8. Kết cấu của đề tài
2.4.5.2.4. Đánh giá mức độ yêu thích của HS đối với dạy học theo chủ đề STEM kết hợp
kết hợp với phần mềm Scratch trong môn Khoa học
Sau khi tôi tiến hành cho các em xem một số tiết học STEM và tìm hiểu cơ bản về phần mềm Scratch, tôi đã nhận được những phản hồi tích cực.
Biểu đồ: Mức độ yêu thích của HS với các tiết học Khoa học có sự kết hợp giữa STEM và phần mềm Scratch
Từ biểu đồ trên ta thấy rằng: Phần lớn HSTH rất thích thú với các tiết học Khoa học có sự kết hợp giữa STEM cũng như phần mềm Scratch. Có đến 70% HS rất thích và 26% HS thích được học các tiết học STEM cũng như được tìm hiểu và học tập với phần mềm Scratch, 4% HS cảm thấy bình thường và 0% HS không thích. Đây cũng chính là động lực để chúng ta phát triển, làm cho GD STEM và phần mềm Scratch được phổ biến rộng rãi hơn trong các trường TH nói riêng và các trường phổ thông nói chung.
2.5. Kết luận thực trạng
Ở chương 2, tôi đã đề cập đến thực trạng giáo dục STEM ở trên thế giới cũng như Việt Nam. Ở các nước hầu hết đều rất quan tâm đến giáo dục STEM và áp dụng rộng rãi trong giáo dục hay các lĩnh vực xã hội khác và đạt được nhiều thành tựu lớn. Từ mô hình STEM đã tổ chức ra các hoạt động, câu lạc bộ hay các chương trình, cuộc thi như: Cuộc thi robot của các tổ chức Việt Nam và nước ngoài,….
Trong chương này, tôi cũng đã trình bày kết quả khảo sát thực trạng GD STEM kết hợp với phần mềm Scratch trong dạy học môn Khoa học ở TH của trường TH Trần Cao Vân, phường Tân Chính, quận Thanh Khê, TP. Đà Nẵng và trường TH Mỹ Lộc, huyện Can Lộc, tỉnh Hà Tĩnh. Qua kết quả khảo sát, cho thấy rằng :
Hầu hết các GV hiểu đúng về STEM, GD STEM và phần mềm Scratch. Tuy nhiên, việc áp dụng GD STEM, phần mềm Scratch hay kết hợp cả STEM và Scratch trong dạy học môn Khoa học chỉ ở mức độ thỉnh thoảng hoặc không sử dụng. Từ đó cho thấy hình thức GD này vẫn chưa phổ biến tại trường TH, đặc biệt đối với trường TH Mỹ Lộc là
70% 26% 4% 0% Rất thích Thích Bình thường Không thích
một trường thuộc khu vực nông thôn thì phần lớn GV đều chưa được tiếp cận với GD STEM hay phần mềm Scratch. Còn đối với trường TH Trần Cao Vân tuy GV đã được tiếp cận nhưng vẫn chưa áp dụng nhiều vào các tiết dạy cho HS.
Phần lớn các GV cho rằng việc đưa hình thức dạy học STEM kết hợp phần mềm Scratch vào dạy học môn Khoa học ở TH là một việc làm rất cần thiết. Qua đó cũng thể hiện được mong muốn của hầu hết các GV về việc được tiếp cận, làm việc và nghiên cứu kĩ hơn về hình thức dạy học STEM và phần mềm Scratch nhằm nâng cao năng lực giảng dạy và chất lượng GD hiện nay.
Còn đối với HS, thông qua khảo sát cho thấy các em rất yêu thích môn Khoa học, rất thích được tham gia thực hành, trải nghiệm với môi trường, thế giới tự nhiên, khoa học công nghệ. Tuy phần lớn HSTH chưa biết đến GD STEM và phần mềm Scratch nhưng sau khi được trải nghiệm với một số tiết dạy học STEM và phần mềm Scratch các em đều rất thích thú với tiết học.
Do đó, GV cần phải có đủ năng lực để thực hiện được các tiết Khoa học có sự kết hợp giữa GD STEM và phần mềm Scratch để giúp HS hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất chung cũng như những năng lực đặc thù đáp ứng nhu cầu thay đổi của CTGDPT 2018 và sự phát triển của đất nước. Về phía các cơ sở GD cần chú trọng hơn đến phương tiện vật chất một cách đồng đều ở các trường TH, triển khai tập huấn đến các GV về GD STEM để việc giảng dạy STEM đạt hiệu quả.
