Luận văn Thạc sĩ Khoa học giáo dục: Tổ chức dạy học một số kiến thức “Dòng điện xoay chiều” theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh trường Trung học phổ thông tại nước CHDCND Lào

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:126

Thêm vào BST

Báo xấu

36
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cấu trúc của đề tài gồm phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, luận văn có 03 chương: Chương 1 - Cơ sở lí luận và thực tiễn; Chương 2 - Thiết kế chủ đề STEM “Máy phát điện xoay chiều và động cơ điện xoay chiều”; Chương 3 - Thực nghiệm sư phạm. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học giáo dục: Tổ chức dạy học một số kiến thức “Dòng điện xoay chiều” theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh trường Trung học phổ thông tại nước CHDCND Lào

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ––––––––––––––––––––––– PHONGSAVANH OULAYPHETH TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC “DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU” THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM CHO HỌC SINH TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG TẠI NƯỚC CHDCND LÀO LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THÁI NGUYÊN - 2019 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ––––––––––––––––––––––– PHONGSAVANH OULAYPHETH TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC “DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU” THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM CHO HỌC SINH TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG TẠI NƯỚC CHDCND LÀO Ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lý Mã số: 8.14.01.11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Quang Linh THÁI NGUYÊN - 2019 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài này là công trình nghiên cứu tìm tòi, tra cứu tài liệu của riêng tôi. Các kết quả được nêu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực, chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình của tác giả nào. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với những gì mình khẳng định trên đây. Thái Nguyên, tháng 04 năm 2019 Tác giả Oulaypheth PHONGSAVANH Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn
LỜI CẢM ƠN Trong quá trình hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp, gia đình và người thân. Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới những người đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này.” Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS.Nguyễn Quang Linh, đã tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.” Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy giáo, cô giáo trong tổ Giáo dục Vật lý, khoa Vật lý - Trường Đại học sư phạm Thái Nguyên, đã giúp đỡ, động viên tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Mặc dù tôi đã có rất nhiều cố gắng, song khả năng có hạn nên bản luận văn không tránh khỏi những khiếm khuyết. Tôi rất mong được sự thông cảm và đóng góp ý kiến của các thầy giáo, cô giáo và các bạn đọc để luận văn được hoàn chỉnh hơn.” Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới ban giám hiệu, các thầy cô giáo và các học sinh của trường THPT Mương Khai và trường THPT Pak Sường, tỉnh Luông Phạ Băng, nước CHDCND Lào đã tạo mọi điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian dài học tập và nghiên cứu luận văn.” Thái Nguyên, tháng 04 năm 2019 Tác giả Oulaypheth PHONGSAVANH Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn
MỤC LỤC Lời cam đoan .................................................................................................................. i Lời cảm ơn .....................................................................................................................ii Mục lục ........................................................................................................................ iii Danh mục các chữ viết tắt............................................................................................. iv Danh mục các bảng ........................................................................................................ v Danh mục các hình ....................................................................................................... vi MỞ ĐẦU .......................................................................................................................1 1. Lí do chọn đề tài .....................................................................................................1 2. Mục đích nghiên cứu .............................................................................................. 2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..........................................................................2 4. Nhiệm vụ nghiên cứu ............................................................................................. 2 5. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................3 6. Giả thuyết khoa học ................................................................................................ 3 7. Đóng góp của đề tài ................................................................................................ 3 8. Cấu trúc của đề tài ..................................................................................................3 Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN ........................................................4 1.1. Nghiên cứu về GD STEM tại CHDCND Lào .....................................................4 1.2. Các nghiên cứu thế giới về giáo dục STEM........................................................6 1.3. Nghiên cứu về tính sáng tạo ..............................................................................10 1.4. Giáo dục STEM .................................................................................................11 1.4.1. Khái niệm của giáo dục STEM ...................................................................11 1.4.2. Vai trò, ý nghĩa của GD STEM ..................................................................13 1.4.3. Mục tiêu của giáo dục STEM .....................................................................13 1.4.4. Quy trình dạy học theo định hướng giáo dục STEM ..................................14 1.4.5. Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh thông qua dạy học chủ đề STEM ......16 1.4.6. Quy trình thiết kế chủ đề GD STEM .......................................................... 20 1.4.7. Tiến trình tổ chức dạy học Vật lý theo định hướng GD STEM .................21 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn
1.5. Điều tra thực tiễn dạy học kiến thức “Máy phát điện xoay chiều” và “Động cơ điện xoay chiều” - Vật lý 12 theo định hướng giáo dục STEM trong THPT .....23 1.5.1. Mục đích điều tra ........................................................................................23 1.5.2. Phương pháp điều tra ..................................................................................24 1.5.3. Kết quả nghiên cứu .....................................................................................24 Kết luận chương 1 ....................................................................................................28 Chương 2: THIẾT KẾ CHỦ ĐỀ STEM “MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU” ....................................................................29 2.1. Phân tích nội dung kiến thức chương “Máy phát điện và động cơ điện – Vật lý 12” ........................................................................................................................29 2.1.1. Tổng quan của chương “Dòng điện xoay chiều” ........................................29 2.1.2. Mục tiêu dạy học theo chuẩn kiến thức, kỹ năng .......................................29 2.1.3. Phân tích nội dung kiến thức.......................................................................30 2.2. Xây dựng tiến trình dạy học chủ đề “Mát phát điện xoay chiều”Vật lý 12theo định hướng GD STEM ............................................................................................. 33 2.2.1. Vấn đề thực tiễn .......................................................................................... 34 2.2.2. Hình thành ý tưởng .....................................................................................34 2.2.3. Kiến thức lĩnh vực STEM trong chủ đề ......................................................35 2.2.4. Mục tiêu chủ đề ........................................................................................... 36 2.2.5. Bộ câu hỏi định hướng ................................................................................36 2.2.6. Kế hoạch dạy học ........................................................................................36 2.3. Xây dựng tiến trình dạy học chủ đề “Động cơ điện xoay chiều” Vật lý 12 theo định hướng GD STEM .....................................................................................45 2.3.1. Vấn đề thực tiễn .......................................................................................... 45 2.3.2. Hình thành ý tưởng .....................................................................................45 2.3.3. Kiến thức lĩnh vực STEM trong chủ đề ......................................................46 2.3.4. Mục tiêu chủ đề ........................................................................................... 47 2.3.5. Bộ câu hỏi định hướng ................................................................................47 2.3.6. Kế hoạch dạy học ........................................................................................48 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn
2.4. Đánh giá HS trong dạy học chủ đề “Dòng điện xoay chiều” Vật lý 12 theo định hướng STEM ....................................................................................................56 2.4.1.Đánh giá năng lực sáng tạo của HS qua phiếu quan sát của giáo viên ...........56 2.4.2. Đánh giá năng lực sáng tạo của HS qua phiếu đánh giá đồng đẳng và tự đánh giá ....................................................................................................................58 Kết luận chương 2 ....................................................................................................59 Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM .................................................................60 3.1. Mục đích thực nghiệm sưphạm .........................................................................60 3.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm .......................................................................60 3.3. Nội dung thực nghiệm sưphạm .........................................................................60 3.3.1. Chọn địa bàn thựcnghiệm ...........................................................................60 3.3.2. Chọn đối tượng thực nghiệm ......................................................................61 3.3.3. Kế hoạch thực nghiệm sưphạm ...................................................................61 3.4. Tiến hành thực nghiệm sư phạm...........................................................................61 3.5. Kết quả thực nghiệm sư phạm ...........................................................................62 3.5.1. Đánh giá định tính .......................................................................................62 3.5.2. Đánh giá định lượng....................................................................................65 3.5.3. Đánh giá chung ........................................................................................... 73 Kết luận chương 3 ....................................................................................................74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................................76 1. Kết luận ................................................................................................................76 2. Kiến nghị ..............................................................................................................77 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................78 PHỤ LỤC Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Bộ GDTT : Bộ Giáo dục và Thể thao CHDCND Lào : Cộng hòa dân chủ nhân dân Lào GD : Giáo dục GD&ĐT : Giáo dục và đào tạo GDPT : Giáo dục phổ thông GV : Giáo viên HS : Học sinh KHCN : Khoa học công nghệ SGK : Sách giáo khoa THPT : Trung học phổ thông Viện NKG : Viện Nghiên cứu Khoa học Giáo dục Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Nội dung bài học chương VI “Dòng điện xoay chiều” Vật lý 12 ...............29 Bảng 2.2. Kiến thức trong lĩnh vực STEM chủ đề máy phát điện xoay chiều ............35 Bảng 2.3. Bảng kế hoạch dạy học chủ đề “Máy phát điện xoay chiều” theo định hướng GD STEM .....................................................................................36 Bảng 2.4. Kiến thức trong lĩnh vực STEM chủ đề máy động cơ điện xoay chiều ......46 Bảng 2.5. Bảng kế hoạch dạy học chủ đề “Động cơ điện xoay chiều” theo định hướng GD STEM .....................................................................................48 Bảng 2.6. Bảng mô tả các tiêu chí và mức độ đánh giá năng lực sáng tạo..................56 Bảng 2.7. Bảng kiểm quan sát năng lực sáng tạo của HS dành cho GV .....................57 Bảng 2.8. Bảng đánh giá năng lực sáng tạo của học sinh ............................................58 Bảng 2.9. Bảng tổng hợp kết quả đánh giá năng lực sáng tạo của HS .............................. 58 Bảng 3.1. Danh sách lớp thực nghiệm để tiến hành thực nghiệm sư phạm ................61 Bảng 3.2. Điểm tổng hợp của HS lớp 12A ở trường THPT Mương Khai chủ đề máy phát điện xoay chiều (bài 1) ............................................................. 66 Bảng 3.3. Điểm tổng hợp của HS lớp 12A ở trường THPT Mương Khai chủ đề động cơ điện xoay chiều (bài 2) ............................................................... 67 Bảng 3.4. Điểm tổng hợp lớp 12A ở trường THPT Mương Khai cả 2 bài ..................68 Bảng 3.5. So sánh điểm trung bình đánh giá năng lực sáng tạo của HS và điểm trung bình kết quả học tập môn vật lý của HS trong kì 1 ở trường THPT Mương Khai .............................................................................................. 