Luận án Tiến sĩ Khoa học giáo dục: Dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:236

Thêm vào BST

Báo xấu

47
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích của Luận án này nghiên cứu lí luận và thực trạng về dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí, thiết kế quy trình dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí góp phần nâng cao chất lượng giáo dục THPT đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục trong giai đoạn hiện nay. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Khoa học giáo dục: Dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI _____________ ______________ PHẠM VĂN VƯƠNG DẠY HỌC TÍCH HỢP THEO MÔ HÌNH STEM Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG THÔNG QUA MÔN VẬT LÍ LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC HÀ NỘI - 2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI _____________ ______________ PHẠM VĂN VƯƠNG DẠY HỌC TÍCH HỢP THEO MÔ HÌNH STEM Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG THÔNG QUA MÔN VẬT LÍ Chuyên ngành: Lý luận và lịch sử giáo dục Mã số: 9.14.01.02 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Cán bộ hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Nguyễn Thị Tình 2. PGS.TS. Hà Thế Truyền HÀ NỘI - 2020
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các nguồn số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án này là trung thực, chưa từng được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Các thông tin trích dẫn trong luận án đều được ghi rõ nguồn gốc. Tác giả luận án Phạm Văn Vương
ii LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới PGS.TS. Nguyễn Thị Tình, PGS.TS. Hà Thế Truyền đã tận tâm, tận tình, tỉ mỉ hướng dẫn tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu, thực hiện và hoàn thành luận án. Tác giả xin trân trọng cảm ơn Trường ĐHSP Hà Nội, Khoa Tâm Lý - Giáo Dục Trường ĐHSP Hà Nội, các thầy cô trong trường, trong khoa đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để tác giả được học tập các chuyên đề và nghiên cứu hoàn thành luận án này. Tác giả xin trân thành cảm ơn Sở Giáo dục và Đào tạo Thái Bình, Ban Giám hiệu, tổ Tự Nhiên, nhóm Vật lí, cùng toàn thể các thầy giáo, cô giáo, các em học sinh trường THPT Phụ Dực huyện Quỳnh Phụ tỉnh Thái Bình đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả tiến hành thực nghiệm đề tài. Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới gia đình tác giả, các bạn, bạn đồng nghiệp và những người thân đã luôn động viên, giúp đỡ tác giả cả về vật chất lẫn tinh thần trong quá trình nghiên cứu thực hiện luận án. Tác giả xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến những quý vị đã quan tâm đến công trình nghiên cứu của tác giả. Hà Nội, tháng 9 năm 2020 Tác giả Phạm Văn Vương
iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ CT Chương trình DHTH Dạy học tích hợp DH Dạy học GD&ĐT Giáo dục và Đào tạo GD Giáo dục GV Giáo viên HS Học sinh NL Năng lực KHTN Khoa học tự nhiên PPDH Phương pháp dạy học QL Quản lí SGK Sách giáo khoa TH Tích hợp THPT Trung học phổ thông
iv MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Lời cảm ơn Danh mục từ viết tắt Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1 CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA DẠY HỌC TÍCH HỢP THEO MÔ HÌNH STEM Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG THÔNG QUA MÔN VẬT LÍ ...................................................................................................... 10 1.1. Tổng quan nghiên cứu vấn đề ...................................................................... 10 1.1.1. Nghiên cứu về dạy học tích hợp ở trường trung học phổ thông ............ 10 1.1.2. Nghiên cứu về dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT........ 17 1.1.3. Khái quát kết quả nghiên cứu của các công trình đã công bố và những vấn đề đặt ra luận án tiếp tục giải quyết ............................................. 23 1.2. Những vấn đề lý luận về dạy học tích hợp ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí ................................................................................ 25 1.2.1. Dạy học tích hợp ở trường THPT ........................................................ 25 1.2.2. Môn Vật lí ở trường trung học phổ thông ............................................ 36 1.2.3. Dạy học tích hợp ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí ....... 41 1.3. Những vấn đề lý luận về dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí ............................................ 44 1.3.1. Khái niệm về dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí .............................................................. 44 1.3.2. Dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí ........................................................................... 53 1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí ............................................ 68 1.4.1. Các yếu tố chủ quan ............................................................................ 68 1.4.2. Các yếu tố khách quan ........................................................................ 69 Kết luận chương 1 ............................................................................................... 72
v CHƯƠNG 2: THỰC TRẠNG DẠY HỌC TÍCH HỢP THEO MÔ HÌNH STEM Ở CÁC TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG VÙNG DUYÊN HẢI BẮC BỘ THÔNG QUA MÔN VẬT LÍ ..................................................... 74 2.1. Khái quát về địa bàn nghiên cứu ................................................................. 74 2.2. Tổ chức khảo sát thực trạng......................................................................... 83 2.2.1. Mục đích khảo sát thực trạng .............................................................. 83 2.2.2. Nội dung nghiên cứu thực trạng .......................................................... 83 2.2.3. Khách thể và đối tượng khảo sát thực trạng ........................................ 84 2.2.4. Thời gian khảo sát ............................................................................... 85 2.2.5. Phương pháp nghiên cứu thực trạng ................................................... 85 2.2.6. Cách thức xử lý số liệu khảo sát .......................................................... 89 2.3. Thực trạng dạy học tích hợp ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí............................................................................................................. 90 2.3.1. Thực trạng nhận thức của CBQL, GV, HS về dạy học tích hợp ở trường THPT thông qua môn Vật lí ............................................................... 90 2.3.2. Thực trạng mức độ thực hiện dạy học tích hợp ở trường THPT thông qua môn Vật lí ................................................................................................ 91 2.3.3. Thực trạng thực hiện nội dung dạy học tích hợp ở trường THPT thông qua môn Vật lí ................................................................................................ 93 2.3.4. Thực trạng lựa chọn và sử dụng các hình thức tổ chức dạy học tích hợp ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí ........................ 95 2.3.5. Thực trạng lựa chọn và sử dụng hệ thống phương pháp dạy học tích hợp ở trường THPT thông qua môn Vật lí ................................................................ 97 2.3.6. Thực trạng sử dụng phương tiện dạy học tích hợp ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí .............................................................. 99 2.3.7. Thực trạng kiểm tra đánh giá dạy học tích hợp ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí .................................................................. 101 2.4. Thực trạng dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí ....................................................................... 105 2.4.1. Thực trạng nhận thức của CBQL, GV về dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí ................. 105 2.4.2. Thực trạng mức độ thực hiện dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí .......................................... 108 2.4.3. Thực trạng nội dung dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí ....................................... 109
vi 2.4.4. Thực trạng hình thức tổ chức dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí .................................... 111 2.4.5. Thực trạng phương pháp dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí ....................................... 112 2.4.6. Thực trạng phương tiện dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí ....................................... 114 2.4.7. Thực trạng kiểm tra đánh giá kết quả dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí ................. 116 2.5. Thực trạng mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đến dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí .... 116 2.5.1. Các yếu tố chủ quan .......................................................................... 116 2.5.2. Các yếu tố khách quan ...................................................................... 119 Kết luận chương 2 ............................................................................................. 122 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ QUI TRÌNH DẠY HỌC TÍCH HỢP THEO MÔ HÌNH STEM Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG THÔNG QUA MÔN VẬT LÍ .................................................................................................... 123 3.1. Những yêu cầu chung khi thiết kế qui trình dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí .................. 123 3.1.1. Đảm bảo mục tiêu giáo dục phổ thông và xu hướng đổi mới giáo dục ..... 123 3.1.2. Đảm bảo bám sát những nguyên tắc lí luận, yêu cầu và kĩ thuật về dạy học tương tác, dạy học hợp tác ............................................................. 124 3.1.3. Đảm bảo tính hệ thống, tính khoa học ............................................... 124 3.1.4. Đảm bảo phù hợp với thực tiễn dạy học ở trường THPT trên địa bàn nghiên cứu............................................................................................ 125 3.1.5. Đảm bảo phù hợp đặc điểm học sinh THPT trong giai đoạn hiện nay ..... 125 3.1.6. Đảm bảo phù hợp với định hướng phát triển giáo dục hiện nay ......... 125 3.2. Kĩ thuật thiết kế qui trình dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí ................................................................. 126 3.2.1. Nguyên tắc thiết kế ............................................................................ 126 3.2.2. Thiết kế qui trình dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí ........................................................................ 128 3.3. Nội dung và qui trình dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí ............................................................................. 130 3.3.1. Xác định mục tiêu dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí ........................................................................ 130
