đẩy học sinh suy nghĩ sáng tạo và phát triển giải pháp mới dựa trên phân tích của họ

Bước 3: Thiết kế hoạt động học

Mục tiêu: Xác định tiến trình hoạt động trong dạy học của chủ đề GD STEM Cách tiến hành:

- Xác định không gian, thời gian tổ chức lớp học

- Xác định phương pháp, kĩ thuật DH, mô hình DH

- Xác định bao nhiêu hoạt động cần thực hiện? Nội dung mỗi hoạt động ra sao? Trong đó:

+ Tiến trình, quỹ thời gian cho các hoạt động

+ Yêu cầu cần đạt được của HS sau mỗi hoạt động

+ Phân chia công việc cụ thể cho tổ, nhóm và các cá nhân đảm bảo hs hoàn thành, sử dụng được năng lực, phẩm chất, kiến thức cần phát triển

- Rà soát, kiểm tra lại nội dung và trình tự của các hoạt động, thời gian thực hiện cho từng hoạt động sao cho hợp lý, khả thi, điều chỉnh sai sót nếu có

Bước 4: Xây dựng bộ tiêu chí đánh giá và công cụ đánh giá:

Mục tiêu: Đánh giá sản phẩm và sự hợp tác trong hoạt động học tập của HS Cách tiến hành:

- Xác định các tiêu chí để đánh giá kết quả học tập của học sinh và mức độ hiệu quả của các hoạt động giảng dạy dựa vào YCCĐ ban đầu (Kiến thức, năng lực, phẩm chất, sản phẩm)

- Xây dựng Rubric đánh giá, công cụ đánh giá

- Phân phối điểm hợp lý cho từng tiêu chí, thiết lập phiếu đánh giá

Bước 5 Chuẩn bị tài nguyên

- Chuẩn bị tài nguyên và công cụ cần thiết cho các hoạt động học: Thiết bị, phần mềm, tài liệu, video hướng dẫn, nguyên liệu,…

Bước 6 Triển khai bài học

- Thực hiện bài học theo kế hoạch, quan sát và điều chỉnh khi cần

- Hướng dẫn và điều chỉnh dựa trên quá trình học sinh tham gia

Bước 7 Đánh giá và tổng kết

- Đánh giá kết quả và quá trình học tập dựa trên tiêu chí đánh giá đã định

- Thu thập phản hồi

Bước 8 Phản hồi và cải tiến

- Xem xét phản hồi và kết quả đánh giá để cải tiến chương trình giảng dạy

- Điều chỉnh kế hoạch giảng dạy để tối ưu hóa hiệu quả giáo dục

1.2.5 Dạy học chủ đề STEM với việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

Dạy học chủ đề STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh được tiến hành qua một loạt các bước, mỗi bước đều hướng tới việc kích thích và phát triển khả năng phân tích, suy luận và sáng tạo của học sinh Cụ thể là:

1 Xác định và phân tích vấn đề:

Học sinh được giới thiệu với một vấn đề thực tế hoặc một thách thức cụ thể trong lĩnh vực STEM Cách tiếp cận này giúp học sinh hiểu rõ bản chất của vấn đề và yêu cầu họ phải áp dụng kiến thức để xác định nguyên nhân và hệ quả của vấn đề

2 Nghiên cứu và thu thập thông tin:

Học sinh tìm hiểu, thu thập dữ liệu và thông tin liên quan đến vấn đề thông qua các thí nghiệm, nghiên cứu trên mạng, hoặc thông qua các tài nguyên khác nhau Điều này giúp họ có được cái nhìn toàn diện hơn về lĩnh vực liên quan và cách các chuyên gia đã tiếp cận các vấn đề tương tự

3 Thiết kế và đề xuất giải pháp:

Trên cơ sở kiến thức đã học và thông tin đã thu thập, học sinh đề xuất các giải pháp có thể Học sinh phải sử dụng tư duy phản biện để đánh giá tính khả thi của các giải pháp này và lựa chọn giải pháp tối ưu nhất

4 Thực hiện và thử nghiệm:

Học sinh phát triển nguyên mẫu hoặc mô hình của giải pháp Quá trình này có thể bao gồm việc lắp ráp các bộ phận, lập trình phần mềm, hoặc thực hiện các thí nghiệm để kiểm chứng giải pháp

5 Đánh Giá và Tối Ưu Hóa:

Sau khi thử nghiệm, học sinh đánh giá hiệu quả của giải pháp dựa trên các kết quả thu được và tiến hành tối ưu hóa Điều này có thể bao gồm việc điều chỉnh thiết

kế, thay đổi các biến số trong thí nghiệm, hoặc thậm chí là phát triển một giải pháp hoàn toàn mới dựa trên những hiểu biết mới

Trình Bày và Chia Sẻ Kết Quả:

Cuối cùng, học sinh trình bày giải pháp và quá trình phát triển của mình cho bạn

bè, giáo viên, và đôi khi là chuyên gia Họ cũng có thể chia sẻ kết quả thông qua báo

cáo hoặc trình diễn tại hội nghị hoặc cuộc thi

Qua quá trình này, học sinh không chỉ học được kiến thức và kỹ năng cụ thể trong lĩnh vực STEM, mà còn phát triển được khả năng giải quyết vấn đề, tư duy phản biện và làm việc nhóm, điều rất quan trọng cho sự phát triển cá nhân và nghề nghiệp trong tương lai

1.2.6 Đặc điểm tâm sinh lý học sinh và khả năng vận dạy học STEM đối với việc phát triển năng giải quyết vấn đề của học sinh THCS

Đặc điểm phát triển của học sinh trung học cơ sở (thường từ 11-15 tuổi) tạo nền tảng thuận lợi cho giáo dục STEM, đặc biệt là trong việc thúc đẩy khả năng giải quyết vấn đề Trong giai đoạn này, học sinh trải qua những thay đổi đáng kể về mặt nhận thức, thể chất và cảm xúc, tất cả đều đóng vai trò quan trọng trong khả năng tiếp cận hiệu quả với chương trình học STEM

Về mặt nhận thức, học sinh trung học cơ sở có hứng thú với những hình thức học tập đa dạng, phong phú (những giờ thảo luận, thực hành, thí nghiệm ở phòng thí nghiệm, ở vườn sinh vật; …) Học sinh THCS ít phụ thuộc vào giáo viên hơn so với

TH Học sinh THCS phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề nâng cao và khả năng tổ chức ý tưởng cũng như quản lý thời gian tốt hơn Họ bắt đầu hiểu được các khái niệm trừu tượng như nguyên nhân và kết quả, và khả năng sử dụng logic và lý luận của họ được cải thiện đáng kể Trí nhớ dần mang tính chất của những quá trình có điều khiển, điều chỉnh và có tổ chức Giai đoạn phát triển này phù hợp với yêu cầu của giáo dục STEM, vì học sinh có khả năng tham gia vào các hoạt động truy vấn khoa học và giải quyết các vấn đề toán học phức tạp đòi hỏi tư duy logic và lý luận.[11]

Về mặt thể chất, học sinh ở độ tuổi này trải qua sự tăng trưởng nhanh chóng và các thay đổi khác, bao gồm cả dậy thì Mặc dù điều này đôi khi có thể dẫn đến sự giảm sút tạm thời về khả năng phối hợp, nhưng cũng gắn liền với sự cải thiện kỹ năng vận động tinh và thô Những kỹ năng này có lợi trong các hoạt động STEM đòi hỏi thực hành thí nghiệm và các nhiệm vụ kỹ thuật.[11]

Về mặt xã hội và cảm xúc, học sinh trung học cơ sở đang trong giai đoạn tìm kiếm sự độc lập nhiều hơn và bắt đầu hình thành danh tính của riêng mình Họ trở nên nhạy cảm hơn với môi trường xã hội và bắt đầu đặt câu hỏi về quyền lực người lớn và kiến thức truyền thống, điều này có thể được khai thác trong giáo dục STEM để khuyến khích tư duy phản biện và giải quyết vấn đề sáng tạo

