1.3. Một số vấn đề cơ bản về giáo dục STEM
1.3.6. Phương pháp tổ chức chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM
Nhằm đảm bảo tính hiệu quả cao trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM, người dạy học cần nắm rõ những nét đặc trưng riêng về bài học STEM, để tìm ra những quy trình dạy học phù hợp. Có thể kể đến 6 nét đặc trưng riêng của các bài học STEM như:
− Bài học STEM tập trung vào các vấn đề trong thế giới thực, HS tập trung giải quyết các vấn đề xã hội, kinh tế, môi trường và tìm ra giải pháp.
− Bài học STEM được hướng dẫn bởi quy trình thiết kế kĩ thuật. Trong đó, HS phát hiện vấn đề, tiến hành nghiên cứu, thử nghiệm và khắc phục sai lầm, phát triển ý tưởng.
− Trong bài học STEM, con đường học tập là kết thúc mở, trong đó HS được thực hành, hợp tác, chia sẻ ý tưởng và xác định giải pháp.
− Bài học STEM nhằm giúp HS có cơ hội làm việc nhóm, nhằm tìm ra những hiệu quả tốt nhất cho ý tưởng đã lựa chọn.
18
− Bài học STEM là tích hợp các nội dung toán học và khoa học, trong đó có sự hỗ trợ của các yếu tố công nghệ và kĩ thuật để mang lại hiệu quả cho sản phẩm cần thực hiện.
− Bài học STEM cho phép có nhiều câu trả lời và điều chỉnh thất bại là một phần cần thiết, thất bại được coi là bước tích cực trên con đường khám phá và thiết kế các giải pháp. [1]
Từ những vấn đề trên, chúng tôi nhận thấy, các chủ đề dạy học cần được tổ chức theo một quy trình STEM cụ thể. Để xây dựng một quy trình STEM có thể áp dụng cho các chủ đề dạy học, chúng tôi đã nghiên cứu một số quy trình dạy học có liên quan như: quy trình 5E, quy trình tiếp cận nghiên cứu khoa học, quy trình tiếp cận thiết kế kĩ thuật.
Bảng 1.1. Bảng mô tả các quy trình dạy học
Quy trình Mô tả Đặc điểm
Quy trình 5E [6] Có thể sử dụng trong toàn bộ chương trình, cho một chương hay một bài. Đặt vấn đề Đánh giá Khám phá Mở rộng Giải thích
19 Quy trình tiếp cận nghiên cứu khoa học [11] cứu
Đề xuất giả thuyết Trải nghiệm Quan sát, ghi chép
Phân tích
Quy trình này dựa trên các câu hỏi, giả thuyết khoa học làm nền tảng cho quá trình nhận thức của HS. Quy trình này phù hợp với hình thức dạy học khoa học, nghiên cứu khoa học hay sinh hoạt CLB.
Quy trình thiết kế kĩ thuật – EDP [10] Được sử dụng như một phương tiện hợp lí, hiệu quả để chính thức hoá việc phát triển các bài học STEM. GV có thể sử dụng EDP dựa trên các vấn đề và tìm giải pháp kĩ thuật cho các vấn đề cần giải quyết.
Trên cơ sở đó, chúng tôi đề xuất một quy trình STEM như sau:
Đặt câu hỏi nghiên cứu
Đề xuất giả thuyết
Trải nghiệm
Quan sát, ghi chép
Phân tích
20
Hình 1.3. Quy trình STEM
Trong quy trình trên, nhiệm vụ của HS là xác định các vấn đề thực tiễn xã hội cần giải quyết, từ đó hình thành các ý tưởng và đề xuất giải pháp để giải quyết các vấn đề đặt ra. Trên cơ sở các ý tưởng và giải pháp ban đầu, HS tiến hành thực nghiệm giải pháp và phân tích những yếu tố thành phần có liên quan, nhằm xây dựng giải pháp thực nghiệm tối ưu nhất. Sau đó, các HS cùng đánh giá tính hiệu quả của giải pháp, cùng chia sẻ, phản biện để xây dựng một giải pháp hiệu quả hơn, từ đó xây dựng các ý tưởng cải tiến quy trình và sản phẩm đã đề ra. Từ các hoạt động trên, nhiệm vụ giải quyết vấn đề của HS xem như hoàn thành, đồng thời xây dựng những vấn đề mới, có tính khái quát, mới mẻ và hiệu quả hơn.
