Phát triển năng lực giải quyết vấn Đề và sáng tạo của học sinh thông qua dạy học stem một số nội dung phần “dòng Điện, mạch Điện” vật lí 11

Công văn 3089/BGDĐT-GDTrH, ngày 14/8/2020 của Bộ Giáo dục và Đào tạo về việc triển khai thực hiện giáo dục STEM trong giáo dục trung học với hình thức tổ chức: dạy học các môn khoa học t

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

TRƯƠNG CÔNG CƯỜNG

PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀ SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH THÔNG QUA DẠY HỌC STEM MỘT SỐ NỘI DUNG PHẦN “DÒNG ĐIỆN,

MẠCH ĐIỆN” - VẬT LÍ 11

ĐỀ ÁN THẠC SĨ

LÝ LUẬN VÀ PPDH BỘ MÔN VẬT LÍ

ĐÀ NẴNG - 2024

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

TRƯƠNG CÔNG CƯỜNG

PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀ SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH THÔNG QUA DẠY HỌC STEM MỘT SỐ NỘI DUNG PHẦN “DÒNG ĐIỆN, MẠCH

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi Các nguồn số liệu và kết quả nghiên cứu trong đề án này là trung thực, chưa từng được sử dụng để bảo vệ một học vị nào Các thông tin trích dẫn trong đề tài đều được ghi rõ nguồn gốc

Trương Công Cường

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới TS Phùng Việt Hải đã tận tâm, tận tình, tỉ mỉ hướng dẫn và luôn động viên giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu, thực hiện và hoàn thành đề tài này Tôi xin trân trọng cảm ơn Trường ĐHSP Đà Nẵng, Khoa Vật lí Trường ĐHSP Đà Nẵng, quý Thầy cô trong trường, trong khoa Vật lí đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi được học tập các chuyên đề và nghiên cứu hoàn thành

đề tài này Tôi xin trân thành cảm ơn Sở Giáo dục và Đào tạo Quảng Nam, Ban Giám hiệu, tổ Tự Nhiên, nhóm Vật lí, cùng toàn thể các thầy giáo, cô giáo, các em học sinh Trường song ngữ Quốc tế Quảng Nam Academy tỉnh Quảng Nam đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi tiến hành thực nghiệm đề tài Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới gia đình tôi, các bạn, bạn đồng nghiệp và những người thân đã luôn động viên, giúp đỡ tôi cả về vật chất lẫn tinh thần trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề án Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến những quý vị đã quan tâm đến đề tài nghiên cứu này

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2024

Trương Công Cường

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Tổng quan vấn đề cần nghiên cứu 2

3 Mục tiêu nghiên cứu 3

4 Giả thuyết khoa học 3

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4

6 Nhiệm vụ nghiên cứu 4

7 Phương pháp nghiên cứu 4

8 Kết quả đạt được 5

9 Cấu trúc của đề án 5

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀ SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH 6

1.1 Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của học sinh ở trường THPT 6

1.1.1 Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo 6

1.1.2 Biểu hiện hành vi của của năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo 9

1.1.3 Các mức độ biểu hiện của năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo 11

1.1.4 Quy trình đánh giá NL GQVĐ&ST của học sinh 15

1.1.5 Công cụ đánh giá năng lực GQVĐ&ST của học sinh 16

1.2 Giáo dục STEM 17

1.2.1 Khái niệm về giáo dục STEM 17

1.2.2 Mục tiêu giáo dục STEM 19

1.2.3 Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM 20

1.2.4 Tiêu chí xây dựng chủ đề dạy học STEM 22

1.2.5 Các hình thức tổ chức giáo dục STEM 23

1.2.6 Đánh giá trong dạy học bài dạy STEM 29

1.3 Khảo sát thực tiễn việc dạy học STEM để phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh ở trường THPT (Phụ lục 1.1) 33

1.3.1 Mục đích khảo sát 33

1.3.2 Phương pháp khảo sát 34

1.3.3 Đối tượng điều tra 34

1.3.4 Kết quả khảo sát 34

1.4 Quy trình xây dựng tổ chức DH theo chủ đề/bài học STEM hướng phát triển NL GQVĐ&ST 40

KẾT LUẬN CHƯƠNG I 47

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC STEM MỘT SỐ NỘI DUNG PHẦN “DÒNG ĐIỆN, MẠCH ĐIỆN” VẬT LÍ 11 NHẰM PHÁT TRIỂN NL

GQVĐ&ST CỦA HỌC SINH 48

2.1 Vị trí, cấu trúc, nội dung kiến thức và mục tiêu về yêu cầu cần đạt phần “Dòng điện, mạch điện” – Vật lí 11 48

2.1.1 Vị trí 48

2.1.2 Cấu trúc và nội dung kiến thức 48

2.1.3 Yêu cầu cần đạt của phần “Dòng điện, mạch điện” 49

2.1.4 Nội dung kiến thức phần “Dòng điện, mạch điện” - Vật lí 11 51

2.1.5 Ý tưởng thiết kế một số chủ đề STEM trong dạy học một số kiến thức phần “Dòng điện, mạch điện” – Vật lí 11 52

2.2 Thiết kế tiến trình dạy học STEM một số nội dung phần “Dòng điện, mạch điện” Vật lí 11 nhằm phát triển NL GQVĐ&ST cho học sinh 52

2.2.1 Chủ đề về Máy hút bụi thân thiện với môi trường 52

2.2.2 Chủ đề về Mạch điện cầu thang (phụ lục 2.2) 80

2.2.3 Chủ đề về mạch điện chiếu sáng tự động (phụ lục 2.3) 79

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 80

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 81

3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 81

3.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 81

3.3 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm 81

3.4 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 81

3.5 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 82

3.6 Kết quả thực nghiệm sư phạm 82

3.6.1 Phân tích diễn biến và đánh giá định tính 82

3.6.2 Đánh giá định lượng NL GQVĐ&ST 116

3.6.3 Đánh giá mức độ đạt được mục tiêu của học sinh 129

3.6.4 Đánh giá chung về thực nghiệm sư phạm 129

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 130

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 131

1 Kết luận 131

2 Kiến nghị 131

TÀI LIỆU THAM KHẢO 132

DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 134 PHỤ LỤC PL1

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Các thuộc tính của sáng tạo 8

Bảng 1.2 Năng lực thành tố và hành vi biểu hiện của NL GQVĐ&ST 10

Bảng 1.3 Rubrics đánh giá NL GQVĐ&ST của học sinh 11

Bảng 1.4 Phương pháp và công cụ đánh giá (Rubric) 29

Bảng 2.1 Nội dung kiến thức trọng tâm của phần “Dòng điện, mạch điện”-Vật lí 11 48

Bảng 2.2 Yêu cầu Các thành tố năng lực thông qua các yêu cầu cần đạt 49

Bảng 2.3 Mục tiêu về phẩm chất chủ đề STEM “Máy hút bụi thân thiện với môi trường”.53 Bảng 2.4 Mục tiêu về NL GQVĐ&ST của chủ đề STEM ‘’Máy hút bụi thân thiện với môi trường’’ 54

Bảng 2.5 Danh mục tên các nguyên vật liệu cần sử dụng cho mô hình Máy hút bụi thân thiện với môi trường 56

Bảng 2.6 Kế hoạch thực hiện dự án “Máy hút bụi thân thiện với môi trường” 61

Bảng 2.7 Chuỗi các hoạt động cụ thể theo chủ đề “Máy hút bụi” 62

Bảng 2.8 Bảng phân công nhiệm vụ các thành viên trong nhóm 64

Bảng 2.9 Bảng tiêu chí đánh giá NL GQVĐ&ST về sản phẩm STEM - Máy hút bụi thân thiện với môi trường 74

Bảng 2.10 Bảng tiêu chí đánh giá bản thiết kế máy hút bụi thân thiện với môi trường 77

Bảng 2.11 Bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm máy hút bụi 78

Bảng 3.1 Bảng thời gian & kế hoạch thực nghiệm sư phạm 81

Bảng 3.2 Đánh giá hoạt động của học của các nhóm theo tiêu chí đánh giá NL GQVĐ&ST chủ đề STEM “Máy hút bụi thân thiện với môi trường” 116

Bảng 3.3 Đánh giá hoạt động của học của các nhóm theo tiêu chí đánh giá NL GQVĐ&ST chủ đề STEM “Mạch điện cầu thang” 118

Bảng 3.4 Bảng mã hoá tên của 15 HS nhằm đánh giá định lượng NL GQVĐ&ST của từng HS 120

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Đường phát triển năng lực 7

Hình 1.2 Sơ đồ thể hiện khái niệm sáng tạo của HS 9

Hình 1.3 Quy trình đánh giá năng lực 16

Hình 1.4 Các công cụ đánh giá năng lực 17

Hình 1.5 Chu trình STEM [9] 17

Hình 1.6 Mục tiêu của giáo dục STEM [11] 19

Hình 1.7 Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM 21

Hình 1.9 Quy trình thiết kế kĩ thuật trong giáo dục STEM 25

Hình 1.8 Tiến trình khoa học trong bài dạy STEM 41

Hình 1.10 Kết quả khảo sát về câu hỏi “GD STEM thông qua những nguồn nào?’’ 34

Hình 1.11 Kết quả khảo sát về câu hỏi ‘’Thầy (cô) đã vận dụng mô hình GD STEM vào hoạt động dạy học ở hình thức tổ chức GD nào?’’ 35

Hình 1.12 Kết quả khảo sát về câu hỏi ‘’mức độ việc vận dụng dạy học theo chủ đề STEM như thế nào?’’ 35

Hình 1.13 Kết quả khảo sát về câu hỏi ‘’về việc vận dụng dạy học theo định hướng giáo dục STEM sẽ tạo điều kiện gì HS?’’ 36

Hình 1.14 Kết quả khảo sát về câu hỏi ‘’có những khó khăn gì khi vận dụng dạy học chủ đề STEM?’’ 36

Hình 1.15 Kết quả khảo sát về câu hỏi ‘’thầy (cô) có quan điểm như thế nào trong việc tổ chức đánh giá NL GQVĐ&ST trong mỗi tiết học trên lớp’’ 37

Hình 1.16 Kết quả khảo sát về câu hỏi ‘’thầy (cô) có thường sử dụng phương pháp nào để đánh giá NL GQVĐ&ST của HS?’’ 37

Hình 1.17 Kết quả khảo sát về câu hỏi ‘’thầy (cô) có thường đánh giá sự phát triển NL GQVĐ&ST của HS thông qua công cụ nào?’’ 38

Hình 1.18 Kết quả khảo sát về câu hỏi mức độ thường xuyên khi tổ chức dạy học chủ đề STEM nhằm phát triển NL GQVĐ&ST trong quá trình học không?’’ 38

Hình 1.19 Kết quả khảo sát về câu hỏi ‘’khi dạy học nội dung phần’’ Dòng điện, mạch điện’’ – Vật lí 11 , GV có chú ý đến việc định hướng dạy học nhằm phát triển NL GQVĐ&ST của HS không?’’ 39

Hình 1.21 Quy trình xây dựng chủ đề/bài học STEM hướng phát triển NL GQVĐ&ST 40 Hình 2.1 Sơ đồ thiết kế máy hút bụi đơn giản 57

Hình 2.2 Sơ đồ máy hút bụi cầm tay đơn giản 58

Hình 2.3 Hình ảnh sản phẩm hoàn thiện 60

Hình 3.1 Kết quả khảo sát về câu hỏi “Em thấy hứng thú về 3 chủ đề STEM” 127

Hình 3.2 Kết quả khảo sát về câu hỏi “Em mong muốn được thầy cô dạy học các chủ đề STEM trong chương trình môn học” 127

Hình 3.3 Kết quả khảo sát về câu hỏi “Dạy học theo cách này giúp em tiếp thu bài dễ hơn

và hiểu bài sâu hơn so với các tiết dạy thông thường” 127 Hình 3.4 Kết quả khảo sát về câu hỏi “Thông qua thực hiện ba chủ đề STEM, em nhận thấy bản thân mình đã phát triển được điều nào sau đây” 128 Hình 3.5 Kết quả khảo sát về câu hỏi “Thông qua được học tập theo định hướng giáo dục STEM ở các hình thức tổ chức giáo dục STEM trong trường học thì em nhận thấy hình thức

tổ chức nào phù hợp với khả năng kiến thức của mình nhất?” 128

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 3.1 Biểu đồ đánh giá NL GQVD&ST của các nhóm qua hai chủ đề STEM thực nghiệm 119 Biểu đồ 3.2 Biểu đồ đánh giá kết quả NL GQVĐ&ST của HS1 đến HS5 chủ đề STEM

“Máy hút bụi thân thiện với môi trường” 122 Biểu đồ 3.3 Biểu đồ đánh giá kết quả NL GQVĐ&ST của HS6 đến HS10 chủ đề STEM

“Máy hút bụi thân thiện với môi trường” 122 Biểu đồ 3.4 Biểu đồ đánh giá kết quả NL GQVĐ&ST của HS11 đến HS15 chủ đề STEM

“Máy hút bụi thân thiện với môi trường” 122 Biểu đồ 3.5 Biểu đồ đánh giá kết quả NL GQVĐ&ST của HS1 đến HS5 chủ đề STEM

“Mạch điện cầu thang” 124 Biểu đồ 3.6 Biểu đồ đánh giá kết quả NL GQVĐ&ST của HS6 đến HS10 chủ đề STEM

“Mách điện cầu thang” 124 Biểu đồ 3.7 Biểu đồ đánh giá kết quả NL GQVĐ&ST của HS11 đến HS15 chủ đề STEM

“Mạch điện cầu thang” 125

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Từ năm 2018, CT GDPT và CT giảng dạy môn Vật lí THPT nói riêng được thiết

kế theo hướng phân hóa và tích hợp định hướng phát triển NL HS Do đặc thù của môn Vật lí là môn khoa học thực nghiệm, nên một trong các khâu quan trọng của quá trình đổi mới phương pháp dạy học Vật lí là tăng cường hoạt động nghiên cứu và tìm hiểu các ứng dụng kỹ thuật của Vật lí của học sinh trong quá trình học tập thông qua việc giao nhiệm vụ liên quan đến việc tìm hiểu công dụng, nguyên tắc hoạt động, cấu tạo và chế tạo thí nghiệm để học sinh được nghiên cứu khoa học , qua đó giúp học sinh hiểu sâu sắc các kiến thức Vật lí Thông qua các nhiệm vụ này, học sinh sẽ được rèn luyện kĩ năng, kỹ xảo, giáo dục tổng hợp, hình thành tư duy sáng tạo và tinh thần làm việc tập thể Từ đó, học sinh có cơ hội phát triển các NL của người công dân trong thời đại mới Để làm được điều này chúng ta cần phải đổi mới toàn diện các nhiệm vụ dạy học: nội dung, phương tiện, phương pháp để phát triển các NL đặc thù và trong đó

NL GQVĐ&ST cho HS rất được chú trọng

Theo CT tổng thể của CT GDPT 2018 mô tả NL GQVĐ&ST bao gồm các tiêu chí về: “Nhận ra ý tưởng mới; Phát hiện và làm rõ vấn đề; Hình thành và triển khai ý tưởng mới; Đề xuất và lựa chọn giải pháp; Thiết kế và tổ chức hoạt động; Tư duy độc lập”

Trong đề án này, tôi đề cập đến việc nghiên cứu và vận dụng mô hình giáo dục STEM – một phương thức giáo dục tích hợp theo cách tiếp cận liên môn và thông qua thực hành, ứng dụng, trải nghiệm sáng tạo nhằm phát triên NL GQVĐ&ST cho HS

GD STEM (STEM Education) là mô hình GD dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp tăng cường ứng dụng các kiến thức khoa học khác nhau vào thực tiễn đời sống và lao động sản xuất Công văn 3089/BGDĐT-GDTrH, ngày 14/8/2020 của Bộ Giáo dục và Đào tạo về việc triển khai thực hiện giáo dục STEM trong giáo dục trung học với hình thức tổ chức: dạy học các môn khoa học theo bài học STEM giúp học sinh biết vận dụng kiến thức vừa học để giải quyết vấn đề đặt ra, Chỉ thị số 16/CT-TTg của Thủ tướng chính phủ ngày 04/5/2017 đưa ra giải pháp về mặt giáo dục: “… Tập trung vào thúc đẩy đào tạo về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM), ngoại ngữ, tin học trong chương trình giáo dục phổ thông ” đã cho thấy tầm quan trọng của mô hình giáo dục STEM Khả năng kết nối lý thuyết với thực tiễn, kích thích sự đam mê khoa học, tạo cơ hội phát triển năng lực vận dụng vào giải quyết vấn đề thực tiễn là những

ưu điểm nổi bật mà STEM đem lại cho giáo dục phổ thông Từ các phân tích trên cho thấy, giáo dục STEM là một trong những biện pháp hiệu quả để phát triển NL giải quyết vấn đề thực tiễn [2]

Thực tế cho thấy, trong những năm qua dạy học môn Vật lí ở các trường THPT

đã có những đổi mới nhất định, song đổi mới dạy học theo mô hình giáo dục STEM thì chưa được quan tâm đúng mức, vẫn chỉ mới tiếp cận trên cơ sở được tập huấn và bồi dưỡng, còn hiện thực hóa trong dạy học bộ môn thì mới chỉ ở mức trung bình và hiếm khi sử dụng

Phần “Dòng điện, mạch điện” Vật lí 11 có các nội dung về cường độ dòng điện, suất điện động, công suất điện, định luật Ohm… là các kiến thức quan trọng, gắn với nguyên tắc hoạt động của nhiều thiết bị máy móc có trong kĩ thuật và đời sống Xuất phát từ việc nghiên cứu kiến thức Vật lí phần nội dung này, học sinh có thể giải thích các hiện tượng diễn ra trong thực tế đồng thời có thể chế tạo các sản phẩm khoa học kĩ thuật để đáp ứng các yêu cầu như tận dụng các nguồn năng lượng trong tự nhiên, biết khai thác điện năng, phát triển việc sử dụng các nguồn năng lượng sạch, tiết kiệm và hiệu quả… từ đó phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh

Xuất phát từ những lý do trên, tôi quyết định lựa chọn nghiên cứu đề tài: Phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của học sinh thông qua dạy học STEM một số nội dung phần “Dòng điện, mạch điện” - Vật lí 11

2 Tổng quan vấn đề cần nghiên cứu

GD STEM sẽ phá đi khoảng cách giữa hàn lâm và thực tiễn, tạo ra những con người có năng lực làm việc “tức thì” trong môi trường làm việc có tính sáng tạo cao với những công việc đòi hỏi trí óc của thế kỷ 21 Điều này phù hợp với cách tiếp cận tích hợp trong CT GDPT mới Vì thế, tư tưởng này của GD STEM cần được khai thác

và đưa vào mạnh mẽ trong CT GDPT mới

GD STEM đặt học sinh trước những vấn đề thực tiễn ("công nghệ" hiện tại) cần giải quyết, đòi hỏi học sinh phải tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức khoa học và vận dụng kiến thức để thiết kế và thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề ("công nghệ" mới) Như vậy, mỗi DH STEM sẽ đề cập và giao cho học sinh giải quyết một vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi học sinh phải huy động kiến thức đã có và tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức mới để sử dụng Quá trình đó đòi hỏi học sinh phải thực hiện theo "Quy trình khoa học" (để chiếm lĩnh kiến thức mới) và "Quy trình kĩ thuật" để sử dụng kiến thức đó vào việc thiết kế và thực hiện giải pháp ("công nghệ" mới) để giải quyết vấn đề Đây chính

là sự tiếp cận liên môn trong giáo dục STEM, dù cho kiến thức mới mà học sinh cần phải học để sử dụng trong một bài học STEM cụ thể có thể chỉ thuộc một môn học

+ Phạm Văn Vương (2020), Dạy học tích hợp theo mô hình giáo dục STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí, Luận án Tiến sĩ, Trường Đại học Sư phạm Hà

Nội Nghiên cứu chỉ ra rằng dạy học tích hợp theo mô hình GD STEM về cách nhìn nhận của CBQL, GV về hiệu quả của mô hình GD STEM trong dạy học tích hợp

+ Lê Xuân Quang (2017), Dạy học môn công nghệ theo định hướng giáo dục STEM, Luận án Tiến sĩ, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Nghiên cứu chỉ ra rằng dạy

học theo định hướng giáo dục STEM giúp tăng hứng thú và tích cực ở nhóm học sinh thực nghiệm hơn so với nhóm đối chứng

+ Ngô Thanh Tĩnh (2020), Tổ chức dạy học STEM chủ đề “Cơ học” gắn với sản xuất kinh doanh, Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học giáo dục, Đại học quốc gia Hà Nội + Đặng Thanh Phước (2020), Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề “Áo phao xanh" trong dạy học Vật lý 8 theo định hướng giáo dục STEM, Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại

học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng

+ Huỳnh Thị Hồng Thắm (2022), Tổ chức dạy học chương “Dòng điện không đổi” theo định hướng giáo dục STEM, Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Sư phạm,

Đại học Đà Nẵng

Trên cơ sở phân tích tổng quan nghiên cứu, tôi đưa ra một số kết luận sau:

+ Quan điểm DH STEM được nhiều sự quan tâm từ các cơ quan quản lí giáo dục,

tổ chức giáo dục trên thế giới

+ Ở Việt Nam, DH STEM tuy mới xuất hiện nhưng đã bước đầu khẳng định được vai trò trong nền giáo dục mới, đặc biệt trong chương trình giáo dục phổ thông mới (GDPT), các cuộc thi khoa học kĩ thuật các cấp

Đề tài: Phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của học sinh thông qua dạy học STEM một số nội dung phần “Dòng điện, mạch điện” - Vật lí 11 là

một đề tài còn mới, đặc biệt trong bối cảnh năm đầu tiên triển khai CT GD PT 2018 ở khối lớp 11 với các yêu cầu khác biệt so với chương trình hiện hành nên cần được nghiên cứu và triển khai một cách cụ thể để đạt được những yêu cầu mà chương trình

đã đề ra

3 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu, xây dựng được quy trình tổ chức DH theo chủ đề/bài học STEM một

số nội dung phần “Dòng điện, mạch điện” - Vật lí 11 hướng phát triển NL GQVĐ&ST của HS ở trường THPT

4 Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng được quy trình tổ chức DH STEM theo hướng phát triển NL GQVĐ&ST, từ đó vận dụng vào DH STEM một số nội dung phần “Dòng điện, mạch điện” - Vật lí 11 nói riêng và DH các môn khoa học theo GD STEM nói chung thì sẽ phát triển NL GQVĐ&ST của HS

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

* Đối tượng nghiên cứu đề tài:

Hoạt động dạy học theo chủ đề/bài học STEM một số nội dung phần “Dòng điện, mạch điện” - Vật lí 11 hướng phát triển NL GQVĐ&ST cho học sinh

* Phạm vi nghiên cứu đề tài:

Không gian nghiên cứu: Khối lớp 11 tại Trường song ngữ Quốc tế Quảng Nam

Academy, một số trường THPT trên địa bàn tỉnh Quảng Nam

Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 01/2024 đến tháng 06/2024

Nội dung nghiên cứu: DH STEM một số nội dung phần “Dòng điện, mạch

điện” - Vật lí 11 hướng NL GQVĐ&ST cho HS

6 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lí luận hoạt động dạy học, lí thuyết về GD STEM ở trường THPT

- Nghiên cứu nội dung kiến thức thuộc phần “Dòng điện, mạch điện” Qua đó, xác định những thí nghiệm, ứng dụng kỹ thuật có thể chế tạo trong DH STEM phần này

- Tìm hiểu cơ sở lí thuyết của một số thiết bị, máy móc, dụng cụ ứng dụng kiến thức về “Dòng điện, mạch điện”

- Xây dựng hoạt động dạy học một số kiến thức chủ đề “Dòng điện, mạch điện” theo định hướng GD STEM và công cụ đánh giá NL GQVĐ&ST của học sinh

- Tìm hiểu thực trạng vận dụng kiến thức vật lí vào thực tiễn trong DH môn Vật

lí 11 ở trường phổ thông

- Tìm hiểu thực tế DH phần “Dòng điện, mạch điện” theo định hướng GD STEM

ở một số trường THPT trên địa bàn tỉnh Quảng Nam

- Thiết kế các chủ đề DH STEM học phần “Dòng điện, mạch điện” – Vật lí 11 nhằm phát triển NL GQVĐ&ST của học sinh

- Tiến hành TNSP để đánh giá mục tiêu và giả thuyết khoa học của đề tài

7 Phương pháp nghiên cứu

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

Phương pháp nghiên cứu lí luận:

- Nghiên cứu Thông tư 32/2018/TT-BGDĐT ngày 26/12/2018 về CT GDPT mới

- Nghiên cứu Công văn 3089/BGDĐT-GDTrH, ngày 14/8/2020 của Bộ Giáo dục

và Đào tạo; Chỉ thị số 16/CT-TTg của Thủ tướng chính phủ ngày 04/5/2017 đưa ra giải pháp về mặt giáo dục

- Nghiên cứu cơ sở lí luận về tổ chức DH theo định hướng STEM hướng phát triển NL GQVĐ&ST của học sinh

- Nghiên cứu sách giáo khoa Vật lí 11 về các kiến thức có liên quan đến phần

“Dòng điện, mạch điện” và các tài liệu khoa học có liên quan

- Nghiên cứu các ứng dụng thực tiễn sử dụng kiến thức “Dòng điện, mạch điện”

- Nghiên cứu các tài liệu về ứng dụng công nghệ thông tin trong nhằm phát huy hiệu quả tối đa của quá trình dạy học

Phương pháp điều tra, quan sát thực tiễn

Nghiên cứu thực trạng DH STEM ở các trường trung học phổ thông trên địa bàn

TP Tam kỳ, Tỉnh Quảng Nam

Phương pháp thực nghiệm sư phạm

- Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi và hiệu quả của của quy trình tổ chức DH STEM đã thiết kế đối với việc phát triển NL GQVĐ&ST của học sinh bao gồm nội dung, hình thức tổ chức DH STEM về phần “Dòng điện, mạch điện” Vật lí

- Phương tiện: Phiếu khảo sát, phiếu đánh giá, dụng cụ ghi chép, ghi hình

Phương pháp thống kê toán học:

Sử dụng các phương pháp thống kê toán học để phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm và rút ra kết luận

8 Kết quả đạt được

Xây dựng được 3 chủ đề DH STEM phần “Dòng điện, mạch điện” Vật lí 11 cụ thể là chủ đề về: ‘’Máy hút bụi thân thiện với môi trường; mạch điện cầu thang; mạch điện chiếu sáng tự động,” theo định hướng phát triển NL GQVĐ&ST của học sinh

Chương 2: Thiết kế tiến trình DH STEM trong dạy học một số nội dung phần “Dòng

điện, mạch điện” Vật lí 11 hướng phát triển NLGQVĐ&ST của HS

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC STEM HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀ SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH 1.1 Năng lực GQVĐ&ST của HS ở trường THPT

1.1.1 Khái niệm NL GQVĐ&ST

1.1.1.1 Khái niệm năng lực

Theo tác giả Trần Trọng Thủy và Nguyễn Quang Uẩn: “Năng lực là tổng hợp những thuộc tính độc đáo của cá nhân phù hợp với những yêu cầu đặc trưng của một hoạt động nhất định, nhằm đảm bảo việc hoàn thành có kết quả tốt trong lĩnh vực hoạt động ấy”.[1]

Theo Nguyễn Cương: “Năng lực là khả năng thực hiện có hiệu quả và có trách nhiệm các hành động, giải quyết các nhiệm vụ, vấn đề thuộc các lĩnh vực nghề nghiệp,

xã hội hay cá nhân trong những tình huống khác nhau trên cơ sở hiểu biết, kỹ năng, kỹ xảo và kinh nghiệm cũng như sự sẵn sàng hành động” [2]

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

MOE Canada: “Năng lực có thể định nghĩa như là một khả năng hành động hiệu quả bằng sự cố gắng dựa trên nhiều nguồn lực Những khả năng này được sử dụng một cách phù hợp, bao gồm tất cả những gì học được từ nhà trường cũng như những kinh nghiệm của học sinh, những kĩ năng, thái độ và sự hứng thú, ngoài ra còn những nguồn bên ngoài chẳng hạn như bạn cùng lớp, thầy cô giáo, các chuyên gia hoặc các nguồn thông tin khác”

Chương trình GD phổ thông của New Zealand quan niệm rằng: “Năng lực là một khả năng hành động hiệu quả hoặc là sự phản ứng thích đáng trong các tình huống phức tạp nào đó”

Có rất nhiều chuyên gia trong lĩnh vực giáo dục đã cố gắng định nghĩa khái niệm năng lực F.E Weinert cho rằng: “Năng lực được thể hiện như một hệ thống khả năng,

sự thành thạo hoặc những kĩ năng thiết yếu, có thể giúp con người đủ điều kiện vươn tới một mục đích cụ thể” Còn theo J Coolahan thì năng lực được xem như là “những khả năng cơ bản dựa trên cơ sở tri thức, kinh nghiệm, các giá trị và thiên hướng của một con người được phát triển thông qua thực hành giáo dục”

Theo tác giả Đỗ Hương Trà: “Nói đến năng lực là phải nói đến khả năng thực hiện, là phải biết làm chứ không dừng lại ở biết và hiểu Hành động “làm” không phải

làm một cách mù quáng máy móc mà phải gắn với ý thức và thái độ, kiến thức và kĩ năng.” [4]

Theo chương trình GD phổ thông chương trình tổng thể của Việt Nam: “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” [3]

Từ các định nghĩa này, có thể rút ra khái niệm về năng lực như sau: “Năng lực là khả năng đặc trưng của cá nhân, được phát triển qua quá trình học tập và rút kinh nghiệm, giúp thực hiện công việc và giải quyết vấn đề hiệu quả, đáp ứng yêu cầu cụ thể của một hoạt động trong nhiều lĩnh vực, dựa trên kiến thức, kỹ năng và thuộc tính cá nhân, như sự hứng thú và ý chí, để đảm bảo đạt được kết quả tốt nhất.” Các mức độ để đánh giá NL được biểu diễn Hình 1.1 như sau:

Hình 1.1 Đường phát triển năng lực 1.1.1.2 Khái niệm NL GQVĐ&ST

NL GQVĐ&ST là một trong ba NL chung được quy định trong CT tổng thể GDPT 2018 mà các nhà giáo dục cần bồi dưỡng và phát triển cho HS

NL GQVĐ là một trong những thành phần năng lực quan trọng cần bồi dưỡng và phát triển cho HS THPT Theo tổ chức hợp tác kinh tế và phát triển OECD, GQVĐ là

NL của một cá nhân tham gia vào quá trình nhận thức để hiểu và giải quyết các tình huống có vấn đề mà phương pháp của giải pháp đó không phải ngay lập tức được nhìn thấy rõ ràng Nó bao gồm sự sẵn sàng tham gia vào các tình huống tương tự để thể hiện tiềm năng của mình như một công dân có tính xây dựng và biết suy nghĩ (OECD, 2010)

Theo tác giả Đỗ Hương Trà, “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, động cơ 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”

Để giải quyết các vấn đề trong công việc và trong cuộc sống, cần phải có năng lực giải quyết vấn đề Năng lực giải quyết vấn đề có thể hiểu là năng lực xem xét, phân tích tình huống (nhận thức được vấn đề), năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng, kinh nghiệm

để đưa ra các phương án giải quyết vấn đề (suy nghĩ phương án giải quyết), khả năng thực hiện các giải pháp đó (thực hiện giải pháp) và đánh giá được giải pháp (đánh giá) Đây là năng lực cốt lõi cần bồi dưỡng và phát triển cho HS Để HS có kinh nghiệm trong giải quyết vấn đề người giáo dục có thể sử dụng các tình huống có vấn đề, các nhiệm vụ trong trường học, từ đó HS được học, được tích lũy kinh nghiệm tiến tới giải quyết các vấn đề thực tiễn trong cuộc sống [4]

Sáng tạo có thể được coi là quá trình tiến tới cái mới, là năng lực tạo ra cái mới, sáng tạo được đánh giá trên cơ sởsản phẩm mới, độc đáo và có giá trị Các thuộc tính của sáng tạo được mô tả trong Bảng 1.1[5]:

Bảng 1.1 Các thuộc tính của sáng tạo Thuộc tính Chỉ báo đánh giá

Tính độc đáo

(originality)

Là sự hiếm lạ của câu trả lời, giải pháp, tính chất được phát hiện so với tổng số câu trả lời, giải pháp, tính chất được đưa ra

Có thể thấy, các thuộc tính này của năng lực sáng tạo có nhiều cơ hội được thể hiện thông qua quá trình giải quyết vấn đề Năng lực GQVĐ&ST cũng được định nghĩa

là khả năng của cá nhân sử dụng hiệu quả các quá trình nhận thức, hành động và thái

độ, động cơ, xúc cảm để giải quyết các tình huống mà ở đó không có sẵn quy trình, thủ tục, giải pháp thông thường hoặc để tạo ra sản phẩm mới và có giá trị Sự hiệu quả ở đây được nhấn mạnh các thuộc tính độc đáo, thành thục, mềm dẻo, hoàn thiện hay nhạy cảm của người học trong quá trình giải quyết vấn đề Như vậy, năng lực GQVĐ&ST nhấn mạnh sáng tạo hay đòi hỏi mức sáng tạo cao, điều này phù hợp với cách tổ chức các nhiệm vụ học tập trong môn học theo định hướng giáo dục STEM

Nội hàm khái niệm sáng tạo của HS được sơ đồ hóa bởi Hình 1.2 như sau:

Hình 1.2 Sơ đồ thể hiện khái niệm sáng tạo của HS

• Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo

Theo chương trình tổng thể của chương trình GDPT 2018 mô tả NL GQVĐ&ST bao gồm các tiêu chí về: “Nhận ra ý tưởng mới; Phát hiện và làm rõ vấn đề; Hình thành

và triển khai ý tưởng mới; Đề xuất và lựa chọn giải pháp; Thiết kế và tổ chức hoạt động; Tư duy độc lập” [3] Hay “ NL GQVĐ&ST là khả năng cá nhân sử dụng hiệu quả các quá trình nhận thức, hành động và thái độ, động cơ, cảm xác để phân tích, đề xuất các biện pháp, lựa chọn giải pháp và thực hiện giải quyết những tình huống, những vấn đề học tập và thực tiễn mà ở đó không có sẵn quy trình, thủ tục, giải pháp thông thường, đồng thời đánh giá giải pháp GQVĐ để điều chỉnh và vận dụng linh hoạt trong hoàn cảnh nhiệm vụ mới’’[6]

1.1.2 Biểu hiện hành vi của của năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo

Mỗi NL được cấu thành bởi các năng lực thành phần và mỗi năng lực thành phần có những chỉ số hành vi được cụ thể hóa bằng những biểu hiện hành vi của cá nhân khi tham gia GQVĐ&ST

Theo CT tổng thể CT GDPT 2018 đã chỉ ra các thành phần NL GQVĐ&ST thể

hiện bằng những biểu hiện hành vi bởi Bảng 1.2 như sau:

Bảng 1.2 Năng lực thành tố và hành vi biểu hiện của NL GQVĐ&ST

1 Nhận ra ý tưởng mới

Xác định được và làm rõ thông tin, ý tưởng mới

và phức tạp từ các nguồn thông tin khác nhau

[GQ1.1]

Phân tích được các nguồn thông tin độc lập để thấy được khuynh hướng và độ tin cậy của ý tưởng mới

khai ý tưởng mới

Nêu được nhiều ý tưởng mới trong học tập và cuộc sống; Suy nghĩ không theo lối mòn

[GQ5.10]

Biết điều chỉnh kế hoạch, cách thức thực hiện

và tiến trình thực hiện giải pháp cho phù hợp với bối cảnh để đạt được hiệu quả cao

[GQ5.11]

Đánh giá được hiệu quả của giải pháp và hoạt động

[GQ5.12]

6 Tư duy độc lập

Biết đặt nhiều câu hỏi có giá trị; biết quan tâm tới các lập luận và minh chứng thuyết phục

[GQ6.13]

Không dễ dàng chấp nhận thông tin một chiều;

Không thành kiến khi xem xét, đánh giá vấn đề

1.1.3 Các mức độ biểu hiện của năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo

Mỗi thành phần NL được biểu hiện qua một số hành vi cụ thể và các hành vi này được đánh giá bởi các mức độ khác nhau Tôi căn cứ vào mức độ tự lực và mức độ hoàn thiện (hoàn chỉnh) của hành vi để đưa ra công cụ đánh giá (Rubrics) NL GQVĐ&ST của học sinh với các mức độ biểu hiện của hành vi được cụ thể như sau:

Mức 1 (1 điểm): HS thực hiện được một số nội dung nhưng còn sai sót trong quá

trình tham gia các hoạt động hay thực hiện các nhiệm vụ học tập

Mức 2 (2 điểm): HS thực hiện được một số nội dung nhưng chưa đầy đủ trong

quá trình tham gia các hoạt động hay thực hiện các nhiệm vụ học tập

Mức 3 (3 điểm): HS thực hiện được đầy đủ nội dung và cần có sự hỗ trợ của GV

trong quá trình tham gia các hoạt động hay thực hiện các nhiệm vụ học tập

Mức 4 (4 điểm): HS tự thực hiện đầy đủ và chính xác trong quá trình tham gia

các hoạt động hay thực hiện các nhiệm vụ học tập

Bảng 1.3 Rubrics đánh giá NL GQVĐ&ST của học sinh Thành

Xác định và làm rõ được các thông tin,

ý tưởng mới liên quan tới vấn đề nhưng chưa đầy đủ

Xác định và làm rõ được các thông tin,

ý tưởng mới liên quan tới vấn đề dưới

sự hướng dẫn của GV

Tự xác định

và làm rõ được các thông tin, ý tưởng mới

và phức tạp

từ các nguồn thông tin khác nhau

ít thông tin độc lập để thấy được khuynh hướng và độ tin cậy của ý tưởng mới nhưng chưa chính xác

Phân tích được các nguồn thông tin độc lập để thấy khuynh hướng và độ tin cậy của ý tưởng mới nhưng chưa đầy đủ

Phân tích được các nguồn thông tin độc lập để thấy khuynh hướng của ý tưởng mới dưới sự hướng dẫn của GV

Tự phân tích được các nguồn thông tin độc lập để thấy được khuynh hướng và

độ tin cậy của ý tưởng mới

Phân tích được một số đặc điểm và

dữ liệu của tình huống trong học tập và trong cuộc sống nhưng chưa đầy đủ

Phân tích được các đặc điểm và

dữ liệu của tình huống trong học tập

và trong cuộc sống dưới sự hướng dẫn của GV

Tự phân tích được các đặc điểm và

dữ liệu của tình huống trong học tập và trong cuộc sống

và trong cuộc sống

Phát hiện, nêu được vấn đề trong học tập

và trong cuộc sống nhưng chưa đầy đủ

Phát hiện, nêu rõ được vấn đề trong học tập và trong cuộc sống dưới sự hướng dẫn của GV

Tự phát hiện, nêu rõ được vấn đề trong học tập và trong cuộc sống

Nêu được vài

ý tưởng trong học tập và trong cuộc sống nhưng chưa đầy đủ

Nêu vài ý tưởng về máy hút bụi;

suy nghĩ không theo lối mòn, tạo

Tự nêu được nhiều

ý tưởng khác nhau trong học tập và trong

ra yếu tố mới dựa trên những ý tưởng khác nhau với sự

hỗ trợ của

GV

cuộc sống, không theo lối mòn, tạo

ra yếu tố mới dựa trên những

ý tưởng khác nhau

Hình hành và kết nối các ý tưởng liên quan tới vấn đề để thay đổi

Hình thành và kết nối các ý tưởng liên quan tới vấn

đề Đánh giá được rủi ro và

có dự phòng dưới sự hướng dẫn của GV

Tự hình hành và kết nối các ý tưởng Tự nghiên cứu

để thay đổi giải pháp trước sự thay đổi của bối cảnh Tự đánh giá được rủi ro

và có dự phòng

Thu thập và làm rõ các thông tin có liên quan đến vấn nhưng chưa đầy đủ

Thu thập và làm rõ được các thông tin

có liên quan đến vấn đề dưới sự hướng dẫn của GV

Tự thu thập

và làm rõ được các thông tin có liên quan đến vấn đề

Đề xuất và phân tích được một số giải pháp giải quyết vấn đề nhưng chưa đầy đủ

Đề xuất và phân tích được một số giải pháp giải quyết vấn đề dưới sự

Tự đề xuất

và phân tích được một số giải pháp giải quyết vấn đề

nhưng chưa hợp lí

hướng dẫn của GV

4.3 Lựa chọn

được giải pháp

phù hợp nhất

Không lựa chọn được giải pháp giải quyết vấn đề

Lựa chọn được giải pháp giải quyết vấn đề nhưng chưa phù hợp và khả thi

Lựa chọn được giải pháp giải quyết vấn đề phù hợp nhưng cần sự hướng dẫn của GV

Tự so sánh được ưu nhược điểm của từng giải pháp, lựa chọn giải pháp phù hợp nhất

cụ thể và rõ ràng

Lập được kế hoạch hoạt động có mục tiêu, nội dung, hình thức, phương tiện hoạt động nhưng còn thiếu sót

Lập được kế hoạch hoạt động có mục tiêu, nội dung, hình thức, phương tiện hoạt động phù hợp dưới sự hướng dẫn của GV

Tự lập được

kế hoạch hoạt động có mục tiêu, nội dung, hình thức, phương tiện hoạt động phù hợp

kế hoạch cho phù hợp với hoàn cảnh nhưng chưa phù hợp

Điều chỉnh kế hoạch và việc thực hiện kế hoạch cho phù hợp nhưng còn thiếu sót

Điều chỉnh kế hoạch và việc thực hiện kế hoạch cho phù hợp với hoàn cảnh để đạt hiệu quả dưới sự hướng dẫn của GV

Tự điều chỉnh kế hoạch và việc thực hiện kế hoạch, cách thức và tiến trình chế tạo sản phẩm hợp với hoàn cảnh

5.3 Đánh giá

được hiệu quả

của giải pháp

Không đánh giá được hiệu quả của giải

Đánh giá được hiệu quả của giải pháp và

Đánh giá được hiệu quả của giải pháp

Tự đánh giá được hiệu quả của giải

và hoạt động pháp hoạt động

nhưng chưa phù hợp

và hoạt động phù hợp nhưng cần sự hướng dẫn của GV

pháp và hoạt động

Đặt câu hỏi, không dễ dàng chấp nhận thông tin một chiều nhưng câu hỏi giá trị không cao

Đặt câu hỏi

có giá trị, không dễ dàng chấp nhận thông tin một chiều

Đặt nhiều câu hỏi trọng tâm, súc tích, có giá trị, không dễ dàng chấp nhận thông tin một chiều

có liên quan tới vấn đề

Có quan tâm đến các lập luận và minh chứng thuyết phục, không sẵn sàng xem xét, đánh giá lại có liên quan tới vấn

đề

Quan tâm đến các lập luận và minh chứng thuyết phục;

sẵn sàng xem xét, đánh giá lại

có liên quan tới vấn đề

- Tập trung đến các lập luận và minh chứng thuyết phục

- Sẵn sàng xem xét, đánh giá lại

có liên quan tới vấn đề

1.1.4 Quy trình đánh giá NL GQVĐ&ST của học sinh

Đánh giá NL GQVĐ&ST sẽ phải thông qua đánh giá các biểu hiện hành vi của năng lực NL GQVĐ&ST trong các bối cảnh cụ thể Để đánh giá năng lực cần chuyển hóa các hành vi của năng lực thành các mục tiêu cụ thể, việc đánh giá các hành vi này được tiến hành theo các bước:

- Giao nhiệm vụ cho HS thực hiện các nhiệm vụ làm bộc lộ hành vi cần đánh giá

- Thu thập các minh chứng về hành vi cần đánh giá, các minh chứng có thể là sản phẩm học tập, hồ sơ học tập, quan sát trực tiếp… được tạo ra hoặc thể hiện trong quá trình HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- Đánh giá thông tin thu được thông qua so sánh, đối chiếu các dữ liệu, minh

chứng với các tiêu chí chất lượng của hành vi đã mô tả trong cấu trúc năng lực Quy trình trên được biểu diễn bởi Hình 1.3 như sau:

Hình 1.3 Quy trình đánh giá năng lực 1.1.5 Công cụ đánh giá năng lực GQVĐ&ST của học sinh

Công văn 4612/BGDĐT-GDTrH hướng dẫn thực hiện chương trình GDPT hiện hành theo định hướng phát triển năng lực và phẩm chất HS từ năm học 2017- 2018, có

nêu “Thực hiện đánh giá thường xuyên đối với tất cả học sinh bằng các hình thức khác nhau: đánh giá qua việc quan sát các hoạt động trên lớp, đánh giá qua hồ sơ học tập,

vở hoặc sản phẩm học tập, đánh giá qua việc HS báo cáo kết quả thực hiện một dự án học tập, nghiên cứu khoa học kĩ thuật, báo cáo kết quả thực hành, thí nghiệm, đánh giá qua bài thuyết trình về kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập” (Bộ Giáo dục và Đào tạo,

2017) Theo Bộ Giáo dục và đào tạo, GV có thể sử dụng các hình thức đánh giá nói trên thay cho các bài kiểm tra hiện hành (đối với cấp Trung học cơ sở và cấp THPT)” (Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2018a)

Dựa vào cấu trúc NL GQVĐ&ST, tôi đề xuất sử dụng rubric đánh giá NLGQVĐ và ST ở Bảng 1.3 khi cần đánh giá năng lực GQVĐ&ST của HS

Có thể đánh giá năng lực GQVĐ&ST của học sinh bằng những công cụ sau:

- Đánh giá thông qua sản phẩm học tập: phiếu học tập, hồ sơ của HS, sản phẩm…

- Đánh giá thông qua quan sát: GV trực tiếp quan sát hoạt động của HS và ghi chép đánh giá vào sổ cá nhân

- Phối hợp đánh giá của giáo viên, đánh giá đồng đẳng và tự đánh giá: HS đánh giá lẫn nhau, tự đánh giá, xem xét, phê bình và ghi nhận kết quả hoạt động của bản thân Công cụ đánh giá NL GQVĐ&ST như Hình 1.5 như sau:

Hình 1.4 Các công cụ đánh giá năng lực 1.2 Giáo dục STEM

1.2.1 Khái niệm về giáo dục STEM

STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học) Thuật ngữ này được sử dụng khi đề cập đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học của mỗi quốc gia Hiện nay, thuật ngữ này được dùng chủ yếu trong hai ngữ cảnh là giáo dục và nghề nghiệp

từ “Knowledge” sang “Technology” thể hiện quy trình kĩ thuật Các kĩ sư sử dụng

“Kiến thức” khoa học để thiết kế, sáng tạo ra công nghệ mới Như vậy, trong chu trình STEM “Science” được hiểu không chỉ là “kiến thức” thuộc các môn khoa học mà bao hàm “Quy trình khoa học” để phát minh ra kiến thức khoa học mới Tương tự,

“Engineering” không chỉ là “Kiến thức” thuộc lĩnh vực “Kĩ thuật” mà bao hàm “Quy trình kĩ thuật” để sáng tạo ra “Công nghệ” mới Hai qui trình trên nối tiếp nhau, khép kín thành chu trình sáng tạo khoa học - kĩ thuật theo mô hình “xoáy ốc” mà cứ sau mỗi chu trình thì lượng kiến thức khoa học tăng lên và cùng với nó là công nghệ phát triển ở trình độ cao hơn

Với những tiếp cận khác nhau, GD STEM được hiểu và triển khai theo những cách khác nhau Lãnh đạo và quản lý thì tập trung vào đề xuất các chính sách để thúc đẩy GD STEM, quan tâm tới chuẩn bị nguồn nhân lực cho các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM theo nghĩa hướng nghiệp, phân luồng Người làm chương trình quán triệt

GD STEM theo cách quan tâm, nâng cao vai trò, vị trí, sự phối hợp giữa các môn học thuộc lĩnh vực STEM trong chương trình GV là người trực tiếp đứng lớp sẽ triển khai

GD STEM thông qua việc xác định các chủ đề liên môn giữa khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán, thể hiện nó trong mỗi bài dạy, mỗi hoạt động dạy học để kết nối kiến thức học đường với thế giới thực, giải quyết các vấn đề thực tiễn, để nâng cao hứng thú,

để hình thành và phát triển năng lực và phẩm chất cho học sinh

Theo CT GDPT 2018, GD STEM là mô hình GD dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể Khi chủ đề tích hợp liên môn không chỉ liên quan tới khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán, mà còn quan tâm lồng ghép nghệ thuật và nhân văn (Art), thì sẽ có GD STEAM

Nhằm đa dạng hóa hình thức tổ chức giáo dục STEM trong trường phổ thông, tại Công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH, ngày 14/8/2020 của Bộ Giáo dục và Đào tạo về việc triển khai thực hiện giáo dục STEM trong giáo dục trung học, giáo dục STEM được mở rộng hơn Theo đó, giáo dục STEM là một phương thức giáo dục nhằm trang

bị cho học sinh những kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của chúng trong thực tiễn Nhìn chung, khi đề cập tới STEM, giáo dục STEM, cần nhận thức và hành động theo cả hai cách hiểu sau đây:

Một là, TƯ TƯỞNG (chiến lược, định hướng) giáo dục, bên cạnh định hướng

giáo dục toàn diện, THÚC ĐẨY giáo dục 4 lĩnh vực: Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật,

và Toán học với mục tiêu “định hướng và chuẩn bị nguồn nhân lực đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các ngành nghề liên quan tới các lĩnh vực STEM, nhờ đó, nâng cao sức cạnh tranh của nền kinh tế”

Hai là, phương pháp TIẾP CẬN LIÊN MÔN (khoa học, công nghệ, kĩ thuật,

toán) trong DH với mục tiêu: (1) Nâng cao hứng thú học tập các môn học thuộc lĩnh vực STEM; (2) Vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn; (3) Kết nối trường học và cộng đồng; (4) Định hướng hành động, trải nghiệm trong học tập; (5) Hình thành và phát triển năng lực và phẩm chất người học [4]

1.2.2 Mục tiêu giáo dục STEM

GD PT giúp học sinh làm chủ kiến thức phổ thông, biết vận dụng hiệu quả kiến thức, kĩ năng đã học vào đời sống và tự học suốt đời, có định hướng lựa chọn nghề nghiệp phù hợp, biết xây dựng và phát triển hài hoà các mối quan hệ xã hội, có cá tính, nhân cách và đời sống tâm hồn phong phú, nhờ đó có được cuộc sống có ý nghĩa và đóng góp tích cực vào sự phát triển của đất nước và nhân loại GD PT hướng tới phát triển phẩm chất và NL người học thông qua nội dung giáo dục với những kiến thức, kĩ năng cơ bản, thiết thực, hiện đại; phát triển hài hòa đức, trí, thể, mĩ Mục tiêu GD trên được thực hiện thông qua tất cả các môn học và hoạt động GD trong CT GDPT

Một cách tổng quát, GD STEM trong trường PT hướng tới mục tiêu thúc đẩy GD các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học trên tất cả các phương diện về

CT, đội ngũ GV, cơ sở vật chất và chính sách; nâng cao nhận thức của nhà trường, xã hội về vai trò, ý nghĩa của các môn học thuộc lĩnh vực STEM trong trường phổ thông; thu hút sự quan tâm, nâng cao hứng thú và chất lượng học tập của học sinh về những môn học này; kết hợp với hoạt động giáo dục hướng nghiệp và định hướng phân luồng, nâng cao tỉ lệ học sinh có xu hướng lựa chọn nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực STEM, đáp ứng yêu cầu về nguồn nhân lực STEM cho sự nghiệp công nghiệp hóa – hiện đại hóa và phát triển kinh tế xã hội của đất nước

Hình 1.6 Mục tiêu của giáo dục STEM [11]

- Phát triển các NL đặc thù STEM cho HS: Đó là khã năng vận dụng những

kiên thức, kĩ năng liên quan đến các môn học Khoa học, Công nghệ, Ki thuật và Toán học Trong đó HS biết liên kết các kiến thức Khoa học, Toán học để giải quyêt các vấn

đề thrc tiễn Biết sử dụng, quản lí và truy cập Công nghệ HS biết về quy trình thiết kế

và chế tạo ra các sản phẩm

- Phát triển các NL cốt lõi cho HS: GD STEM nhằm chuẩn bị cho HS những cơ

hội, cũng như thách thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu của thế kỉ 21 Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, Toán học, HS sẽ được phát triển NL GQVĐ&ST, NL giao tiếp và hợp tác, NL tự chủ và tự học

- Định hướng nghề nghiệp cho HS: GD STEM sẽ tạo cho HS có những kiến

thức, kĩ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như cho nghề nghiệp trong tương lai của HS Từ đó, góp phần xây dựng lực lượng lao động có năng lực, phẩm chất tốt, đặc biệt là lao động trong lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng và phát triển đất nước

1.2.3 Vai trò, ý nghĩa của GD STEM

Việc đưa GD STEM vào trường PT mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi mới GDPT Cụ thể là:

Đảm bảo giáo dục toàn diện: Triển khai GD STEM ở nhà trường, bên cạnh duy

trì sự quan tâm các môn học thuộc lĩnh vực toán, khoa học, các lĩnh vực công nghệ, kỹ thuật cũng sẽ được quan tâm, đầu tư trên tất cả các phương diện về đội ngũ giáo viên, chương trình, cơ sở vật chất để GD STEM đạt hiệu quả mong muốn

Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM: Các hoạt động GD STEM

hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn, học sinh được hoạt động, trải nghiệm và thấy được ý nghĩa của tri thức với cuộc sống, nhờ đó sẽ nâng cao hứng thú học tập của học sinh đối với các môn học thuộc lĩnh vực STEM và xuất hiện xu hướng lựa chọn nghề nghiệp phù hợp

Hình thành và phát triển NL, phẩm chất cho HS: Khi triển khai các bài dạy

STEM, học sinh được hợp tác với nhau, chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm vụ học; được làm quen với hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học, kĩ thuật Các hoạt động nêu trên góp phần tích cực vào hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh

Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu quả GD STEM,

cơ sở giáo dục phổ thông cần kết nối với các cơ sở giáo dục nghề nghiệp, giáo dục đại học, cơ sở nghiên cứu, cơ sở sản xuất tại địa phương nhằm khai thác nguồn lực về con người, cơ sở vật chất, tài chính triển khai hoạt động GD STEM Bên cạnh đó, GD STEM phổ thông cũng hướng tới giải quyết các vấn đề có tính đặc thù của địa phương

Hướng nghiệp, phân luồng: Hướng nghiệp và phân luồng là một trong những

vấn đề rất quan trọng của giáo dục phổ thông Tổ chức tốt GD STEM ở trường phổ thông, học sinh sẽ được trải nghiệm trong các lĩnh vực STEM, đánh giá được sự phù hợp, năng khiếu, sở thích của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM Qua đó, học sinh có được lựa chọn nghề nghiệp đúng đắn Thực hiện tốt giáo dục STEM ở trường phổ thông cũng là cách thức thu hút học sinh theo học, lựa chọn các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM, các ngành nghề có nhu cầu cao về nguồn nhân lực trong cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư

Thích ứng với cách mạng công nghiệp 4.0: Với sự phát triển của khoa học kĩ

thuật thì nhu cầu việc làm liên quan đến STEM ngày càng lớn đòi hỏi ngành GD cũng phải có những sự thay đổi để đáp ứng nhu cầu của xã hội GD STEM có thể tạo ra những con người có thể đáp ứng được nhu cầu công việc của thế kỉ mới [10]

Hình 1.7 Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM

Bên cạnh đó, GS TS Đỗ Đức Thái, thành viên Ban Phát triển CT GDPT tổng thể, Chủ biên CT môn Toán cho biết, khi áp dụng STEM, chúng ta được nhiều thứ:

Thứ nhất, GD STEM là phương thức giáo dục tích hợp theo cách tiếp cận liên

môn (interdisciplinary) và thông qua thực hành, ứng dụng Thay vì dạy bốn môn học như các đối tượng tách biệt và rời rạc, STEM kết hợp chúng thành một mô hình học tập gắn kết dựa trên các ứng dụng thực tế Qua đó, học sinh vừa học được kiến thức khoa học, vừa học được cách vận dụng kiến thức đó vào thực tiễn

Thứ hai, GD STEM đề cao đến việc hình thành và phát triển năng lực giải quyết

vấn đề cho người học Trong mỗi bài học theo chủ đề STEM, học sinh được đặt trước một tình huống có vấn đề thực tiễn cần giải quyết liên quan đến các kiến thức khoa học

Để giải quyết vấn đề đó, học sinh phải tìm tòi, nghiên cứu những kiến thức thuộc các môn học có liên quan đến vấn đề (qua sách giáo khoa, học liệu, thiết bị thí nghiệm, thiết

bị công nghệ) và sử dụng chúng để giải quyết vấn đề đặt ra

Thứ ba, GD STEM đề cao một phong cách học tập mới cho người học, đó là

phong cách học tập sáng tạo Đặt người học vào vai trò của một nhà phát minh, người

học sẽ phải hiểu thực chất của các kiến thức được trang bị; phải biết cách mở rộng kiến thức; phải biết cách sửa chữa, chế biến lại chúng cho phù hợp với tình huống có vấn đề

mà người học đang phải giải quyết [3]

1.2.4 Tiêu chí xây dựng chủ đề dạy học STEM

Chủ đề STEM trong trường trung học (gọi tắt là chủ đề STEM) là một chủ đề DH được thiết kế dựa trên các vấn đề thực tế kết hợp với kiến thức và kỹ năng của các môn Khoa học trong chương trình phổ thông

Nội dung của chủ đề STEM phải tương ứng với chu trình STEM Trong quá trình giảng dạy, nội dung bài học cần đặt học sinh trước các vấn đề thực tế (“Công nghệ” hiện tại) cần giải quyết, cần cải thiện, và yêu cầu học sinh đóng vai trò “nhà khoa học”

để tìm kiếm, nghiên cứu và đưa ra “kiến thức” mới Sau đó, học sinh phải đóng vai trò

“kỹ sư” để sáng tạo và vận dụng “kiến thức” mới đó để thiết kế và đưa ra giải pháp giải quyết vấn đề “Công nghệ” mới

Do đó, một chủ đề DH STEM cần đảm bảo các tiêu chí:

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

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

tế, môi trường và yêu cầu tìm các giải pháp

Tiêu chí 2: Cấu trúc bài học STEM kết hợp tiến trình khoa học và quy trình thiết

kế kĩ thuật

Tiến trình bài học STEM cung cấp một cách thức linh hoạt đưa học sinh từ việc xác định một vấn đề – hoặc một yêu cầu thiết kế – đến sáng tạo và phát triển một giải pháp

Tiêu chí 3: Phương pháp dạy học bài học STEM đưa học sinh vào hoạt động tìm

tòi và khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm và sản phẩm

Quá trình tìm tòi khám phá được thể hiện trong các hoạt động của chủ đề STEM Học sinh sẽ thực hiện các quan sát, tìm tòi, khám phá để xây dựng, kiểm chứng các quy luật, qua đó, học được kiến thức nền đồng thời rèn luyện các kĩ năng tiến trình như: Quan sát, đưa ra dự đoán, tiến hành thí nghiệm, đo đạc, thu thập số liệu, phân tích số liệu… Quá trình tìm tòi khám phá còn giúp học sinh kiểm chứng các giải pháp khác nhau để tối ưu hoá sản phẩm

Trong các bài học STEM, hoạt động học của học sinh được thực hiện theo hướng

mở có “khuôn khổ” về các điều kiện mà học sinh được sử dụng (chẳng hạn các vật liệu khả dụng) Hoạt động học của học sinh là hoạt động được chuyển giao và hợp tác; các quyết định về giải pháp giải quyết vấn đề là của chính học sinh Học sinh thực hiện các hoạt động trao đổi thông tin để chia sẻ ý tưởng và tái thiết kế nguyên mẫu của mình nếu cần Học sinh tự điều chỉnh các ý tưởng của mình và thiết kế hoạt động tìm tòi, khám phá của bản thân

Tiêu chí 4: Hình thức tổ chức bài học STEM lôi cuốn học sinh vào hoạt động

nhóm kiến tạo

Giúp HS làm việc trong một nhóm kiến tạo là một việc khó khăn, đòi hỏi tất cả

GV dạy STEM ở trường làm việc cùng nhau để áp dụng phương thức DH theo nhóm,

sử dụng cùng một ngôn ngữ, tiến trình và yêu cầu về sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành Làm việc nhóm trong thực hiện các hoạt động của bài học STEM là cơ

sở phát triển NL giao tiếp và hợp tác cho HS

Tiêu chí 5: Nội dung bài học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa học và

toán mà học sinh đã và đang học

Trong các bài học STEM, giáo viên cần kết nối và tích hợp một cách có mục đích nội dung từ các chương trình khoa học, công nghệ, tin học và toán Lập kế hoạch để hợp tác với các giáo viên toán, công nghệ, tin học và khoa học khác để hiểu rõ nội hàm của việc làm thế nào để các mục tiêu khoa học có thể tích hợp trong một bài học đã cho Từ đó, học sinh dần thấy rằng khoa học, công nghệ, tin học và toán không phải là các môn học độc lập, mà chúng liên kết với nhau để giải quyết các vần đề Điều đó có liên quan đến việc học toán, công nghệ, tin học và khoa học của học sinh

Tiêu chí 6: Tiến trình bài học STEM tính đến có nhiều đáp án đúng và coi sự thất

bại như là một phần cần thiết trong học tập

Một câu hỏi nghiên cứu đặt ra, có thể đề xuất nhiều giả thuyết khoa học; một vấn

đề cần giải quyết, có thể đề xuất nhiều phương án, và lựa chọn phương án tối ưu Trong các giả thuyết khoa học, chỉ có một giả thuyết đúng Ngược lại, các phương án giải quyết vấn đề đều khả thi, chỉ khác nhau ở mức độ tối ưu khi giải quyết vấn đề Tiêu chí này cho thấy vai trò quan trọng của năng lực giải quyết vấn đề trong DH STEM [1]

1.2.5 Các hình thức tổ chức GD STEM

1.2.5.1 Dạy học các môn khoa học theo bài dạy STEM

a) Khái quát về bài dạy STEM

Bài dạy STEM (bài học theo chủ đề STEM) là quá trình dạy học dưới sự tổ chức của giáo viên, học sinh chủ động thực hiện các hoạt động học tập trong một không gian, thời gian cụ thể để giải quyết các vấn đề thực tiễn trên cơ sở vận dụng kiến thức, kĩ năng trong các lĩnh vực STEM, góp phần hình thành phát triển phẩm chất và năng lực cho học sinh Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường Theo cách này, các bài dạy STEM được triển khai ngay trong quá trình dạy học các môn học thuộc lĩnh vực STEM theo tiếp cận nội môn hoặc liên môn Căn cứ vào cơ sở lý thuyết

áp dụng, bài dạy STEM có thể được chia làm hai loại gồm: bài dạy STEM khoa học và bài dạy STEM kĩ thuật Bài dạy STEM có nội dung bám sát CT GDPT, gắn kết với bản chất, nguyên lí khoa học của thế giới tự nhiên hoặc các vấn đề của thực tiễn, xã hội;

được xây dựng dựa trên hoạt động học tập tích cực theo phương pháp khoa học hoặc tiến trình thiết kế kĩ thuật; sử dụng các phương pháp DH đưa HS vào các hoạt động tìm tòi và khám phá, định hướng hành động, sản phẩm; với các hình thức tổ chức dạy học

đa dạng, lôi cuốn học sinh vào hoạt động kiến tạo, tăng cường hoạt động nhóm, tự lực chiếm lĩnh kiến thức mới và vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề; ưu tiên sử dụng các thiết bị, công nghệ sẵn có, dễ tiếp cận với chi phí tối thiểu

b) Nội dung bài dạy STEM

* Bài dạy STEM khoa học

Là bài dạy STEM được thiết kế dựa trên quy trình khoa học được thể hiện qua Hình 1.8 sau:

Bài dạy STEM khoa học hướng tới tìm tòi, khám phá bản chất, quy luật của sự vật hiện tượng trong thế giới tự nhiên Bài dạy STEM khoa học được sử dụng chủ yếu trong các môn khoa học tự nhiên (ở trung học cơ sở) và các môn vật lí, hóa học, sinh học (ở trung học phổ thông) và được sử dụng chủ yếu trong hoạt động hình thành kiến thức mới của bài học Bài dạy STEM khoa học bao gồm 5 hoạt động chính, phản ánh

được những bước chính trong quy trình khoa học Đó là các hoạt động: (1) Xác định vấn đề khoa học, đề xuất giả thuyết khoa học; (2) Thiết kế thực nghiệm kiểm chứng; (3) Lựa chọn phương án thực nghiệm; (4) Tổ chức thực nghiệm, thảo luận kết quả; (5) Báo cáo, đánh giá và điều chỉnh Bài dạy STEM kiểu này chú trọng hoạt động khám phá,

tìm hiểu tự nhiên thông qua thực nghiệm khoa học, một trong những năng lực thành phần quan trọng của năng lực khoa học trong CT GDPT 2018 Trọng tâm của bài dạy STEM khoa học là học sinh phải thiết kế và thực hiện được các thí nghiệm để phát hiện bản chất, quy luật, mối quan hệ của sự vật hiện tượng đề cập trong bài học Từ đó, tự các

Hoàn thiện, mở rộng hoặc bác bỏ giả thuyết

Hình 1.8 Tiến trình khoa học trong bài dạy STEM

em rút ra các kết luận có tính khoa học mà lẽ ra, giáo viên giảng dạy cho học sinh Việc học tập của học sinh trong bài dạy STEM khoa học mang tính chất nghiên cứu khoa học Đây cũng là bài dạy cũng đã được nhiều giáo viên quan tâm thực hiện trong quá trình đổi mới phương pháp dạy học theo chỉ đạo của Bộ Giáo dục và Đào tạo trong thời gian vừa qua Tổ chức bài dạy STEM khoa học thường diễn ra trong phòng học bộ môn, với đầy đủ các dụng

cụ thí nghiệm, thực hành giúp học sinh thiết kế, triển khai các thí nghiệm khoa học với sự định hướng, giám sát của giáo viên, nhân viên thí nghiệm

* Bài dạy STEM kĩ thuật

Là bài dạy STEM được thiết kế dựa trên quy trình thiết kế kĩ thuật được thể hiện qua Hình 1.9 sau:

Hình 1.9 Quy trình thiết kế kĩ thuật trong giáo dục STEM

Bài dạy STEM kĩ thuật hướng tới phát hiện, đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề trong thực tiễn trên cơ sở vận dụng các nguyên lí khoa học, toán và các công nghệ hiện

có Bài dạy STEM kĩ thuật được sử dụng trong các môn học của lĩnh vực STEM, là sự kết hợp giữa tìm tòi nguyên lí khoa học và vận dụng nó trong thiết kế, chế tạo các sản phẩm giải quyết vấn đề đặt ra hay đáp ứng nhu cầu của người sử dụng Cấu trúc bài dạy STEM kĩ thuật gồm 5 hoạt động chính trên cơ sở quy trình 8 bước của hoạt động thiết

kế kĩ thuật Đó là các hoạt động: (1) Xác định vấn đề thiết kế, chế tạo; (2) Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp thiết kế; (3) Lựa chọn giải pháp thiết kế; (4) Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá; (5) Chia sẻ, thảo luận và điều chỉnh Bài dạy STEM kĩ

thuật chú trọng thiết kế, chế tạo; định hướng sản phẩm giải quyết vấn đề đặt ra Bên

cạnh tư duy sáng tạo và giải quyết vấn đề, bài dạy STEM kĩ thuật yêu cầu học sinh có năng lực khám phá khoa học (để chiếm lĩnh tri thức khoa học); năng lực về kĩ thuật, công nghệ trong vẽ thiết kế sản phẩm, lựa chọn và gia công vật liệu cơ khí; thiết kế, lập trình và lắp ráp mạch điện điều khiển và tự động hóa, in 3D, công nghệ IoT, Robotics,…(để thiết kế, chế tạo sản phẩm) Việc học của học sinh giống như công việc của các kĩ sư (Engineer) Thông qua bài dạy STEM kĩ thuật, học sinh được tự mình khám phá tri thức khoa học, vận dụng tri thức đó để thiết kế, chế tạo các sản phẩm giải quyết vấn đề đặt ra, phát triển tư duy thiết kế, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo

Tổ chức thực hiện bài dạy STEM kĩ thuật thường kết hợp giữa hoạt động trên lớp và hoạt động ngoài giờ học Trong đó, các hoạt động xác định vấn đề; lựa chọn giải pháp; chia sẻ, thảo luận và điều chỉnh thường được bố trí trên lớp, có sự điều khiển, giám sát của giáo viên Các hoạt động còn lại diễn ra ở phòng bộ môn, phòng thực hành STEM, câu lạc bộ, hay các cơ sở giáo dục, trải nghiệm kĩ thuật, công nghệ ngoài nhà trường

c) Thiết kế bài dạy STEM

Thiết kế bài dạy STEM được thực hiện dựa trên việc phân tích mạch nội dung, yêu cầu cần đạt trong chương trình, bối cảnh và vấn đề cần giải quyết trong thực tiễn thuộc các lĩnh vực khác nhau của đời sống Trong đó chú ý tới các lĩnh vực biến đổi khí hậu, bảo vệ môi trường, phát triển bền vững, năng lượng tái tạo, sức khỏe, sản xuất thông minh, Nội dung cụ thể thiết kế bài dạy STEM được trình bày trong chương 2 của tài liệu này và được trình bày chi tiết cho bài dạy STEM kĩ thuật

1.2.5.2 Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM

a) Định hướng chung

Hoạt động trải nghiệm STEM là hoạt động giáo dục do nhà giáo dục định hướng, thiết kế và hướng dẫn thực hiện, tạo cơ hội cho học sinh tiếp cận thực tế, thể nghiệm các cảm xúc tích cực, khai thác những kinh nghiệm đã có và huy động tổng hợp kiến thức, kĩ năng của các môn học thuộc lĩnh vực STEM để thực hiện những nhiệm vụ được giao hoặc giải quyết những vấn đề của thực tiễn đời sống nhà trường, gia đình, xã hội phù hợp với lứa tuổi; thông qua đó, chuyển hoá những kinh nghiệm đã trải qua thành tri thức mới, hiểu biết mới, kĩ năng mới góp phần phát huy tiềm năng sáng tạo và khả năng thích ứng với cuộc sống, môi trường và nghề nghiệp tương lai

Hoạt động trải nghiệm STEM được tổ chức thông qua hình thức câu lạc bộ hoặc các hoạt động trải nghiệm thực tế; được tổ chức theo sở thích, năng khiếu và lựa chọn của học sinh một cách tự nguyện Nhà trường có thể tổ chức các không gian trải nghiệm STEM trong nhà trường; giới thiệu thư viện học liệu số, thí nghiệm ảo, mô phỏng, phần mềm học tập để học sinh tìm hiểu, khám phá thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kĩ thuật trong thực tiễn đời sống

b) Một số hoạt động trải nghiệm STEM

* Hoạt động câu lạc bộ STEM

Trong trường hợp trải nghiệm qua hình thức câu lạc bộ và định hướng sản phẩm, tiến trình trải nghiệm có thể được thực hiện dựa trên quy trình thiết kế kĩ thuật, được coi như hoạt động 4 (vận dụng) trong phụ lục 4 của Công văn 5512/BGDĐT-GDTrH

Do vậy, kế hoạch tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM loại này có thể lập kế hoạch và trình bày như sau:

1 Mục tiêu

a Năng lực

b Phẩm chất

2 Tiến trình thực hiện

a Hoạt động 1 Xác định vấn đề: Trong hoạt động này, giáo viên tạo tình huống,

chuyển giao nhiệm vụ cho học sinh, thảo luận và trao đổi với học sinh đảm bảo các em

đã hiểu đúng, đủ về hoạt động học tập trải nghiệm

b Hoạt động 2 Lựa chọn giải pháp: Ở hoạt động này, học sinh làm việc nhóm,

chủ động thảo luận, đề xuất và lựa chọn giải pháp Trong quá trình học sinh làm việc, giáo viên quan sát, đặt câu hỏi, gợi ý đảm bảo chất lượng, tiến độ trong hoạt động thiết

kế

c Hoạt động 3 Chế tạo và thử nghiệm: Dựa vào bản thiết kế thực hiện trong giai

đoạn 2, các nhóm chế tạo và thử nghiệm sản phẩm Trên cơ sở đó, đánh giá mức độ đạt được của sản phẩm so với yêu cầu đặt ra, tiến hành các cải tiến nếu cần

d Hoạt động 4 Báo cáo sản phẩm: Các nhóm trình bày và giới thiệu sản phẩm,

nhóm khác đặt câu hỏi, đánh giá, về sản phẩm Giáo viên tổ chức trao đổi, thảo luận và đánh giá sao cho phát triển kĩ năng giao tiếp và hợp tác, tư duy phản biện, khả năng đánh giá đồng đẳng của học sinh

3 Sản phẩm

a Sản phẩm thiết kế

b Sản phẩm chế tạo

* Ngày hội STEM

Trong ngày hội STEM, HS được trưng bày và giới thiệu các sản phẩm sáng tạo khoa học, công nghệ của bản thân; được trải nghiệm, khám phá các thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kĩ thuật hấp dẫn từ đơn giản đến hiện đại trong thực tiễn đời sống; được tiếp xúc và trò chuyện với các nhà khoa học, các kĩ sư về nghề nghiệp STEM, về các

CT nghiên cứu; được giao lưu, chia sẻ và học hỏi về khoa học và công nghệ với các bạn học sinh khác Cũng trong ngày hội STEM, nhà trường có thể tổ chức những hoạt động học thuật về GD STEM, kết nối với các nhà khoa học, các cơ sở giáo dục đại học,