Khoá luận tốt nghiệp Đại học: Thiết kế dạy học chủ đề STEM “Cối giã gạo bằng sức nước”

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:67

Thêm vào BST

Báo xấu

52
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung chính của đề tài là nghiên cứu về lí luận và cách sử dụng mô hình giáo dục STEM. Nghiên cứu quy trình thiết kế và tổ chức chủ đề STEM. Nghiên cứu cách thức thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM “Cối giã gạo bằng sức nước”. Đề xuất tiêu chí đánh giá biểu hiện năng lực sáng tạo, năng lực hợp tác nhóm, năng lực giải quyết vấn đề của học sinh khi học chủ đề STEM “Cối giã gạo bằng sức nước”. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Khoá luận tốt nghiệp Đại học: Thiết kế dạy học chủ đề STEM “Cối giã gạo bằng sức nước”

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA VẬT LÝ NGUYỄN THỊ THANH HÀ THIẾT KẾ DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM “CỐI GIÃ GẠO BẰNG SỨC NƢỚC” KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Lý luận và phƣơng pháp dạy học bộ môn Vật Lý Hà Nội, 2019
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA VẬT LÝ NGUYỄN THỊ THANH HÀ THIẾT KẾ DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM “CỐI GIÃ GẠO BẰNG SỨC NƢỚC” KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Lý luận và phƣơng pháp dạy học bộ môn Vật Lý Ngƣời hƣớng dẫn khoa học ThS. Ngô Trọng Tuệ Hà Nội, 2019
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu “Thiết kế dạy học chủ đề STEM cối giã gạo bằng sức nƣớc” là công trình nghiên cứu của riêng cá nhân tôi, tất cả các số liệu và kết quả nghiên cứu trình bày trong khóa luận là trung thực, không trùng lặp với các khóa luận khác. Trong quá trình nghiên cứu, tôi có sử dụng một số tài liệu tham khảo. Đó chỉ là cơ sở để tôi rút ra vấn đề cần tìm hiểu trong đề tài của mình. Hà Nội, tháng 5 năm 2019 Tác giả Nguyễn Thị Thanh Hà
LỜI CẢM ƠN Xin trân trọng cảm ơn quý thầy/cô trong khoa Vật Lý đã trang bị kiến thức và tạo điều kiện thuận lợi để em thực hiện đề tài này. Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến ThS. Ngô Trọng Tuệ, ngƣời thầy đã tận tình chỉ bảo, hết lòng hƣớng dẫn em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. Xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu, quý thầy/cô cùng các em học sinh trƣờng THPT Lý Nhân Tông và trƣờng THPT Dƣơng Xá đã nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện cho tác giả trong công tác khảo sát điều tra và thực nghiệm sƣ phạm. Tác giả vô cùng biết ơn công lao sinh thành, nuôi nấng, dạy dỗ của cha mẹ trong suốt những năm qua. Tác giả cũng chân thành cảm ơn bạn bè giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập và thực hiện đề tài nghiên cứu này. Do điều kiện chủ quan và khách quan, khóa luận không tránh khỏi những sai sót. Tác giả mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp để tiếp tục hoàn thiện, nâng cao chất lƣợng vấn đề nghiên cứu. Hà Nội, tháng 5 năm 2019 Tác giả Nguyễn Thị Thanh Hà
MỤC LỤC MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 1.Lí do chọn đề tài ............................................................................................. 1 2. Mục đ ch nghiên cứu ..................................................................................... 2 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ................................................................. 2 4. Giả thuyết khoa học ...................................................................................... 3 5. Nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................................... 3 6. Phƣơng pháp nghiên cứu............................................................................... 3 7. Đóng góp của đề tài....................................................................................... 3 8. Cấu trúc hóa luận ........................................................................................ 3 CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ GIÁO DỤC STEM TRONG TRƢỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG.......................................................... 5 1.1. Lí luận về giáo dục STEM trong trƣờng trung học phổ thông .................. 5 1.1.1. Khái niệm chung về giáo dục STEM ....................................................... 5 1.1.2. Đặc điểm của giáo dục STEM................................................................. 7 1.1.3. Mục tiêu của giáo dục STEM .................................................................. 8 1.2. Kỹ thuật dạy học sử dụng trong giáo dục STEM....................................... 9 1.3. Quy trình thiết kế và tổ chức bài giảng dạy học chủ đề STEM ............... 10 1.3.1. Quy trình thiết kế xây dựng bài học STEM ........................................... 10 1.3.2. Tiến trình tổ chức bài giảng dạy học chủ đề STEM ............................. 11 1.4. Năng lực phát triển qua giáo dục chủ đề STEM ...................................... 14 1.5. Điều tra thực trạng về việc áp dụng mô hình giáo dục STEM trong việc dạy học ở trƣờng trung học phổ thông .................................................... 16 1.5.1. Mục đích, đối tượng, phương pháp, nội dung điều tra ......................... 16 1.5.2. Những thuận lợi và khó khăn trong quá trình điều tra ......................... 17 1.5.3. Kết quả điều tra ..................................................................................... 17 Kết luận chƣơng 1 ........................................................................................... 23 CHƢƠNG 2: TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM “CỐI GIÃ GẠO BẰNG SỨC NƢỚC” ...................................................................................... 25 2.1. Nội dung chủ đề STEM “cối giã gạo bằng sức nƣớc” ............................. 25 2.1.1. Vấn đề của cuộc sống (Technology) ..................................................... 25 2.1.2. Kiến thức Vật Lý liên quan đến chủ đề STEM (Science) ...................... 27
2.1.3. Giải pháp kỹ thuật (Engineering) ......................................................... 29 2.1.4. Kiến thức toán học (Maths)................................................................... 40 2.2. Mục tiêu dạy học chủ đề STEM “cối giã gạo bằng sức nƣớc” ................ 40 2.2.1. Kiến thức ............................................................................................... 40 2.2.2. Kỹ năng ................................................................................................. 40 2.2.3. Thái độ................................................................................................... 41 2.3. Tiến trình tổ chức dạy học chủ đề STEM “cối giã gạo bằng sức nƣớc” . 41 Kết luận chƣơng 2 ........................................................................................... 48 CHƢƠNG 3: DỰ KIẾN THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM.................................. 49 3.1. Mục đ ch, đối tƣợng và phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm .................. 49 3.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm ............................................................ 49 3.1.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm ........................................................... 49 3.1.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm ..................................................... 49 3.2. Dự kiến triển khai thực nghiệm sƣ phạm ................................................. 49 3.2.1. Thời gian triển khai thực nghiệm sư phạm ........................................... 49 3.2.2. Các tiêu chí đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm ............................ 50 Kết luận chƣơng 3 ........................................................................................... 53 KẾT LUẬN ..................................................................................................... 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 55
