Khóa luận tốt nghiệp đại học: Tổ chức dạy học một số kiến thức phần “Điện học” Vật lí 11 theo định hướng giáo dục STEM

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:68

Thêm vào BST

Báo xấu

3
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khóa luận tốt nghiệp đại học "Tổ chức dạy học một số kiến thức phần “Điện học” Vật lí 11 theo định hướng giáo dục STEM" trình bày các nội dung chính sau: Cơ sở lí luận và thực tiễn của dạy học theo định hướng giáo dục STEM; Tổ chức dạy học một số kiến thức phần "Điện học" Vật lí 11 theo định hướng giáo dục STEM; Thực nghiệm sư phạm.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Khóa luận tốt nghiệp đại học: Tổ chức dạy học một số kiến thức phần “Điện học” Vật lí 11 theo định hướng giáo dục STEM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA LÝ – HÓA - SINH ---------- HUỲNH THỊ THU THẢO TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC PHẦN “ĐIỆN HỌC” VẬT LÍ 11 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Quảng Nam, tháng 05 năm 2021
TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA LÝ – HÓA - SINH ---------- KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Tên đề tài: TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC PHẦN “ĐIỆN HỌC” VẬT LÍ 11 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM Sinh viên thực hiện HUỲNH THỊ THU THẢO MSSV: 2117020113 CHUYÊN NGÀNH: SƯ PHẠM VẬT LÝ Khóa học: 2017 – 2021 Cán bộ hướng dẫn Th.S. BÙI XUÂN DIỆU MSCB:……………. Quảng Nam, tháng 05 năm 2021
LỜI CẢM ƠN Khóa luận này được hoàn thành tại trường Đại học Quảng Nam, trong quá trình làm khóa luận tốt nghiệp em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ em để hoàn tất khóa luận. Lời đầu tiên, em xin kính gửi lời cảm ơn đến BGH trường Đại học Quảng Nam, quý thầy cô lãnh đạo Vật lí cùng quý thầy, cô trong khoa đã tạo điều kiện để em thực hiện khóa luận này. Em cũng xin cảm ơn chân thành và sâu sắc đến giảng viên hướng dẫn Th.S Bùi Xuân Diệu khoa Lí – Hóa - Sinh đã định hướng, cố vấn chỉ dẫn, giúp đỡ cho em trong suốt quá trình làm khóa luận này, giúp em hoàn thành đề tài đúng thời hạn. Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các chuyên gia, quý thầy cô giáo và các em HS đã tham gia, hợp tác và tạo điều kiện, giúp đỡ em trong suốt quá trình nghiên cứu. Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cha mẹ, gia đình, người thân, bạn bè đã luôn quan tâm, ủng hộ, động viên, khích lệ, và giúp đỡ để em hoàn thành tốt bài khóa luận của mình. Mặc dù, đã rất cố gắng nhưng khóa luận này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự đóng góp, chỉ bảo từ quý thầy cô để khóa luận được hoàn thiện hơn. Cuối cùng, em xin kính chúc quý thầy cô giáo trường Đại học Quảng Nam thật dồi dào sức khỏe để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình. Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn! Quảng Nam, tháng 5 năm 2021. Huỳnh Thị Thu Thảo
LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đây là công trình do chính em thực hiện. Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong khóa luận là trung thực, khách quan, nghiêm túc và chưa từng được tác giả khác công bố trong bất cứ công trình nào. Nếu phát hiện điều gì không đúngem xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về nội dung khóa luận của mình. Quảng Nam, tháng 05 năm 2021 Người thực hiện Huỳnh Thị Thu Thảo
DANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt Science,Technology, Khoa học, Công nghệ, Kĩ STEM Engineering, Mathematics thuật và Toán học THCS Trung học cơ sở THPT Trung học phổ thông KHKT Khoa học kĩ thuật CLB Câu lạc bộ GD&ĐT Giáo dục và Đào tạo SGK Sách giáo khoa THM Trường học mới Viet Nam, ESCUELA, VNEN Trường học mới ở Việt Nam NUVEA Engagment, Exploration Explanation, Đặt vấn đề, khám phá, giải 5E Elaboration/Extension, thích, mở rộng và đánh giá Evaluation BGDĐT- Bộ giáo dục đào tạo – Giáo GDTrH dục truyền hình NXB Nhà xuất bản BGH Ban giám hiệu TN Thực nghiệm ĐC Đối chứng PPDH Phương pháp dạy học GV Giáo viên HS Học sinh
DANH MỤC HÌNH ẢNH SƠ ĐỒ Hình 1.1. Chu trình STEM ..............................................................................................4 Hình 1.2. Mối liên hệ của Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học ........................6 Hình 1.3. Giáo dục STEM và giáo dục truyền thống ......................................................9 Hình 1.4. Tiến trình bài học STEM ...............................................................................10 Hình 1.5. Mô hình 5E hướng dẫn tích hợp STEM ........................................................14 Hình 2.1. Sơ đồ nối dây cảm biến với Arduino UNO R3 .............................................38 Hình 2.2: Sơ đồ nối dây Arduino UNO R3 và servo.....................................................38 Biểu đồ 3.1. Phân bố điểm hai nhóm TN và ĐC ...........................................................46 Biểu đồ 3.2. Đồ thị phân bố tần suất số 1 ......................................................................47 Biểu đồ 3.3. Biểu đồ phân loại HS theo học lực số 1 ....................................................48
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Phương pháp dạy học 5E ..............................................................................13 Bảng 1.2. Tiêu chí đánh giá dự án khoa học .................................................................16 Bảng 2.1. Tiêu chí đánh giá tiến trình dạy học ..............................................................26 Bảng 2.2. Đánh giá kế hoạch dạy học chủ đề STEM trong môn học ...........................27 Bảng 3.1. Bảng phân bố HS được chọn làm mẫu TN ...................................................42 Bảng 3.2. Bảng thống kê các điểm số (Xi) của bài kiểm số 1 .......................................45 Bảng 3.3. Bảng phân phối tần suất số 1 ........................................................................46 Bảng 3.4. Bảng phân loại theo học lực của HS số 1 .....................................................48 Bảng 3.5. Kết quả điều tra mức độ đồng tình của HS ...................................................49
MỤC LỤC PHẦN 1. MỞ ĐẦU .........................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài .........................................................................................................1 2. Lịch sử nghiên cứu đề tài ............................................................................................2 3. Mục tiêu đề tài .............................................................................................................2 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...............................................................................2 5. Nhiệm vụ nghiên cứu ..................................................................................................2 6. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................................3 7. Giả thuyết khoa học .....................................................................................................3 8. Bố cục của khóa luận ...................................................................................................3 PHẦN 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU............................................................................4 CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM ..........................................................................................4 1.1. Khái niệm STEM ......................................................................................................4 1.2. Giáo dục STEM ........................................................................................................4 1.3. Một số vấn đề cơ bản về giáo dục STEM ................................................................6 1.3.1. STEM trong chương trình giáo dục ở Việt Nam ...................................................6 1.3.2. Mục tiêu giáo dục STEM ......................................................................................6 1.3.3. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM .....................................................................7 1.3.4. Ưu điểm và hạn chế của giáo dục STEM ở Việt Nam ..........................................8 1.3.4.1. Ưu điểm của giáo dục STEM .............................................................................8 1.3.4.2. Hạn chế của giáo dục STEM ..............................................................................8 1.3.4.3. Sự khác biệt giữa giáo dục STEM và giáo dục truyền thống .............................9 1.4. Giáo dục STEM trong trường trung học ..................................................................9 1.4.1. Dạy học các môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM ............................9 1.4.2. Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM và nghiên cứu khoa học .........................15 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ..............................................................................................18 CHƯƠNG 2. TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC PHẦN “ĐIỆN HỌC” VẬT LÍ 11 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM...............................................19 2.1. Phân tích nội dung kiến thức của phần ‘Điện học’ Vật lí 11 THPT ......................19 2.2. Mục tiêu phần điện học ..........................................................................................20 2.2.1. Mục tiêu về kiến thức ..........................................................................................20 2.2.2. Mục tiêu về kĩ năng .............................................................................................22
2.2.3. Mục tiêu về thái độ ..............................................................................................22 2.3. Xây dựng và thực hiện bài học STEM ...................................................................23 2.3.1. Tiêu chí xây dựng bài học STEM ........................................................................23 2.3.2. Quy trình xây dựng bài học STEM .....................................................................24 2.3.3. Tiêu chí đánh giá bài học STEM .........................................................................26 2.4. Thiết kế tiến trình dạy học một số nội dung phần điện học Vật lí 11 theo phương pháp giáo dục STEM .....................................................................................................29 2.4.1. Giáo án dạy học STEM .......................................................................................29 2.4.2. Sơ đồ nối dây và cách lập trình ...........................................................................38 2.4.2.1. Sơ đồ nối dây ....................................................................................................38 2.4.2.2: Lập trình cho thùng rác thông minh .................................................................38 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ..............................................................................................41 CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ..................................................................42 3.1. Mô tả thực nghiệm sư phạm ...................................................................................42 3.1.1. Mục đích thực nghiệm .........................................................................................42 3.1.2. Nội dung thực nghiệm .........................................................................................42 3.1.3. Đối tượng thực nghiệm ........................................................................................42 3.1.4. Thời gian thực nghiệm ........................................................................................42 3.1.5. Phương pháp thực nghiệm sư phạm ....................................................................42 3.2. Tổ chức thực nghiệm sư phạm ...............................................................................42 3.2.1. Chuẩn bị thực nghiệm .........................................................................................42 3.2.2. Tổ chức thực nghiệm ...........................................................................................43 3.2.3. Điều tra thăm dò ..................................................................................................44 3.3. Những thuận lợi và khó khăn trong quá trình thực nghiệm. ..................................44 3.3.1. Thuận lợi ..............................................................................................................44 3.3.2. Khó khăn..............................................................................................................44 3.4. Kết quả TN .............................................................................................................45 3.4.1. Kết quả điều tra thăm dò .....................................................................................45 3.4.2. Đánh giá kết quả TN............................................................................................45 3.4.2.1. Kết quả đánh giá về kiến thức ..........................................................................45 3.4.2.2. Kết quả điều tra HS ..........................................................................................49 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ..............................................................................................50
PHẦN 3. KẾT LUẬN VÀ KHIẾN NGHỊ ....................................................................51 1. Kết luận......................................................................................................................51 2. Khuyến nghị ..............................................................................................................51 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................52 PHỤ LỤC ..................................................................................................................... P1 PHỤ LỤC 1 .................................................................................................................. P1 PHỤ LỤC 2 .................................................................................................................. P4 PHỤ LỤC 3 .................................................................................................................. P5
PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Xã hội ngày càng phát triển đòi hỏi con người chúng ta phải chủ động, sáng tạo nhiều hơn trong công việc để mang lại hiệu quả tốt nhất. Điều này đặt ra cho ngành giáo dục nhiệm vụ cần chuẩn bị cho HS những kĩ năng và kiến thức theo chuẩn toàn cầu để đáp ứng với nhu cầu hội nhập ngày càng cao của xã hội. Giáo dục STEM là một quan điểm dạy học theo tiếp cận liên ngành từ hai trong các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên. Trong đó nội dung học tập được gắn với thực tiễn, phương pháp dạy học theo quan điểm dạy học định hướng hành động. Dạy học theo định hướng giáo dục STEM giúp HS vừa học lí thuyết gắn với thực tiễn. Bên cạnh việc phát triển các năng lực và tư duy kĩ thuật, giáo dục STEM còn có mục đích nhằm định hướng nghề nghiệp cho HS. Việt Nam chúng ta cũng đang từng bước đổi mới giáo dục và hướng đến mô hình giáo dục STEM nhưng chỉ đang ở bước truyền thông và mang tính thử nghiệm, chưa thực sự trở thành một hoạt động giáo dục chính thức trong trường phổ thông. Do vậy, giáo dục STEM rất cần sự quan tâm và nhận thức của toàn xã hội. Vật lí với đặc thù là bộ môn khoa học thực nghiệm có tính công nghệ và kĩ thuật rất cao, có nhiều kiến thức liên quan đến thực tiễn, thực hành cùng với nền tảng để học Vật lí là Toán học nên rất thuận lợi trong việc triển khai dạy học theo phương thức STEM bằng các hình thức tăng cường các hoạt động nghiên cứu, trải nghiệm sáng tạo, câu lạc bộ…Qua đó giúp HS hiểu được các ứng dụng khoa học kĩ thuật, chế tạo các sản phẩm áp dụng vào đời sống thực tiễn, đồng thời giúp HS không những hiểu sâu sắc về kiến thức Vật lí, mà từ đó tạo động lực, lòng đam mê, yêu thích bộ môn. Nói tóm lại, dạy học Vật lí theo phương thức STEM là một hướng giáo dục phù hợp giúp HS phát triển đầy đủ các năng lực đặc thù và năng lực cốt lõi theo mục tiêu của chương trình GDPT mới. Qua quá trình nghiên cứu và giảng dạy bộ môn Vật lí ở THPT chúng tôi thấy có thể khai thác, thiết kế và thực hiện được nhiều chủ đề dạy học STEM ở tất cả các phân môn cơ, nhiệt, điện, quang và một số phần khác của bộ môn Vật lí. Trong thực tiễn, các loại máy móc, đồ dung quen thuộc, gần gũi phục vụ trong đời sống đa phần là những sản phẩm được ứng dụng từ điện học nên khai thác các chủ đề để dạy học STEM phần điện học trong chương trình vật lí phổ thông sẽ kích thích được sự hứng thú, tích cực của HS trong quá trình dạy học. 1
Xuất phát từ những lí do trên, tôi đã lựa chọn đề tài: “ Tổ chức dạy học một số kiến thức phần “ Điện học” vật lí 11 theo định hướng giáo dục STEM để làm đề tài nghiên cứu. 2. Lịch sử nghiên cứu đề tài Hiện nay, có rất nhiều công trình nghiên cứu về STEM và được in thành sách như: Thiết kế và tổ chức chủ đề giáo dục STEM cho HS THCS và cho HS THPT và Dạy học chủ đề STEM cho HS THCS và HS THPT của Th.s Nguyễn Thanh Nga; Giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông của Nguyễn Văn Biên ; Dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng STEM của Lê Xuân Quang,… Trên cơ sở nghiên cứu, tìm hiểu về giáo dục STEM, ta có thể thấy hầu hết các tài liệu STEM ở trên đều đưa ra những khái niệm chung và thiết kế tổ chức chủ đề giáo dục STEM ở một số môn tổng hợp mà chưa đi sâu vào nghiên cứu riêng từng bộ môn, từng nội dung cụ thể có thể ứng dụng STEM, đặc biệt là đối với bộ môn Vật lí. Trong năm học 2016-2017, Hội đồng Anh đã phối hợp chặt chẽ với Bộ GD&ĐT triển khai thí điểm phương thức giáo dục STEM tại 14 trường trung học thuộc 5 tỉnh/thành phố: Hà Nội (8 trường); Nam Định (1 trường); Quảng Ninh (1 trường); Hải Phòng (1 trường) và Hải Dương (3 trường) bước đầu đem lại những kết quả tích cực. 3. Mục tiêu đề tài - Xây dựng cơ sở lí luận về giáo dục STEM và cơ sở lí luận, cơ sở thực tiễn về dạy học môn Vật lí, cụ thể là nội dung phần Điện học lớp 11 theo định hướng giáo dục STEM. - Thiết kế quy trình dạy học một số nội dung kiến thức, phương pháp giải bài tập phần Điện học theo định hướng giáo dục STEM và vận dụng vào dạy học môn Vật lí 11 phổ thông ở Việt Nam. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: phần Điện học vật lí 11 theo định hướng giáo dục STEM. - Phạm vi nghiên cứu: quá trình dạy và học môn Vật lí 11 phần Điện học. Phạm vi khảo sát tại trường THPT Trần Cao Vân, thành phố Tam Kỳ, tỉnh Quảng Nam 5. Nhiệm vụ nghiên cứu - Xây dựng cơ sở lí luận và thực tiễn về dạy học môn Vật lí 11 phần Điện học theo định hướng giáo dục STEM. 2
- Xây dựng quy trình dạy học một số nội dung phần điện học Vật lí 11 theo định hướng giáo dục STEM. Đề xuất phương pháp luận xây dựng chủ đề giáo dục STEM trong dạy học kiến thức này. Trên cơ sở đó thực nghiệm với môn Vật lí 11 phần Điện học. - Thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm nghiệm đánh giá giả thuyết nêu ra. 6. Phương pháp nghiên cứu - Nhóm phương pháp nghiên cứu lí luận (phương pháp phân tích, tổng hợp, khái quát hóa). - Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn (phương pháp điều tra, phương pháp quan sát sư phạm, phương pháp thực nghiệm sư phạm). - Nhóm phương pháp hỗ trợ (phương pháp thống kê Toán học…). 7. Giả thuyết khoa học Nếu thiết kế được quy trình dạy học môn Vật lí theo định hướng giáo dục STEM và vận dụng vào xây dựng các chủ đề, nội dung, cách thức tổ chức hoạt động dạy và học, kiểm tra đánh giá môn Vật lí sẽ tác động tích cực đến kết quả học tập, tạo sự hứng thú và góp phần hình thành, phát triển năng lực cốt lõi (năng lực giải quyết vấn đề, năng lực sáng tạo, năng lực hợp tác, làm việc nhóm,…) cho HS trong dạy học môn Vật lí theo định hướng đổi mới toàn diện giáo dục Việt Nam. 8. Bố cục của khóa luận Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, phụ lục thì khóa luận gồm có 3 chương: Chương 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn của dạy học theo định hướng giáo dục STEM. Chương 2. Tổ chức dạy học một số kiến thức phần " Điện học" Vật lí 11 theo định hướng giáo dục STEM. Chương 3. Thực nghiệm sư phạm. 3
PHẦN 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA DẠY HỌC PHẦN “ĐIỆN HỌC” VẬT LÍ 11 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 1.1. Khái niệm STEM STEM là viết tắt của từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật), Mathematics (Toán học). Giáo dục STEM về bản chất được hiểu 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. Sự phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học được mô tả bởi chu trình STEM (Hình 1.1), trong đó Science là quy trình sáng tạo ra kiến thức khoa học; Engineering là quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ mới nhằm giải quyết các vấn đề; Mathematics là công cụ được sử dụng để thu nhận kết quả và chia sẻ kết quả đó với những người khác. Hình 1.1. Chu trình STEM 1.2. Giáo dục STEM Giáo dục STEM là một cách tiếp cận liên ngành trong quá trình học, trong đó các khái niệm học thuật mang tính nguyên tắc được lồng ghép với các bài học trong thực tế, ở đó các HS áp dụng các kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán vào trong bối cảnh cụ thể, giúp kết nối giữa trường 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 4
với đó có thể cạnh tranh trong nền kinh tế mới. Trong nghiên cứu này giáo dục STEM cũng có thể được hiểu theo tác giả Lê Xuân Quang như sau: “Giáo dục STEM là một quan điểm dạy học theo tiếp cận liên ngành từ hai trong các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên. Trong đó nội dung học tập được gắn với thực tiễn, phương pháp dạy học theo quan điểm dạy học định hướng hành động”. STEM được hiểu trong giáo dục là: Science (Khoa học): Là môn học nhằm phát triển khả năng sử dụng các kiến thức Khoa học (Vật lí, Hóa học, Sinh học và Khoa học Trái Đất) của HS, không chỉ giúp HS hiểu về thế giới tự nhiên mà còn có thể vận dụng kiến thức đó để giải quyết các vấn đề khoa học trong cuộc sống hàng ngày. Technology (Công nghệ): Là môn học nhằm phát triển khả năng sử dụng, quản lí, hiểu và đánh giá công nghệ của HS. Nó cung cấp cho HS những cơ hội để hiểu về công nghệ được phát triển như thế nào, cung cấp cho những kĩ năng để có thể phân tích được sự ảnh hưởng của công nghệ mới tới cuộc sống hàng ngày của HS và của cộng đồng… Engineering (Kĩ thuật): Là môn học nhằm phát triển sự hiểu biết ở HS về cách công nghệ đang phát triển thông qua quá trình thiết kế kĩ thuật. Kĩ thuật cung cấp cho HS những cơ hội để tích hợp kiến thức của nhiều môn học, giúp cho những khái niệm liên quan trở nên tường minh trong cuộc sống của họ. Kĩ thuật cũng cung cấp cho HS những kĩ năng để có thể vận dụng sáng tạo cơ sở Khoa học và Toán học trong quá trình thiết kế các đối tượng, các hệ thống hay xây dựng các quy trình sản xuất. Mathematics (Toán học): Là môn học nhằm phát triển ở HS khả năng phân tích, biện luận và truyền đạt ý tưởng một cách hiệu quả thông qua việc tính toán, giải thích, các giải pháp giải quyết các vấn đề toán học trong các tình huống đặt ra. Như vậy, giáo dục STEM là một phương thức giáo dục nhằm trang bị cho HS những kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của chúng trong thực tiễn, qua đó phát triển cho HS năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề cùng với những năng lực khác tương ứng, đáp ứng được yêu cầu của sự phát triển kinh tế – xã hội. 5
Hình 1.2. Mối liên hệ của Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học 1.3. Một số vấn đề cơ bản về giáo dục STEM 1.3.1. STEM trong chương trình giáo dục ở Việt Nam Bộ GD&ĐT đã đưa ra định hướng các hình thức có thể triển khai STEM như sau: - Dạy học các môn học theo phương thức giáo dục STEM - Tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM - Tổ chức hoạt động nghiên cứu Khoa học, Kĩ thuật. 1.3.2. Mục tiêu giáo dục STEM Dưới góc độ giáo dục và vận dụng trong bối cảnh Việt Nam, giáo dục STEM một mặt thực hiện đầy đủ mục tiêu giáo dục đã nêu trong chương trình giáo dục phổ thông, mặt khác giáo dục STEM nhằm: - Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc về STEM cho HS: Đó là những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các môn học Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Trong đó HS biết liên kết các kiến thức Khoa học, Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Biết sử dụng, quản lí và truy cập Công nghệ. HS biết về quy trình thiết kế và chế tạo ra các sản phẩm. - Phát triển các năng lực cốt lõi cho HS: Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho HS những cơ hội cũng như thách thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu của thế kỉ 21. Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, Toán học, HS sẽ được phát triển tư duy phê phán, khả năng hợp tác để thành công. 6
- Định hướng nghề nghiệp cho HS: Giáo dục STEM sẽ tạo cho HS có những kiến thức, kĩ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như cho nghề nghiệp trong tương lai của HS. Từ đó, góp phần xây dựng lực lượng lao động có năng lực, phẩm chất tốt đặc biệt là lao động trong lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng và phát triển đất nước. 1.3.3. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM Việc đưa giáo dục STEM vào trường THPT mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi mới giáo dục phổ thông. Cụ thể là: – Đảm bảo giáo dục toàn diện: Triển khai giáo dục STEM ở nhà trường, bên cạnh các môn học đang được quan tâm như Toán, Khoa học, các lĩnh vực Công nghệ, Kĩ thuật cũng sẽ được quan tâm, đầu tư trên tất cả các phương diện về đội ngũ GV, chương trình, cơ sở vật chất. – Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM: Các dự án học tập trong giáo dục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn, HS được hoạt động, trải nghiệm và thấy được ý nghĩa của tri thức với cuộc sống, nhờ đó sẽ nâng cao hứng thú học tập của HS. – Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho HS: Khi triển khai các dự án học tập STEM, HS hợp tác với nhau, chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm vụ học; được làm quen hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học. Các hoạt động nêu trên góp phần tích cực vào hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực cho HS. – Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu quả giáo dục STEM, cơ sở giáo dục phổ thông thường kết nối với các cơ sở giáo dục nghề nghiệp, đại học tại địa phương nhằm khai thác nguồn lực về con người, CSVC triển khai hoạt động giáo dục STEM. Bên cạnh đó, giáo dục STEM phổ thông cũng hướng tới giải quyết các vấn đề có tính đặc thù của địa phương. – Hướng nghiệp, phân luồng: Tổ chức tốt giáo dục STEM ở trường trung học, HS sẽ được trải nghiệm trong các lĩnh vực STEM, đánh giá được sự phù hợp, năng khiếu, sở thích của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM. Thực hiện tốt giáo dục STEM ở trường trung học cũng là cách thức thu hút HS theo học, lựa chọn các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM, các ngành nghề có nhu cầu cao về nguồn nhân lực trong cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư. 7