Như vậy, việc tích hợp giáo dục STEM ở bậc trung học cơ sở không chỉ củng cố

sự phát triển nhận thức của học sinh mà còn hỗ trợ sự phát triển thể chất và cảm xúc của họ, làm cho nó trở thành chiến lược giáo dục hiệu quả trong những năm hình thành

này

1.3 Thực trạng của việc dạy học chủ đề STEM theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề của Hs

1.3.1 Điều tra thực trạng

Trong thời gian gần đây, mặc dù giáo dục STEM không còn là khái niệm mới

mẻ với các giáo viên, nhưng họ vẫn chưa có hiểu biết đúng đắn và rõ ràng về phương pháp dạy học này Vai trò của giáo viên rất quan trọng trong việc quyết định nội dung

và phương pháp giảng dạy để đạt được mục tiêu giáo dục đề ra Do đó, việc nâng cao kiến thức và kỹ năng của giáo viên về giáo dục STEM là cần thiết để triển khai hiệu quả các chương trình học này

a Mục tiêu điều tra:

- Đánh giá nhận thức của GV về dạy học phát triển NL GQVĐ và dạy học theo định hướng GD STEM

- Tìm hiểu ý kiến của GV về khả năng triển khai việc bồi dưỡng NL GQVĐ cho

HS thông qua DH STEM

- Tìm hiểu ý kiến của HS về NL GQVĐ và tầm quan trọng của NL GQVĐ trong học tập và đời sống

b Đối tượng điều tra: Khảo sát GV và HS của các trường THCS

Khảo sát 20 giáo viên dạy các bộ môn Toán, Lý, Hóa, Tin, Sinh, Công nghệ, Tiếng Anh của 06 trường THCS trên địa bàn thành phố Đà Nẵng

• Trường THCS Nguyễn Phú Hường

• Trường THCS Nguyễn Huệ

• Trường TH-THCS- THPT Olympia

• Trường THCS Tây Sơn

• Trường THCS Phan Đình Phùng

• Trường THPT Nguyễn Trãi

Khảo sát 50 học sinh của 03 trường THCS trên địa bàn thành phố Đà Nẵng

• Trường THCS Olympia

• Trường THCS Nguyễn Huệ

• Trường THCS Tây Sơn

c Phương tiện điều tra:

Sử dụng một bảng câu hỏi mở nhằm khảo sát nhận định của thầy cô về tổ chức

DH bồi dưỡng NL GQVĐ theo định hướng GD STEM và các câu hỏi trắc nghiệm khảo sát ý kiến của HS về GD STEM, NL GQVĐ và tầm quan trọng của NL GQVĐ trong học tập, đời sống

1.3.2 Kết quả điều tra thực trạng

- Đối với giáo viên:

+ Đa số giáo viên có từ 1 đến 3 năm kinh nghiệm trong việc áp dụng phương pháp giáo dục STEM Một tỷ lệ nhỏ hơn có kinh nghiệm trên 3 năm, trong khi một số khác mới chỉ áp dụng dưới 1 năm

+ Phần lớn giáo viên cảm thấy việc bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề thông qua giáo dục STEM là khá hiệu quả hoặc rất hiệu quả Tuy nhiên, vẫn có một số ít cảm thấy hiệu quả là trung bình hoặc thấp

+ Những khó khăn lớn nhất được nêu ra bao gồm thiếu tài nguyên và công cụ

hỗ trợ, thiếu đào tạo và hướng dẫn chuyên môn cho giáo viên, và áp lực về thời gian hoàn thành chương trình

+ Các giáo viên bày tỏ mong muốn nhận được nhiều hỗ trợ hơn từ nhà trường, đặc biệt là trong việc đào tạo chuyên môn và cung cấp trang thiết bị cần thiết

- Đối với học sinh

+ Một số học sinh đã rất quen thuộc và hiểu rõ về giáo dục STEM, trong khi một số khác mới chỉ nghe nói nhưng không hiểu rõ, và ít học sinh không biết gì về nó

+ Phần lớn học sinh nhận thức được tầm quan trọng của năng lực giải quyết vấn đề trong học tập, với đa số cho rằng nó rất quan trọng hoặc quan trọng

+ Học sinh cảm thấy các hoạt động như dự án thực tế, giải quyết vấn đề, thảo luận nhóm và thí nghiệm khoa học giúp họ phát triển kỹ năng này hiệu quả nhất

+ Cảm nhận về mức độ khó khăn khi giải quyết vấn đề qua các bài học STEM khá đa dạng, từ rất dễ dàng đến rất khó, phản ánh sự khác biệt về khả năng tiếp cận và

kỹ năng của mỗi học sinh

+ Học sinh đề xuất nhà trường và giáo viên nên tăng cường hỗ trợ bằng cách cung cấp thêm nguồn lực, đào tạo, trang thiết bị và tạo điều kiện để họ tham gia nhiều hơn vào các hoạt động STEM

