Đang tải... (xem toàn văn)
STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học). Giáo dục STEM được nhiều tổ chức, nhà giáo dục quan tâm nghiên cứu. Giáo dục STEM với rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn có mối quan hệ gắn kết với nhau.
1 STEM VÀ QUY TRÌNH XÂY DỰNG VÀ ỨNG DỤNG STEM TRONG DẠY HỌC CẤP THPT Trần Thái Toàn – Sở Giáo dục Đào tạo Hà Tĩnh Email: thaitoantran@gmail.com STEM mối quan hệ với kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn 1.1 Khái niệm STEM STEM thuật ngữ viết tắt từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) Mathematics (Toán học) [9] Tùy theo ngữ cảnh khác mà thuật ngữ STEM được hiểu môn học hay lĩnh vực Trong ngữ cảnh giáo dục, nói đến STEM muốn nhấn mạnh đến quan tâm giáo dục môn Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học Quan tâm đến việc tích hợp mơn học gắn với thực tiễn để cao lực cho người học Trong ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM hiểu nghề nghiệp thuộc lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Toán học [6] 1.2 Giáo dục STEM Hiện nay, giáo dục STEM nhiều tổ chức, nhà giáo dục quan tâm nghiên cứu Ở ngữ cảnh giáo dục bình diện giới, STEM hiểu với nghĩa giáo dục STEM [4] Giáo dục STEM có số cách hiểu khác Thứ nhất: Giáo dục STEM hiểu hiểu theo nghĩa chương trình giáo dục quan tâm đến môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Toán học Bộ Giáo dục Hoa Kỳ (2007) cho rằng: “Giáo dục STEM chương trình nhằm cung cấp hỗ trợ, tăng cường, giáo dục Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học (STEM) tiểu học trung học bậc sau đại học” [10] Thứ hai: Giáo dục STEM hiểu theo nghĩa phương pháp học tập theo hướng tích hợp (liên ngành) lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học Nhóm tác giả Tsupros N., Kohler R., Hallinen J (2009) cho rằng: “Giáo dục STEM phương pháp học tập tiếp cận liên ngành, kiến thức hàn lâm kết hợp chặt chẽ với học thực tế thông qua việc HS áp dụng kiến thức Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học vào bối cảnh cụ thể tạo nên kết nối nhà trường, cộng đồng doanh nghiệp cho phép người học phát triển kĩ STEM tăng khả cạnh tranh kinh tế mới” [12] Thứ ba: Giáo dục STEM quan điểm dạy học theo tiếp cận liên ngành lĩnh vực liên quan đến môn Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học Tác giả Lê Xuân Quang (2017) cho rằng: “Giáo dục STEM quan điểm dạy học theo tiếp cận liên ngành từ hai lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Tốn học trở lên Trong nội dung học tập gắn với thực tiễn, PPDH theo quan điểm dạy học định hướng hành động”[4] Ngoài ra, giáo dục STEM quan điểm chương trình đào tạo dựa ý tưởng giảng dạy cho HS bốn lĩnh vực cụ thể: Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Toán học liên ngành phương pháp tiếp cận ứng dụng Thay dạy bốn lĩnh vực theo môn học tách biệt rời rạc, STEM tổng hợp chúng thành mơ hình học tập liền mạch dựa ứng dụng thực tế Trong nghiên cứu này, giáo dục STEM hiểu theo hướng phương pháp dạy học theo tiếp cận liên ngành tổng hợp thành mơ hình học tập từ lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Toán học 1.3 Mục tiêu giáo dục STEM Tùy theo bối cảnh, mục tiêu giáo dục STEM quốc gia có khác Tại Anh, mục tiêu giáo dục STEM tạo nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học chất lượng cao Còn Mỹ, ba mục tiêu cho giáo dục STEM là: trang bị cho tất công dân kĩ STEM, mở rộng lực lượng lao động lĩnh vực STEM bao gồm phụ nữ dân tộc thiểu số nhằm khai thác tối đa tiềm người đất nước, tăng cường số lượng HS theo đuổi nghiên cứu chuyên sâu lĩnh vực STEM Tại Úc, mục tiêu giáo dục STEM xây dựng kiến thức tảng quốc gia nhằm đáp ứng thách thức lên việc phát triển kinh tế cho kỉ 21, …[4] Như vậy, mục tiêu giáo dục STEM quốc gia có khác hướng tới tác động đến người học, hướng tới vận dụng kiến thức môn học để giải vấn đề thực tiễn nhằm đáp ứng mục tiêu phát triển kinh tế, xã hội đất nước Trong nghiên cứu này, ứng dụng giáo dục STEM nhằm mục tiêu sau: - Thứ nhất: Góp phần thực mục tiêu giáo dục nêu chương trình giáo dục phổ thơng - Thứ hai: Phát triển kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho HS phổ thông thông qua ứng dụng STEM, nhằm: + Phát triển lực đặc thù mơn học Vật lí, Hóa học, Sinh học, Cơng nghệ, Tin học Toán + Biết vận dụng kiến thức mơn Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học vào giải vấn đề thực tiễn + Có thể đề xuất vấn đề thực tiễn phát sinh giải pháp giải vấn đề thực tiễn 1.4 Mối liên hệ rèn luyện kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn với giáo dục STEM Giáo dục STEM giáo dục tích hợp, theo cách tiếp cận liên mơn (interdisciplinary) nhằm trang bị cho người học kiến thức, kĩ liên quan đến (các lĩnh vực) Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Tốn học, thay dạy bốn mơn học đối tượng tách biệt rời rạc, STEM kết hợp chúng thành mơ hình học tập gắn kết dựa ứng dụng thực tiễn 3 Giáo dục STEM với rèn luyện kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn có mối quan hệ gắn kết với - Vận dụng kiến thức vào thực tiễn mục tiêu hướng tới trình dạy học, góp phần hình thành lực chung theo chuẩn đầu chương trình giáo dục phổ thơng Người học sử dụng cách như: nghiên cứu tài liệu, thực nghiệm nghiên cứu, thiết kế mơ hình STEM, … để giải vấn đề thực tiễn Như vậy, mơ hình STEM cách để giải vấn đề thực tiễn - Về mục tiêu, giáo dục STEM nhằm trang bị cho người học kiến thức, hiểu biết khái niệm quan trọng kĩ tư đến từ việc trải nghiệm nội dung thuộc giáo dục STEM Trong q trình dạy học, thiết kế mơ hình STEM đảm bảo khoa học gắn với giải vấn đề thực tiễn tạo liên hệ lí thuyết với thực tiễn, “học đơi với hành”, nhà trường gắn liền với xã hội - Ứng dụng STEM giải vấn đề thực tiễn có hiệu tình quen thuộc tình có thêm yếu tố (các tình đa dạng phức tạp khác sống) HS đặt vào vị trí nhà khoa học, nhà phát minh, phải thực hiểu kiến thức, biết cách mở rộng, liên kết kiến thức, biết vận dụng kiến thức cách linh hoạt phù hợp với tình thực tiễn có vấn đề mà HS phải giải Quy trình ứng dụng STEM rèn luyện kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh Trên sở nghiên cứu quy trình rèn luyện kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho HS theo tiếp cận giải vấn đề (Hình 1) [11], chúng tơi cụ thể hóa thành quy trình ứng dụng STEM rèn luyện kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho HS (Bảng 1) Bước 1: Nêu vấn đề thực tiễn Bước 2: Đặt câu hỏi, hình thành giả thuyết định hướng giải vấn đề thực tiễn Bước 3: Tìm tòi, huy động kiến thức liên quan vấn đề thực tiễn Bước 4: Giải vấn đề thực tiễn Bước 5: Kết luận, báo cáo kết Nghiên cứu tài liệu Thực nghiệm nghiên cứu Thiết kế mơ hình STEM Hình Quy trình phát triển kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn Bảng Quy trình ứng dụng STEM rèn luyện kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho HS Tên bước Bước 1: Nêu vấn đề thực tiễn Bước 2: Đặt câu hỏi, hình thành giả thuyết định hướng giải vấn đề thực tiễn Yêu cầu đạt - Nêu vấn đề thực tiễn cần giải liên quan đến nội dung kiến thức mơn học nhóm STEM - Tìm mối liên hệ kiến thức môn học nhóm STEM biết vấn đề thực tiễn cần giải - Phát biểu giả thuyết - Xác định kiến thức kĩ cần thiết liên quan đến lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật toán học gắn với vấn đề thực tiễn Bước 3: Tìm tòi, huy động kiến thức liên - Thu thập, lựa chọn, xếp nội dung kiến thức, kĩ quan, xây dựng kế môn học nhóm STEM liên quan đến vấn đề thực hoạch giải vấn đề tiễn cần giải cách lơgic, khoa học làm sở lí thuyết thực tiễn đề giải vấn đề thực tiễn - Xây dựng kế hoạch tổ chức thiết kế, ứng dụng mô hình STEM Bước 4: Giải vấn đề thực tiễn cách xây dựng mơ hình STEM - Chuẩn bị mẫu vật, hóa chất, dụng cụ, vị trí để xây dựng mơ hình STEM đưa sở khoa học cho chuẩn bị - Mơ tả mơ hình STEM (bằng lời, hình ảnh, vẽ thiết kế, …) - Thiết kế mô hình STEM đảm bảo khoa học gắn với giải vấn đề thực tiễn - Xác định quy trình (các hoạt động chuỗi hoạt động) kĩ thuật giải vấn đề thực tiễn - Xác định điều kiện để thực quy trình - Thực hoạt động giải vấn đề thực tiễn - Nêu kết trình ứng dụng STEM giải vấn đề thực tiễn Bước 5: Kết luận, báo cáo kết - Tổng kết, đánh giá, kết luận vấn đề - Vận dụng kiến thức vào giải vấn đề thực tiễn khác sống chăm sóc sức khỏe, bảo vệ mơi trường, an tồn thực phẩm, cơng nghệ sinh học, đề xuất vấn đề thực tiễn khác liên quan 5 Ví dụ minh họa Tên chủ đề: XÂY DỰNG MƠ HÌNH NƠNG TRẠI GIÁO DỤC EDUFARM 3.1 Giới thiệu Mơ hình nơng trại giáo dục EduFarm ý tưởng nhằm phát triển kĩ vận dụng kiến thức môn Sinh học, Công nghệ vào đời sống cho học sinh Thông qua hoạt động trải nghiệm EduFarm, học sinh giáo dục giá trị sống, giá trị lao động, ý thức bảo vệ mơi trường, giúp học sinh hồn thiện nhân cách định hướng phát triển thân dựa tảng giá trị sống Đến với nông trại giáo dục EduFarm học sinh tham gia trải nghiệm không gian sống, lao động, sinh hoạt người nông dân, người lao động Các em tự làm cho hạt giống nảy mầm, gieo hạt, trồng, chăm sóc cây, chiết cành, ghép cành loại ăn Các em xay lúa, giã gạo, cắt khoai, làm bột, chế biến ăn, làm bánh, thu hoạch nơng sản,… HS phải tìm hiểu đặc điểm sinh học, kĩ thuật loại trồng HS vận dụng kiến thức môn Sinh học, Công nghệ để hồn thành nhiệm vụ HS phải viết báo cáo, cung cấp thông tin, giới thiệu sản phẩm nông nghiệp đến với người mơ hình thành cơng mang lại lợi ích cho xã hội (trong sản xuất nơng nghiệp, bảo vệ mơi trường,…) HS trình bày ý tưởng để mơ hình hữu ích 3.2 Mục tiêu Sau hoàn thành dự án, HS phát triển kĩ sau: - Kĩ khoa học: HS biết cách vận dụng kiến thức sinh học thể thực vật, kĩ thuật gieo hạt, ươm mầm, chắm sóc cây, giâm chiết ghép cành, thu hoạch, bảo vệ nông sản vào sản xuất nông nghiệp - Kĩ công nghệ: HS biết vận dụng kĩ công nghệ thông tin để tra cứu, xây dựng nội dung thuyết trình dự án, giới thiệu sản phẩm; cơng nghệ chăm sóc tự động, cơng nghệ sau thu hoạch, … - Kĩ kĩ thuật: HS hiểu biết cách vận dụng kĩ sử dụng dụng cụ sản xuất nông nghiệp để gieo hạt, ươm mầm, trồng cây, giâm, chiết, ghép cành, chăm sóc cây, thu hoạch, bảo quản nơng sản - Kĩ tốn học: HS vận dụng số kiến thức tính khoảng cách cây, luống gieo hạt tính tốn Bên cạnh đó, HS rèn luyện kĩ làm việc theo nhóm, kĩ hợp tác, kĩ thuyết trình, giáo dục HS giá trị sống, ý thức bảo vệ môi trường 3.3 Nhiệm vụ - Tiến hành nghiên cứu kiến thức Sinh học, kĩ thuật sản xuất nông nghiệp, Tin học văn phòng hỗ trợ thực dự án học tập - Tìm hiểu nhu cầu sử dụng sản phẩm nông nghiệp, chất lượng, giá nguồn gốc sản phẩm nông nghiệp thực tế - Đề xuất giải pháp - Tổ chức thực 6 * Yêu cầu sản phẩm: - Thiết kế mơ hình EduFarm áp dụng trồng loại quen thuộc đậu, lạc, ngô, lúa, rau xanh, dược liệu,… - Có phòng bảo quản, chế biến nơng sản - Diện tích, khu vực tổ chức sản xuất loại trồng, bảo quản,… tùy theo điều kiện thực tiễn 3.4 Tiến trình thực Chúng tơi tổ chức cho nhóm học sinh (từ 10 – 20 em) thiết kế mơ hình nơng trại giáo dục diện tích 50 - 100 m2 dành cho sản xuất trồng trọt, khu vực chế biến, bảo quản nơng sản nhóm HS làm chung nhà trang trại Tên bước Bước 1: Nêu vấn đề thực tiễn Bước 2: Đặt câu hỏi, hình thành giả thuyết định hướng giải vấn đề thực tiễn Bước 3: Tìm tòi, huy động kiến thức liên quan, xây dựng kế hoạch giải vấn đề thực tiễn Nhiệm vụ học sinh - Quan sát, nghiên cứu thực trạng đất đai, khí hậu, khu vực nơng trại EduFarm - Thu thập, tìm hiểu loại trồng phổ biến địa phương, nhu cầu rau sạch, dược liệu, - Đặt tên vấn đề thực tiễn cần giải quyết: Thiết kế mơ hình nơng trại giáo dục EduFarm để tổ chức sản xuất loại trồng, bảo quản, chế biến nơng sản,… làm mơ hình học tập trải nghiệm Đặt câu hỏi: - Nông trại thiết kế cho khoa học, hợp lí? - Nơng trại tập trung trồng loại gì? Kĩ thuật trồng trọt, chăm sóc, thu hoạch, bảo quản, chế biến loại sản phẩm sau thu hoạch loại nào? Giả thuyết vấn đề: Xây dựng mơ hình nơng trại sản xuất nơng nghiệp sạch, an toàn mang lại hiệu kinh tế cao, góp phần bảo vệ mơi trường - HS tìm hiểu tài liệu từ SGK Sinh học, Công nghệ, internet, tạp chí khoa học,…về đặc điểm loại trồng, cơng nghệ chăm sóc, thu hoạch, bảo quản liên quan - Tìm hiểu thực trạng thời tiết, khí hậu, đất đai nhiệt độ, lượng mưa, hạn hán địa phương - Vẽ phác thảo sơ đồ nông trại giáo dục Bước 4: Giải vấn đề thực tiễn cách xây dựng mơ hình STEM - Tổ chức xây dựng mơ hình nơng trại giáo dục EduFarm + Tiến hành làm đất, phân chia khu vực trồng loại + Ngâm ủ hạt giống, gieo hạt, trồng cây, chăm sóc, thu hoạch, bảo quản, chế biến theo giai đoạn điều kiện thời gian cụ thể, … - Hoàn thiện sản phẩm, chuẩn bị nội dung báo cáo kết - Trên sở nông trại xây dựng, học sinh tổ chức cho bạn HS khác trải nghiệm, hoàn thiện sản phẩm, sử dụng PowerPoint để xây dựng thuyết minh cho nhóm - Báo cáo kết đạt được, rút kinh nghiệm Bước 5: Kết luận, báo cáo kết + Nhóm làm để tạo nên khác biệt sản phẩm này? + Nhóm thêm khu vực sản xuất gì, gì, kết hợp với mơ hình sản xuất để sản phẩm tốt hơn? + Mơ hình EduFarm có ứng dụng đời sống giáo dục? - Đề xuất cải tiến, ứng dụng mơ hình nơng trại vào thực tiễn đời sống Hình Edufarm Tượng Sơn, huyện Thạch Hà, tỉnh Hà Tĩnh Kết đạt được: Từ tháng 03 năm 2016 đến nay, tổ chức xây dựng trang trại giáo dục EduFarm xã Tượng Sơn, huyện Thạch Hà, tỉnh Hà Tĩnh với diện tích rộng 37.000 m2 tổ chức cho 500 lượt HS lớp từ Mầm non đến THPT tham gia trải nghiệm Ngồi ra, chúng tơi kết hợp với hộ gia đình xã Tượng Sơn tổ chức cho HS tham quan, trải nghiệm mơ hình vườn mẫu nơng thôn (theo Quyết định 59/2015/QĐ-UBND ngày 24/11/2015 UBND tỉnh Hà Tĩnh), tham gia với nhân dân xây dựng nông thôn Kết luận Trong viết này, lựa chọn nghiên cứu sở lí luận giáo dục STEM, mục tiêu giáo dục STEM, làm rõ cấu trúc kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn, mối quan hệ STEM với rèn luyện kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn Dựa quy trình rèn luyện kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh để xây dựng mơ hình STEM Bước đầu xây dựng trang trại giáo dục EduFarm Mơ hình trang trại giáo dục EduFarm ứng dụng giảng dạy cho 500 HS huyện Thạch Hà Thành phố Hà Tĩnh bước đầu cho kết khả thi HS tích cực, hứng thú tham gia học tập, trải nghiệm, thơng qua HS rèn luyện kĩ vận dụng kiến thức Sinh học, Công nghệ vào thực tiễn đời sống 8 Tài liệu tham khảo A Tài liệu tiếng Việt [1] Đỗ Ngọc Đạt (2000), Bài giảng lí luận dạy học đại, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội [2] Phan Thị Thanh Hội, Nguyễn Thị Tuyết Mai (2017), Rèn luyện cho học sinh kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn dạy học Sinh học 11, Tạp chí Giáo dục, Số 411, tr 3740 [3] Nguyễn Trọng Khanh (2011), Phát triển lực tư kĩ thuật, Nxb Đại học sư phạm, Hà Nội [4] Lê Xuân Quang (2017), Dạy học môn công nghệ phổ thông theo định hướng STEM, Luận án Tiến sỹ Khoa học Giáo dục, Trường Đại học sư phạm Hà Nội [5] Kim Tùng Thọ Mao Thuỵ Văn (1963), Vận dụng linh hoạt tri thức Hoá học, Nxb Khoa học, Hà Nội [6] Chu Cẩm Thơ (2016), “Bài học từ thay đổi đào tạo/bồi dưỡng giáo viên từ ngày hội STEM ngày Toán học mở Việt Nam”, Tạp chí Khoa học Trường Đại học sư phạm Hà Nội, 61(10), tr 195- 201 [7] Trần Thái Toàn (2014), Rèn luyện kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn dạy học Sinh học THPT, Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 111, tr.33-34, 59 B Tài liệu tiếng Anh [8] Bybee R W., Taylor J A., Gardner A., Van Scotter P., Powell J C., Westbrook A., et al (2006), "The BSCS 5E instructional model: Origins and effectiveness", Colorado Springs, CO: BSCS, 5, pp 88-98 [9] Sanders M (2009), "STEM, STEMEducation, STEMmania", Technology Teacher, 68(4), pp 20-26 [10] U.S Department of Education (2007), Report of the Academic Competitiveness Council, Education Publications Center, Washington [11] Tran Thai Toan, Phan Thi Than Hoi (2017), Process of training for students skill of applying knowledge into practice in teaching biology in high school, Proceeding of international conference on the development of science teachers’ pedagogical competence to meet the requirements of general education innovation, Publishing house for Science and Technology, Ha Noi, pp 73-79 [12] Tsupros N., Kohler R., and Hallinen J (2009), STEM education: A project to identify the missing components, Intermediate Unit 1: Center project to identify the missing components, Intermediate Unit 1: Center for STEM Education and Leonard Gelfand Center for Service Learning nd Outreach, Carnegie Mellon University, Pennsylvania ... nghiệm nghiên cứu Thiết kế mơ hình STEM Hình Quy trình phát triển kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn Bảng Quy trình ứng dụng STEM rèn luyện kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho HS Tên bước Bước... giáo dục STEM, làm rõ cấu trúc kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn, mối quan hệ STEM với rèn luyện kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn Dựa quy trình rèn luyện kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn... vấn đề mà HS phải giải Quy trình ứng dụng STEM rèn luyện kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh Trên sở nghiên cứu quy trình rèn luyện kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho HS theo