CHƯƠNG 3
THIẾT KẾ CHỦ ĐỀ STEM KẾT HỢP PHẦN MỀM SCRATCH TRONG DẠY HỌC Ở TRƯỜNG TIỂU HỌC
3.1. Nguyên tắc thiết kế
Để thiết kế được một chủ đề STEM kết hợp phần mềm Scratch trong dạy học ở trường TH thì mỗi bài học được thiết kế phải đảm bảo 7 tiêu chí sau:
3.1.1. Tiêu chí 1: Chủ đề bài học STEM tập trung vào các vấn đề của thực tiễn
Trong các bài học STEM, HS được đặt vào các vấn đề thực tiễn xã hội, kinh tế, môi trường và yêu cầu tìm các giải pháp.
3.1.2. Tiêu chí 2: Cấu trúc bài học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật
Quy trình thiết kế kĩ thuật cung cấp một tiến trình linh hoạt đưa HS từ việc xác định một vấn đề hoặc một yêu cầu thiết kế đến sáng tạo và phát triển một giải pháp. Theo quy trình này, học sinh thực hiện các hoạt động: (1) Xác định vấn đề - (2) Nghiên cứu kiến thức nền - (3) Đề xuất các giải pháp/ thiết kế - (4) Lựa chọn giải pháp/ thiết kế - (5) Chế tạo mô hình (nguyên mẫu) – (6) Thực nghiệm và đánh giá – (7) Chia sẻ và thảo luận – (8) Điều chỉnh, hoàn thiện thiết kế.
Trong thực tiễn dạy học, quy trình 8 bước này được tổ chức qua 5 hoạt động chính: HĐ1: Xác định vấn đề (yêu cầu thiết kế, chế tạo) → HĐ2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất các giải pháp/ thiết kế → HĐ3: Trình bày và thảo luận phương án thiết kế → HĐ4: Chế tạo mô hình/ thiết bị…theo phương án thiết kế (đã được cải tiến theo góp ý); thử nghiệm và đánh giá → HĐ5: Trình bày và thảo luận về sản phẩm được chế tạo; điều chỉnh và hoàn thiện thiết kế ban đầu.
Trong quy trình kĩ thuật, các nhóm HS thử nghiệm các ý tưởng dựa theo nghiên cứu của mình, sử dụng nhiều cách tiếp cận khác nhau, mắc sai lầm, chấp nhận và học từ sai lầm mà thử lại.
Sự tập trung của HS là phát triển các giải pháp giải quyết vấn đề đặt ra, nhờ đó học được và vận dụng được kiến thức mới trong CTGD.
3.1.3. 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 tất cả các hoạt động của chủ đề STEM, tuy nhiên trong hoạt động 2 và hoạt động 4 quá trình này cần được khai thác triệt để. Trong hoạt động 2 HS 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 như: quan sát, đưa ra dự đoán, tiến hành thí nghiệm, đo đạc, thu thập số liệu, phân tích số liệu…Trong hoạt động 4, quá trình tìm tòi, khám phá được thể hiện giúp HS kiểm chứng các giải pháp khác nhau để tối ưu hóa sản phẩm.
Trong các bài học STEM, hoạt động học của HS được thực hiện theo hướng mở có “khuôn khổ” về các điều kiện mà HS được sử dụng (chẳng hạn các vật liệu khả dụng). Hoạt động học của HS là hoạt động được chuyển giao hợp tác; các quyết định về giải pháp giải quyết vấn đề là của chính HS. HS thực hiện các hoạt động trao đổi thông tin, chia sẻ ý tưởng và tái thiết kế nguyên mẫu của mình nếu cần. HS tự điều chỉnh các ý tưởng của mình và thiết kế hoạt động tìm tòi, khám phá của bản thân.
3.1.4. 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 STEM ở trường làm việc cùng nhau để áp dụng phương thức dạy học theo nhóm, sử dụng cùng một ngôn ngữ, tiến trình và yêu cầu về sản phẩm học tập mà HS phải hoàn thành. Làm việc nhóm trong thực hiện các hoạt động của bài học STEM là cơ sở phát triển năng lực giao tiếp và hợp tác cho HS.