1.3.3 Những thuận lợi và khó khăn của dạy học STEM theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề của HS ở các trường THCS

1.3.3.1 Thuận lợi

- Phương pháp STEM khuyến khích sự tham gia tích cực và tương tác nhiều hơn từ phía học sinh thông qua các hoạt động thực hành, thí nghiệm và dự án Điều này không chỉ làm tăng hứng thú học tập mà còn giúp học sinh dễ tiếp thu và áp dụng kiến thức vào thực tế

- Giáo dục STEM hỗ trợ phát triển các kỹ năng quan trọng như tư duy phản biện, giải quyết vấn đề, và kỹ năng làm việc nhóm Những kỹ năng này là thiết yếu để học sinh có thể thành công trong môi trường làm việc hiện đại và toàn cầu hóa

1.3.3.2 Khó khăn

- Việc thiếu tài nguyên, như phòng thí nghiệm khang trang, kit khoa học, và công nghệ tiên tiến, là một thách thức lớn, hạn chế khả năng của giáo viên trong việc triển khai các bài giảng STEM một cách hiệu quả

- Nhiều giáo viên chưa được đào tạo đầy đủ về các phương pháp giáo dục STEM, gây khó khăn trong việc thiết kế và triển khai các bài học phù hợp Thiếu hỗ trợ chuyên môn cũng làm gia tăng gánh nặng cho giáo viên khi phải tự mình tìm tòi và

áp dụng các phương pháp mới mà không có sự hỗ trợ thích đáng

1.4 Quy trình tổ chức dạy học chủ đề STEM theo định hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề của HS

1.4.1 Quy trình

Tiến trình mỗi bài học được thực hiện phỏng theo quy trình kỹ thuật (hình 1.1 )

Trong đó các bước trong quy trình không được thực hiện một cách tuyến tính mà

có những bước được thực hiện song hành, tương hỗ lẫn nhau Cụ thể là việc "Nghiên cứu kiến thức nền" được thực hiện đồng thời với "Đề xuất giải pháp"; "Chế tạo mô hình" được thực hiện đồng thời với "Thử nghiệm và đánh giá", trong đó bước này vừa

là mục tiêu vừa là điều kiện để thực hiện bước kia

Hoạt động 1: Xác định vấn đề

- Mục đích: Xác định tiêu chí sản phẩm; phát hiện vấn đề/nhu cầu

- Nội dung: Tìm hiểu về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ; đánh giá về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ

- Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Các mức độ hoàn thành nội dung (Ghi chép thông tin về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ; đánh giá, đặt câu hỏi về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ)

+ Báo cáo, thảo luận (thời gian, địa điểm, cách thức);

+ Phát hiện/phát biểu vấn đề (giáo viên hỗ trợ)

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp

- Mục đích: Hình thành kiến thức mới và đề xuất giải pháp

- Nội dung: Nghiên cứu nội dung sách giáo khoa, tài liệu, thí nghiệm để tiếp nhận, hình thành kiến thức mới và đề xuất giải pháp/thiết kế

- Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Các mức độ hoàn thành nội dung (Xác định và ghi được thông tin, dữ liệu, giải thích, kiến thức mới, giải pháp/thiết kế)

Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp

- Mục đích: Lựa chọn giải pháp/bản thiết kế

- Nội dung: Trình bày, giải thích, bảo vệ giải pháp/thiết kế để lựa chọn và hoàn thiện

- Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Giải pháp/bản thiết kế được lựa chọn/hoàn thiện

- Cách thức tổ chức hoạt động:

+ Giáo viên giao nhiệm vụ (Nêu rõ yêu cầu HS trình bày, báo cáo, giải thích, bảo vệ giải pháp/thiết kế);

+ Học sinh báo cáo, thảo luận;

+ Giáo viên điều hành, nhận xét, đánh giá + hỗ trợ HS lựa chọn giải pháp/thiết

kế mẫu thử nghiệm

Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá

- Mục đích: Chế tạo và thử nghiệm mẫu thiết kế

- Nội dung: Lựa chọn dụng cụ/thiết bị thí nghiệm; chế tạo mẫu theo thiết kế; thử nghiệm và điều chỉnh