BẢNG CỤM TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy dủ Nxb Nhà xuất bản NSTA National Science Teachers Association TS Tiến sĩ ThS Thạc Sĩ THPT Trung học phổ thông
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Hiểu biết của giáo viên về giáo dục STEM ..................................... 18 Bảng 1.2 Thực trạng áp dụng bài giảng dạy học theo chủ đề STEM trong dạy học môn Vật Lý trong trƣờng THPT ....................................... 18 Bảng 1.3 Việc áp dụng bài giảng dạy học theo chủ đề STEM trong dạy học môn Vật lí với bối cảnh thực tế ................................................ 19 Bảng 1.4 Khó hăn trong thiết kế bài giảng chủ đề STEM sử dụng trong dạy học Vật Lý ................................................................................ 19 Bảng 1.5 Những ƣu điểm với học sinh khi sử dụng bài giảng dạy học chủ đề STEM trong dạy học môn Vật Lý .............................................. 20 Bảng 1.6 Khó hăn của học sinh khi sử dụng bài giảng dạy học chủ đề STEM để học môn Vật lí ................................................................ 20 Bảng 1.7 Phƣơng pháp nâng cao hiệu quả sử dụng bài giảng dạy học chủ đề STEM trong dạy học Vật Lý ...................................................... 20 Bảng 1.8 Đánh giá sự cần thiết của việc sử dụng bài giảng dạy học chủ đề STEM cho học sinh THPT ......................................................... 21 Bảng 1.9 Hiểu biết của học sinh về bài giảng dạy học chủ để STEM ............ 21 Bảng 1.10 Thực trạng học sinh tiếp cận vơi giáo dục STEM ......................... 21 Bảng 1.11 Thực trạng vận dụng kiến thức Vật Lý của học sinh .................... 22 Bảng 2.1 Vật liệu và dụng cụ cần thiết để làm mô hình cối giã gạo bằng sức nƣớc .......................................................................................... 32 Bảng 2.2 Kết quả thử nghiệm ......................................................................... 39 Bảng 2.3 Tiêu ch đánh giá sản phẩm mô hình cối giã gạo bằng sức nƣớc .... 46 Bảng 3.1 Các tiêu ch đánh giá chủ đề STEM “cối giã gạo bằng sức nƣớc” ............................................................................................... 50
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ chu trình STEM [5]. ................................................................. 7 Hình 1.2 Sơ đồ mục tiêu của giáo dục STEM. ................................................. 8 Hình 2.1 Cối giã gạo bằng sức nƣớc của ngƣời dân tộc H‟mông [8]. ............ 26 Hình 2.2 Mô hình hiện vật mô tả cối giã gạo bằng sức nƣớc của dân tộc Thái[10]..................................................................................... 27 Hình 2.3 Vật liệu tre rỗng. .............................................................................. 32 Hình 2.4 Vật liệu tre đặc. ................................................................................ 32 Hình 2.5 Vật liệu nứa. ..................................................................................... 32 Hình 2.6 Vật liệu gỗ. ....................................................................................... 33 Hình 2.7 Máy khoan. ....................................................................................... 33 Hình 2.8 Máy cắt. ............................................................................................ 33 Hình 2.9 Cƣa. .................................................................................................. 34 Hình 2.10 Súng bắn keo. ................................................................................. 34 Hình 2.11 Đục gỗ. ........................................................................................... 34 Hình 2.12 Băng d nh xốp. ............................................................................... 35 Hình 2.13 Đinh sắt. ......................................................................................... 35 Hình 2.14 Ảnh mô hình đầu chày. .................................................................. 35 Hình 2.15 Ảnh mô hình thân đòn. ................................................................... 36 Hình 2.16 Ảnh mô hình chân trụ của chày. .................................................... 37 Hình 2.17 Ảnh ghép các chi tiết của mô hình. ................................................ 37 Hình 2.18 Sản phẩm mô hình cối giã gạo bằng sức nƣớc hoàn chỉnh ............ 38 Hình 2.19 Video thử nghiệm hoạt động của mô hình. .................................... 39 Hình 2.20 Hình ảnh cối giã gạo bằng sức nƣớc. ............................................. 41 Hình 2.21 Video hoạt động của cối giã gạo bằng sức nƣớc. .......................... 42
MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Thời nay, với sự phát triển mạnh mẽ dồn dập nhƣ vũ bão của cuộc Cách mạng khoa học ĩ thuật thì giáo dục là nhân tố quan trọng tạo nên bƣớc tiến đột phá của khoa học công nghệ. Xã hội ngày nay đòi hỏi mỗi ngƣời chúng ta phải có năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề khéo léo, vừa có năng lực áp dụng kiến thức, kỹ năng về khoa học, công nghệ, kỹ thuật, toán học để giải quyết những vấn đề thực tiễn đem lại hiệu quả cao nhất. Theo xu hƣớng phát triển của thời đại ngày nay yêu cầu ngành giáo dục cũng cần chuẩn bị cho học sinh những kỹ năng và iến thức theo chuẩn toàn cầu. Nhằm đáp ứng những nhu cầu của xã hội bắt buộc ngành giáo dục phải có sự chuyển mình đổi mới tích cực. Đổi mới phƣơng pháp, cách thức dạy học là một yêu cầu tất yếu trong sự nghiệp đổi mới giáo dục và đào tạo ở nƣớc ta nhằm đáp ứng bối cảnh của thời đại, nhu cầu phát triển đất nƣớc, nhu cầu phát triển nguồn nhân lực. Đây cũng là vấn đề cấp bách mà toàn ngành giáo dục xem là phƣơng châm để nâng cao chất lƣợng giáo dục và đào tạo. Đổi mới cách thức dạy học trong giáo dục phổ thông theo hƣớng hiện đại, chủ động, sáng tạo, vận dụng kiến thức, thay đổi tƣ duy, phát huy năng lực tự học và phát triển năng lực sáng tạo. Mô hình giáo dục STEM là một trong những quan điểm giáo dục mới mang lại hiệu quả tích cực, phù hợp với yêu cầu thời đại và xu thế phát triển của đất nƣớc. Giáo dục STEM là một chƣơng trình giảng dạy giúp học sinh định hƣớng phát triển năng lực thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học. STEM trang bị cho học sinh những kiến thức, ĩ năng về các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (theo cách tiếp cận liên môn) để học sinh có thể áp dụng những kiến thức đó nhằm giải quyết các vấn đề trong cuộc sống. Thay cho phƣơng pháp dạy học truyền thống là dạy bốn môn học (khoa học, công nghệ, kỹ thuật, toán học) nhƣ các đối tƣợng tách biệt và rời rạc, STEM kết hợp chúng thành một mô hình học tập gắn kết dựa trên các ứng dụng thực tế. Trong mỗi bài học theo chủ đề STEM, học sinh đƣợc giáo viên đặt trƣớc một tình huống có vấn đề thực tiễn liên quan đến các kiến thức khoa học cần giải quyết. Học sinh phải tìm hiểu, nghiên cứu những kiến thức 1
thuộc các môn học có liên quan đến vấn đề đó và sử dụng chúng kết hợp năng lực sáng tạo để giải quyết vấn đề đặt ra. Từ đó giúp học sinh không chỉ hiểu biết xuông về kiến thức lý thuyết trên sách vở mà còn có thể áp dụng để thực hành và tạo ra đƣợc những sản phẩm hữu ích trong cuộc sống hằng ngày. Học sinh có thể phát huy tối đa t nh sáng tạo, phát triển kỹ năng cần thiết (kỹ năng hợp tác nhóm, kỹ năng giải quyết vấn đề, kỹ năng phân tích, tổng hợp,…) để ứng dụng làm việc và phát triển trong thế giới công nghệ hiện đại ngày nay. Giáo dục STEM tạo nên những con ngƣời có thể đáp ứng đƣợc nhu cầu công việc của thế kỷ 21, đáp ứng sự phát triển kinh tế, xã hội của quốc gia đồng thời tác động mạnh mẽ đến sự phát triển của nền kinh tế tri thức trong bối cảnh toàn cầu hóa. STEM