vii 3.3.2. Nghiên cứu đối tượng dạy học (HS)................................................... 131 3.4. Thực nghiệm qui trình dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí .............................................................................. 133 3.4.1. Khái quát về thực nghiệm .................................................................. 133 3.4.2. Tiến trình thực nghiệm ...................................................................... 135 3.4.3. Đánh giá kết quả sau thực nghiệm ..................................................... 174 Kết luận chương 3 ............................................................................................. 177 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .................................................................... 178 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ....................................................... 181 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................... 182 PHỤ LỤC .......................................................................................................... 1PL
viii DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU ĐỒ Bảng 2.1. Thống kê đối tượng khảo sát .............................................................. 85 Bảng 2.2. Nhận thức của CBQL, GV, HS về tầm quan trọng của dạy học tích hợp ở trường THPT thông qua môn Vật lí ................................... 91 Bảng 2.3. Thực trạng thực hiện dạy học tích hợp ở trường THPT thông qua môn Vật lí .................................................................................................. 92 Bảng 2.4. Thực trạng nội dung dạy học tích hợp ở trường THPT thông qua môn Vật lí .................................................................................................. 93 Bảng 2.5. Thực trạng hình thức dạy học tích hợp ở trường THPT thông qua môn Vật lí .......................................................................................... 97 Bảng 2.6. Thực trạng phương pháp dạy học tích hợp ở trường THPT thông qua môn Vật lí ................................................................................... 99 Bảng 2.7. Thực trạng phương tiện dạy học tích hợp ở trường THPT thông qua môn Vật lí ................................................................................... 95 Bảng 2.8. Thực trạng hình thức kiểm tra đánh giá trong dạy học tích hợp ở trường THPT thông qua môn Vật lí ................................................ 102 Bảng 2.9. Các nguồn thông tin giúp CBQL, GV, HS có hiểu biết về dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí ................................................................................. 106 Bảng 2.10. Hiểu biết của CBQL, GV về bản chất của dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí ........... 107 Bảng 2.11. Nhận thức của CBQL, GV về tầm quan trọng của dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí ........................................................................................ 108 Bảng 2.12. Thực trạng thực hiện dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí ................................................. 109 Bảng 2.13. Thực trạng nội dung dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí ................................................. 110 Bảng 2.14. Thực trạng hình thức dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí ................................................. 112 Bảng 2.15. Thực trạng phương pháp học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí ................................................. 114 Bảng 2.16. Thực trạng phương tiện dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí ................................................. 111 Bảng 2.17. Thực trạng ảnh hưởng các yếu tố chủ quan trong dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí .............. 117
ix Bảng 2.18. Thực trạng ảnh hưởng các yếu tố khách quan trong dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí ....... 120 Bảng 3.1. Đối tượng thực nghiệm và đối chứng ............................................... 174 Bảng 3.2. Bảng kết quả đánh giá kiến thức, kỹ năng lớp thực nghiệm và đối chứng sau thực nghiệm .................................................................... 175 Bảng 3.3. Mức độ hứng thú của HS khi tham gia học tập theo tích hợp STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí ................................... 176 Biểu đồ 2.1. Phương tiện phục vụ dạy học tích hợp ở trường THPT thông qua môn Vật lí ...................................................................................... 101 Biểu đồ 2.2. Các mức độ trong kiểm tra đánh giá kết quả dạy học tích hợp ở trường THPT thông qua môn Vật lí ................................................ 104
x DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Các dạng tích hợp của Susan M. Drake .............................................. 28 Hình 1.2. Mẫu lập kế hoạch cho chương trình tích hợp đa môn ......................... 29 Hình 1.3. Mẫu lập kế hoạch cho chương trình tích hợp liên môn ....................... 30 Hình 1.4. Mẫu lập kế hoạch cho chương trình tích hợp xuyên môn ................... 31 Hình 1.5 Mô hình tích hợp của Robin Fogarty .................................................. 32 Hình 1.6. Mối liên hệ của Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học ............. 47 Hình 1.7. Mô hình 5E hướng dẫn tích hợp STEM ............................................. 48 Hình 1.8. Dạy học STEM theo phương pháp nghiên cứu khoa học .................... 50 Hình 1.9. Vòng lặp thiết kế trong dạy học STEM .............................................. 50 Hình 1.10. Chủ đề STEM được dạy trong một môn học.......................................... 52 Hình 1.11. Chủ đề STEM được dạy trong nhiều môn học ....................................... 52 Hình 1.12. Chủ đề STEM nhiều môn học phối hợp ................................................ 53 Hình 1.13. Quy trình dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí ......................................................................... 59 Hình 1.14. Quy trình xây dựng chủ đề dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí ................................................ 60 Hình 1.15. Mô hình ba chiều xem xét dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí ................................................... 62 Hình 1.16. Sơ đồ các bước thực hiện dạy học dự án ............................................ 65 Hình 3.1. Chủ đề STEM được dạy trong môn Vật lí ........................................... 131 Hình 3.2. Chủ đề STEM được dạy trong nhiều môn học (Chủ đề STEM phức hợp) ........................................................................................ 132 Hình 3.3. Chủ đề STEM nhiều môn học phối hợp liên kết kiến thức Vật lí với nhiều kiến thức khác .......................................................................... 132 Hình 3.4. Quy trình dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí ....................................................................... 135 Hình 3.5. Quy trình xây dựng chủ đề dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí .............................................. 136 Hình 3.6. Mô hình ba chiều xem xét dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí ................................................. 138 Hình 3.7. Quy trình xây dựng tên chủ đề “Nguồn điện. Ghép các nguồn điện thành bộ” theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí................ 141 Hình 3.8. Quy trình xây dựng tên chủ đề “Quang phát quang và ứng dụng” theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí .............. 154 Hình 3.9. Quy trình xây dựng tên chủ đề “Tia Laze và ứng dụng” theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí .............................. 165
1 MỞ ĐẦU 1. Lý Do chọn đề tài 1.1. Đổi mới là một yêu cầu tất yếu đang đặt ra đối với tất cả các ngành học, cấp học của hệ thống giáo dục (GD). Nghị quyết số 29 – NQ/TW ngày 04 tháng 11 năm 2013 Hội nghị Trung ương 8 khóa XI về: “Đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo” đã nêu rõ định hướng đổi mới GD là: “chuyển mạnh quá trình GD từ chủ yếu chú trọng kiến thức sang phát triển toàn diện năng lực và phẩm chất người học”, “học đi đôi với hành, lý luận gắn với thực tiễn, GD nhà trường kết hợp với gia đình và xã hội”, đáp ứng yêu cầu đào tạo nguồn nhân lực đáp ứng công nghiệp hóa, hiện đại hóa và hội nhập quốc tế của đất nước. Để hiện thực hóa cần “tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp giảng dạy và học theo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kỹ năng của người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc. Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, tạo cơ sở để người học hình thành phát triển kỹ năng và năng lực, tự học, tự sáng tạo, học mọi lúc mọi nơi và học suốt đời...”, “nội dung hình thức kiểm tra, thi cử và đánh giá kết quả GD phải chú trọng đánh giá việc nhận biết, thông hiểu, vận dụng và vận dụng cao những kiến thức kĩ năng đã được học vào giải quyết vấn đề trong học tập và trong thực tiễn cuộc sống...”. Những định hướng trên đã đặt ra cho các nhà quản lí (QL), các nhà GD và đội ngũ giáo viên (GV) yêu cầu, nhiệm vụ quan trọng là cần có những chuyển biến nhanh về nhận thức và hành động trong quá trình QL và dạy học (DH) để sẵn sàng chuẩn bị việc triển khai “Đề án đổi mới Chương trình và sách giáo khoa giáo dục phổ thông sau năm 2015” đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt ban hành theo Quyết định số 404/QĐ – TTg ngày 27 tháng 03 năm 2015, một trong những nhiệm vụ hàng đầu là tiếp tục đổi mới phương pháp dạy học (PPDH) và tổ chức hoạt động học tập của học sinh (HS) ở mọi cấp học phát huy cao nhất tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của HS trong học tập, để HS trở thành chủ thể trong việc tiếp nhận, lĩnh hội tri thức khoa học và có năng lực (NL) vận dụng các kiến thức vào giải quyết các vấn để và ứng dụng vào thực tiễn đời sống. Ngày nay chương trình DH định hướng nội dung không còn thích hợp, trong đó có những nguyên nhân sau: Thứ nhất: Trong thời đại công nghệ thông tin, tri thức thay đổi và bị lạc hậu nhanh chóng, việc quy định cứng nhắc những nội dung chi tiết trong chương trình dạy học dẫn đến tình trạng nội dung chương trình DH nhanh bị lạc hậu so với tri thức hiện đại. Ngoài ra những tri thức tiếp thu trong nhà trường cũng nhanh bị lạc hậu. Do đó việc rèn luyện phương pháp học tập ngày càng có ý nghĩa quan trọng trong việc chuẩn bị cho con người có khả năng học tập suốt đời. Thứ hai: Chương trình DH định hướng nội dung dẫn đến xu hướng việc kiểm tra đánh giá chủ yếu dựa trên việc kiểm tra khả năng tái hiện tri thức mà không định hướng vào khả năng vận dụng tri thức trong những tình huống thực tiễn.
2 Thứ ba: Do PPDH mang tính thụ động và ít chú ý đến khả năng ứng dụng nên sản phẩm GD là những con người mang tính thụ động, hạn chế khả năng sáng tạo và năng động. Do đó chương trình GD này không đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của xã hội và thị trường lao động đối với người lao động về năng lực hành động, khả năng sáng tạo và tính năng động. Để khắc phục những nhược điểm của chương trình định hướng nội dung, từ cuối thế kỷ 20 có nhiều nghiên cứu mới về chương trình DH, trong đó có nhiều quan niệm và mô hình mới về chương trình DH. 1.2. Dạy học tích hợp đang trở thành một quan điểm lý luận dạy học phổ biến trên thế giới hiện nay nhằm nâng cao năng lực người học, đào tạo những người có đầy đủ phẩm chất và năng lực giải quyết các vấn đề trong cuộc sống. Dạy học tích hợp đảm bảo một cách tốt nhất nguyên tắc giáo dục học đi đôi với hành, lý luận gắn liền với thực tiễn. Với phương thức dạy học hướng kỹ năng và tiếp cận các vấn đề thực tế, dạy học tích hợp phát huy tốt nhất khả năng của người học và đào tạo người học một cách toàn diện. Những ưu điểm của dạy học tích hợp phù hợp mục tiêu, nguyên tắc của GD Việt Nam đã được quy định trong Luật Giáo dục. Ở nước ta, tích hợp trong GD đã được đề cập đến từ những năm 1990 của thế kỷ trước, nhằm lồng ghép các nội dung GD vào các bài dạy hoặc tích hợp những nội dung kiến thức chưa hình thành được môn học như GD về an toàn giao thông, GD về phòng chống tệ nạn xã hội, GD giới tính… Trong những năm gần đây, dạy học tích hợp ngày càng được quan tâm và được xem là một trong những nhiệm vụ trọng tâm của giáo dục phổ thông. Kết quả việc triển khai thực hiện dạy học theo chủ đề tại nhiều trường phổ thông đã khẳng định tính ưu việt của dạy học tích hợp là cung cấp cho học sinh kiến thức toàn diện, tích cực hóa hoạt động của học sinh, phát huy tính chủ động sáng tạo của học sinh. Tuy nhiên, việc thực hiện dạy học tích hợp trong thời gian qua ở nước ta chỉ mới mang tính chất thử nghiệm, kết quả xây dựng và triển khai dạy học tích hợp còn nhiều hạn chế; đa số giáo viên vẫn còn lúng túng, gặp nhiều khó khăn trong thực hiện dạy học tích hợp. Lý luận về dạy học tích hợp đã được nhiều nhà giáo dục nghiên cứu và vận dụng thành công ở các nước trên thế giới. Những nghiên cứu này có nghĩa quan trọng đối với giáo dục phổ thông Việt Nam trong việc nghiên cứu, vận dụng vào công cuộc đổi mới chương trình, sách giáo khoa phổ thông sau năm 2015. Ở trong nước, những nghiên cứu về dạy học tích hợp chủ yếu là trong đào tạo nghề và giáo dục tiểu học. Gần đây nhất, phải kể đến nghiên cứu của Viện Khoa học Giáo dục về dạy học tích hợp và chương trình, sách giáo khoa phổ thông sau năm 2015. Về tổ chức dạy học tích hợp ở trường trung học phổ thông (THPT) cũng đã được nghiên cứu, vận dụng hiệu quả nhất định trong việc nâng cao chất lượng giáo dục. Tuy nhiên, chưa có các nghiên cứu chuyên sâu về dạy học tích hợp ở trường THPT thông qua môn Vật lí.
3 1.3. Dạy học STEM đã xuất hiện ở nhiều quốc gia trên thế giới và trở thành một giải pháp trong cải cách giáo dục nhằm hướng tới phát triển con người đáp ứng mục tiêu phát triển kinh tế, phát triển của quốc gia trong thời đại toàn cầu hóa đầy cạnh tranh. Để đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục trong giai đoạn hiện nay thì giáo dục tích hợp theo chủ đề, giáo dục tích hợp liên môn và dạy học STEM ở Việt Nam nói chung và ở THPT nói riêng 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 khai thác thông tin hữu ích bằng Công nghệ thông tin. HS biết về quy trình thiết kế và chế tạo ra các sản phẩm. Dạy học STEM hướng đến phát triển năng lực cốt lõi cho HS 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...: Dạy học 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. 1.4. Vật lí là môn học thuộc nhóm môn Khoa học tự nhiên. Chương trình môn Vật lí lựa chọn phát triển những vấn đề cốt lõi thiết thực nhất, đồng thời chú trọng đến các vấn đề mang tính ứng dụng cao là cơ sở của nhiều ngành kĩ thuật, khoa học và công nghệ. Chương trình môn Vật lí coi trọng việc rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học để tìm hiểu và giải quyết ở mức độ nhất định một số vấn đề của thực tiễn, đáp ứng đòi hỏi của cuộc sống; vừa bảo đảm phát triển năng lực vật lí biểu hiện của năng lực khoa học tự nhiên, vừa đáp ứng yêu cầu định hướng nghề nghiệp của học sinh. Thực tế cho thấy, trong những năm qua dạy học môn vật lí ở các trường THPT đã có những đổi mới nhất định, song đổi mới theo định hướng dạy học STEM thì chưa được quan tâm đúng mức, vẫn chỉ mới tiếp cận trên cơ sở được tập huấn và bồi dưỡng, còn hiện thực hóa trong dạy học bộ môn thì mới chỉ ở mức trung bình và hiếm khi sử dụng Từ những lý do trên, việc nghiên cứu thực hiện đề tài: “Dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí ” là cần thiết vừa góp phần hoàn thiện khung lý thuyết dạy học tích hợp ở trường THPT vừa cụ thể hóa việc tổ chức dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí. 2. Mục đích nghiên cứu Trên cơ sở nghiên cứu lí luận và thực trạng về dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí, thiết kế quy trình dạy
4 học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí góp phần nâng cao chất lượng giáo dục THPT đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục trong giai đoạn hiện nay. 3. Khách thể và đối tượng nghiên cứu 3.1. Khách thể nghiên cứu Dạy học tích hợp ở trường THPT. 3.2. Đối tượng nghiên cứu Dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí 4. Giả thuyết khoa học Các trường THPT được nghiên cứu đã và đang thực hiện dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM thông qua môn Vật lí, tuy nhiên chủ yếu chỉ đạt ở mức độ hiếm khi, nên hiệu quả dạy học không cao. Nếu thiết kế qui trình dạy học tích hợp theo mô hình STEM thông qua môn Vật lí phù hợp với yêu cầu dạy học và đặc điểm của các nhà trường, sẽ góp phần nâng cao kết quả học tập của học sinh và đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục trong giai đoạn hiện nay. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu 5.1. Xây dựng cơ sở lý luận về dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí. 5.2. Khảo sát, phân tích và đánh giá thực trạng dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở các trường trung học phổ thông vùng Duyên hải Bắc Bộ thông qua môn Vật lí 5.3. Thiết kế và thực nghiệm qui trình dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí. 6. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu 6.1. Giới hạn về nội dung nghiên cứu Đề tài đi sâu nghiên cứu lý luận và thực tiễn dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông, từ đó thiết kế qui trình dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT công lập thông qua môn Vật lí. 6.2. Giới hạn về địa bàn nghiên cứu Đề tài thực hiện khảo sát tại 7 trường THPT đại diện cho khu vực thành thị, nông thôn một số tỉnh thuộc khu vực Duyên hải Bắc Bộ để khảo sát và đánh giá thực trạng gồm: Tỉnh Thái Bình: Trường THPT Nguyễn Đức Cảnh, Trường THPT Phụ Dực; THPT Tiên Hưng; THPT Quỳnh Thọ; Hải Phòng: Trường THPT Toàn Thắng; Nam Định: Trường THPT B Nghĩa Hưng; Quảng Ninh: Trường THPT Bãi Cháy. Đề tài tiến hành thực nghiệm tại trường THPT Phụ Dực huyện Quỳnh Phụ Tỉnh Thái Bình 6.3. Giới hạn về khách thể được khảo sát Đề tài thực hiện khảo sát 1339 đối tượng bao gồm 399 cán bộ QL và giáo viên (GV); 940 HS thuộc 7 trường trên địa bàn nghiên cứu.
5 6.4. Giới hạn về thời gian thực hiện đề tài Đề tài thực hiện nghiên cứu từ năm 2015 đến năm 2019 trong đó: Chúng tôi tiến hành khảo sát thực trạng trong năm học 2016 – 2017 Thực nghiệm được tiến hành từ tháng 9 năm 2017 đến tháng 11 năm 2018 7. Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu 7.1. Phương pháp luận nghiên cứu đề tài 7.1.1. Tiếp cận hoạt động Dạy học theo hướng tích hợp nhằm phát huy năng lực người học là hoạt động được tạo ra bởi sự tương tác trực tiếp giữa người dạy và người học trong môi trường sư phạm nói riêng và môi trường xã hội nói chung, là sự thống nhất giữa hoạt động dạy của thầy và hoạt động học của trò. Luận án phân tích hoạt động dạy, hoạt động học và mối liên hệ giữa hai hoạt động này trong dạy học tích hợp ở trường THPT thông qua môn Vật lí. 7.1.2. Tiếp cận hệ thống – cấu trúc Dạy học là một hệ thống thống nhất bao gồm có nhiều thành tố trong đó các thành tố chính là mục tiêu, nội dung, phương pháp, phương tiện, kết quả, giáo viên, học sinh và môi trường giáo dục. Hệ thống dạy học tồn tại khách quan và là đối tượng nghiên cứu của lí luận dạy học. Với quan điểm dạy học theo hướng tích hợp các có thể xem như một thành tố của hệ thống dạy học, luận án nghiên cứu biện pháp dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí phù hợp với mục tiêu, nội dung, phương pháp và môi trường nhằm đáp ứng được yêu cầu đổi mới dạy học trong giai đoạn hiện nay. 7.1.3. Tiếp cận năng lực Tiếp cận năng lực tập trung vào hệ thống năng lực cần có ở mỗi cán bộ quản lí để quản lí dạy học tích hợp, năng lực dạy học tích hợp của giáo viên, và năng lực tự học, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực thẩm mĩ, năng lực hợp tác, năng lực giải quyết vấn đề của học sinh. Dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM không chỉ giúp học sinh tích lũy kiến thức liên môn mà thông qua các hoạt động cụ thể, sử dụng kiến thức đã học giải quyết được các tình huống thực tiễn trong cuộc sống. 7.1.4. Tiếp cận phát triển Tiếp cận phát triển chú trọng đến việc phát triển năng lực tiềm ẩn của học sinh, phát triển sự hiểu biết rộng, và kỹ năng ứng dụng các kiến thức vào thực tiễn của học sinh hơn là quan tâm đến việc học sinh chỉ tiếp thu được một khối lượng kiến thức của một môn học. Cách tiếp cận phát triển gắn với quan niệm học sinh là trung tâm người thầy đóng vai trò tổ chức, hướng dẫn học sinh tìm kiếm và thu thập thông tin, gợi mở giải quyết vấn đề, tạo cho học sinh có điều kiện thực hành, tiếp xúc với thực tiễn, gắn với thực tiễn cuộc sống, học cách phát hiện và giải quyết vấn đề một cách linh hoạt sáng tạo. Luận án vận dụng tiếp cận phát triển để xây dựng
6 các chủ đề dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM trong dạy học Vật lí thích hợp phát huy năng lực học sinh ở trường trung học phổ thông. Thông qua đó đề xuất những giải pháp cần thiết để nâng cao chất lượng dạy học tích hợp ở trường THPT đáp ứng yêu cầu đổi mới. 7.1.5. Tiếp cận lịch sử - xã hội Dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Nội dung dạy học, phương pháp dạy, phương pháp học, phương tiện dạy học, đặc điểm tâm sinh lý, môi trường, kinh tế, xã hội. Do đó, luận án chọn lựa kết hợp kiến thức, phương pháp của các ngành giáo dục học, tâm lí học, để nghiên cứu tác động và lịch sử phát triển của dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM thông qua môn Vật lí ở Việt Nam và ở các nước có nền giáo dục tiên tiến trên thế giới. Trên cơ sở kế thừa những ưu điểm của các nghiên cứu đã có, đề tài đề xuất những biện pháp dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM cho phù hợp với giáo dục Việt Nam theo yêu cầu đổi mới. 7.1.6. Tiếp cận liên ngành Tiếp cận liên ngành là sự liên kết, phối kết hợp giữa các ngành. Theo hướng tiếp cận liên ngành, với tư cách là “ cái tổng thể”. Một hệ thống phức tạp hợp thành từ nhiều thành phần. Dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT cần tìm ra quy luật của sự phát triển tích hợp chương trình, các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển và các thành tố tạo nên sự phát triển của dạy học tích hợp, tích hợp không chỉ hạn chế trong một môn học nhất định mà là sự liên môn để phát triển năng lực của học sinh, học sinh vận dụng kiến thức đã học vào giải quyết các vấn đề gặp trong thực tiễn. 7.2. Nhóm các phương pháp nghiên cứu lí luận 7.2.1. Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết Luận án phân tích và tổng hợp các tài liệu, lý luận liên quan, bao gồm: - Lí luận về dạy học tích hợp, về dạy học theo mô hình STEM. - Các văn kiện, văn bản chỉ đạo, điều hành về đổi mới giáo dục theo hướng phát triển năng lực người học trong hệ thống giáo dục quốc dân của Việt Nam. - Dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở Việt Nam và trên thế giới. - Các công trình khoa học, các bài báo, tạp chí đã được công bố 7.2.2. Phương pháp phân loại và hệ thống hóa lí thuyết Luận án sử dụng phương pháp phân loại và hệ thống hóa kiến thức để sắp xếp phân loại các nghiên cứu về dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM. Từ đó làm cơ sở cho việc xây dựng quy trình dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí phù hợp với các trường THPT trên địa bàn nghiên cứu.
7 7.3. Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn 7.3.1. Phương pháp điều tra - Mục đích: Sử dụng phương pháp này nhằm điều tra thực trạng về dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí và quy trình dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM. - Nội dung: Tiến hành xây dựng bản Anket, xin ý kiến bằng cách dùng hệ thống các câu hỏi nhiều lựa chọn đề tìm hiểu thực trạng về nội dụng và quy trình dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM, hình thức dạy học, kiểm tra đánh giá kết quả năng lực học tập của học sinh. - Cách tiến hành điều tra: + Xây dựng phiếu điều tra + Phát phiếu điều tra cho CBQL, GV, học sinh các khối lớp 10, 11, 12 (có hướng dẫn trả lời) + Thu phiếu, xử lý và phân tích số liệu điều tra. 7.3.2. Phương pháp quan sát - Mục đích: Tiến hành quan sát các hoạt động giảng dạy của giáo viên và học tập của học sinh trong quá trình dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM. Từ đó tìm hiểu thực trạng và kết hợp với GV tìm ra những yếu tố ảnh hưởng mạnh mẽ đến dạy học tích và dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vât lí, nhằm thu thập thông tin về: nhận thức, thái độ, nội dung, phương pháp tổ chức dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM thông qua môn Vật lí của giáo viên và học sinh. - Cách tiến hành: Tiến hành dự giờ để quan sát cách thức tiến hành các hoạt động giảng dạy của giáo viên và hoạt động học tập của học sinh trong các tiết dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM thông qua môn Vật lí. 7.3.3. Phương pháp phỏng vấn - Mục đích: Phương pháp này hỗ trợ phương pháp điều tra bằng phiếu hỏi, đồng thời cung cấp một số thông tin cụ thể nhằm tăng độ tin cậy và sức thuyết phục của phương pháp điều tra. - Nội dung: Cụ thể trao đổi với cán bộ QL, GV về mục đích, vai trò, ý nghĩa và tầm quan trọng của dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí. Từ đó thu thập ý kiến của cán bộ QL, GV nhằm đánh giá đúng hiệu quả và chất lượng dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM góp phần nâng cao năng lực người học đáp ứng yêu cầu giáo dục trong giai đoạn hiện nay. 7.3.4. Phương pháp nghiên cứu sản phẩm hoạt động Thông qua phân tích đánh giá các sản phẩm hoạt động của GV như giáo án, phiếu dự giờ, bằng đĩa hình ghi được…. kết quả học tập của HS ở những bài giảng theo tích hợp và tích hợp theo mô hình STEM mà GV thực hiện … từ đó tìm ra
8 nhữg điểm mạnh, điểm yếu trong quá trình dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM để có những giải pháp cụ thể, kịp thời phát huy những ưu điểm hạn chế nhược điểm trong quá trình dạy tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí. 7.3.5. Phương pháp chuyên gia Chuyên gia là người thấy rõ nhất những mâu thuẫn và những vấn đề tồn tại trong lĩnh vực hoạt động của mình, đồng thời các chuyên gia luôn hướng về tương lai để giải quyết những vấn đề đó dựa trên những hiểu biết sâu sắc, kinh nghiệm phong phú và tầm chiến lược. Tiến hành xin ý kiến chuyên gia về vấn đề tổ chức dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí. Ý kiến chuyên gia là một trong những cơ sở tin cậy để chúng tôi tiến hành nghiên cứu. 7.3.6. Phương pháp nghiên cứu trường hợp Đề tài nghiên cứu một số trường hợp điển hình (giáo viên và học sinh) để minh chứng thêm cho thực trạng và bổ sung thêm căn cứ khoa học để xây dựng quy trình dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí từ đó đề xuất giải pháp cần thiết, khả thi trong dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT công lập. 7.3.7. Phương pháp phân tích và tổng kết kinh nghiệm Đề tài xem xét lại những kết quả thực tiễn dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí ở Việt Nam cũng như trên thế giới. Từ đó rút ra những bài học kinh nghiệm, những kết luận khoa học bổ ích, những ưu điểm cần học hỏi và phát triển, làm cơ sở để xây dựng quy trình dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT công lập thông qua môn Vật lí. 7.3.8. Phương pháp thực nghiệm sư phạm Xây dựng quy trình dạy tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM và tổ chức thực hiện dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT công lập thông qua môn Vật lí tại trường THPT Phụ Dực huyện Quỳnh Phụ tỉnh Thái Bình. Từ đó, kết hợp với kết quả điều tra và quan sát, tiến hành đánh giá kết quả thực nghiệm thông qua chất lượng dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT công lập thông qua môn Vật lí ở cơ sở thực nghiệm. 7.4. Phương pháp xử lý thông tin Thông tin được sử lý bằng toán học thống kê, đồ thị và biểu đồ. Mã hóa thông tin hợp lý để sử dụng các phần mềm tin học thực hiện thống kê toán học, vẽ đồ thị và biểu đồ các số liệu thu thập khảo sát. 8. Đóng góp mới của đề tài 8.1. Đóng góp về mặt lý luận Đề tài bổ sung và làm phong phú cơ sở lý luận về dạy học tích hợp và dạy