5. Tính mới và đóng góp của đề tài
1.5. Tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM
24
1.5.1. Hoạt động trải nghiệm theo định hướng giáo dục STEM
Tổ chức hoạt động trải nghiệm theo định hướng giáo dục STEM giúp học sinh liên kết các kiến thức khoa học và toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Mục tiêu giáo dục STEM nhằm phát triển các năng lực cốt lõi của học sinh như: hợp tác, giao tiếp, sáng tạo, làm việc nhóm, phản biện... Để thực hiện thành công giáo dục STEM trong trường phổ thông, bước đầu có thể triển khai dưới hình thức câu lạc bộ theo sở thích và khả năng của mỗi học sinh, nhằm giúp học sinh phát triển năng lực cá nhân và có cơ hội khẳng định mình. Bên cạnh đó, cơ sở vật chất các phòng thí nghiệm thực hành ở trường trung học sẽ giúp triển khai các giờ dạy học STEM hiệu quả.
Hình 1.3. Sơ đồ tiến trình tổ chức hoạt động trải nghiệm theo định hướng giáo dục STEM ở trường THPT
(5) Thực hiện báo cáo sản phẩm
Thuyết trình về sản phẩm
Đánh giá báo cáo sản phẩm
Pha 1. Đặt vấn đề STEM và chuyển giao nhiệm vụ. Vấn đề STEM được lựa chọn mang tính kĩ thuật gắn với thực tiễn, thường là các vấn đề gắn với bối cảnh địa phương hay vấn đề nổi bật, thời sự. Thông thường, khi giải quyết các vấn đề STEM, học sinh ứng dụng được ngay trong cuộc sống, hay hỗ trợ vui chơi, giải trí.
Pha 2. Đề xuất phương án thiết kế sản phẩm. Đầu tiên, các nhóm phác thảo bản vẽkĩ thuật nhằm cụ thể các ý tưởng, phương án thiết kế. Giáo viên khuyến khích các nhóm tự do phác thảo bản vẽ và không nên nhận xét hay đánh giá bản vẽ của các nhóm khác nhằm tránh trường hợp hạn chế tính sáng tạo của các nhóm. Sau đó, các nhóm lần lượt thuyết trình về bản vẽ thiết kế sản phẩm. Các nhóm còn lại phản biện, chỉ ra ưu điểm và nhược điểm của từng bản vẽ thiết kế.
Pha 3. Gia công, chế tạo sản phẩm theo bản vẽ thiết kế. Đầu tiên, các nhóm lần lượt nhận dụng cụ, vật liệu từ kho dụng cụ của câu lạc bộ. Đối với các vật liệu dễ tìm như: vỏ lon, vỏ chai nhựa, nắp chai… Giáo viên giao cho các nhóm tự chuẩn bị.Cuối cùng, các nhóm lắp ráp các chi tiết thành sản phẩm. Giáo viên cần lưu ý các nhóm kiểm tra sản phẩm trước khi vận hành và cần xác định: sản phẩm có cân bằng không? Lắp ráp đúng bản vẽ thiết kế không? Các chi tiết được kết nối chắc chắn chưa?...
Pha 4. Vận hành thử nghiệm sản phẩm. Các nhóm tiến hành vận hành và quan sát kết quả vận hành của sản phẩm. Nếu sản phẩm hoạt động ổn định, phù hợp với dự đoán thì các nhóm tiến hành viết báo cáo, chuẩn bị thực hiện báo cáo sản phẩm. Nếu sản phẩm hoạt động không ổn định, kết quả không phù hợp với dự đoán thì nhóm cần quay lại kiểm tra từ pha 2 và xem xét lại dự đoán ban đầu.
Pha 5. Thực hiện báo cáo sản phẩm. Đầu tiên, giáo viên tổ chức cho các nhóm lần lượt báo cáo về sản phẩm. Trong đó, các nhóm trình bày được quá trình gia công, chế tạo, đặc biệt nêu được các khó khăn trong quá trình gia công, chế tạo và làm rõ được các giải pháp để giải quyết các khó khăn trên. Giáo viên cần khuyến khích và hướng dẫn các nhóm phối hợp thuyết minh với vận hành sản phẩm để minh họa, khích lệ các nhóm huy động nhiều học sinh tham gia thuyết trình. Sau đó, giáo viên tổ chức các nhóm phản biện, góp ý về sản phẩm, phần trình bày của các nhóm. Cuối cùng, giáo viên tổ chức các nhóm đánh giá báo cáo sản phẩm thông qua các tiêu chí đánh giá.
Pha 6. Đánh giá, nhận xét chung. Dựa trên đó, giáo viên khen thưởng đối với nhóm hoạt động tốt, khiển trách đối với nhóm hoạt động không tốt.Trong quá trình xây dựng
26 kế hoạch tổ chức hoạt động trải nghiệm theo định hướng giáo dục STEM, giáo viên căn cứ trên nội dung của chủ đề, linh hoạt để bỏ qua hay thêm vào một số bước cần thiết.
1.5.2. Thực hành tổ chức dạy học chủ đề STEM theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh
Các năng lực mà con người cần có để đáp ứng được những đòi hỏi của sự phát triển khoa học - công nghệ trong cuộc Cách mạng 4.0 kể trên cũng chính là những năng lực cần hình thành và phát triển cho học sinh và đã được mô tả trong chương trình giáo dục phổ thông mới.