1.3.4. Ưu điểm và hạn chế của giáo dục STEM ở Việt Nam 1.3.4.1. Ưu điểm của giáo dục STEM Kiến thức và Kĩ năng STEM liên quan 4 lĩnh vực Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật), Mathematics (Toán học) được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp HS vừa nắm vững lý thuyết vừa thực hành, tạo ra sản phẩm thực tế, ứng dụng vào cuộc sống. Có 6 kĩ năng chính HS sẽ được phát huy, rèn luyện khi tham gia các khóa học theo định hướng STEM: - Kĩ năng quan sát - Kĩ năng lên kế hoạch - Kĩ năng thực hành - Kĩ năng phân tích toán học - Kĩ năng đánh giá - Kĩ năng giao tiếp 1.3.4.2. Hạn chế của giáo dục STEM Giáo dục STEM đã được nhắc tới nhiều nhưng chưa được triển khai diện rộng do nhiều vấn đề như về cơ sở hạ tầng, về giáo trình và về chất lượng giáo viên. - Với khung chương trình đề ra, giáo viên vẫn gặp khó khăn trong tổ chức các nội dung, chủ đề sao cho vừa bảo đảm yêu cầu của khung chương trình, vừa phát huy sức sáng tạo của học sinh. - Một khó khăn khác là trình độ giáo viên. Phần lớn giáo viên chỉ được đào tạo đơn môn, do đó sẽ gặp khó khăn nếu triển khai dạy học theo hướng liên ngành như giáo dục STEM bởi đây là phương pháp đòi hỏi thời gian, công sức và chất xám cho mỗi tiết học lớn hơn giảng dạy trong trường. Bên cạnh đó, đa số giáo viên còn ngại học hỏi, ngại chia sẻ với đồng nghiệp, nên chưa có sự phối hợp tốt giữa giáo viên các bộ môn trong dạy học STEM. - Việc kiểm tra đánh giá nếu chậm đổi mới sẽ là rào cản lớn nhất ngăn cản sự triển khai STEM trong trường phổ thông, vì STEM đánh giá thông qua sản phẩm, quá trình. Sinh viên vẫn còn tâm lý học để lấy điểm, lấy bằng; thường xuyên không tìm kiếm và tự nghiên cứu tài liệu liên quan đến môn học. - Ngoài ra, sĩ số lớp học quá đông cũng gây khó khăn cho tổ chức hoạt động, cản trở việc đổi mới phương pháp dạy học của giáo viên. Việc không có phòng học STEM 8
hoặc phòng thực hành để học sinh có nơi làm việc nhóm, nghiên cứu, thí nghiệm cũng là một khó khăn. Với các nội dung học tập chuyên sâu hơn như khoa học máy tính, robotic, lập trình thì cần đầu tư kinh phí lớn hơn, nên đây cũng là rào cản. + Trường học ở nông thôn sẽ gặp khó khăn về cơ sở vật chất. 1.3.4.3. Sự khác biệt giữa giáo dục STEM và giáo dục truyền thống Hình 1.3. Giáo dục STEM và giáo dục truyền thống Giáo dục STEM và giáo dục truyền thống có sự khác nhau rõ rệt về phương pháp dạy. Và hiện nay, Đảng và Nhà nước ta cũng đang nghiên cứu và thử nghiệm phương pháp giáo dục STEM trên diện rộng. Điều này hứa hẹn một tương lai không xa, tất cả HS sẽ từng bước từng bước tiếp cận với nền giáo dục mới này và được giáo dục tốt nhất để trở thành một người tài giỏi, có ích cho xã hội. 1.4. Giáo dục STEM trong trường trung học 1.4.1. Dạy học các môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM Mỗi bài học STEM trong chương trình giáo dục phổ thông đề cập đến một vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi HS phải học và sử dụng kiến thức thuộc các môn học trong chương trình để sử dụng vào giải quyết vấn đề đó. Tiến trình mỗi bài học STEM được thực hiện phỏng theo quy trình kĩ thuật (Hình 1.4), trong đó việc "Nghiên cứu 9
kiến thức nền" (background research) trong tiến trình dạy học mỗi bài học STEM chính là việc học để chiếm lĩnh nội dung kiến thức trong chương trình giáo dục phổ thông tương ứng với vấn đề cần giải quyết trong bài học, trong đó HS là người chủ động nghiên cứu SGK, tài liệu bổ trợ, tiến hành các thí nghiệm theo chương trình học (nếu có) dưới sự hướng dẫn của GV; vận dụng kiến thức đã học để đề xuất, lựa chọn giải pháp giải quyết vấn đề; thực hành thiết kế, chế tạo, thử nghiệm mẫu; chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh thiết kế. Thông qua quá trình học tập đó, HS được rèn luyện nhiều kĩ năng để phát triển phẩm chất, năng lực. Xác định vấn đề Nghiên cứu kiến thức nền Toán Lý Hóa Sinh Tin CN Đề xuất các giải pháp/bản thiết kế Lựa chọn giải pháp/bản thiết kế Chế tạo mô hình (nguyên mẫu) Thử nghiệm và đánh giá Chia sẻ và thảo luận Điều chỉnh thiết kế Hình 1.4. Tiến trình bài học STEM 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 nọ mới sang bước kia) mà có những bước được thực hiện song hành, tương hỗ 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: 10