3.1.5. 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, GV 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 GV chủ nhiệm và GV bộ môn khác (nếu có) để hiểu rõ nội hàm của việc làm thế nào để các mục tiêu khoa học có thể tích hợp trong một số bài học đã cho. Từ đó, HS 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 vấn đề. Điều đó liên quan đến việc học toán, công nghệ, tin học và khoa học của HS.
3.1.6. Tiêu chí 6: Tiến trình bài học STEM tính đến có nhiều đáp án đúng và coi
sự thất bại 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 và sáng tạo trong dạy học STEM.
3.1.7. Tiêu chí 7: Các bài học STEM xây dựng vận đụng được phần mềm Scratch
Các tính năng của phần mềm đặc biệt là tính năng mô phỏng sẽ giúp HS làm rõ được ý tưởng của mình trên máy tính, các mô hình 2D, 3D sẽ giúp HS dễ dàng hình dung được hình dạng và quy trình thiết kế, chế tạo sản phẩm. Do đó trong các bài học STEM cần thiết kế sao cho HS có thời gian thao tác và làm việc cùng phần mềm Scratch. Từ đó giúp HS rèn luyện kĩ năng thiết kế mô hình bằng phần mềm Scratch.
3.2. Quy trình thiết kế chủ đề STEM kết hợp phần mềm Scratch
Theo tác giả Nguyễn Thanh Nga và cộng sự (2017), quy trình thiết kế chủ đề giáo dục STEM gồm có 5 bước: Vấn đề thực tiễn → Ý tưởng chủ đề STEM → Xác định kiến thức STEM cần giải quyết → Xác định mục tiêu chủ đề STEM → Xây dựng bộ câu hỏi định hướng chủ đề STEM.
Theo tác giả Lê Xuân Quang (2017), quy trình xây dựng chủ đề STEM gồm 5 bước: Lựa chọn nội dung cụ thể trong môn học → Kết nối với những sản phẩm, vật phẩm ứng dụng trong thực tế → Phân tích ứng dụng → Chỉ ra các kiến thức liên quan trong các môn thuộc lĩnh vực STEM → Hình thành chủ đề.
Dựa trên mục tiêu GD STEM, sự nghiên cứu của các nhóm tác giả và công tác nghiên cứu của nhóm, tôi đề xuất quy trình thiết kế chủ đề STEM kết hợp phần mềm Scratch gồm các bước sau:
Bước 1: Lựa chọn chủ đề STEM
Để xác định được chủ đề STEM, GV có thể lựa chọn 1 trong 2 cách sau:
Cách 1: Xây dựng mạch nội dung chủ đề trong chương trình (cơ sở khoa học) → Lựa
chọn chủ đề STEM để vận dụng kiến thức vào giải quyết vấn đề thực tiễn.
Cách 2: Xuất phát từ vấn đề thực tiễn → Lựa chọn chủ đề STEM nhằm xác định kiến
thức làm cơ sở khoa học trong chương trình để giải quyết vấn đề thực tiễn.
Việc lựa chọn chủ đề STEM, GV có thể thực hiện theo một trong hai cách đã nêu trên tùy thuộc vào từng nội dung hoặc tình hình thực tiễn của địa phương. Trong quá trình lựa chọn, GV có thể phát huy ý tưởng sáng tạo của HS bằng cách khuyến khích HS đề xuất và thảo luận lựa chọn vấn đề STEM. Xuất phát từ thực tiễn cuộc sống xung quanh, sau khi tìm hiểu thực trạng, tiến hành điều tra, thảo luận nhóm và tham khảo nhiều nguồn tư liệu, HS sẽ đưa ra nhiều ý tưởng chủ đề STEM hấp dẫn khác nhau. Từ đó, lựa chọn ra những chủ đề sáng tạo, thiết thực phục vụ cho cuộc sống hàng ngày.
Bước 2: Xác định mục tiêu của chủ đề STEM
- Mục tiêu: Xác định được các mục tiêu về phẩm chất và năng lực mà HS cần hướng
tới sau khi thực hiện chủ đề STEM (dựa vào các phẩm chất và năng lực được đề cập trong CTGDPT mới 2018).
- Cách tiến hành:
Thông qua chủ đề STEM, HS sẽ hình thành những phẩm chất và năng lực sau:
• Phẩm chất: Trình bày được các phẩm chất mà HS sẽ được hình thành và phát triển sau khi thực hiện chủ đề (yêu nước, nhân ái, chăm chỉ, trung thực, trách nhiệm) thông qua các hoạt động cụ thể của HS.