là một mô hình giáo dục hiện đại đã đƣợc triển khai tại các nƣớc Âu, Mỹ. Mô hình giáo dục STEM là một trong những cải cách giáo dục quan trọng giúp Mỹ tìm lại vị thế của mình. Nhƣng ở Việt Nam, STEM vẫn đang là một chƣơng trình há mới mẻ và chƣa đƣợc triển khai rộng rãi vì yêu cầu cao về sự sáng tạo dạy học tích hợp liên môn cùng cơ sở vật chất hiện đại để ứng dụng thực hành các dự án STEM. Chúng ta đang dần tiếp cận với phƣơng pháp dạy học sáng tạo này và hoàn thiện nó phù hợp với môi trƣờng học tập và xây dựng nền tảng vững chắc cho sự nghiệp phát triển giáo dục trong tƣơng lai. Vì những lý do trên, em đã chọn đề tài “Thiết kế dạy học chủ đề STEM: Cối giã gạo bằng sức nƣớc” để làm đề tài nghiên cứu khóa luận tốt nghiệp đại học của mình. Mục đích nghiên cứu Thiết kế dạy học chủ đề STEM „„Cối giã gạo bằng sức nƣớc” nhằm phát triển năng lực sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề và năng lực hợp tác nhóm cho học sinh. 3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu - Đối tƣợng nghiên cứu: Quy trình thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM. - Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế dạy học chủ đề STEM “Cối giã gạo bằng sức nƣớc”. 2
4 Giả thuyết khoa học Nếu thiết kế đƣợc tiến trình dạy học chủ đề STEM “Cối giã gạo bằng sức nƣớc” một cách thích hợp thì sẽ giúp học sinh phát triển năng lực hợp tác nhóm, năng lực sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề qua đó nâng cao ết quả, chất lƣợng dạy học. 5 Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu về lí luận và cách sử dụng mô hình giáo dục STEM. - Nghiên cứu quy trình thiết kế và tổ chức chủ đề STEM. - Nghiên cứu cách thức thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM “Cối giã gạo bằng sức nƣớc” - Đề xuất tiêu ch đánh giá biểu hiện năng lực sáng tạo, năng lực hợp tác nhóm, năng lực giải quyết vấn đề của học sinh khi học chủ đề STEM “Cối giã gạo bằng sức nƣớc”. 6 Phƣơng pháp nghiên cứu 6.1. Nghiên cứu lí luận - Nghiên cứu khái niệm, quy trình thiết kế và tổ chức chủ đề STEM. 6.2. Nghiên cứu thực tiễn - Nghiên cứu thực tiễn về sử dụng mô hình giáo dục STEM trong dạy học ở trƣờng trung học phổ thông trong bài dạy học chủ đề STEM “Cối giã gạo bằng sức nƣớc”. - Xin ý kiến giáo viên về tổ chức dạy học chủ đề STEM “Cối giã gạo bằng sức nƣớc”. 7 Đóng góp của đề tài 7 1 Đóng góp về mặt lí luận Hệ thống hóa một số cơ sở lí luận về khái niệm mô hình giáo dục STEM, thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM ở trƣờng trung học phổ thông. 7 Đóng góp về mặt thực tiễn Nghiên cứu tiến trình các bƣớc thiết kế và tổ chức dạy học theo chủ đề STEM “Cối giã gạo bằng sức nƣớc”. . 8 Cấu t c khóa uận Cấu trúc khóa luận gồm ba chƣơng: 3
CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ GIÁO DỤC STEM TRONG TRƢỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG. CHƢƠNG 2: TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM “CỐI GIÃ GẠO BẰNG SỨC NƢỚC” CHƢƠNG 3: DỰ KIẾN THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 4
CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ GIÁO DỤC STEM TRONG TRƢỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 1 1 Lí uận về giáo dục STEM t ong t ƣờng t ung học phổ thông 1.1.1. Khái niệm chung về giáo dục STEM a. Khái niệm giáo dục STEM Thuật ngữ STEM là cách viết ghép những chữ cái đầu tiên trong tiếng Anh của các từ: Science (khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Maths (Toán học) [3-tr.9]. Thuật ngữ này lần đầu tiên đƣợc giới thiệu bởi Quỹ Khoa học Mỹ vào năm 2001. STEM thể hiện mối quan hệ giữa Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, Toán học trong sự phát triển của khoa học - ĩ thuật. Trong giáo dục, STEM nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền giáo dục đối với bốn môn học trên, đặc biệt là việc tích hợp bốn môn học thành một mô hình học tập gắn kết dựa trên các ứng dụng thực tiễn nhằm nâng cao năng lực