SKKN STEM

A MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ làm thay đổi sản xuất giới, tạo hội lớn đặt thách thức không nhỏ cho quốc gia Điều đặt cho ngành Giáo dục Đào tạo (GD-ĐT) sứ mệnh to lớn chuẩn bị nguồn nhân lực chất lượng cao để đáp ứng yêu cầu phát triển đất nước Để thực nhiệm vụ này, GD-ĐT cần thiết phải đưa giáo dục STEM vào nhà trường, ưu giáo dục STEM dạy học, góp phần tích cực việc đổi phương pháp dạy học theo chương trình giáo dục phổ thông (GDPT) mới, thực giúp HS hướng đến giới công nghệ 4.0 lợi khác, đáp ứng mục tiêu đào tạo người có lực sống tương lai, phù hợp nhu cầu nhân lực lao động thời đại công nghệ 4.0 diễn mạnh mẽ giới Giáo dục STEM mặt thực đầy đủ mục tiêu giáo dục nêu chương trình GDPT mới, mặt khác nhằm phát triển lực cốt lõi cho học sinh (HS), phát triển lực đặc thù môn học thuộc STEM định hướng nghề nghiệp cho HS Để đón đầu chương trình GDPT mới, nhiều địa phương trường học trước bước việc triển khai giáo dục STEM Trong q trình triển khai dạy học mơn học STEM, yêu cầu giáo viên (GV) phải biết cách tổ chức, thiết kế hoạt động STEM cách sáng tạo có hiệu quả, phù hợp với điều kiện dạy học Tuy nhiên qua khảo sát nhận thấy việc triển khai dạy học STEM trường THPT nhiều hạn chế, bên cạnh đó, số GV chưa có nhận thức đầy đủ chất dạy học STEM cách thiết kế hoạt động, tổ chức, thực dạy học STEM cho có hiệu môn học Hơn nữa, trang mạng điện tử, tài liệu sách vở, tạp chí giáo dục cung cấp nhiều vấn đề chung giáo dục STEM tài liệu hướng dẫn cụ thể việc tổ chức dạy học môn học theo định hướng STEM trường phổ thông cịn chưa nhiều.Vì nghiên cứu sâu dạy học STEM, đề xuất cách thức thiết kế tổ chức cho HS học tập hiệu môn học STEM nói chung, Vật lý nói riêng hướng nghiên cứu cập nhật, cần thiết bối cảnh GD-ĐT Việt Nam đổi tồn diện Vật lí với đặc thù mơn khoa học thực nghiệm có tính cơng nghệ kỹ thuật cao, có nhiều kiến thức liên quan đến thực tiễn, thực hành với tảng để học Vật lý Toán học nên thuận lợi việc triển khai dạy học theo phương thức STEM hình thức tăng cường hoạt động nghiên cứu, trải Trang nghiệm sáng tạo, câu lạc Qua giúp HS hiểu ứng dụng khoa học kỹ thuật, chế tạo sản phẩm áp dụng vào đời sống thực tiễn, đồng thời giúp HS khơng hiểu sâu sắc kiến thức Vật lí, từ tạo động lực, lịng đam mê, u thích mơn Nói tóm lại, dạy học Vật lý theo phương thức STEM hướng giáo dục phù hợp giúp HS phát triển đầy đủ lực đặc thù lực cốt lõi theo mục tiêu chương trình GDPT Qua trình nghiên cứu giảng dạy mơn Vật lí THPT chúng tơi thấy khai thác, thiết kế thực nhiều chủ đề dạy học STEM tất phân môn cơ, nhiệt, điện, quang số phần khác môn Vật lý Trong thực tiễn, loại máy móc, đồ dùng quen thuộc, gần gũi phục vụ đời sống đa phần sản phẩm ứng dụng từ điện học nên khai thác chủ đề dạy học STEM phần điện học chương trình Vật lý phổ thơng kích thích hứng thú, tích cực HS q trình dạy học Với lí nhằm nâng cao hiệu chất lượng dạy học, nghiên cứu đề tài “Xây dựng thực số chủ đề dạy học STEM phần điện học Vật lý 11 Trung học phổ thông” Hy vọng đề tài góp phần nhỏ, nguồn tài liệu có ích giúp thầy cô bạn đọc tham khảo vận dụng vào q trình dạy học mơn Vật lý theo định hướng STEM trường phổ thông Mục tiêu sáng kiến Điều tra thực trạng dạy học Vật lý theo định hướng STEM số lớp trường THPT Đào Sơn Tây; Phân tích ngun nhân, khó khăn, đưa hướng khắc phục, giải pháp để nâng cao chất lượng dạy học mơn học STEM, áp dụng thực nghiệm có hiệu trường THPT Đào Sơn Tây Xây dựng hệ thống chủ đề dạy học STEM phần điện học phục vụ giảng dạy số học chương trình SGK Vật lý 11 nhằm phát triển lực cho HS Tổ chức dạy học số chủ đề STEM phần điện học Vật lý 11 trường phổ thông phù hợp với điều kiện dạy học nhà trường thu kết thiết thực nhằm nâng cao chất lượng dạy học môn Vật lý môn học STEM, đưa giáo dục STEM vào trường học, góp phần vào phong trào thi đua đổi sáng tạo dạy học đáp ứng với yêu cầu chương trình GDPT tổng thể 3.1 3.2 Giới hạn sáng kiến Đối tượng nghiên cứu Dạy học theo định hướng giáo dục STEM Học sinh trường THPT Đào Sơn Tây Các phương pháp dạy học tích hợp, kỹ thuật dạy học tích cực Phạm vi nghiên cứu Trang - Các chủ đề dạy học STEM thuộc phần điện học chương trình Vật lý 11 THPT 3.3 - Tiến hành thực nghiệm sư phạm trường THPT Đào Sơn Tây Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu tài liệu Phương pháp dạy học tích cực Phương pháp nghiên cứu sản phẩm hoạt động giáo dục Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia Trang B NỘI DUNG Cơ sở lý luận 1.1 Khái niệm STEM STEM thuật ngữ viết tắt từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) Mathematics (Toán học), thường sử dụng bàn đến sách phát triển Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học quốc gia Sự phát triển Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Tốn học mơ tả chu trình STEM (Hình 1), Science quy trình sáng tạo kiến thức khoa học; Engineering quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế cơng nghệ nhằm giải vấn đề; Tốn công cụ sử dụng để thu nhận kết chia sẻ kết với người khác Science Math Knowledge Scientsts: answer questons (Nhà khoa học: Trả lời câu hỏi) Engineers: Solve problems (Kỹ sư: Giải vấn đề) Technology Engineering the STEM cycle Hình 1: Chu trình STEM “Science” chu trình STEM mơ tả mũi tên từ “Technology” sang “Knowledge” thể quy trình sáng tạo khoa học Đứng trước thực tiễn với "Công nghệ" tại, nhà khoa học, với lực tư phản biện, đặt câu hỏi/vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện cơng nghệ, câu hỏi/vấn đề khoa học Trả lời câu hỏi khoa học giải vấn đề khoa học phát minh "Kiến thức" khoa học Ngược lại, “Engineering” chu trình STEM mơ tả mũi tên từ “Knowledge” sang “Technology” thể quy trình kĩ thuật Các kĩ sư sử dụng "Kiến thức" khoa học để thiết kế, sáng tạo công nghệ Như vậy, chu trình STEM, "Science" hiểu khơng "Kiến thức" thuộc mơn khoa học (như Vật lí, Hố học, Sinh học) mà bao hàm "Quy trình khoa học" để phát Trang minh kiến thức khoa học Tương tự vậy, "Engineering" chu STEM không "Kiến thức" thuộc lĩnh vực "Kĩ thuật" mà bao hàm"Quy trình kĩ thuật" để sáng tạo "Cơng nghệ" Hai quy trình nói tiếp nối nhau, khép kín thành chu trình sáng tạo khoa học – kĩ thuật theo mơ hình "xốy ốc" mà sau chu trình lượng kiến thức khoa học tăng lên với cơng nghệ phát triển trình độ cao 1.2 Giáo dục STEM Phỏng theo chu trình STEM, giáo dục STEM đặt học sinh trước vấn đề thực tiễn ("công nghệ" tại) cần giải quyết, địi hỏi học sinh phải tìm tịi, chiếm lĩnh kiến thức khoa học vận dụng kiến thức để thiết kế thực giải pháp giải vấn đề ("công nghệ" mới) Như vậy, học STEM đề cập giao cho học sinh giải vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi học sinh phải huy động kiến thức có tìm tịi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng Q trình địi hỏi học sinh phải thực theo "Quy trình khoa học" (để chiếm lĩnh kiến thức mới) "Quy trình kĩ thuật" để sử dụng kiến thức vào việc thiết kế thực giải pháp ("công nghệ" mới) để giải vấn đề Đây tiếp cận liên mơn giáo dục STEM, kiến thức mà học sinh cần phải học để sử dụng học STEM cụ thể thuộc mơn học Như vậy, 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 Các mức độ áp dụng giáo dục STEM giáo dục phổ thông sau: a) Dạy học môn học theo phương thức giáo dục STEM 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 môn 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 không làm phát sinh thêm thời gian học tập b) Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM Trong hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh khám phá ứng dụng khoa học, kỹ thuật thực tiễn đời sống Qua đó, nhận biết ý nghĩa khoa học, công nghệ, kỹ thuật toán học đời sống người, nâng cao hứng thú học tập môn học STEM Đây cách thức để thu hút quan tâm xã hội tới giáo dục STEM Trang 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 Trải nghiệm STEM cịn thực thơng qua hợp tác trường trung học với sở giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp Theo cách này, kết hợp thực tiễn phổ thông với ưu sở vật chất giáo dục đại học giáo dục nghề nghiệp 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 c) Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật Giáo dục STEM triển khai thơng qua hoạt động nghiên cứu khoa học tổ chức thi sáng tạo khoa học kỹ thuật Hoạt động không mang tính đại trà mà dành cho học sinh có lực, sở thích hứng thú với hoạt động tìm tịi, khám phá khoa học, kỹ thuật giải vấn đề thực tiễn Tổ chức tốt hoạt động câu lạc STEM tiền đề phát triển hoạt động sáng tạo khoa học kỹ thuật triển khai dự án nghiên cứu khuôn khổ thi khoa học kỹ 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 Vai trò ý nghĩa giáo dục STEM Việc đưa giáo dục STEM vào trường trung học mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi giáo dục phổ thơng Cụ thể là: – Đảm bảo giáo dục tồn diện: Triển khai giáo dục STEM nhà trường, bên cạnh mơn học quan tâm Tốn, Khoa học, lĩnh vực Công nghệ, Kỹ thuật quan tâm, đầu tư tất phương diện đội ngũ giáo viên, chương trình, sở vật chất – Nâng cao hứng thú học tập môn học STEM: Các dự án học tập giáo dục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải vấn đề thực tiễn, học sinh hoạt động, trải nghiệm thấy ý nghĩa tri thức với sống, nhờ nâng cao hứng thú học tập học sinh – Hình thành phát triển lực, phẩm chất cho học sinh: Khi triển khai dự án học tập STEM, học sinh hợp tác với nhau, chủ động tự lực thực nhiệm vụ học; làm quen hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học Trang Các hoạt động nêu góp phần tích cực vào hình thành phát triển phẩm chất, lực cho học sinh – Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu giáo dục STEM, sở giáo dục phổ thông thường kết nối với sở giáo dục nghề nghiệp, đại học địa phương nhằm khai thác nguồn lực người, sở vật chất triển khai hoạt động giáo dục STEM Bên cạnh đó, giáo dục STEM phổ thông hướng tới giải vấn đề có tính đặc thù địa phương – Hướng nghiệp, phân luồng: Tổ chức tốt giáo dục STEM trường trung học, học sinh trải nghiệm lĩnh vực STEM, đánh giá phù hợp, khiếu, sở thích thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM Thực tốt giáo dục STEM trường trung học cách thức thu hút học sinh theo học, lựa chọn ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM, ngành nghề có nhu cầu cao nguồn nhân lực cách mạng công nghiệp lần thứ tư Như giáo dục STEM phạm trù rộng liên quan đến nhiều lĩnh vực với hai đặc điểm bật tính tích hợp liên mơn hoạt động thực hành gắn với lí thuyết Với giáo dục STEM, HS học để lập trình điều khiển, chế tạo robot đơn giản chế tạo sản phẩm phục vụ đời sống Qua cho thấy việc dạy học STEM không thiết cần điều kiện sở vật chất, cơng nghệ đại mà hồn tồn tùy thuộc vào ý tưởng triển khai dạy GV Chủ đề dạy học STEM trường trung học Chủ đề STEM chủ đề dạy học thiết kế dựa vấn đề thực tiễn kết hợp với chuẩn kiến thức, kỹ môn khoa học chương trình phổ thơng Trong q trình dạy học, GV tổ chức cho HS làm việc nhóm, sử dụng cơng nghệ truyền thống đại, cơng cụ tốn học để tạo sản phẩm có tính ứng dụng thực tiễn, phát triển kỹ tư HS Chủ đề STEM cần đảm bảo tiêu chí: giải vấn đề thực tiễn, kiến thức chủ đề thuộc lĩnh vực STEM, định hướng hoạt động thực hành, làm việc nhóm Có thể phân loại chủ đề dạy học STEM dựa vào tiêu chí sau Dựa vào phạm vi kiến thức để giải vấn đề STEM, người ta chia chủ đề STEM thành hai loại: Chủ đề STEM xây dựng sở kiến thức thuộc phạm vi môn khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật tốn chương trình giáo dục phổ thông Các sản phẩm chủ đề STEM thường đơn giản, bám sát nội dung sách giáo khoa (SGK) thường xây dựng sở nội dung thực hành, thí nghiệm chương trình giáo dục phổ thông 1.3 Trang Chủ đề STEM mở rộng có kiến thức nằm ngồi chương trình giáo dục phổ thơng SGK Những kiến thức HS phải tự tìm hiểu nghiên cứu từ tài liệu chun ngành Sản phẩm STEM loại hình có độ phức tạp cao Dựa vào mục đích dạy học, ta chia chủ đề STEM thành hai loại chính: Chủ đề STEM dạy học kiến thức xây dựng sở kết nối kiến thức nhiều môn học khác mà HS chưa học học phần, HS vừa giải vấn đề vừa lĩnh hội tri thức Chủ đề STEM dạy học vận dụng xây dựng sở kiến thức HS học Chủ đề STEM dạng bồi dưỡng cho HS lực vận dụng lý thuyết vào thực tiễn Kiến thức lý thuyết củng cố khắc sâu 1.4 Quy trình xây dựng chủ đề học STEM Bước 1: Lựa chọn chủ đề học Căn vào nội dung kiến thức chương trình mơn học tượng, 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 Bước 2: Xác định vấn đề cần giải Sau lựa chọn chủ đề học, cần xác định vấn đề cần giải để giao cho HS thực cho giải vấn đề HS phải học kiến thức, kĩ cần dạy chương trình mơn học lựa chọn vận dụng kiến thức, kỹ biết để xây dựng học Bước 3: Xây dựng tiêu chí thiết bị giải pháp giải vấn đề Sau xác định vấn đề cần giải (sản phẩm cần chế tạo) cần xác định rõ tiêu chí giải pháp, sản phẩm Các tiêu chí phải hướng tới việc định hướng trình học tập vận dụng kiến thức HS không nên tập trung đánh giá sản phẩm vật chất Bước 4: Thiết kế tiến trình tố chức hoạt động Tiến trình tổ chức hoạt động học thiết kế theo phương pháp, kĩ thuật dạy học tích cực với hoạt động học Mỗi hoạt động thiết kế rõ ràng mục đích, nội dung sản phẩm học tập mà HS phải hồn thành Các hoạt động tổ chức lớp học (ở trường, nhà cộng đồng) 1.5 Tiến trình tổ chức dạy học STEM trường trung học Mỗi học STEM thường tổ chức theo hoạt động sau: Hoạt động 1: Xác định vấn đề Trong hoạt động này, GV giao cho HS nhiệm vụ học tập chứa đựng vấn đề, HS phải hoàn thành sản phẩm học tập cụ thể với tiêu chí địi hỏi Trang HS phải sử dụng kiến thức học để đề xuất, xây dựng giải pháp thiết kế nguyên mẫu sản phẩm cần hồn thành Tiêu chí sản phẩm u cầu quan trọng, "tính mới" sản phẩm, kể sản phẩm quen thuộc với HS; đồng thời, tiêu chí buộc HS phải nắm vững kiến thức thiết kế giải thích thiết kế cho sản phẩm cần làm Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức đề xuất giải pháp Trong hoạt động này, HS thực hoạt động học tích cực, tự lực hướng dẫn GV HS phải tự tìm tịi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng vào việc đề xuất, thiết kế sản phẩm cần hoàn thành Kết là, HS hồn thành thiết kế đồng thời học kiến thức theo chương trình mơn học tương ứng Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp Trong hoạt động này, HS tổ chức để trình bày, giải thích bảo vệ thiết kế kèm theo thuyết minh (sử dụng kiến thức học kiến thức có); thể cụ thể giải pháp giải vấn đề Dưới trao đổi, góp ý bạn, GV HS tiếp tục hồn thiện (có thể phải thay đổi để bảo đảm khả thi) thiết kế trước tiến hành chế tạo, thử nghiệm Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm đánh giá HS tiến hành chế tạo mẫu theo thiết kế hoàn thiện; trình chế tạo đồng thời phải tiến hành thử nghiệm đánh giá Trong trình này, HS phải điều chỉnh thiết kế ban đầu để bảo đảm mẫu chế tạo khả thi tối ưu (theo nhận thức HS) Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh Trong hoạt động này, HS tổ chức để trình bày sản phẩm học tập hoàn thành; trao đổi, thảo luận, đánh giá để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện Thực trạng Thực trạng tổ chức dạy học môn Vật lý theo định hướng STEM trường THPT Đào Sơn Tây Để tiến hành tìm hiểu thực trạng dạy học STEM dạy học Vật lý trường THPT Đào Sơn Tây, tiến hành khảo sát phiếu điều tra HS với mục đích thu thập thơng tin, phân tích khó khăn, thuận lợi thực trạng dạy học STEM môn Vật lý trường phổ thông Đối tượng khảo sát: Học sinh lớp 11B4, 11B5, 11B6, 11B9 trường THPT Đào Sơn Tây Thời gian khảo sát: Từ tháng 9/2020 đến tháng 12/2020 Phiếu khảo sát HS (có Phụ lục kèm theo) Sau thu thập, phân tích, tổng hợp qua phiếu điều tra, kết cho thấy sau: 2.1 Trang * Mức độ cần thiết dạy học Vật lý theo định hướng giáo dục STEM Hình Biểu đồ thống kê cần thiết dạy học môn Vật lý theo định hướng giáo dục STEM * Thống kê hứng thú HS tham gia hoạt động STEM Hình Biểu đồ thống kê hứng thú tham gia hoạt động STEM HS * Thống kê số HS học Vật lý theo định hướng giáo dục STEM Hình Biểu đồ thống kê số lượng HS học chủ đề môn Vật lý theo định hướng giáo dục STEM Như thông qua khảo sát HS chúng tơi nhận thấy nhìn chung GV thấy tầm quan trọng cần thiết dạy học môn Vật lý theo định hướng STEM, nhiên vấn đề triển khai, tổ chức dạy học theo định hướng STEM cho hiệu phù hợp với điều kiện dạy học trường phổ thông Mặc dù số GV thực hiện, lúng túng, hạn chế Nhiều GV cho biết, dạy học Vật lý tập trung truyền thụ kiến thức mà chưa trọng, chủ động trang bị cho HS kiến thức môn Vật lý mơn KHTN, Cơng nghệ Tốn theo định hướng STEM Đối với em HS, việc đưa STEM vào dạy học cần thiết hiệu mà mang lại giáo dục to lớn Một mặt thực mục tiêu GDPT phát triển lực cốt lõi HS lực đặc thù môn học, mặt khác tác động tích cực đến thái độ, tâm lý người dạy hứng thú, niềm đam mê, yêu thích khoa học em 2.2 Nguyên nhân giải pháp khắc phục Mặc dù việc tiếp cận chương trình GDPT tạo điều kiện thuận lợi để triển khai giáo dục STEM, nhiên với khung chương trình hành, GV cịn gặp khó khăn việc tổ chức nội dung, chủ đề cho vừa Trang 10 sinh nhà cửa, phòng học hàng ngày Suy nghĩ, thảo luận đưa  Chúng ta làm để giải câu trả lời: Lau dọn vệ sinh, thuê người lau dọn, vấn đề trên? mua máy hút bụi, chế tạo máy hút bụi cầm tay… Đặt câu hỏi gợi mở: Chúng ta chế Suy nghĩ trả lời: tạo máy hút bụi mini cầm tay không? Hoạt động Phân lớp thành nhóm học tập, tương ứng Giao – nhận với tổ nhiệm vụ Giao nhiệm vụ: Mỗi tổ thiết kế, chế tạo Nhận nhiệm vụ máy hút bụi mini cầm tay Đưa tài liệu hướng dẫn cho nhóm Nhận tài liệu hướng dẫn Phân cơng nhóm trưởng Hướng dẫn học sinh làm bảng phân công Nghe giáo viên hướng dẫn nhiệm vụ nhóm Đăng ký nhiệm vụ cá nhân, nhiệm vụ nhóm Hoạt động Tổng kết Nhắc nhở nhóm thời gian thực Nhận nhiệm vụ sản phẩm Đưa kênh liên lạc trao đổi, phản hồi tiết học ngoại khóa Tiết + Hoạt động Giáo viên Học sinh Hoạt động Yêu cầu tất học sinh Tìm hiểu máy hút bụi thơng qua tài Tìm hiểu máy nhóm phải tham gia liệu giáo viên hướng dẫn, thông qua hút bụi trang intermet, sách tham khảo… Hoạt động Tìm hiểu nguyên lý hoạt động máy Yêu cầu học sinh đăng ký nhiệm vụ tìm hiểu Hỗ trợ, gợi ý cho học sinh thực nhiệm vụ Tìm hiểu qua tài liệ hướng dẫn, qua mạng internet sách tham khảo… để tìm nguyên lý hoạt động máy Đưa yêu cầu nguồn gốc nguyên Hoạt động vật liệu đồ dùng, sản Tìm kiếm phẩm tái chế, qua sử dụng, vật nguyên vật dụng tự tay chế tạo, thao tác… liệu Tìm nguyên vật liệu theo yêu cầu giáo viên: Chai nhựa, chai xịt có vỏ kim loại cứng, dây điện, motor, vỏ lon, pin, sạc, … Tìm kiếm vật dụng, thiết bị sử dụng để thao tác lắp ráp sản phẩm: kéo, dao dọc giấy, súng bắn keo, keo dán A,B, kìm, tuavit… Hoạt động Đưa thơng báo, u cầu, Thiết kế, lắp ráp, hồn thiện sản phẩm Nhà kỹ sư trẻ qui định an toàn lao động, gia nhà, trường _ lắp ráp cơng chế tạo sản phẩm hồn thiện Trang 15 sản phẩm Hoạt động Hướng dẫn, gợi mở học sinh Tiến hành chạy thử máy hút bụi Kiểm tra hoạt khó khăn kiểm tra hoạt Yêu cầu: động máy động sản phẩm Đạt: Máy chạy, hút bụi giấy nhỏ Không đạt: khơng chạy, có chạy khơng hút giấy, bụi… Trong q trình chạy thử, máy khơng đạt, phải kiểm tra lại khâu lắp ráp xem nguyên lý chưa, sai sót khâu nào… Kiểm tra lại sản phẩm sau cải tiến Hoạt động Nhận hồ sơ học sinh, Khi máy hoạt động tốt, tiến hành Trang trí sản kiểm tra, nhắc nhở, sửa lỗi cho trang trí sản phẩm sơn, màu, phẩm học sinh nhóm nộp giáy, hình vẽ… chậm trễ, sai hay thiếu nội dung Hoàn thiện báo cáo: nội dung hồ sơ powerpoint, nội dung thuyết trình, hồn thành bảng phân công nhiệm vụ nộp lại cho giáo viên hướng dẫn Tiết 4: Hoạt động Giáo viên Hoạt động Theo dõi học sinh thuyết trình Báo cáo sản phẩm Hoc sinh Các nhóm thuyết trình sản phẩm nhóm; hình thức: thuyết trình Powerpoint, bảng phụ, có kèm hình ảnh, âm thanh, video minh họa Nhóm 1: Nhóm 2: Nhóm 3: Nhóm 4: Hoạt động Phản biện Theo dõi nhóm hoạt động Nghe nhím thuyết trình, đưa câu hỏi phản biện Nhóm thuyết trình trả lời câu hỏi bạn Hoạt động Tổng kết Giáo viên nhận xét thuyết Theo dõi, ghi nhận kiến thức trình, trình thực hiện, sản Phản biện lại giáo viên (nếu cần) phẩm nhóm Giáo viên nhận xét câu hỏi câu trả lời nhóm Giáo viên tổng kết tồn chủ đề, đưa kết đánh giá: điểm số, giải thưởng… Giáo viên đưa thông điệp chủ đề Trang 16 3.2 Thực nghiệm sư phạm 3.2.1 Thực nghiệm sư phạm kết thu Thực nghiệm tiến hành lớp 11B4, 11B5, 11B6 trường THPT Đào Sơn Tây từ ngày 2/10 đến 15/12 Trong lớp 11B5, 11B6 thực chủ đề “Thiết kế nhà thông minh dùng Năng lượng Mặt Trời” Lớp 11B4, 11B5, 11B6 thực chủ đề “Chế tạo máy hút bụi mini” Lớp 11B4, 11B5 thực chủ đề “Chế tạo máy lọc nước phương pháp điện phân” Mỗi lớp chia thành nhóm, nhóm từ 8-10 học sinh; nhóm tiết học ngoại khóa Sau tiến hành thực nghiệm sư phạm tiến hành đánh giá học sinh thơng qua hoạt động, q trình học sinh thể tiết học: + Theo dõi, quan sát, chụp ảnh + Quan sát, ghi thao tác, biểu học sinh + Phỏng vấn lấy ý kiến học sinh sau hoàn thành xong chủ đề 3.2.2 Kết thu thực chủ đề Bảng 2: Một số kết thu thực chủ đề ST T Tiêu chí đánh giá Tích cực Năng lực kỹ thuật – Công nghệ Biểu đạt Đa số học sinh hứng thú, hào hứng tiếp nhận ý tưởng, tiếp nhận vấn đề mà giáo viên đưa Các nhóm nhanh chóng nhận tài liệu hướng dẫn Các thành viên nhóm phân cơng cơng việc cho thành viên (thể tròn bảng phân công nhiệm vụ) Đa số thành viên thực tích cực, hồn thành tốt nhiệm vụ đăng ký, phân công Thực tốt hoạt động nhóm Trong chủ đề 1: Thiết kế nhà thơng minh dùng Năng lượng Mặt Trời Các nhóm sử dụng xốp, bìa catton dao dọc giấy, kéo, súng bắn keo,… để thiết kế, tạo hình lắp ráp ngơi nhà thông minh Biết sử dụng vật dụng: que đè lưỡi, xốp, vật dụng trang trí để tạo tính thẩm mỹ cho ngơi nhà Biết sử dụng dây điện, cơng tắc, bóng đèn, biết lắp ráp sơ đồ mạch điện sinh hoạt nhà thông minh Biết hàn mối nối pin với dây dẫn, biết đấu dây dẫn để lắp hệ Trang 17 thống điện: quạt, bóng đèn,… Các nhóm có vẽ thiết kế cho nhà Trong chủ đề 2: Chế tạo máy hút bụi mini Các nhóm sử dụng ống nhựa, chai nhựa, kéo, dao….tạo hình thân máy hút bụi Biết sử dụng kéo, thước, compa, vỏ lon bia vỏ bình lim loại cứng để đo đạc, cắt, tạo hình cánh quạt Biết dùng tuavit, súng bắn keo để hàn cánh quạt vào motor Biết đấu dây điện vào motor Biết dùng khăn, dây kim loại, súng bắn keo để tạo màng lưới lọc bụi không vào motor Biết dùng dao dọc giấy, súng bắn keo, keo dán A,B để tạo hình lắp ráp nắp máy hút bụi Biết dùng sơn, màu, giấy dán để trang trí thẩm mỹ cho máy Trong chủ đề 3: Chế tạo máy lọc nước phương pháp điện phân Các nhóm biết sử dụng dao dọc giấy, kéo, thước…đo kế thân máy (bình điện phân) Biết dùng súng bắn keo, kìm, tuavit, kim loại tạo nắp máy ( nắp bình điện phân) Biết khoan, cắt, dùng súng bắn keo, vòi nước để tạo vòi dẫn, lọc nước sau điện phân Biết thiết kế lắp mạch điện, nối cực với nguồn điện chiều Biết dùng sơn màu để trang trí máy sau hồn thiện Vẽ thiết kế, sơ đồ cấu tạo máy Năng lực giao Các nhóm chủ động tìm hiểu nắm nguyên lý tiếp hoạt động sản phẩm, nắm cấu tạo, thiết kế, cách lắp ráp sản phẩm Các thành viên nhóm có phân công, chuyển giao công việc cách uyển chuyern nhịp nhàng Đa số nhóm thuyết trình sản phẩm tốt, rõ ràng, bố cục đẹp Các nhóm có câu hỏi phản biện tốt, số câu trả lời trọng tâm Ví dụ như: Chủ đề Thiết kế nhà thông minh dùng pin Năng lượng mặt Trời Các câu hỏi như: Pin Mặt Trời hoạt động nào? Muốn sử dụng gia đình cần nguồn pin có cơng suất bao nhiêu? Lắp pin mái nhà gặp trời mưa, sét lớn có nguy hiểm cho gia đình khơng? Bao nhiêu lâu bảo dưỡng thay pin lần? Năng lượng điện tạo pin khơng sử dụng hết làm gì? Giá thành để lắp nguồn pin Mặt Trời cho gia đình bao nhiêu? Chủ đề Chế tạo máy hút bụi mini Tại máy không hút bụi mịn nhỏ? Muốn máy hút Trang 18 mạnh phải làm nào? Dùng pin sạc có khơng? Bụi giấy vào motor khắc phục nào? Chi phí để lắp máy bao nhiêu? Muốn mua lại để dùng gia đình khơng? Chủ đề chế tạo máy lọc nước phương pháp điện phân Câu hỏi: “ Nếu thiết kế nắp bình kim loại có khơng? Dùng nguồn điện sinh hoạt gia đình mắc vào bình điện phân khơng? Nước lọc dùng làm gì? Chi phí lắp ráp máy bao nhiêu? Năng lực tìm hiểu tự nhiên 3.3 Có số nhóm trả lời nguyên lý hoạt động Có vài nhóm trả lời câu hỏi phản biện nhóm khác, có học sinh hỏi phản biện lại giáo viên hướng dẫn Các em thích thú với ý tưởng sử dụng nguồn lượng để sinh hoạt gia đình, chí bán lại cho cơng ty Điện lực, đam mê tạo sản phẩm hút bụi, làm vệ sinh cho môi trường, hay hào hứng tạo nguồn nước Một số hình ảnh Hình 8: Học sinh làm máy hút bụi Hình 9: Học sinh kiểm tra hoạt động máy Trang 19 Hình 10: Học sinh tháo máy lấy bụi rác Hình 11: Học sinh thiết kế nhà thông minh dùng lượng Mặt Trời Trang 20 Hình 12 : Nhà thơng minh Hình 13: Học sinh lọc nước sau điện phân Hình 14 : Nước thu sau lọc Trang 21 3.4 Nhận xét kết Trong sáng kiến kinh nghiệm này, phần chúng tơi trình bày tiến trình dạy học chủ đề “Chế tạo máy hút bụi mini” nên phần nhận xét q trình thực nghiệm, chúng tơi xin phép trình bày nhận xét chủ đề “chế tạo máy hút bụi mini” Cụ thể Tiết Khi giáo viên đặt tình có vấn đề việc dọn dẹp vệ sinh phòng học, tạ nhà, Học sinh nhanh chóng đưa ý tưởng như: lau dọn vệ sinh, bố mẹ lau dọn, thuê người lau dọn, mua máy hút bụi, có em học sinh đưa ý kiến chế tạo máy hút bụi nhỏ cầm tay Việc học sinh đưa ts tưởng giáo viên chưa gợi ý, chưa hướng dẫn chứng tỏ học sinh có kiến thức, có đam mê thích thú khoa học kỹ thuật Hiện máy hút bụi khơng cịn xa lạ với sống chúng ta, đồng thời việc chế tạo máy hút bụi mini khơng cịn mẻ mà nhiều trường, nhiều học sinh hay nhiều người thực hiện.Tuy nhiên, giáo viên nhấn mạnh khơng mới, khơng xa lạ bắt tay vào thiết kế, chế tạo thực hiểu rõ chất vật lý bên trong, đồng thờ thấy khó khăn, vấn đề phát sinh thực nhiệm vụ học tập mà giáo viên giao, cách để rèn luyện hoàn thiện kỹ khác thân Trong hoạt động sau, học sinh nhận phiếu học tập, tài liệu hướng dẫn, lắng nghe hướng dẫn, trao đổi giáo viên, thực yêu cầu giáo viên đưa cách nghiêm túc, tích cực, hịa hứng Khi bầu nhóm trưởng thực phân cơng nhiệm vụ cho thành viên nhóm, học sinh sơi bầu nhóm trưởng, nhanh chóng đăng ký nhiệm vụ cá nhân nhiệm vụ nhóm Chủ động đề mốc thời gian cho thành viên hoàn thành nhiệm vụ, ghi cẩn thận bảng phân cơng Tuy nhiên cịn số bạn nữ dè dặt, chậm chạp việc đăng ký nhiệm vụ Giáo viên gợi ý bạn làm nhiệm vụ trang trí sản phẩm, thuyết trình, chụp ảnh quay video tư liệu… Tiết + Học sinh chủ yếu trao đổi online với giáo viên hướng dẫn Học sinh thực tốt thao tác, kỹ công nghệ thơng tin lập nhóm chat trao đổi nhiệm vụ, làm powerpoint, hiệu ứng, chụp hình, làm video Những khó khăn chủ yếu học sinh gặp phải thực chế tạo lắp ráp là: Động yếu, không hút bụi nhỏ, mịn => Giáo viên gợi ý, hướng dẫn thay motor loại khác mạnh Pin nhanh hết, máy chạy yếu => Giáo viên gợi ý, Trang 22 hướng dẫn dùng pin sạc, nguồn điện sạc dự phòng, … Bụi giấy bay vào bên phần motor => giáo viên gợi ý nên làm, thiết kế lại mạng lọc bụi Không lấy bụi giấy sau hút => giáo viên gợi ý nên làm nắp thân máy rời nhau, tháo lắp vào sử dụng Sau giáo viên gợi ý, học sinh khắc phục phần khó khăn, tồn thực Học sinh tích cực trao đổi với giáo viên Thường xuyên gửi để giáo viên kiểm tra, hướng dẫn Tuy nhiên số nhóm cịn gửi chậm trễ, hạn Bài powerpoint đơn giản, tiếu hình ảnh, thiếu nội dung, hiệu ứng Tiết 4: Các máy chạy, hoạt động tốt, hút nhiều bụ giấy Các nhóm nêu nguyên lý hoạt động máy Đa số nhóm thuyết trình tốt, rõ ràng, em cầm tài liệu tay để đọc (đây thường bạn nữ không tham gia trực tiếp khâu thiết kế lắp ráp sản phẩm) Một số bạn chưa nghiêm túc việc thực nhiệm vụ phân công cụ thể trang trí, nên sản phẩm cịn thơ, chư thẩm mỹ, có nhóm trang trí đẹp Có số học sinh đưa câu hỏ phản biện hay, thông thường câu hỏi mà học sinh gặp phải chế tạo máy Nhiều nhóm trả lời câu hỏi phản biện Trong bảng phân công nhiệm vụ nhóm, đa số học sinh hồn thành hạn, đầy đủ nhiệm vụ phân công Kết thúc chủ đề, sau giáo viên vấn: Học sinh Anh nói “Rất thích chủ đề thấy học vật lý không khô khan xa vời mà gần gũi thực tế, thú vị” Học sinh Hồng nói “Em chế tạo máy hút bụi, làm nhà cửa cho cha mẹ, cha mẹ em thích việc mà em làm được”; Học sinh Hải nói “ nên làm máy hút bụi nhiều hơn, tập trung lại phòng quản lý thiết bị nhà trường, lớp dọn dẹp vệ sinh phát cho lớp mượn để dọn dẹp, sau trả lại trường, có thu phí nhỏ để mua pin, sạc, hay sửa chữa” Đây câu trả lời hay, ý nghĩa giúp chúng tơi có thêm động lực thực chủ đề Trang 23 Trang 24 C KẾT LUẬN Ý nghĩa đề tài Cung cấp số sở lý luận giáo dục STEM, cách thức xây dựng chủ đề STEM, tổ chức dạy học chủ đề STEM trường trung học sở thực tiễn thực trạng tổ chức dạy học STEM trường THPT Đào Sơn Tây Đề xuất hệ thống 03 chủ đề dạy học STEM phần điện học Vật lý 11 Trong chủ đề áp dụng trực tiếp để dạy học số học chương “Dịng điện khơng đổi” “Dịng điện mơi trường” SGK Vật lý 11 hành giúp HS tiếp cận kiến thức lý thuyết kỹ thuật vốn trừu tượng, khô khan trở nên dễ hiểu, gần gũi trình trải nghiệm thực hành sản phẩm Mặc dù đề tài triển khai mức độ dạy học môn khoa học theo phương thức STEM, chủ đề STEM đề xuất thực góc độ đơn giản, sản phẩm HS tạo khơng hồn với xã hội có tính với HS nên bước đầu tạo thay đổi cách học, lối tư duy, nhận thức HS mơn Vật lý nói riêng mơn Khoa học tự nhiên nói chung Bởi mục đích chương trình giáo dục STEM để đào tạo nhà khoa học, nhà tốn học, kỹ sư mà truyền cảm hứng học tập, thấy mối liên hệ kiến thức nhận thức tầm quan trọng kiến thức STEM ảnh hưởng đến giới phát triển xã hội thực tại, tương lai Các chủ đề STEM phần điện học xây dựng để tổ chức dạy học môn Vật lý mang lại hiệu định Những kiến thức kỹ thuật máy móc hay điện từ… cho “khó hiểu”, “khó nhớ”, “khó hình dung” minh họa ví dụ thực tế trở nên dễ nắm bắt, song song với việc học kiến thức mới, HS có điều kiện tham gia vào hoạt động thực hành để có trải nghiệm sáng tạo thực tế, từ hiểu sâu hơn, nhớ lâu kiến thức học Sau thực đề nhiều sản phẩm HS chế tạo sáng tạo mình, để phục vụ nhu cầu thiết yếu sống Chính việc làm bồi dưỡng cho em ý thức tự học, tự tìm tịi, sáng chế, mục tiêu quan trọng dạy học mà giáo dục hướng tới Như kết luận giáo dục STEM mang lại lợi ích thiết thực cho HS Trang 25 ... dục STEM, cách thức xây dựng chủ đề STEM, tổ chức dạy học chủ đề STEM trường trung học sở thực tiễn thực trạng tổ chức dạy học STEM trường THPT Đào Sơn Tây Đề xuất hệ thống 03 chủ đề dạy học STEM. .. đề STEM, người ta chia chủ đề STEM thành hai loại: Chủ đề STEM xây dựng sở kiến thức thuộc phạm vi môn khoa học, công nghệ, kỹ thuật tốn chương trình giáo dục phổ thơng Các sản phẩm chủ đề STEM. .. dục STEM Hình Biểu đồ thống kê cần thiết dạy học môn Vật lý theo định hướng giáo dục STEM * Thống kê hứng thú HS tham gia hoạt động STEM Hình Biểu đồ thống kê hứng thú tham gia hoạt động STEM