+ Năng lực chung: Trình bày được các năng lực chung mà HS hình thành sau khi thực hiện chủ đề (năng lực tự học và tự chủ, năng lực giao tiếp và hợp tác, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo) thông qua các hoạt động mà HS sẽ thực hiện.
+ Năng lực đặc thù: Tùy thuộc vào từng môn học mà chủ để STEM thể hiện, xác định các năng lực đặc thù mà HS sẽ hình thành và phát triển.
Bước 3: Xác định các vấn đề cần giải quyết trong chủ đề STEM
- Mục tiêu: Xây dựng được bộ câu hỏi định hướng phục vụ cho tổ chức hoạt động của
chủ đề STEM.
- Cách tiến hành:
+ Xác định các vấn đề cần giải quyết trong chủ đề STEM.
+ Xây dựng các nội dung cụ thể cần sử dụng để giải quyết các vấn đề.
+ Tương ứng với mỗi vấn đề trên đặt ra các câu hỏi định hướng có liên quan.
Bước 4: Xác định các nội dung cụ thể cần sử dụng để giải quyết vấn đề trong chủ đề STEM
- Mục tiêu: Xây dựng các nội dung cụ thể trong từng môn học liên quan đến từng vấn
đề.
- Cách tiến hành: Tìm hiểu xem trong các môn học Toán học, Khoa học, Công nghệ,
Kĩ thuật có những nội dung nào liên quan đến chủ đề.
Bước 5: Thiết kế hoạt động học tập
- Mục tiêu: Xác định tiến trình hoạt động trong dạy học chủ đề STEM.
- Cách tiến hành:
+ Xác định điều kiện tổ chức hoạt động: không gian (lớp học, phòng thí nghiệm,…); thời gian tổ chức hoạt động.
+ Xác định các phương pháp và kĩ thuật dạy học chủ đạo để tổ chức hoạt động. + Xác định phương tiện dạy học cần thiết để tổ chức hoạt động.
+ Xác định các bước thực hiện hoạt động, nêu rõ các thao tác tiến hành hoạt động.
Bước 6: Thiết kế các tiêu chí và bộ công cụ kiểm tra đánh giá
- Mục tiêu: Đánh giá sản phẩm và sự hợp tác trong hoạt động học tập của học sinh.
- Cách tiến hành: Xây dựng các tiêu chí cụ thể cho 3 mức đánh giá HS: hoàn thành tốt,
3.3. Thiết kế chủ đề STEM kết hợp phần mềm Scratch
3.3.1. Tiến trình bài dạy STEM kết hợp phần mềm Scratch
Tiến trình bài học STEM tuân theo quy trình kĩ thuật nêu trên nhưng các bước trong quy trình không được thực hiện một cách tuyến tính (hết bước này mới sang bước kia) mà có những bước được thực hiện song hành, hỗ trợ lẫn nhau. Cụ thể là việc “Nghiên cứu kiến thức nền” được thực hiện đồng thời với “Đề xuất giải pháp”, “Chế tạo mô hình” được thực hiện đồng thời với “Thử nghiệm và đánh giá”, trong đó bước này vừa là mục tiêu vừa là điều kiện để thực hiện bước kia. Vì vậy, mỗi bài học STEM được tổ chức theo 5 hoạt động như sau:
• Hoạt động 1 : Xác định vấn đề
Trong hoạt động này, GV giao cho HS nhiệm vụ học tập chứa đựng vấn đề, trong đó HS phải hoàn thành một sản phẩm học tập cụ thể với các tiêu chí đòi hỏi HS phải sử dụng kiến thức mới trong bài học để đề xuất, xây dựng giải pháp và thiết kế nguyên mẫu của sản phẩm cần hoàn thành. Tiêu chí của sản phẩm là yêu cầu hết sức quan trọng, bởi đó chính là "tính mới" của sản phẩm, kể cả sản phẩm đó là quen thuộc với HS. Đồng thời, tiêu chí đó buộc HS phải nắm vững kiến thức mới thiết kế và giải thích được thiết kế cho sản phẩm cần làm.
- Mục đích: Xác định tiêu chí sản phẩm; phát hiện vấn đề/ nhu cầu.