ngƣời học. Hiệp hội các giáo viên dạy khoa học quốc gia Mỹ (National Science Teachers Association - NSTA) đƣợc thành lập năm 1944 - là tổ chức uy tín trong lĩnh giáo dục khoa học trên thế giới đã đề xuất ra khái niệm giáo dục STEM (STEM education) với cách định nghĩa ban đầu nhƣ sau: "Giáo dục STEM là cách tiếp cận liên ngành trong quá trình học, trong đó các hái niệm học thuật mang tính nguyên tắc đƣợc lồng ghép với các bài học trong thế giới thực, ở đó các học sinh áp dụng các kiến thức trong khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán vào trong các bối cảnh cụ thể giúp kết nối giữa trƣờng học, cộng đồng, nơi làm việc và các tổ chức toàn cầu, để từ đó phát triển các năng lực trong lĩnh vực STEM và cùng với đó có thể cạnh tranh trong nền kinh kế mới." (Tsupros, Kohler, & Hallinen, 2009) Giáo dục STEM về bản chất đƣợc hiểu là trang bị cho ngƣời học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Các kiến thức và kỹ năng đó phải đƣợc tích hợp, lồng ghép theo chủ đề và bổ trợ cho nhau nhằm giúp học sinh không chỉ hiểu biết về nguyên lý, lý thuyết đơn thuần trên sách vở mà còn có thể vận dụng 5
những kiến thức đó giải quyết vấn đề thực tiễn một cách hiệu quả và tạo ra đƣợc những sản phẩm có giá trị trong cuộc sống hằng ngày. Trong đó với kỹ năng hoa học (Science), học sinh đƣợc trang bị kiến thức về Vật Lý, Sinh học, Hóa học, Khoa học trái đất. Mục tiêu nhằm thông qua giáo dục khoa học giúp học sinh có khả năng liên ết các kiến thức này vận dụng giải quyết các vấn đề trong thực tế. Kỹ năng công nghệ (Technology), học sinh đƣợc phát triển khả năng sử dụng, quản lý, hiểu biết, và truy cập đƣợc công nghệ, tạo cơ hội cho học sinh đƣợc hiểu về sự ảnh hƣởng và phát triển của công nghệ mới tới cuộc sống hàng ngày. Kỹ năng ỹ thuật (Engineering), học sinh đƣợc trang bị kỹ năng sản xuất ra đối tƣợng và hiểu đƣợc quy trình để làm ra nó. Vấn đề này đòi hỏi học sinh phải có khả năng tổng hợp và liên kết để cân bằng các yếu tố liên quan (nhƣ hoa học, nghệ thuật, công nghệ, kỹ thuật) để có đƣợc một giải pháp tốt nhất trong thiết kế và xây dựng quy trình, giúp cho những khái niệm liên quan cũng trở nên dễ hiểu hơn. Ngoài ra học sinh còn có khả năng nhìn nhận ra nhu cầu và phản ứng của xã hội trong những vấn đề liên quan đến kỹ thuật. Kỹ năng toán học (Maths) học sinh đƣợc phát triển khả năng phân t ch, biện luận và truyền đạt ý tƣởng một cách hiệu quả. Học sinh có kỹ năng toán học sẽ có khả năng thể hiện các ý tƣởng một cách chính xác, có khả năng áp dụng các khái niệm và kỹ năng toán học vào cuộc sống hằng ngày. Giáo dục STEM vận dụng phƣơng pháp học tập dựa trên thực hành và các hoạt động trải nghiệm sáng tạo. Các phƣơng pháp giáo dục tiến bộ, linh hoạt nhất nhƣ: Học qua dự án - chủ đề, học qua trò chơi, học qua thực hành luôn đƣợc áp dụng triệt để cho các môn học tích hợp STEM. b. Chu trình STEM STEM thể hiện mối quan hệ giữa Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, Toán học trong sự phát triển của khoa học - ĩ thuật đƣợc khái quát trong chu trình STEM dƣới đây. 6
Science (Khoa học) Technology Mathematic Knowledge (Công nghệ) (Toán học) (Kiến thức) Engineering (Kĩ thuật) Hình 1.1 Sơ đồ chu trình STEM [5] Chu trình trên đây bao gồm hai quy trình sáng tạo: Quy trình khoa học và Quy trình ĩ thuật. Quy trình khoa học: Xuất phát là từ công nghệ hiện tại, thể hiện trình độ của các ứng dụng tri thức khoa học trong thực tiễn, các nhà khoa học thƣờng xuyên đặt ra các câu hỏi khoa học. Để trả lời đƣợc câu hỏi khoa học đó, các nhà hoa học thực hiện quy trình: câu hỏi - giả thuyết - kiểm chứng - kết luận. Kết quả là phát minh ra kiến thức mới cho nhân loại. Quy trình ĩ thuật: Xuất phát từ vấn đề hay đòi hỏi của thực tiễn, các nhà công nghệ áp dụng kiến thức khoa học, sáng tạo ra giải pháp công nghệ ứng dụng các kiến thức khoa học đó để giải quyết vấn đề. Để thực hiện việc này, các nhà công nghệ thực hiện quy trình: vấn đề - giải pháp - thử nghiệm - kết luận. Kết quả là phát minh ra các công nghệ mới cho nhân loại. Hai quy trình nói trên tiếp nối nhau, khép kín thành chu trình sáng tạo khoa học - ĩ thuật theo mô hình "xoáy ốc" (quy luật "phủ định của phủ định") mà cứ sau mỗi chu trình thì lƣợng kiến thức khoa học tăng lên và cùng với nó là công nghệ phát triển ở trình độ cao hơn. 1.1.2. Đặc điểm của giáo dục STEM Theo tác giả Nguyễn Thành Hải – Thành viên hiệp hội NSTA và NARST, Nghiên cứu sinh tiến sĩ ngành Giáo dục Khoa học, Viện Nghiên cứu Giáo dục STEM của Đại học Missouri (Mỹ) đã có bài viết rút ra ba đặc điểm quan trọng khi nói về giáo dục STEM [6]. 7
 Thứ nhất đó là cách tiếp cận "liên ngành": Khác với "đa ngành", cách tiếp cận “liên ngành” dù cũng là có nhiều ngành, nhiều lĩnh vực nhƣng nó thể hiện rõ sự kết nối và bổ trợ lẫn nhau trong các ngành. Do vậy, nếu một chƣơng trình học, một trƣờng học, một tổ chức giáo dục chỉ có nhiều môn, nhiều giáo viên dạy các ngành khác nhau mà không có sự kết nối và bổ trợ lẫn nhau thì chƣa đƣợc gọi là giáo dục STEM.  Thứ hai là sự lồng ghép với các bài học trong thế giới thực: Đó là sự thể hiện tính thực tiễn và tính ứng dụng kiến thức trong việc giải quyết các vấn đề thực tiễn. Học sinh phá đƣợc rào cản của việc học kiến thức lý thuyết khô khan trên sách vở với thực hành ứng dụng thực tế. Do vậy, chƣơng trình giáo dục STEM bắt buộc phải hƣớng học sinh đến các hoạt động thực hành. Các em vận dụng kiến thức, nguyên lý để tạo ra sản phẩm hoặc giải quyết các vấn đề của thực tế cuộc sống.  Thứ ba là sự kết nối từ trƣờng học, cộng đồng đến các tổ chức toàn cầu: Trong thời đại cách mạng công nghiệp 4.0 hiện nay, nơi mà tự động hóa và điều khiển từ xa thông qua các thiết bị điện tử di động lên ngôi, thông qua đƣờng truyền Internet. Do vậy, quá trình giáo dục STEM không chỉ hƣớng đến vấn đề cụ thể của địa phƣơng mà phải đặt trong mối liên hệ với bối cảnh kinh tế toàn cầu và các xu hƣớng chung của thế giới, ví dụ nhƣ biến đổi khí hậu, năng lƣợng tái tạo… 1.1.3. Mục tiêu của giáo dục STEM Giáo dục STEM hƣớng tới ba mục tiêu chính [3-tr.13]. Mục tiêu giáo dục STEM Phát triển năng lực Phát triển năng lực Định hƣớng nghề đặc thù STEM cốt lõi nghiệp Hình 1.2 Sơ đồ mục tiêu của giáo dục STEM 8
 Phát triển năng lực đặc thù của các môn học về STEM cho học sinh: Bao gồm kiến thức về khoa học, công nghệ, kỹ thuật, toán học. Học sinh biết cách tổng hợp, liên kết và cân bằng những kiến thức đó nhằm có đƣợc giải pháp tốt nhất giải quyết vấn đề thực tiễn.  Phát triển năng lực cốt lõi cho học sinh: Học sinh đƣợc phát triển khả năng tƣ duy logic sáng tạo, kỹ năng hợp tác nhóm, kỹ năng giải quyết vấn đề. Ngoài ra, học sinh có cơ hội phát triển các kỹ năng mềm toàn diện hơn mà hông tạo cảm giác nặng nề, quá tải với mỗi bài học.  Định hƣớng nghề nghiệp cho học sinh: Với học sinh phổ thông, việc theo học các môn học STEM còn có ảnh hƣởng tích cực tới khả năng lựa chọn nghề nghiệp tƣơng lai. Khi đƣợc học nhiều dạng kiến thức trong một thể tích hợp, sẽ tạo cho học sinh sự chủ động, hứng thú với việc học tập thay vì thái độ chán nản hoặc tránh né một lĩnh vực nào đó. Từ nền tảng đó sẽ khuyến h ch các em có định hƣớng tốt hơn hi chọn chuyên ngành cho các bậc học cao hơn và sự chắc chắn cho cả sự nghiệp về sau. 1.2. Kỹ thuật dạy học sử dụng trong giáo dục STEM. Kỹ thuật dạy học là những biện pháp, cách thức hoạt động của của giáo viên và học sinh trong các tình huống hành động nhỏ nhằm thực hiện và điều khiển quá trình dạy học. Các kỹ thuật dạy học là những đơn vị nhỏ nhất của phƣơng pháp dạy học. Có những kỹ thuật dạy học chung, có những kỹ thuật đặc thù của từng phƣơng pháp dạy học [7]. Trong giáo dục STEM, giáo viên có thể chọn lọc áp dụng những kỹ thuật dạy học vào bài giảng giúp tiết dạy đạt hiệu quả cao nhất với từng chủ đề STEM. Những kỹ thuật dạy học tích cực là một trong những lựa chọn hàng đầu. Kỹ thuật dạy học tích cực hỗ trợ giúp học sinh không những tiếp thu kiến thức một cách nhanh chóng mà còn phát triển năng lực. Kỹ thuật dạy học này còn mang ý nghĩa đặc biệt trong việc phát huy tính tích cực của học sinh tham gia vào quá trình học tập; kích thích khả năng tƣ duy, tính sáng tạo và sự cộng tác làm việc nhóm của học sinh. Điều quan trọng là giáo viên phải biết linh 9
hoạt chọn ĩ thuật dạy học phù hợp tuỳ theo bài học. Giáo viên có thể áp dụng những kỹ thuật dạy học tích cực sau: 1. Kỹ thuật “các mảnh ghép”. 2. Kỹ thuật “ hăn trải bàn”. 3. Kỹ thuật “động não”, 4. Kỹ thuật “lƣợc đồ tƣ duy”, 5. Kỹ thuật “ghép nhóm”. 6. Kỹ thuật “bể cá”. 7. Kỹ thuật “chia sẻ nhóm đôi”. 8. Kỹ thuật “tia chớp”. 9. Kỹ thuật “ổ bi”. 10. Kĩ thuật "XYZ". 11. Kĩ thuật Kipling. 12. Kĩ thuật KWL. 13. Kỹ thuật đặt câu hỏi. 14. Và các kỹ thuật dạy học tích cực khác. 1.3. Quy trình thiết kế và tổ chức bài giảng dạy học chủ đề STEM 1.3.1. Quy trình thiết kế xây dựng bài học STEM [5].  Bƣớc 1: Lựa chọn chủ đề bài học STEM: Dựa vào các vấn đề thực tiễn, các tình huống xảy ra có vấn đề, các hiện tƣợng, quá trình, ứng dụng trong cuộc sống hàng mà gắn với nó là những iến thức nằm trong chƣơng trình các môn học... để lựa chọn chủ đề của bài học. Những ứng dụng đó có thể là các hiện tƣợng Vật Lý gần gũi nhƣ: Sự chìm, nổi - lực đẩy Ác-si-mét - Thuyền/bè; Hiện tƣợng tán sắc ánh sáng - T nh chất sóng của ánh sáng - Máy quang phổ lăng nh; Hiện tƣợng húc xạ và phản xạ ánh sáng - Gƣơng cầu và thấu nh - Cầu vồng - Ống nhòm, nh thiên văn; Hiện tƣợng cảm ứng điện từ - Định luật Cảm ứng điện từ và Định luật Lenxơ - Máy phát điện/động cơ điện/máy bắt muỗi;… Lựa chọn chủ đề bài học STEM giáo viên cần xác định rõ mục tiêu, ý tƣởng chủ đề STEM và những iến thức STEM trong bài học. 10
 Bƣớc 2: Xác định vấn đề cần giải quyết trong bài học: Chủ đề STEM giống nhƣ một bài toán mở có t nh chất ỹ thuật đặt ra cho học sinh nhằm hƣớng các em giải quyết vấn đề thực tiễn. Vậy nên câu hỏi của bài toán cần xác định rõ ràng. Do đó, sau hi chọn đƣợc chủ đề STEM của bài học, giáo viên cần xác định rõ vấn đề cần giải quyết. Sao cho khi thực hiện giải quyết vấn đề đó, học sinh sẽ nắm đƣợc những iến thức, ĩ năng cần dạy trong chƣơng trình môn học đã đƣợc lựa chọn để xây dựng bài học. Nhiệm vụ giao cho học sinh thực hiện trong các bài học có thể là: Thiết ế, chế tạo một mô hình thực tế nào đó. Giáo viên có thể dẫn hƣớng học sinh bằng cách xây dựng bộ câu hỏi định hƣớng chủ đề STEM.  Bƣớc 3: Xây dựng tiêu ch của thiết bị, giải pháp giải quyết vấn đề: Sau hi đã xác định vấn đề cần giải quyết, giáo viên cần xác định rõ tiêu chí của thiết bị sản phẩm, giải pháp giải quyết vấn đề. Những tiêu ch này là căn cứ quan trọng để dẫn hƣớng học sinh đề xuất giả thuyết hoa học/thiết ế mẫu sản phẩm/giải pháp giải quyết vấn đề. Nó giúp học sinh thực hiện đúng vấn đề cần giải quyết trong bài học, tránh lạc đề, sai mục đ ch. Đối với các ví dụ nêu trên, tiêu ch có thể là: Chế tạo ống nhòm từ thấu nh hội tụ, phân ì; quan sát đƣợc vật ở xa với độ bội giác trong hoảng nào đó; chế tạo và lắp ráp đƣợc máy bắt muỗi từ nguồn điện một chiều 6V; xây dựng đƣợc bản vẽ thiết ế mô hình nhà chống sét…  Bƣớc 4: Thiết ế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học chủ đề STEM: Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học đƣợc thiết ế theo các phƣơng pháp và ĩ thuật dạy học t ch cực với 3 loại hoạt động học: tìm hiểu thực tiễn, nghiên cứu iến thức nền và giải quyết vấn đề. Cần thiết ế rõ ràng về mục đ ch, nội dung và sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành trong mỗi hoạt động học. Để tạo hiệu quả cao nhất, các hoạt động học có thể đƣợc tổ chức ở trong và ngoài lớp học (ở trƣờng, ở nhà và cộng đồng). Ngoài ra, giáo viên cần thiết ế bài học điện tử trên mạng để hƣớng dẫn, hỗ trợ hoạt động học của học sinh bên ngoài lớp học. 1.3.2. Tiến trình tổ chức bài giảng dạy học chủ đề STEM [5]. Hoạt động 1: Tìm hiểu thực tiễn, phát hiện vấn đề 11