69 Bảng 3.6. Điểm tổng hợp của HS lớp 12A ở trường THPT Pak Sường chủ đề máy phát điện xoay chiều (bài 1) .....................................................................70 Bảng 3.7. Điểm tổng hợp của HS lớp 12A ở trường THPT Pak Sường chủ đề động cơ điện xoay chiều (bài 2) ........................................................................71 Bảng 3.8. Điểm tổng hợp của HS lớp 12A ở trường THPT Pak Sường cả 2 bài ........72 Bảng 3.9. So sánh điểm trung bình đánh giá năng lực sáng tạo của HS và điểm trung bình kết quả học tập môn vật lý của HS trong kì 1 ở trường THPT Pak Sường .................................................................................................73 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Chu trình trên đây bao gồm hai quy trình sáng tạo: Quy trình khoa học và quy trình kĩ thuật ..................................................................................14 Hình 1.2. Vòng lặp thiết kế trong GD STEM .............................................................. 15 Hình 1.3. Quy trình thiết kế chủ đề STEM ..................................................................20 Hình 1.4. Sơ đồ tiến trình tổ chức dạy học Vật lý theo định hướng GD STEM .........21 Hình 1.5. Số GV đã tìm hiểu và tập huấn về GD STEM .............................................24 Hình 1.6. Quan điểm của GV về sự cần thiết áp dụng GD STEM trong dạy học .......25 Hình 1.7. Tần suất áp dụng GD STEM trong dạy học của GV ...................................25 Hình 1.8. Quan điểm của GV về những khó khăn khi dạy học STEM .......................26 Hình 1.9. Tần suất áp dụng thí nghiệm quả GV trong dạy học Vật lí .........................27 Hình 1.10. Biểu đồ về hứng thú tham gia hoạt động STEM của HS .......................... 27 Hình 1.11. Sự nguyện vọng của HS trong quá trình dạy học Vật lí ............................ 27 Hình 2.1. Sơ đồ xây dưng các chủ đề theo định hướng GD STEM ............................ 33 Hình 2.2. Sơ đồ hình thành ý tưởng chủ đề STEM máy phát điện xoay chiều ...........34 Hình 2.3. Sơ đồ hình thành ý tưởng chủ đề STEM động cơ điện xoay chiều .............46 Hình 3.1. Phiếu ý kiến của GV và HS sau thực hành chủ đề ......................................63 Hình 3.2. Một số hình ảnh hoạt động của HS ở trương THPT Mương Khai ..............64 Hình 3.3. Một số hình ảnh hoạt động của HS ở trương THPT Pak Sường .................64 Hình 3.4. Bản hình vẽ thiết kế và hình ảnh máy phát điện xoay chiều mà HS thiết và chế tạo được .........................................................................................65 Hình 3.5. Bản hình vẽ thiết kế và hình ảnh động cơ điện xoay chiều mà HS thiết và chế tạo được .........................................................................................65 Hình 3.6. Đồ thị biểu diễn tổng điểm đánh giá năng lực sáng tạo và kết quả học tập của học sinh ở trường THPT Mương Khai ...............................................69 Hình 3.7. Đồ thị biểu diễn tổng điểm đánh giá năng lực sáng tạo và kết quả học tập của học sinh ở trường THPT Pak Sường ..................................................73 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn
MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Nước Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào (CHDCND Lào) đang trong thời kỳ đổi mới, theo hướng văn kiện Đại hội Đảng Nhân dân Cách mạng Lào lần thứ IX và X đã chỉ rõ Ngành Giáo dục phải có những bước đi đổi mới về mọi mặt, nhằm đào tạo con người lao động có đủ kiến thức, năng lực sáng tạo, trí tuệ và phẩm chất đạo đức tốt, đáp ứng được yêu cầu nhân lực của đất nước. Trong dự thảo của Bộ Giáo dục và Thể thao (Bộ GDTT) về tầm nhìn giáo dục đến năm 2030, chiến lược giáo dục đến 2025 đã định hướng chung rằng: Để tạo ra nguồn nhân lực đạt được 3 đặc tính và 5 nguyên lý giáo dục cơ bản. Đồng thời, cụ thể đảm bảo phát triển năng lực của học sinh, vận dụng kiến thức vào cuộc sống thực tiễn, biết sử dụng kĩ thuật, công nghệ thông tin và giao tiếp ngoại ngữ được [36]. Hiện nay, ngành giáo dục của nước CHDCND Lào đang thực hiện triển khai đổi mới chương trình giáo dục phổ thông cũng như phương pháp kiểm tra đánh giá kết quả học tập của học sinh (HS), để tạo ra những nguồn nhân lực có kỹ năng cao mà xã hội đang cần. Đó là con người có khả năng đáp ứng được những đòi hỏi của sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước [36]. Luật Giáo dục nước CHDCND Lào đã nhấn mạnh tầm quan trọng của việc đổi mới giáo dục: Phương pháp giáo dục của các trường học toàn đất nước phải phát huy những kỹ năng cần thiết cho HS đó là kỹ năng giải quyết vấn đè, giao tiếp, làm việc nhóm, năng lực sáng tao, kỹ năng trình bày báo cáo…; Phù hợp với đặc điểm của từng môn học, lớp học, học sinh, rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn và tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui hứng thú học cho HS [34]. Thực trạng giáo dục tại nước CHDCND Lào cho thấy, việc giảng dạy kiến thức nói chung và kiến thức vật lí nói riêng được tiến hành trong hoàn cảnh mà học sinh ít có điều kiện để nghiên cứu, quan sát, thực nghiệm, sáng tạo và vận dụng kiến thức trong giải quyết vấn đề thực tiễn, đặc biệt đối với HS trung học cơ sở (THCS) và HS trung học phổ thông (THPT). Vì vậy, trong luận văn này, tác giả đã tìm hiểm nghiên cứu và vận dụng phương pháp dạy học theo định hướng giáo dục STEM (GD STEM), hiện đang còn tương đối Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn
mới ở Lào. GD STEM là một phương thức giáo dục tích hợp các môn khoa tự nhiên thông qua hoạt động thực hành và ứng dụng. Trong quá trình học tập, học sinh sẽ vừa học được kiến thức khoa học, vừa được vận dụng kiến thức đó vào thực tiễn. GD STEM sẽ phá đi khoảng cách giữa hàn lâm và thực tiễn, tạo ra những con người có năng lực làm việc tốt, có tính sáng tạo cao, với những công việc đòi hỏi trí óc của thế kỷ 21. Điều này phù hợp với cách tiếp cận tích hợp trong chương trình GDPT ở Lào, sự nghiệp đổi mới, tiếp cận với sự phát triển của giáo dục thế giới hướng tới sự phát triển năng lực của học sinh, cũng được triển khai mạnh mẽ ở nước CHDCND Lào. Vì vậy, tư tưởng này của GD STEM cần được khai thác và đưa vào mạnh mẽ trong chương trình GDPT nước CHDCND Lào. Chính vì những lí do trên, tác giả đã lựa chọn nghiên cứu “Tổ chức dạy học một số kiến thức theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh trường THPT tại nước CHDCND Lào”. 2. Mục đích nghiên cứu Thiết kế và tổ chức hoạt động dạy học một số kiến thức về “Dòng điện xoay chiều” thuộc chương trình Vật lý THPT của nước CHDCND Lào nhằm nâng cao năng lực sáng tạo của học sinh. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Chương trình, nội dung kiến thức môn vật lí THPT. - Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế và tổ chức hoạt động dạy học một số kiến thức chương “Dòng điện xoay chiều” thuộc chương trình Vật lý của nước CHDCND Lào. Phạm vi khảo sát tại trường THPT Mương Khai và trường THPT Luangprabang nước CHDCND Lào. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu dự thảo của Bộ Giáo dục và Thể thao về tầm nhìn giáo dục đến năm 2030, chiến lược giáo dục đến 2025 và kế hoạch phát triển giáo dục và thể thao 5 năm (Giai đoạn từ 2016 - 2020) của nước CHDCND Lào. - Nghiên cứu cơ sở lí luận về tính sáng tạo và nghiên cứu cơ sở lí luận về giáo dục STEM. - Hệ thống cơ sở lý luận và thực tiễn về dạy học chương “Dòng điện xoay chiều – Vật Lý 12” theo định hướng GD STEM. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn
- Phân tích nội dung kiến thức chương “Dòng điện xoay chiều – Vật lý 12” ở các bộ môn có liên quan. - Xây dựng tiến trình dạy học kiến thức “Dòng điện xoay chiều – Vật lý 12” theo định hướng GD STEM. - Thực nghiệm sư phạm (TNSP). 5. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lí luận: Nghiên cứu các tài liệu về tâm lí học, giáo dục học, lí luận dạy học môn vật lí, các tài liệu về tính sáng tạo và giáo dục STEM. - Nghiên cứu về thực tế việc tổ chức hoạt động STEM cho HS ở trường THPT của nước CHDCND Lào hiện nay. 6. Giả thuyết khoa học Nếu thiết kế được tiến trình dạy học theo định hướng giáo dục STEM trong trường THPT của nước CHDCND Lào, đáp ứng các yêu cầu của quá trình dạy học sẽ góp phần phát triển năng lực sáng tạo của HS. 7. Đóng góp của đề tài - Góp phần làm rõ hơn cơ sở lí luận về tổ chức hoạt động dạy học theo định hướng giáo dục STEM cho HS ở trường THPT của nước CHDCND Lào. - Thiết kế một số hoạt động dạy học theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực sáng tạo của HS. - Tổ chức một số hoạt động dạy học theo định hướng giáo dục STEM tại trường THPT của nước CHDCND Lào. 8. Cấu trúc của đề tài Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, luận văn có 03 chương: Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn. Chương 2: Thiết kế chủ đề STEM “Máy phát điện xoay chiều và động cơ điện xoay chiều”. Chương 3: Thực nghiệm sư phạm. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn
Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1. Nghiên cứu về GD STEM tại CHDCND Lào Hiện tại chưa có một công trình nghiên cứu chính thức nào tại Lào về GD STEM. Tuy nhiên, tại Lào đã có những triển khai nhất định về GD STEM, như: Keovivon UTTHACHAC (2016) - phó vụ trưởng Khoa học đã nói đến ý tưởng về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học là những điều mà Bộ Khoa học và Công nghệ (Bộ KHCN) mong muốn tiến hành và xây dựng pham vị hợp tác với Bộ Giáo dục và Thể thao (Bộ GDTT) để giao lưu và thực hiện cùng một đối tượng có thể mang tính khả thi [38]. Trong tài liệu Luật khoa học và công nghệ của Bộ KHCN Lào đã chỉ ra rằng: “Việc nâng cao trình độ của cán bộ và nhân viên là việc làm rất quan trọng để thúc đẩy sự phát triển của các ngành công nghiệp và dịch vụ như: Công nghiệp du lịch, công nghiệp điện tử, công nghiệp chế tạo và sản xuất thực phẩm...” [40]. Để đáp ứng yêu cầu trên, Bộ KHCN và Bộ GDTT của nước CHDCND Lào cần trao đổi, hợp tác với nhau để xây dựng đội ngũ lao động có trình độ, tay nghề để đáp ứng nhu cầu lao động trong và ngoài nước. Trong bài báo cáo của dự án nghiên cứu và phát triển chương trình dạy học về công nghệ, sáng chế đã chỉ ra rằng: Hiện nay, Chính phủ của nước CHDCND Lào đang đầu tư cho việc xây dựng chương trình GD STEM cho các trường học, các cấp học. Thực sự, để triển khai GD STEM ở nước CHDCND Lào cần có 2 yếu tố quan trọng đó là: Thúc đẩy xây dựng nguồn nhân lực chất lượng cao và khuyến khích nghiên cứu chế tạo sản phẩm mới có chất lượng cao. Bên cạnh đó, Sở Giáo dục phải xem lại một số chiến lược và thay đổi phương pháp giảng dạy từ bậc mầm non đến bậc đại học nhằm cho HS chủ động, tích cực học tập, phát triển được các kỹ năng cần thiết. Đồng thời trong quá trình dạy học phải tích hợp kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Các trường học cao đẳng, trường đại học cần phải hợp tác với các cơ quan, các công ty sản xuất, các đơn vị kinh doanh, doanh nghiệp… để xây dựng học tập từ nhà trường đến nhà máy (Work-intergrated Learning: Wil), trao đổi và hợp tác nhau để rèn luyện sinh viên học tập qua hoạt động thực tiễn [34] [40] [39] [41]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn
Viện Nghiên cứu Khoa học Giáo dục (Viện NKG) của Lào là đơn vị chính để nâng cấp nền Giáo dục Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học của đất nước. Nhiệm vụ của Viện NKG bây giờ vẫn còn thúc đẩy việc giảng dạy phù hợp với phương pháp giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực, tư duy, phân tích, giải quyết vấn đề, sáng tạo và nhận thấy sự quan trọng của việc học khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học [35] [37] [41]. Để thực hiện triển khai chương trình GD STEM thì Viện NKG đã hợp tác với Vụ Công nghệ và Sáng chế của Bộ KHCN để tìm hiểu, nghiên cứu giáo dục STEM, thúc đẩy GV sử dụng phương pháp dạy học theo định hướng GD STEM. Trong đó, trường học đầu tiên được thực nghiệm tổ chức dạy học theo định hướng GD STEM là trường chuyên sư phạm của Trường Đại học Quốc gia Lào (Trường ĐQL), giao nhiệm vụ cho các GV ở Khoa Giáo dục của Trường ĐQL hỗ trợ [41]. Năm 2015, Bộ KHCN đã công nhận chính thức và khuyến khích dự án nghiên cứu và phát triển chương trình giáo dục về công nghệ và sáng chế để phát triển năng lực cho giáo viên, nâng cao chất lượng giáo dục. Dự án này nghiên cứu về sự thực hiện chương trình giáo dục từ bậc tiểu học đến bậc đại học. Dự án đã chọn trường chuyên sư phạm của trường đại học, trường THPT năng khiếu, Vụ giáo dục cao đẳng, Vụ trung học, Viện nghiên cứu khoa học giáo dục của Bộ GDTT; Phòng nghiên cứu khoa học và dịch vụ từng khoa học của Trường ĐQL. Kết quả nghiên cứu thấy rằng: Chương trình giáo dục bậc tiểu học chưa thực sự dạy học khoa học, chỉ dạy học môn tự nhiên - xã hội. Đồng thời trong chương trình giáo dục THCS và THPT cũng có rất nhiều vấn đề như: Nội dung bài học và hoạt động dạy học của các môn khoa học chưa đạt được yêu cầu, học sinh không thể vận dụng kiến thức vào thực tế, chưa tích hợp với các môn khác, giáo viên không thể giảng dạy theo sách giáo khoa. Vì vậy, việc phát triện năng lực học sinh theo con đường khoa học chưa đạt được yêu cầu. Nếu so sánh giáo dục với các nước Đông Nam Á, cho thấy giáo dục của nước Lào vẫn thấp, có rất nhiều điều hạn chế và thiếu khả năng cạnh tranh chẳng hạn: Nghiên cứu và phát triển khoa học, công nghệ và sáng chế [41]. Tháng 2 năm 2017, để tiếp tục thực hiện triển khai dự án nghiên cứu và phát triển chương trình giáo dục về công nghệ và sáng chế, Vụ Công nghệ và sáng chế của Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn
Bộ KHCN đã tổ chức tập huấn kiến thức về giáo dục STEM cho các GV tại trường ĐQL. Sau khi rèn luyện kiến thức lý thuyết và kỹ năng giảng dạy theo giáo dục STEM trong buổi tập huấn, GV tham gia đã tổ chức dạy học theo định hướng GD STEM, ở trường chuyên sư phạm của trường đại học và trường THPT năng khiếu từ cấp 1 đến cấp 3. Kết quả dự án cho thấy rằng: Lớp học STEM rất hào hứng, tích cực, tự giác tham gia vào hoạt động, HS dễ hiểu bài hơn, có phát hiện ra phương án giải quyết tình huống có vấn đề. Ngoài ra, học sinh vẫn có khả năng sử dụng công nghệ và kỹ thuật, phát huy được sự kết hợp Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học [42] [43]. 1.2. Các nghiên cứu thế giới về giáo dục STEM Trên toàn thế giới, từ STEM được triển khai và phát triển toàn cầu, các nhà nghiên cứu và các nhà khoa học đều đưa ra khái niệm và nhấn mạnh vai trò của GD STEM như sau: Morrison (2006) đã nói rằng: “Giáo dục Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học (STEM) thường được gọi là kỷ luật tổng hợp, tạo ra một kỷ luật dựa trên sự tích hợp các kiến thức kỷ luật khác vào một tổng thể mới. Sự kết nối liên ngành giữa các chuyên ngành rời rạc hiện nay được coi là một thực thể, được gọi là STEM. GD STEM cung cấp cho học sinh một trong những cơ hội tốt nhất để làm cho họ hiểu biết sự tổng thể và hiểu sâu sắc hơn. GD STEM loại bỏ các rào cản truyền thống được xây dựng giữa bốn ngành, bằng cách kết hợp chúng thành một mô hình giảng dạy và học tập gắn kết. Morrison và những người khác đã gọi STEM như là một cách tiếp cận liên ngành” [28]. Tsupros (2009) cũng đã đưa ra khái niệm về giáo dục STEM khá tương đương như Morriso. Ông đã nói rằng: GD STEM là một cách tiếp cận liên ngành để học các khái niệm học tập nghiêm ngặt kết hợp với các bài học thực tế khi học sinh áp dụng Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học trong các bối cảnh tạo kết nối giữa trường học, cộng đồng, công việc và các tổ chức doanh nghiệp cho phép phát triển những hiểu biết STEM và khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế mới [32]. Hai khái niệm trên của Morriso và Tsupros là những khái niệm về GD STEM rất tổng thể hơn bất kỳ mô hình liên ngành nào. Khái niệm này được tiếp tục củng cố thêm bởi Kaufmann. Kaufmann (2009) đã cho rằng: Bởi thực tế là các sáng kiến và Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn
phát minh mới ngày nay có xu hướng được thực hiện nằm trong bốn lĩnh vực này, chúng luôn tự nhiên chồng chéo lẫn nhau. Hóa sinh, cơ chế sinh học, sinh lý học, công nghệ sinh học và kỹ thuật sinh học là đại diện cho sự chồng chéo của kỷ luật mà chúng ta biết là sinh học” [24]. Gonzalez và Kuenzi (2012) đã viết bài báo cáo về cơ bản GD STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM) Education: A Primer). Trong bài báo nêu định nghĩa của GD STEM là sự học tập hoặc giảng dạy trong Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học bao gồm các hoạt động học tập chính thức, chẳng hạn như trong lớp học và không chính thức như một chương trình ngoài khóa [22]. Montri Chulwatthana (2013) đã nêu lên ý nghĩa của giáo dục STEM trong sách “GD STEM Thái Lan và Đại sứ STEM” rằng: “STEM là phương pháp giảng dạy các môn Khoa học, Công nghệ, Ky thuật và toán học các cấp từ mẫu giáo, tiểu học, trung học, dạy nghề và giáo dục đại học. Giáo dục STEM không chỉ xây dựng bộ nhớ công thức mà còn làm cho học sinh suy nghĩ, biết đặt câu hỏi, có kĩ năng giải quyết vấn đề, có khả năng tìm hiểu, khám phá thông tin, phân tích dữ liệu... tất cả điều đó khiến cho người học có khả năng phân biệt tính liệt kết của các môn Khoa học, Toán học và có thể vận dụng kiến thức đó trong cuộc sống hàng ngày” [47]. Trong sách “Chiến lược giáo dục quốc gia về STEM, 2016 - 2026” (2015) của nước Úc đã dưa ra định nghĩa của giáo STEM là một thuật ngữ dùng chung để dạy các môn trong phạm vi Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. STEM cũng là một phương pháp giảng dạy tích hợp tiếp cận kỷ luật để làm thu hút sự quan tâm của học sinh trong các lĩnh vực liên quan đến STEM, cải thiện kĩ năng giải quyết vấn đề và các kỹ năng phân tích cần thiết [29]. Năm 2016, trong phát biểu của Giáo sư Steven Chu, người đoạt giải Nobel Vật lý, cho rằng: “GD STEM là một loại hình giáo dục hướng dẫn bạn học cách tự học nhằm phát triển cá nhân HS. GD STEM trang bị cho con người những khả năng suy nghĩ hợp lý, khả năng rà soát, tìm kiếm thông tin như học toán học và có kiến thức sâu rộng. GD STEM mang đến cho HS tự tin để bước vào lĩnh vực mà chúng ta đang làm, thậm chí nhảy vào một lĩnh vực mới mà chúng ta chưa bao giờ đặt chân vào trước đây. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn
Bạn sẽ không bao giờ nói rằng bạn không thể chỉ vì thiếu kiến thức đầy đủ, đó là điểm quan trọng nhất của GD STEM” [6]. Năm 2016, nhà nghiên cứu hóa học và khoa học vật liệu giáo sư Dan Shechtman đã phát biết để thúc đẩy nghiên cứu khoa học, đảm bảo giữ được công nghệ của mình, chính phủ nhà nước phải khuyến khích các nghiên cứu khoa học và kỹ thuật ở độ tuổi trẻ, tất cả HS đều phải học chương trình cốt lõi và chính phủ phải nâng cao trình độ của một số giáo viên [6] [17]. Tác giả, Nguyễn Thanh Nga (2017) đã đưa ra rằng: “STEM được dùng trong 2 ngữ cảnh đó là: Ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp. Ngữ cảnh giáo dục là quan điểm nhấn mạnh đến việc nâng cao năng lực cho HS, quan tâm nền giáo dục của các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học và tích hợp các môn học trên gắn với thực tiễn. Còn ngữ cảnh nghề nghiệp là nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học” [11]. Tác giả Nguyễn Thanh Nga (2018) đã nêu lên quan điểm của GD STEM trong trường trung học là quan điểm dạy học định hướng phát triển năng lực học sinh thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học và các kiến thức đó được tổ chức dạy học tích hợp theo chủ đề, nhằm giúp học sinh vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề thực tiễn mang lại hiệu quả và có giá trị [12]. Xuất phát từ các quan điểm trên, có thể tổng hợp lại khái niệm của GD STEM như sau: GD STEM là phương pháp giảng dạy tích hợp các kiến thức về Khoa học, Công nghệ và Toán học qua quá trình Kỹ thuật, nhằm giúp học sinh áp dụng các kiến thức lí thuyết vào bối cảnh cụ thể, có khả năng giải quyết vấn đề trong cuộc sống hàng ngày, làm cho học sinh nhận biết và hiểu được tầm quan trọng của các kiến thức Khoa học và Công nghệ vì đó là kiến thức và kỹ năng cần thiết trong cuộc sống thực tế, góp phần xậy dựng quê hương và đất nước. Từ những khái niệm của giáo dục STEM và sự đòi hỏi để phát triển đất nước, các nhà nghiên cứu giáo dục phối hợp với các viện nghiên cứu khoa học, các công ty tư nhân, các học viên đang học bậc cao học quan tâm nghiên cứu về giáo dục STEM và sau đây là một số kết quả nghiên cứu về giáo dục STEM trong thời gian qua. Trong luận án nghiên cứu của James Allen Boe (2010) bằng phương pháp tổng hợp tài liệu và thực nghiệm Delphi đã phát hiện ra những vấn đề, cách giải pháp chiến Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn
lược mới để đáp ứng nhu cầu của việc phát triển môn Công nghệ trong tương lai, làm thế nào để giáo dục công nghệ thể hiện được vai trò mang tính “dẫn dắt” trong GD STEM. Kết quả nghiên cứu này kết hợp với bài báo cáo của Ronald Rockland (2010), DiFrancesca (2014). Trong bài báo cáo cho thấy rằng: Chương trình giáo dục thế kỷ vừa qua rất ít quan tâm tới Kỹ thuật và Công nghệ, chỉ chủ yếu tập trung vào Khoa học và Toán học. Thực tế hiện nay nếu HS thiếu kiến thức về công nghệ và kĩ thuật thì HS chỉ được kiến thức lí thuyết, khái niệm, nguyên lí, công thức, định luật mà không được trang bị kiến thức để áp dụng vào thực tiễn. Vì vậy, vai trò và việc kết hợp công nghệ và kĩ thuật trong STEM hiện nay như thế nào cũng là một hướng nghiên cứu được nhiều tác giả quan tâm [20] [30], Trong bài báo cáo kết quả nghiên cứu của Honey M. [2014] về tích hợp giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông hệ 12 năm của Mỹ cho rằng: “Tích hợp GD STEM là một hướng nghiên cứu khá cơ bản về GD STEM, được rất nhiều nhà khoa học, tổ chức giáo dục quan tâm. Tiêu biểu là công trình của Honey. Nghiên cứu này là một kinh nghiệm rất ý nghĩa về tích hợp GD STEM trong chương trình giáo dục phổ thông hệ 12 năm của Hoa kỳ. Nghiên cứu đã trình bày về tông quan những kinh nghiệm, trải nghiệm, triển khai và thiết kế tích hợp GD STEM” [23]. Trong luận án nghiên cứu của Lê Xuân Quang (2017) về “Công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục STEM”. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng: Nhiều HS hiểu bài sâu sắc hơn, cảm thấy thoải mái hơn trong các giờ học bình thường, góp phần phát triển năng lực hợp tác, năng lực giải quyết vấn đề và năng lực sáng tạo của HS, phù hợp với định hướng của BGD&ĐT trong công văn số 5555/BGDĐT – GDTrH ngày 8/10/2014 về các tiêu chí đánh giá bài học đang được thực hiện trong cả nước hiện nay [14]. Trong luận văn tốt nghiệp của Lê Thanh Trúc (2017) về “Tổ chức dạy học một số kiến thức chương cơ sở của nhiệt động lực học - Vật lý 10 theo định hướng GD STEM”. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng: Học sinh đã phát huy được tính tích cực và năng lực sáng tạo, phát triển năng lực giải quyết vấn đề và rèn luyện một số kỹ năng cần thiết trong cuộc sống như kỹ năng làm việc nhóm, thu thập và xử lí thông tin, thuyết trình, phản biện… góp phần tạo được hứng thú học Vật lý của HS nhờ vận dụng các Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn
kiến thức hàn lâm vào thực tiễn, trực quan sinh động hơn. Các phân tích thực nghiệm trên đã khẳng định tính khả thi của việc tổ chức dạy học chương “Cơ sở của nhiệt động lực học - Vật lý 10” theo định hướng GD STEM trong việc đổi mới phương pháp dạy học ở trường phổ thông [16]. Nguyễn Quang Linh đã nghiên cứu về GD STEM trong nhiều chủ đề khác nhau như: Chương trình dạy học chủ đề STEM cho giáo viên, thiết kế và tổ chức hoạt động trải nghiệm ở trường phổ thông, phát triển tư duy phê phán của sinh viên thông qua chương trình định hướng GD STEM tại Việt Nam, phát triển tư duy sáng tạo của sinh viên thông qua hoạt động định hướng STEM “Tôi là kỹ sư” trong lớp học và tổ chức dạy học về môn khoa học theo định hướng GD STEM tại trường THPT; Trong các bài báo đã trình bày đề xuất quy trình thiết kế bài học STEM, quy trình tổ chức giờ học STEM, đánh giá HS trong quá trình học tập và các kết quả thu được từ thực nghiệm [9] [21] [25] [26] [27]. Từ kết quả nghiên cứu về GD STEM cho thấy rằng: GD STEM được triển khai rất mạnh mẽ trên thế giới trong thế kỷ này, các nhà khoa học, các nghiên cứu sinh đều quan tâm đến việc vận dùng phương phướng dạy học theo định hướng GD STEM vào các trường học từ bậc mầm non đến trường chuyền nghiệp nhằm phát triển năng lực học tập và kỹ năng cần thiết cho HS để đáp ứng yêu cầu ngành nghề nghiệp trong lĩnh vực STEM. 1.3. Nghiên cứu về tính sáng tạo Trong thế kỉ XXI, thực tế đòi hỏi nền giáo dục phải trang bị cho HS năng lực sáng tạo như một phẩm chất quan trọng của con người hiện đại, đặc biệt từ khi thế giới bắt đầu chuyển sang nền kinh tế tri thức và xã hội tri thức. Hoạt động trải nghiệm sáng tạo không chỉ là hoạt động tinh thần riêng mà sản phẩm của nó là những phát hiện độc đáo của tư duy và trí tưởng tượng. Tính mới, tính độc đáo là những tính chất cốt yếu của kết quả sáng tạo; khả năng tư duy và trí tưởng tượng là những năng lực cần thiết cho sáng tạo. Arnoid (1964), Guiford (1967), Ghiselin (1975), Piaget (1992)... là các nhà tâm lý học nổi tiếng trong thế kỉ XX đã nghiên cứu về sự sáng tạo dưới nhiều góc độ khác nhau. Kết quả nghiên cứu thu được: Năng lực sáng tạo là khả năng tạo ra những giá trị Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn