Thiết kế và tổ chức dạy học STEM chủ đề “máy bắt muỗi sáng tạo” cho học sinh lớp 11

Bài viết trình bày quy trình thiết kế một chủ đề dạy học STEM, từ đó vận dụng để thiết kế và tổ chức dạy học STEM chủ đề “Máy bắt muỗi sáng tạo” cho học sinh lớp 11 ở trường trung học phổ thông.

UED Journal of Social Sciences, Humanities & Education - ISSN: 1859 - 4603 TẠP CHÍ KHOA HỌC XÃ HỘI, NHÂN VĂN VÀ GIÁO DỤC Nhận bài: 05 – 01 – 2019 Chấp nhận đăng: 20 – 03 – 2019 http://jshe.ued.udn.vn/ THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “MÁY BẮT MUỖI SÁNG TẠO” CHO HỌC SINH LỚP 11 Phùng Việt Hảia*, Nguyễn Văna, Biện Thị Dunga, Nguyễn Thị Ni Naa Tóm tắt: Trong chương trình giáo dục phổ thông năm 2018 nước ta, giáo dục STEM phương pháp tiếp cận liên môn (Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Toán) nhằm trang bị cho học sinh kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng chúng thực tiễn, qua phát triển lực nâng cao hứng thú học tập Bài báo trình bày quy trình thiết kế chủ đề dạy học STEM, từ vận dụng để thiết kế tổ chức dạy học STEM chủ đề “Máy bắt muỗi sáng tạo” cho học sinh lớp 11 trường trung học phổ thơng Từ khóa: STEM; lực sáng tạo; máy bắt muỗi; sinh viên Đặt vấn đề Dưới góc độ giáo dục, STEM phương thức giáo dục liên môn nhằm trang bị cho học sinh kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng chúng thực tiễn, qua phát triển cho học sinh lực phát giải vấn đề với lực khác tương ứng, đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội Hơn nữa, việc theo học môn học STEM theo phương pháp giáo dục STEM có ảnh hưởng tích cực tới khả lựa chọn nghề nghiệp tương lai em sau Với việc tiếp thu kiến thức cách tích hợp sáng tạo, học sinh yêu thích thể niềm đam mê mơn học, từ khuyến khích em có định hướng tốt chọn chuyên ngành cho bậc học cao chắn cho nghiệp sau Tuy nhiên, giáo dục STEM lạ với đa số giáo viên Việt Nam Do đó, việc nghiên cứu STEM phương diện lí thuyết thực tiễn cần thiết Đề tài vận dụng kiến thức khoa học, kĩ thuật, công nghệ toán học để thiết kế tổ chức dạy học chủ đề “Máy bắt muỗi sáng tạo” cho học sinh lớp 11 theo hướng trải nghiệm từ phát triển lực giải vấn đề học sinh Nội dung 2.1 Khái niệm STEM, giáo dục STEM STEM thuật ngữ viết tắt từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) Mathematics (Tốn học), sử dụng bàn đến sách phát triển Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Toán học quốc gia Tại Việt Nam, lần giáo dục STEM Bộ Giáo dục Đào tạo đưa vào chương trình phổ thơng năm 2018 với phương diện quan điểm, cách tiếp cận để thực mục tiêu dạy học phát triển lực học sinh, đặc biệt lực giải vấn đề sáng tạo aTrường Đại học Sư phạm - Đại học Đà Nẵng * Tác giả liên hệ Phùng Việt Hải Email: pvhai@ued.udn.vn 82 | Tạp chí Khoa học Xã hội, Nhân văn & Giáo dục Tập 9, số (2019),82-89 ISSN 1859 - 4603 - Tạp chí Khoa học Xã hội, Nhân văn & Giáo dục Tập 9, số (2019),82-89 khoa học, cơng nghệ, kĩ thuật tốn học đời sống người, nâng cao hứng thú học tập môn học STEM Đây thách thức để thu hút quan tâm xã hội tới giáo dục STEM Để tổ chức thành công hoạt động trải nghiệm STEM, cần có tham gia, hợp tác bên liên quan trường trung học, sở giáo dục nghề nghiệp, trường đại học, doanh nghiệp Hình Hình ảnh minh họa STEM Trong đó: - Science trình sáng tạo kiến thức khoa học; - Engineering trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ nhằm giải vấn đề; - Tốn cơng cụ sử dụng để thu nhận kết chia sẻ kết với người khác [1] Tiếp cận phương diện dạy học, giáo dục STEM phương thức giáo dục nhằm trang bị cho học sinh kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng chúng thực tiễn, qua phát triển cho học sinh lực phát giải vấn đề với lực khác tương ứng, đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội [1] 2.2 Các mức độ áp dụng STEM giáo dục phổ thông Các mức độ áp dụng giáo dục STEM giáo dục phổ thông sau: [1], [2] - Dạy học môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM (STEM kiến tạo) Đây hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu nhà trường Theo cách này, học, hoạt động giáo dục STEM triển khai trình dạy học mơn học STEM theo tiếp cận liên môn Các chủ đề, học, hoạt động STEM bám sát chương trình mơn học thành phần Hình thức giáo dục STEM khơng làm phát sinh thêm thời gian học tập - Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM (STEM vận dụng) Trong hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh khám phá thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kĩ thuật đời sống thực tiễn Qua đó, nhận biết ý nghĩa Các trường trung học triển khai giáo dục STEM thơng qua hình thức câu lạc Tham gia câu lạc STEM, học sinh học tập nâng cao trình độ, triển khai dự án nghiên cứu, tìm hiểu ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM Đây hoạt động theo sở thích, khiếu học sinh - Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật Đây mức độ cao giáo dục STEM, theo đó, chủ đề STEM triển khai thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học tổ chức thi khoa học kĩ thuật Hoạt động khơng mang tính đại trà mà dành cho học sinh có lực, sở thích hứng thú với hoạt động tìm tịi, khám phá khoa học, kĩ thuật giải vấn đề thực tiễn Tổ chức tốt hoạt động câu lạc STEM tiền đề phát triển hoạt động sáng tạo khoa học kĩ thuật triển khai dự án nghiên cứu khuôn khổ thi khoa học kĩ thuật dành cho học sinh trung học Bên cạnh đó, tham gia câu lạc STEM nghiên cứu khoa học, kĩ thuật hội để học sinh thấy phù hợp lực, sở thích, giá trị thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM 2.3 Quy trình thiết kế tổ chức dạy học chủ đề STEM Bước 1: Lựa chọn chủ đề học Căn vào nội dung kiến thức chương trình mơn học tượng, q trình gắn với kiến thức tự nhiên; quy trình thiết bị cơng nghệ có sử dụng kiến thức thực tiễn để lựa chọn chủ đề học Những ứng dụng là: Hiện tượng tán sắc ánh sáng - Tính chất sóng ánh sáng - Máy quang phổ lăng kính; Hiện tượng khúc xạ phản xạ ánh sáng - Gương cầu thấu kính - Ống nhịm, kính thiên văn; Sữa chua/dưa muối - Vi sinh vật - Quy trình làm sữa chua/muối dưa; Thuốc trừ sâu - Phản ứng hóa học - Quy trình xử lí dư lượng thuốc trừ sâu; Hóa 83 Phùng Việt Hải, Nguyễn Văn, Biện Thị Dung, Nguyễn Thị Ni Na chất - Phản ứng hóa học - Quy trình xử lí chất thải; Rau an tồn - Hóa sinh - Quy trình trồng rau an toàn, [1] Bước 2: Xác định vấn đề cần giải Sau chọn chủ đề học, cần xác định vấn đề cần giải để giao cho học sinh thực cho giải vấn đề đó, học sinh phải học kiến thức, kĩ cần dạy chương trình môn học lựa chọn (đối với STEM kiến tạo) vận dụng kiến thức, kĩ biết (đối với STEM vận dụng) để xây dựng học Ví dụ, vấn đề/nhiệm vụ giao cho học sinh thực học là: Thiết kế, chế tạo máy quang phổ đơn giản học chất sóng ánh sáng; Thiết kế, chế tạo ống nhòm đơn giản học tượng phản xạ khúc xạ ánh sáng; Thiết kế robot leo dốc, cầu bắc qua hai trụ, hệ thống tưới nước tự động, mạch điện cảnh báo điều khiển cho nhà thông minh; Xây dựng quy trình làm sữa chua/muối dưa; Xây dựng quy trình xử lí dư lượng thuốc trừ sâu rau/quả; Xây dựng quy trình xử lí hóa chất nhiễm nước thải; Quy trình trồng rau an tồn… Bước 3: Xây dựng mục tiêu tiêu chí thiết bị/giải pháp giải vấn đề Sau xác định vấn đề cần giải quyết/sản phẩm cần chế tạo, cần xác định rõ tiêu chí giải pháp/sản phẩm Những tiêu chí quan trọng để đề xuất giả thuyết khoa học/giải pháp giải vấn đề/thiết kế mẫu sản phẩm Thơng thường tiêu chí sản phẩm thể thơng qua bảng tiêu chí đánh giá Trong mục cần trình bày mục tiêu dạy học chủ đề kiến thức lĩnh vực STEM, phẩm chất, lực Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học thiết kế theo hoạt động, thể qua hình Mỗi hoạt động học thiết kế rõ ràng mục tiêu, nội dung dự kiến sản phẩm học tập học sinh thức tổ chức hoạt động Các hoạt động học tổ chức lớp học (ở trường, nhà cộng đồng) [1], [3]: 84 Hình Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học chủ đề STEM 2.4 Vận dụng thiết kế chủ đề STEM “Máy bắt muỗi sáng tạo” - Vật lí 11 Bước 1: Lựa chọn chủ đề học Hiện phương tiện thông tin đại chúng liên tục đưa tin tình hình sốt xuất huyết diễn biến ngày phức tạp Muỗi nguyên nhân làm dịch sốt xuất huyết lây lan nhanh Trong biện pháp phòng chống dịch sốt xuất huyết, biện pháp khuyến cáo diệt muỗi Hiện thị trường có nhiều thiết bị diệt muỗi dùng thuốc diệt muỗi, dùng vợt bắt muỗi, máy đuổi muỗi, máy bắt muỗi Trong đó, máy bắt muỗi phương pháp ưa chuộng khơng gây ảnh hưởng đến người Tuy nhiên, giá máy bắt muỗi rẻ Trong đó, tự làm máy bắt muỗi khơng góp phần hạn chế dịch sốt xuất huyết, đồng thời học sinh lĩnh hội tiếp thu nhiều kiến thức bổ ích như: tập tính ưa ánh sáng lạnh muỗi, mạch điện chiều, mạch song song, cách mắc mạch điện… Kiểu áp dụng: STEM vận dụng, thời gian tiết Bước 2: Xác định vấn đề cần giải Chế tạo máy (thiết bị) bắt muỗi sáng tạo Bước 3: Xây dựng mục tiêu tiêu chí thiết bị/giải pháp giải vấn đề ISSN 1859 - 4603 - Tạp chí Khoa học Xã hội, Nhân văn & Giáo dục Tập 9, số (2019),82-89 ➢ Mục tiêu kiến thức lĩnh vực STEM Kiến thức khoa học (S) Kiến thức công nghệ (T) Kiến thức kĩ thuật (E) Kiến thức tốn học (M) Trình bày kiến thức về: Mạch điện chiều mắc nối tiếp, nguồn pin mắc nối tiếp, tập tính ưa ánh sáng lạnh muỗi Biết cách sử dụng cưa, khoan, búa, súng bắn keo, keo 502, kéo (kìm chuyên dụng) để gia công gỗ, Smartphone, laptop… Vẽ vẽ kĩ thuật máy bắt muỗi, quy trình gia cơng, lắp ráp mơ hình máy bắt muỗi Đo kích ống nhựa cần cắt để chế tạo máy bắt muỗi ➢ Mục tiêu phẩm chất, thái độ - Có trách nhiệm hoàn thành tốt nhiệm vụ giao; b Đánh giá sản phẩm học sinh Bảng Bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm học sinh - Trung thực việc thu thập số liệu, báo cáo trình bày kết sản phẩm; - Ý thức giữ gìn sức khỏe, phịng chống dịch bệnh; - Chăm chỉ, kiên trì, tỉ mỉ việc gia cơng, chế tạo, chạy thử, chỉnh sửa sản phẩm để đạt yêu cầu mong muốn; - Yêu thích việc sáng tạo ➢ Mục tiêu lực - Phát triển lực giải