❖ Tiến trình tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông
Từ quy trình STEM đã thiết kế ở mục 1.3.5, chúng tôi nhận thấy, nếu hoạt động dạy học được tổ chức theo quy trình trên hoàn toàn có thể phát triển được NLGQVĐ&ST cho HS với từng bước và biểu hiện cụ thể. Tuy nhiên, những kiến thức và kĩ năng trong môn học hầu hết là mới đối với HS. Vì vậy, cần có quá trình để HS có thể chiếm lĩnh được các tri thức trên để đáp ứng các mục tiêu kiến thức và kĩ năng. Do đó, chúng tôi đề nghị nhấn mạnh bước nghiên cứu kiến thức nền trước khi HS xác định các ý tưởng, giải pháp để giải quyết vấn đề. Để đảm bảo sự chính xác khoa học của kiến thức nền, chủ đề dạy học theo định hướng STEM cần có các hoạt động báo cáo nhằm kiểm tra các kiến thức và kĩ năng mà HS đạt được. Do đó, chúng tôi đề nghị một quy trình tổ chức dạy học các chủ đề STEM nhằm phát huy NLGQVĐ&ST của HS như sau:
Đánh giá, chia sẻ Xác định vấn đề Ý tưởng, giải pháp Thực nghiệm, phân tích
21
Hình 1.4. Quy trình tổ chức dạy học STEM
− Bước 1: Nêu bối cảnh, đặt vấn đề: Vấn đề của chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM là các vấn đề mang tính thực tế xã hội, kinh tế, môi trường,… Thông qua hoạt động, HS phát triển được các NL vận dụng kiến thức Hoá học vào thực tiễn, NLGQVĐ&ST.
− Bước 2: Nghiên cứu kiến thức nền: Thông qua vấn đề đặt ra, HS nghiên cứu kiến thức nền, từ đó lựa chọn những kiến thức có liên quan. Hoạt động giúp HS có thể phát triển NL tự học và tự chủ, NL khoa học và NL ngôn ngữ.
− Bước 3: Xác định ý tưởng, giải pháp và báo cáo: Từ kiến thức nền, HS đề xuất và phân tích vai trò của kiến thức trong giải quyết vấn đề, đề xuất ý tưởng, giải pháp tối ưu. Trong hoạt động này, HS biết phân tích và lựa chọn các kiến thức phù hợp với chủ đề, biết tư duy logic trong việc đề xuất phương án phù hợp và đánh giá được tính khả thi của phương án đề ra, HS có thể phát triển được các NL tự chủ và tự học, NL sử dụng ngôn ngữ hoá học và NL giải quyết vấn đề. Hoạt động giúp GV có thể kiểm tra tính chính xác của kiến thức mà HS đã nghiên cứu, đồng thời trao đổi, phản biện giúp HS lựa chọn các kiến thức, kĩ năng phù hợp và đề xuất phương án tối ưu thực hiện sản phẩm.
− Bước 4: Thực hiện sản phẩm (thực nghiệm và phân tích): Thông qua giải pháp đã lựa chọn, HS tiến hành thực hiện sản phẩm dựa theo định hướng ban đầu một cách khoa học, chính xác. Trong quá trình thực hiện, HS phát triển được các
22
NLGQVĐ&ST, NL tính toán và NL công nghệ thông qua việc phối hợp nhiều kĩ thuật và vật liệu khác nhau để thực hiện phương án. HS tiến hành thực nghiệm và đánh giá, nếu sản phẩm chưa đạt yêu cầu, HS tự điều chỉnh và giải thích sai lầm trong phương án đã lựa chọn (nếu có), so sánh, đối chiếu các ý tưởng để tìm ra ý tưởng tối ưu nhất, HS đề xuất ý tưởng khác, có tính khả thi và khoa học hơn, đồng thời đánh giá sản phẩm đã thực hiện, giải thích nguyên nhân làm sản phẩm chưa đạt yêu cầu, nhằm phát huy NLGQVĐ&ST.
− Bước 5: Báo cáo sản phẩm, chia sẻ, đánh giá: HS tiến hành báo cáo sản phẩm để cùng chia sẻ, GV và HS tiến hành phản biện để HS được học hỏi và đề xuất các bước cải tiến cho quy trình và sản phẩm nhằm đạt hiệu quả cao hơn. Hoạt động này giúp HS phát triển được NL giao tiếp và hợp tác, NLGQVĐ&ST.