Để thực hiện được mục tiêu phát triển các năng lực đó cho học sinh, trong quá trình dạy học cần phải tổ chức hoạt động dạy học trong giáo dục phổ thông cho học sinh được hoạt động học phỏng theo chu trình STEM. Nghĩa là học sinh được hoạt động học theo hướng "trải nghiệm" việc phát hiện và giải quyết vấn đề (sáng tạo khoa học, kĩ thuật) trong quá trình học tập kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của chúng trong thực tiễn. Như vậy, giáo dục STEM là phương thức giáo dục tích hợp, trong đó học sinh được thực hiện các loại hoạt động chính sau:
Hoạt động tìm hiểu thực tiễn, phát hiện vấn đề
Trong các bài học STEM, học sinh được đặt trước các nhiệm vụ thực tiễn: giải quyết một tình huống hoặc tìm hiểu, cải tiến một ứng dụng kĩ thuật nào đó. Thực hiện nhiệm vụ này, học sinh cần phải thu thập được thông tin, phân tích được tình huống, giải thích được ứng dụng kĩ thuật, từ đó xuất hiện các câu hỏi hoặc xác định được vấn đề cần giải quyết.
Hoạt động nghiên cứu kiến thức nền
Từ những câu hỏi hoặc vấn đề cần giải quyết, học sinh được yêu cầu/hướng dẫn tìm tòi, nghiên cứu để tiếp nhận kiến thức, kĩ năng cần sử dụng cho việc trả lời câu hỏi hay giải quyết vấn đề. Đó là những kiến thức, kĩ năng đã biết hay cần dạy cho học sinh trong chương trình giáo dục phổ thông. Hoạt động này bao gồm: nghiên cứu tài liệu khoa học (bao gồm sách giáo khoa); quan sát/thực hiện các thí nghiệm, thực hành; giải các bài tập/tình huống có liên quan để nắm vững kiến thức, kĩ năng.
Về bản chất, hoạt động giải quyết vấn đề là hoạt động sáng tạo khoa học, kĩ thuật, nhờ đó giúp cho học sinh hình thành và phát triển các phẩm chất và năng lực cần thiết thông qua việc đề xuất và kiểm chứng các giả thuyết khoa học hoặc đề xuất và thử nghiệm các giải pháp kĩ thuật. Tương ứng với đó, có hai loại sản phẩm là "kiến thức mới" (dự án khoa học) và "công nghệ mới" (dự án kĩ thuật).
- Đối với hoạt động sáng tạo khoa học: kết quả nghiên cứu là những đề xuất mang tính lí thuyết được rút ra từ các số liệu thu được trong thí nghiệm kiểm chứng giả thuyết khoa học. Ví dụ: tìm ra chất mới; yếu tố mới, quy trình mới tác động đến sự vật, hiện tượng, quá trình trong tự nhiên...
- Đối với hoạt động sáng tạo kĩ thuật: kết quả nghiên cứu là sản phẩm mang tính ứng dụng thể hiện giải pháp công nghệ mới được thử nghiệm thành công. Ví dụ: dụng cụ, thiết bị mới; giải pháp kĩ thuật mới...
28
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
Trong chương này nghiên cứu đã trình bày tổng quan cơ sở lí luận và thực tiễn của việc tổ chức dạy học một số kiến thức chương Động lực học chất điểm Vật lý 10 THPT theo định hướng giáo dục STEM. Những nội dung chính của chương này có thể tóm tắt như sau:
Giáo dục STEM hiện đang trở thành một xu hướng giáo dục thiết yếu trên Thế giới trước sự cạnh tranh trên mặt trận kinh tế trong bối cảnh cuộc cách mạng khoa học công nghệ 4.0 nhằm tạo ra nguồn nhân lực chất lượng cao cho tương lai. Hiện nay, có nhiều cách định nghĩa về giáo dục STEM, tuy nhiên, đều có những điểm chung: Giáo dục STEM về bản chất được hiểu là trang bị cho người học những kiến thức và kĩ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Giáo dục STEM là một chương trình giảng dạy với ý tưởng trang bị cho người học những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học theo cách tiếp cận liên môn (interdisciplinary).
Qua quá trình học tập theo mô hình giáo dục STEM, HS không chỉ thu nhận được những kiến thức một cách chủ động, tích cực; phát triển và rèn luyện được những kĩ năng như giao tiếp, tư duy phản biện, giải quyết vấn đề, ... ; đặc biệt tạo môi trường cho HS phát triển năng lực sáng tạo, năng lực GQVĐ, khả năng nghiên cứu khoa học, giáo dục toàn diện, hướng nghiệm , phân luồng và khả năng thích nghi với cuộc cách mạng 4.0. Đây đều là những kĩ năng cần thiết cho những công dân của thế kỉ 21, điều này cũng phù hợp với cách tiếp cận tích hợp trong Chương trình GDPT mới. Vì thế, tư tưởng này của giáo dục STEM cần được khai thác và đưa vào mạnh mẽ trong Chương trình GDPT mới.
Chương 2 TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƯƠNG
“ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH