CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬN DỤNG KIẾN THỨC HÓA HỌC VÀO CUỘC SỐNG CHO HỌC SINH
1.2. Khái quát về giáo dục STEM
1.2.6. Các phương pháp và quy trình dạy học theo định hướng giáo dục STEM
Khái niệm:
“Dạy học theo dự án là một hình thức dạy học, trong đó người học thực hiện một
17
nhiệm vụ học tập phức hợp, có sự kết hợp giữa lý thuyết và thực hành, có tạo ra các sản phẩm có thể giới thiệu. Nhiệm vụ này được người học thực hiện với tính tự lực cao trong toàn bộ quá trình học tập, từ việc xác định mục đích, lập kế hoạch, đến việc thực hiện dự án, kiểm tra, điều chỉnh, đánh giá quá trình và kết quả thực hiện.
Kết quả dự án là những sản phẩm có thể trình bày, giới thiệu, chuyển giao được”.
Đặc điểm của dạy học dự án:
- Định hướng thực tiễn: Chủ đề của dự án xuất phát từ những tình huống của thực tiễn xã hội, nghề nghiệp và đời sống. Nhiệm vụ của dự án cần chứa đựng những vấn đề phù hợp với trình độ và khả năng của người học.
- Định hướng hứng thú người học: Học sinh đƣợc tham gia đề xuất và chọn đề tài, nội dung học tập phù hợp với khả năng và hứng thú cá nhân.
- Định hướng hành động: Trong quá trình thực hiện dự án có sự kết hợp giữa nghiên cứu lí thuyết và vận dụng lí thuyết vào hoạt động thực tiễn, thực hành.
Thông qua đó để kiểm tra, củng cố, mở rộng hiểu biết lí thuyết cũng nhƣ rèn luyên kĩ năng hành động, kinh nghiệm thực tiễn của người học.
- Định hướng sản phẩm: Trong quá trình thực hiện dự án, các sản phẩm đƣợc tạo ra bao gồm những thu hoạch lí thuyết, những sản phẩm vật chất của hoạt động thực tiễn, thực hành. Những sản phẩm này có thể sử dụng, công bố và giới thiệu.
- Định hướng kĩ năng mềm: Làm việc theo dự án sẽ hỗ trợ phát triển cả kĩ năng tƣ duy siêu nhận thức lẫn tƣ duy nhận thức nhƣ hợp tác, tự giám sát, tìm kiếm, phân tích dữ liệu và đánh giá thông tin,…Học sinh sẽ có cơ hội hình thành và rèn luyện các kĩ năng mềm cần có của con người trong thế kỉ XXI như: kĩ năng học tập và thích ứng, kĩ năng thu thập và xử lí thông tin, kĩ năng sống và hoạt động nghề nghiệp,…
- Tính phức hợp có ý nghĩa xã hội, thực tiễn: Nội dung dự án có sự kết hợp tri thức của nhiều lĩnh vực hoặc môn học khác nhau nhằm giải quyết một vấn đề mang tính phức hợp (liên môn). Các dự án học tập góp phần gắn việc học tập trong nhà trường với việc giải quyết vấn đề của thực tiễn đời sống xã hội.
- Tính tự lực cao của người học: Trong dạy học dự án, người học cần tham gia tích cực và tự lực vào các giai đoạn của quá trình dạy học. Tuy nhiên, mức độ tự lực
18
cần phù hợp với kinh nghiệm, khả năng của học sinh và mức độ khó khăn của nhiệm vụ.
- Cộng tác làm việc: Các dự án học tập thường được thực hiện theo nhóm, trong đó có sự cộng tác làm việc và sự phân công công việc giữa các thành viên trong nhóm. Dạy học theo dự án đòi hỏi và rèn luyện tính sẵn sàng, kĩ năng cộng tác làm việc giữa các thành viên tham gia, giữa học sinh và giáo viên cũng nhƣ với các lực lƣợng xã hội khác có tham gia trong dự án.
Tiến trình dạy học theo dự án
Giai đoạn 1: Xây dựng ý tưởng, chọn đề tài và xác định mục đích của dự án:
Giai đoạn 2: Xây dựng kế hoạch thực hiện dự án.
Giai đoạn 3: Thực hiện dự án.
Giai đoạn 4: Thu thập kết quả và trình bày sản phẩm dự án.
Giai đoạn 5: Đánh giá dự án [30].
1.2.6.2. Quy trình dạy học 5E
Quy trình 5E đƣợc Rodger W Bybee và cs xây dựng dựa trên mô hình SCIS của J. Myron Atkin và Robert Karplus (1962) - một mô hình dùng để cải tiến chương trình dạy học môn Khoa học ở HS bậc tiểu học. Kể từ năm 1980, Quy trình 5E đã được dùng để thiết kế các tài liệu giảng dạy. Quy trình hướng dẫn 5E đóng một vai trò quan trọng quá trình phát triển chương trình và xây dựng tài liệu giáo trình cho các lớp học khoa học. Ngày nay, một số tác giả đã rất quan tâm đến quy trình 5E và coi nó là một quy trình phù hợp để giáo dục STEM.
Quy trình 5E nhằm mô tả tiến trình dạy học và có thể đƣợc sử dụng trong toàn bộ chương trình, cho một chương hay một bài học cụ thể [46]. Quy trình 5E gồm có 5 giai đoạn trong một chuỗi quá trình dạy học là: Engagement (Đặt vấn đề), Exploration (khám phá), Explanation (giải thích), Elaboration/Extension (mở rộng) và Evaluation (đánh giá) (Hình 1.2).
19
Hình 1.2. Mô hình 5E hướng d n tích hợp STEM
Đặt vấn đề: Mục tiêu của giai đoạn này là để tạo sự chú ý và quan tâm của HS. HS đƣợc đặt vào những tình huống, sự kiện hay vấn đề liên quan đến nội dung học tập mang tính thách thức và gợi nhu cầu HS cần phải giải quyết. Về bản chất, ở đây là tạo các tình huống có vấn đề khiến HS có những suy nghĩ nhƣ: tại sao điều đó lại có thể xảy ra, em cũng đã từng suy nghĩ nhƣng không biết lí giải thế nào, em muốn tìm hiểu thêm về vấn đề này… Và khi đó HS cảm thấy cần thiết phải giải quyết hay học thêm một vấn đề gì đó.
Khám phá: Đây là giai đoạn HS trải nghiệm thông qua các hoạt động nhƣ thu thập thông tin dữ liệu, quan sát mô hình, thí nghiệm, điều tra… để giải thích các hiện tƣợng và phát triển khả năng nhận thức của bản thân. Vai trò của GV trong giai đoạn khám phá là người chỉ dẫn và khởi đầu cho hoạt động. Cung cấp cho HS những kiến thức nền cần thiết; những dụng cụ, nguyên vật liệu phục vụ hoạt động trải nghiệm của HS và điều chỉnh những nhận thức sai lầm mà HS có thể gặp phải trong quá trình khám phá.
Giải thích: HS phân tích và diễn giải các dữ liệu. Trao đổi những kiến thức và các giải pháp mang tính khả thi. Sử dụng công nghệ thích hợp để phân tích và thông tin liên lạc.
Mở rộng: Giai đoạn này HS có cơ hội đƣợc mở rộng và củng cố những hiểu biết của mình về các khái niệm, kiến thức. Học sinh tinh chỉnh các giải pháp,
20
các quy trình. Sửa đổi quy trình thử nghiệm để tìm hiểu thêm. Xác định và phân tích các kết nối đến nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM.
Đánh giá: Đánh giá đƣợc tiến hành thông qua việc HS phải trình bày giải pháp của họ nhằm giải quyết các vấn đề đƣợc đặt ra ban đầu. HS đƣợc tham gia đánh giá đồng đẳng. HS phải chứng minh sự hiểu biết của mình dựa trên kết quả các nhiệm vụ thực hiện. GV sẽ đánh giá cả kiến thức và kĩ năng của HS, xem xét những minh chứng cho thấy sự hiểu biết của HS.
Quy trình trên đƣợc xây dựng dựa trên lí thuyết kiến tạo, giúp HS có thể tự xây dựng những hiểu biết của mình thông qua những trải nghiệm và những ý tưởng mới.
1.2.6.3. Quy trình tiếp cận nghiên cứu khoa học
Cùng với quy trình 5E, hiện nay trên thế giới, giáo dục STEM đƣợc giảng dạy theo phương pháp nghiên cứu khoa học. Đây là một phương pháp nghiên cứu trong đó những vấn đề khoa học, những số liệu liên quan đƣợc thu thập nhằm xây dựng những giả thuyết và những giả thuyết này đƣợc TN kiểm chứng. Theo cách tiếp cận này HS sẽ đƣợc học theo cách của các nhà khoa học khám phá hay trả lời các câu hỏi khoa học. Quy trình này phù hợp cho các hình thức giáo dục STEM thông qua nghiên cứu khoa học hay mô hình sinh hoạt câu lạc bộ khoa học. Trên cơ sở quy trình nghiên cứu khoa học, tiến trình dạy học STEM theo phương pháp nghiên cứu khoa học đƣợc cải tiến nhƣ sau (Hình 1.3)
21
Hình 1.3. Tiến trình dạy học STEM theo phương pháp nghiên cứu khoa học
1.2.6.4. Quy trình tiếp cận theo lí thuyết thiết kế kĩ thuật
Đặc điểm nổi bật của giáo dục STEM là nhấn mạnh yếu tố kĩ thuật và cụ thể là tính thiết kế. Do vậy, nhiều nhà sƣ phạm đã vận dụng quy trình thiết kế kĩ thuật để giảng dạy STEM cho HS. Vòng lặp thiết kế là một ví dụ trong việc vận dụng quy trình thiết kế kĩ thuật trong giáo dục STEM. Vòng lặp thiết kế là một hướng dẫn giúp HS giải quyết các vấn đề nói chung và giải quyết vấn đề trong thiết kế nói riêng khi học STEM một cách hiệu quả (Hình 1.4).
22
Hình 1.4. Vòng lặp thiết kế trong giáo dục STEM [14]
Khác với quy trình tiếp cận nghiên cứu khoa học là dựa trên các câu hỏi, dựa trên các giả thuyết khoa học để làm xuất phát điểm cho quá trình nhận thức của HS, và ở đó quan tâm nhiều đến việc tìm ra các minh chứng để trả lời cho các câu hỏi khoa học đó thì quy trình tiếp cận theo lí thuyết thiết kế kĩ thuật sẽ dựa trên các vấn đề và tìm giải pháp cho các vấn đề cần phải giải quyết. Hay nói cách khác về bản chất ở đây là dựa trên quy trình thiết kế kĩ thuật để giải quyết vấn đề.