vấn đề sáng tạo: chế tạo thành công máy bắt muỗi; - Phát triển lực giao tiếp hợp tác: Biết cách hợp tác trình bày sản phẩm nhóm thực nhiệm vụ: nghiên cứu kiến thức nền, thiết kế sơ đồ cấu tạo máy bắt muỗi, chế tạo mơ hình thu thập số liệu… ➢ Tiêu chí đánh giá chủ đề a Đánh giá thiết kế học sinh Bảng Tiêu chí đánh thiết kế “Máy bắt muỗi sáng tạo” học sinh c Đánh giá kĩ thuyết trình làm việc nhóm dạy học chủ đề Mục tiêu phát triển lực giao tiếp hợp tác thể cụ thể thông qua tiêu chí bảng (Do thời gian thực đề tài ngắn nên đánh giá số thành tố lực trên) Bảng Đánh giá kĩ thuyết trình làm việc nhóm d Đánh giá hứng thú học sinh chủ đề STEM Đánh giá mức độ hứng thú học sinh bảng hỏi: 85 Phùng Việt Hải, Nguyễn Văn, Biện Thị Dung, Nguyễn Thị Ni Na PHIẾU LẤY Ý KIẾN Em thích hoạt động chủ đề STEM học vừa qua? A Tìm hiểu kiến thức nền/tái kiến thức B Thiết kế vẽ mơ hình C Gia cơng, chế tạo thử D Trình diễn sản phẩm thực nghiệm nhà Em thấy học STEM có ích điểm nào? A Biết cách làm vật dụng thường ngày giúp ích cho sống B Giúp em rèn luyện kĩ làm việc nhóm C Giúp em nâng cao khả tư sáng tạo D Ý kiến khác: ………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… Theo em có nên thường xuyên tổ chức buổi học STEM không? A Thường xun B Thỉnh thoảng C Khơng nên thời gian Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học Các hoạt động bước chúng tơi lồng ghép phân tích thực nghiệm sư phạm phần sau 2.5 Thực nghiệm sư phạm đánh giá 2.5.1 Đối tượng thời gian thực nghiệm - Đối tượng thực nghiệm sư phạm: Học sinh lớp 11/3 - Trường THPT Thanh Khê - Thanh Khê - Đà Nẵng năm học 2018 – 2019 - Thời gian thực nghiệm: từ ngày 27/3/2019 đến ngày 2/4/2019 2.5.2 Kết thực nghiệm đánh giá - Kết thực nghiệm Hoạt động Xác định vấn đề STEM chuyển giao nhiệm vụ Hình 3a Muỗi nhiều vào mùa hè 86 Hình 3b Dịch sốt muỗi gây Hình 3c Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ ISSN 1859 - 4603 - Tạp chí Khoa học Xã hội, Nhân văn & Giáo dục Tập 9, số (2019),82-89 Hoạt động Tái kiến thức điện ánh sáng đề xuất giải pháp thiết kế máy bắt muỗi sáng tạo Hình 4a Giáo viên hướng dẫn tìm tài liệu thơng tin Hình 4b Giáo viên giới thiệu sản phẩm máy bắt muỗi Hoạt động Trình bày thiết kế “Máy bắt muỗi sáng tạo” Hình 5a Nhóm trình bày thiết kế Hình 5b Nhóm trình bày thiết kế Hoạt động Chế tạo thử nghiệm “Máy bắt muỗi sáng tạo” Hình 6a Nhóm lắp ráp sản phẩm Hình 6b Nhóm lắp ráp sản phẩm Hoạt động Trình bày sản phẩm “Máy bắt muỗi sáng tạo” đánh giá tổng kết Hình 7a Nhóm trình diễn sản phẩm Hình 7b Nhóm trình diễn sản phẩm Hình Hiệu bắt muỗi thiết bị 87 Phùng Việt Hải, Nguyễn Văn, Biện Thị Dung, Nguyễn Thị Ni Na - Đánh giá kết Kết thực chủ đề STEM nhóm tổng hợp qua Bảng Nhận xét: Tính đến thời gian trình bày nộp báo cáo, tất em hoàn thành nhiệm vụ phiếu học tập Các nhóm hồn thành tốt thiết kế hoàn thiện sản phẩm Bài báo cáo sinh động hấp dẫn, có hình ảnh minh họa bắt muỗi sau đêm thử nghiệm máy bắt muỗi em chế tạo Có thể kết luận rằng, thơng qua thực nhiệm vụ chủ đề STEM hình thành lực giải vấn đề thực tiễn học sinh Bảng Tổng hợp đánh giá kết tiêu chí nhóm + Sự hứng thú học sinh sau học xong chủ đề STEM Câu 1: Em thích hoạt động chủ đề STEM được học vừa qua? 88 ISSN 1859 - 4603 - Tạp chí Khoa học Xã hội, Nhân văn & Giáo dục Tập 9, số (2019),82-89 Câu 2: Em thấy học chủ đề STEM có ích điểm nào? Câu 3: Theo em có nên tổ chức buổi học STEM hay không? phổ thông mà xây dựng khả thi thực tiễn dạy học trường phổ thông Kết phân tích định tính định lượng thực nghiệm cho thấy học sinh vận dụng kiến thức kĩ lĩnh vực STEM để chế tạo thành công “Máy bắt muỗi sáng tạo”, từ phát triển phát triển lực giải vấn đề sáng tạo học sinh nâng cao hứng thú môn học Các kết đề tài mở rộng để thiết kế chủ đề STEM khác nội dung khác chương trình Vật lí Tài liệu tham khảo Bộ Giáo dục Đào tạo (2019) Xây dựng thực chủ đề giáo dục STEM trường trung học Tài liệu tập huấn (dành cho 15 tỉnh thí điểm) [2] Bộ Giáo dục Đào tạo (2018) Chương trình giáo dục phổ thơng tổng thể chương trình giáo dục phổ thông [3] Nguyễn Văn Biên (2015) Quy trình xây dựng chủ đề tích hợp khoa học tự nhiên Tạp chí Khoa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, 2/60, 61-66 [4] Nguyễn Thanh Nga (Chủ biên), Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, Hoàng Phước Muội (2017) Thiết kế tổ chức chủ đề giáo dục STEM cho học sinh trung học sở trung học phổ thông NXB Đại học Sư phạm TPHCM [5] Huỳnh Văn Sơn (2009) Tâm lí học sáng tạo NXB Giáo dục Việt Nam, Hà Nội [6] Đỗ Hương Trà (chủ biên) (2015) Dạy học tích hợp phát triển lực học sinh, Quyển -Khoa học tự nhiên NXB Đại học Sư phạm [7] http://etep.moet.gov.vn/tintuc/chitiet?Id=199, Bài viết “Cách mạng 4.0 vai trò giáo viên thực chương trình mới” [8] http://tusach.thuvienkhoahoc.com/wiki, Bài viết “Chương trình giáo dục định hướng phát triển lực” [1] Nhận xét: Từ biểu đồ cho thấy, học sinh hứng thú với hoạt động đa dạng chủ đề STEM, em nhận thức lợi ích lớn mà dạy học STEM mang lại vận dụng kiến thức vào giải vấn đề thực tiễn xung quanh, đồng thời mong muốn học chủ đề STEM khác môn học khác Kết luận Như vậy, hoạt động dạy học STEM có nhiều lợi để phát triển phẩm chất lực chung, lực đặc thù cho học sinh Quy trình thiết kế tổ chức hoạt động dạy học STEM chủ đề “Máy bắt muỗi sáng tạo” cho học sinh lớp 11 dạy học Vật lí trường DESIGN AND ORGANIZATION OF TEACHING “CREATIVE MOSQUITO STEM” FOR 11TH GRADERS Abstract: In our 2018 general education program, STEM education is an interdisciplinary approach (Science, Technology, Technics and Math) to equip students with relevant scientific knowledge, to their application in practice, thereby to develope capacity and improve the interest of the subject The paper presents the process of designing an original teaching theme, which is then used to design and organize the "Creative Mosquito" STEM teaching for 11th grade students in high school Key words: STEM; creative capacity; mosquito catcher; student 89 ... tập học sinh thức tổ chức hoạt động Các hoạt động học tổ chức lớp học (ở trường, nhà cộng đồng) [1], [3]: 84 Hình Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học chủ đề STEM 2.4 Vận dụng thiết kế chủ đề STEM. .. nền, thiết kế sơ đồ cấu tạo máy bắt muỗi, chế tạo mơ hình thu thập số liệu… ➢ Tiêu chí đánh giá chủ đề a Đánh giá thiết kế học sinh Bảng Tiêu chí đánh thiết kế “Máy bắt muỗi sáng tạo” học sinh. .. học chủ đề STEM khác môn học khác Kết luận Như vậy, hoạt động dạy học STEM có nhiều lợi để phát triển phẩm chất lực chung, lực đặc thù cho học sinh Quy trình thiết kế tổ chức hoạt động dạy học STEM