Luận văn Thạc sĩ Khoa học giáo dục: Tổ chức dạy học một số kiến thức Quang hình học – Vật lí 11 theo định hướng giáo dục STEM

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:174

Thêm vào BST

Báo xấu

32
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung chính của đề tài là hệ thống hóa được cơ sở lí luận về dạy học một số kiến thức Quang hình học – Vật lí 11 theo định hướng giáo dục STEM. Phân tích nội dung một số kiến thức Quang hình học – Vật lí 11 theo định hướng giáo dục STEM. Đề xuất và xây dựng tiến trình dạy học chủ đề STEM. Đề xuất và xây dựng một số chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM của một số kiến thức chương Quang hình học – Vật lí 11. 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 Quang hình học – Vật lí 11 theo định hướng giáo dục STEM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Nguyễn Thị Kiều Oanh TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC QUANG HÌNH HỌC – VẬT LÍ 11 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Thành phố Hồ Chí Minh – 2019
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Nguyễn Thị Kiều Oanh TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC QUANG HÌNH HỌC – VẬT LÍ 11 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM Chuyên ngành : Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí Mã số : 8140111 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN THANH NGA Thành phố Hồ Chí Minh – 2019
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi. Các số liệu nêu trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng được công bố trong bất kì công trình nghiên cứu của tác giả nào. Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2019 Tác giả Nguyễn Thị Kiều Oanh
LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của các thầy cô, bạn bè và các em học sinh. Đầu tiên, tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng Sau đại học, các giảng viên khoa Vật lí Trường Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu để hoàn thành khóa học. Đặc biệt, với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới TS. Nguyễn Thanh Nga – người thầy đã giành nhiều thời gian dìu dắt, trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo tận tình. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, cùng các em học sinh trường THPT Nguyễn Du, tôi cũng xin trân trọng và biết ơn Th.S Tôn Ngọc Tâm – đàn anh đi trước cũng đã nhiệt tình chỉ bảo trong suốt thời gian nghiên cứu và thực nghiệm tại trường THPT Nguyễn Du. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, cùng các em học sinh trường THCS – THPT Hoa Sen, ThS. Trần Thị Ngọc giúp đỡ, hỗ trợ và tạo điều kiện tốt nhất để tôi tiến hành thực nghiệm sư phạm, tôi cũng xin trân trọng và biết ơn Th.S Nguyễn Y Phụng – đàn chị đi trước cũng đã nhiệt tình chỉ bảo trong suốt thời gian nghiên cứu và thực nghiệm tại trường THCS – THPT Hoa Sen. Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với gia đình, bạn bè và các anh chị học viên K28 đã đồng hành cùng tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này. Xin chân thành cảm ơn! Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2019 Tác giả Nguyễn Thị Kiều Oanh
MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục chữ viết tắt Danh mục các bảng Danh mục các hình Danh mục các sơ đồ Danh mục các biểu đồ MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 1 Chương 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ GIÁO DỤC STEM TRONG TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG.......................... 5 1.1. Lí thuyết về giáo dục STEM trong trường THPT .......................................... 5 1.1.1. Thuật ngữ STEM ........................................................................................5 1.1.2. Giáo dục STEM ..........................................................................................7 1.1.3. Mục tiêu giáo dục STEM ............................................................................8 1.1.4. Chủ đề STEM .............................................................................................8 1.2. Phát huy tính tích cực của HS thông qua dạy học chủ đề STEM .................. 10 1.2.1. Khái niệm tính tích cực.............................................................................10 1.2.2. Biểu hiện tính tích cực của HS trong dạy học chủ đề STEM ...................11 1.2.3. Biện pháp phát huy tính tích cực của HS trong dạy học chủ đề STEM .......................................................................................................14 1.3. Phát triển năng lực sáng tạo của HS thông dạy học chủ đề STEM ............... 14 1.3.1. Khái niệm năng lực sáng tạo ....................................................................14 1.3.2. Biểu hiện năng lực sáng tạo của HS trong dạy học chủ đề STEM ...........18 1.3.3. Biện pháp phát triển năng lực sáng tạo của HS thông qua dạy học chủ đề STEM ...........................................................................................20
1.4. Quy trình thiết kế chủ đề STEM ................................................................ 21 1.4.1. Thiết kế chủ đề..........................................................................................21 1.4.2. Tiến trình dạy học STEM .........................................................................22 1.5. Thực tiễn dạy học STEM trong trường THPT ............................................ 23 Tiểu kết chương 1 ................................................................................................ 27 Chương 2. TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC QUANG HÌNH HỌC – VẬT LÍ 11 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM .... 29 2.1. Phân tích một số kiến thức chương Quang hình học – Vật lí 11 theo định hướng giáo dục STEM ............................................................................. 29 2.1.1. Khúc xạ ánh sáng ......................................................................................29 2.1.2. Phản xạ toàn phần .....................................................................................31 2.1.3. Thấu kính mỏng ........................................................................................32 2.2. Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM “Pyramid Hologram” ................ 36 2.2.1. Xây dựng kế hoạch dạy học chủ đề STEM “Pyramid Hologram” ...........36 2.2.2. Thiết kế phiếu học tập...............................................................................44 2.2.3. Xây dựng tài liệu hướng dẫn HS ..............................................................45 2.2.4. Xây dựng câu hỏi kiểm tra đánh giá kết quả học tập ...............................45 2.3. Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM “Chai nước Mặt trời” ................ 45 2.3.1. Xây dựng kế hoạch dạy học chủ đề STEM “Chai nước Mặt trời” ...........45 2.3.2. Thiết kế phiếu học tập...............................................................................52 2.3.3. Xây dựng tài liệu hướng dẫn HS ..............................................................54 2.3.4. Xây dựng câu hỏi kiểm tra đánh giá kết quả học tập ...............................54 2.4. Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM “Con mắt đại bàng”................... 54 2.4.1. Xây dựng kế hoạch dạy học chủ đề STEM “Con mắt đại bàng” .............54 2.4.2. Thiết kế phiếu học tập...............................................................................60 2.4.3. Xây dựng tài liệu hướng dẫn HS ..............................................................61 2.4.4. Xây dựng câu hỏi kiểm tra đánh giá kết quả học tập ...............................61 2.5. Xây dựng công cụ đánh giá dạy học chủ đề STEM ..................................... 61 2.5.1. Công cụ đánh giá tính tích cực .................................................................61
2.5.2.Công cụ đánh giá năng lực sáng tạo ..........................................................64 Tiểu kết chương 2 ............................................................................................... 67 Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ........................................................... 68 3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm ................................................................. 68 3.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm ................................................................ 68 3.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm ........................................................... 68 3.4. Tổ chức thực nghiệm và thu thập số liệu thực nghiệm sư phạm ................... 69 3.5. Phân tích diễn biến quá trình thực nghiệm sư phạm .................................... 69 3.5.1. Diễn biến thực nghiệm sư phạm chủ đề “Pyramid Hologram” ................69 3.5.2. Diễn biến thực nghiệm sư phạm chủ đề “Chai nước Mặt trời” ................79 3.6. Đánh giá định tính kết quả thực nghiệm sư phạm ....................................... 90 3.6.1. Đánh giá định tính chủ đề “Pyramid Hologram” .....................................90 3.6.2. Đánh giá định tính chủ đề “Chai nước Mặt trời”....................................101 3.7. Đánh giá định lượng kết quả thực nghiệm sư phạm .................................. 114 3.7.1. Đánh giá định lượng chủ đề “Pyramid Hologram” ................................114 3.7.2. Đánh giá định lượng chủ đề “Chai nước Mặt trời” ................................116 3.8. Những thuận lợi và khó khăn gặp phải khi thực nghiệm sư phạm .............. 118 3.8.1.Thuận lợi ..................................................................................................118 3.8.2. Khó khăn .................................................................................................118 Tiểu kết chương 3 .............................................................................................. 120 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................... 122 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 124 PHỤ LỤC
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nội dung GS.TS Giáo sư tiến sĩ GV Giáo viên HS Học sinh NXB Nhà xuất bản PGS.TS Phó giáo sư tiến sĩ Th.S Thạc sĩ THCS Trung học cơ sở THPT Trung học phổ thông TKHT Thấu kính hột tụ TKPK Thấu kính phân kì TP.HCM Thành phố Hồ Chí Minh TS Tiến sĩ TSKH Tiến sĩ khoa học XH Xã hội
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Biểu hiện tính tích cực của HS trong dạy học chủ đề STEM ................................ 13 Bảng 1.2. Biện pháp phát triển năng lực sáng tạo của HS. .................................................... 20 Bảng 1.3. Bảng thống kê khảo sát GV – Câu hỏi 1 ................................................................ 25 Bảng 1.4. Bảng thống kê khảo sát GV – Câu hỏi 2 ................................................................ 25 Bảng 2.1. Tiêu chí đánh giá tính tích cực của HS .................................................................. 62 Bảng 2.2. Tiêu chí đánh giá năng lực sáng tạo của HS. ......................................................... 64
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Chu trình STEM........................................................................................ 6 Hình 2.1. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng.................................................................. 30 Hình 2.2. Hiện tượng phản xạ toàn phần ................................................................ 32 Hình 2.3. Các yếu tố của thấu kính ......................................................................... 32 Hình 2.4. Hình bổ dọc TKHT ................................................................................. 33 Hình 2.5. Ký hiệu TKHT ........................................................................................ 33 Hình 2.6. Đường truyền tia sáng qua TKHT .......................................................... 33 Hình 2.7. Hình bổ dọc TKPK ................................................................................. 33 Hình 2.8. Ký hiệu TKPK ........................................................................................ 33 Hình 2.9. Đường truyền tia sáng qua TKPK .......................................................... 34 Hình 3.1. Một số hình ảnh video giới thiệu Pyramid Hologram ............................ 70 Hình 3.2. Một số bản vẽ của HS. ............................................................................ 71 Hình 3.3. HS tiến hành hoàn thành sản phẩm......................................................... 72 Hình 3.4. HS nhóm 4 vẽ hình thang cân liền nhau trên bìa kính sau đó cắt theo đường vẽ. .................................................................................................. 73 Hình 3.5. Sản phẩm của HS. ................................................................................... 73 Hình 3.6. Hình ảnh quá trình thực hiện và sản phẩm hộp tối của HS. ................... 74 Hình 3.7. Một số hình ảnh trong video giới thiệu Pyramid Hologram ................... 75 Hình 3.8. Một số bản vẽ của HS. ............................................................................ 76 Hình 3.9. Một số hình ảnh HS thuyết trình............................................................. 77 Hình 3.10. HS Tuyết Trang thuyết trình. .................................................................. 78 Hình 3.11. Một số hình ảnh trong video .................................................................. 80 Hình 3.12. Câu 1 – phiếu học tập ............................................................................. 80 Hình 3.13. Hình ảnh sản phẩm thực tế ..................................................................... 81 Hình 3.14. Sản phẩm của HS. ................................................................................... 83 Hình 3.15. Một số hình ảnh giới thiệu cho HS biết về những căn nhà khu “ổ chuột”. ................................................................................................. 84 Hình 3.16. Hình ảnh sản phẩm trong thực tế. ........................................................... 85
Hình 3.17. Một số hình ảnh HS thuyết trình bản vẽ cấu tạo, trình bày nguyên lí hoạt động, lên danh sách vật liệu. ........................................................... 87 Hình 3.18. HS sáng tạo trong quá trình gia công mô hình ngôi nhà. ....................... 88 Hình 3.19. HS trang trí mô hình ngôi nhà. ............................................................... 88 Hình 3.20. Một số hình ảnh HS thuyết trình............................................................. 89 Hình 3.21. Một số hình ảnh các thành viên hỗ trợ nhau hoàn thành sản phẩm. ....... 92 Hình 3.22. Các thành viên hoàn thành nhiệm vụ của mình. ..................................... 92 Hình 3.23. Hình ảnh HS sử dụng internet để tìm hiểu kiến thức.............................. 94 Hình 3.24. Hình ảnh các thành viên hoàn thành nhiệm vụ. ...................................... 95 Hình 3.25. HS sáng tạo trong quá trình gia công Pyramid Hologram. ..................... 98 Hình 2.26. Một số hình ảnh HS thảo luận nhóm. ................................................... 103 Hình 3.27. Nhóm 1 thuyết trình. ............................................................................. 105 Hình 3.28. HS Tư (nhóm 3) thuyết trình. ............................................................... 105 Hình 3.29. Một số hình ảnh HS câu lạc bộ gia công sản phẩm .............................. 106 Hình 3.30. Một số hình ảnh HS gia công sản phẩm ............................................... 106 Hình 3.31. Một số hình ảnh HS thuyết trình........................................................... 108 Hình 3.32. Một số bản vẽ thiết kế của HS. ............................................................. 110 Hình 3.33. HS vận hành sản phẩm.......................................................................... 112
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1. Tiêu chí của chủ đề STEM .......................................................................... 9 Sơ đồ 1.2. Sơ đồ cấu trúc năng lực sáng tạo trong hoạt động nhận thức của HS. .......... 17 Sơ đồ 1.3. Các cấp độ năng lực sáng tạo .................................................................... 18 Sơ đồ 1.4. Quy trình thiết kế chủ đề giáo dục STEM ................................................ 21 Sơ đồ 1.5. Tiến trình bài học STEM........................................................................... 22
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 1.1. Biểu đồ phần trăm GV từng tìm hiểu, nghiên cứu hay giảng dạy giáo dục STEM ......................................................................................23 Biểu đồ 1.2. Biểu đồ phần trăm thể hiện mức độ hứng thú của HS đối với môn Vật lí ......................................................................................................24 Biểu đồ 1.3. Biểu đồ phần trăm thể hiện năng lực bản thân của HS. ..........................26 Biểu đồ 3.1. Đồ thị biểu diễn điểm số của HS. .........................................................115 Biểu đồ 3.2. Biểu đồ tròn biểu diễn điểm số của HS. ...............................................115 Biểu đồ 3.3. Đồ thị biểu diễn điểm số của HS. .........................................................117 Biểu đồ 3.4. Biểu đồ tròn biểu diễn điểm số của HS. ...............................................117
1 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Hiện nay, Khoa học – Công nghệ ngày càng phát triển mạnh mẽ đưa thế giới bước vào kỉ nguyên công nghệ 4.0, mở ra nhiều cơ hội đồng thời cũng không ít thách thức cho sự phát triển của các quốc gia, đặc biệt là những quốc gia đang phát triển. Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 đòi hỏi sự thay đổi từ con người đến cơ sở hạ tầng, lao động sản xuất, trong đó sự phát triển của con người giữ vai trò quan trọng nhất. Điều này yêu cầu giáo dục phải có sự đổi mới theo hướng tích hợp Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Giáo dục STEM (Science: Khoa học, Technology: Công nghệ, Engineering: Kỹ thuật, Mathematics: Toán học) là giải pháp nhằm khắc phục hạn chế của dạy học truyền thống, trên cơ sở đáp ứng nhu cầu xã hội tạo ra nguồn nhân lực tri thức, làm tăng hiệu quả dạy học, phát triển tư duy phản biện và giải quyết vấn đề, năng lực sáng tạo của HS. Việt Nam đang bước trên con đường công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước, hòa nhập với nền kinh tế thế giới – nền kinh tế tri thức. Để bắt nhịp theo xu hướng chung của thế giới, đòi hỏi giáo dục Việt Nam phải nhanh chóng thay đổi để thích nghi và hội nhập quốc tế. Hệ thống tri thức thay đổi sẽ dẫn đến tư duy của con người và hoạt động lao động sản xuất thay đổi. Chính vì thế, xã hội ngày nay đòi hỏi mỗi người cần phải có kiến thức, kỹ năng, khả năng làm việc độc lập, chủ động và sáng tạo. Nghị quyết Ban chấp hành Trung ương 2 khóa VIII Đảng Cộng sản Việt Nam (12 – 1996) đã khẳng định: “Đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo dục – đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học. Từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy – học, bảo đảm điều kiện và thời gian tự học, tự nghiên cứu cho HS …”. Định hướng trên được pháp chế hóa tại điều 5.2, Luật giáo dục của Quốc hội nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam: “Phương pháp giáo dục phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, tư duy sáng tạo của người học; bồi dưỡng cho người học năng lực tự học, khả năng thực hành, lòng say mê học tập và ý chí vươn lên”. Ngoài ra, Luật giáo dục của Quốc hội nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam còn nêu rõ:
2 “Mục tiêu của giáo dục phổ thông là giúp HS phát triển toàn diện về đạo đức, trí tuệ, thể chất, thẩm mĩ và các kỹ năng cơ bản, phát triển năng lực cá nhân, tính năng động và sáng tạo, hình thành nhân cách con người Việt Nam xã hội chủ nghĩa, xây dựng tư cách và trách nhiệm công dân; chuẩn bị cho HS tiếp tục học lên hoặc đi vào cuộc sống lao động, tham gia xây dựng và bảo vệ Tổ quốc …”, đây chính là mục tiêu của giáo dục phổ thông của đất nước ta hiện nay. Tuy nhiên, nhiều trường THPT hiện nay vẫn chậm thay đổi theo các phương pháp dạy học tích cực. Nhiều thầy cô vẫn còn truyền thụ kiến thức một chiều, HS vẫn tiếp thu kiến thức thụ động, học tập một cách máy móc, rập khuôn. Điều này kìm hãm sự phát triển năng lực cá nhân của HS. Trước tình hình đó, việc triển khai các chương trình giáo dục mới, tiên tiến, hiệu quả trên thế giới vào Việt Nam là hướng đi đúng, cần thiết và là quy luật tất yếu. Trong Quyết định phê duyệt chiến lược phát triển công nghiệp Việt Nam đến năm 2025, tầm nhìn đến 2035, thủ tướng chính phủ nêu rõ quan điểm ưu tiên phát triển nguồn nhân lực có kĩ năng, kiến thức, có năng lực sáng tạo thúc đẩy quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Giáo dục STEM (Science: Khoa học, Technology: Công nghệ, Engineering: Kỹ thuật, Mathematics: Toán học) đáp ứng nhu cầu cải tạo phương thức dạy học truyền thống, trên cơ sở tạo ra nguồn nhân lực tri thức, làm tăng hiệu quả dạy học, phát triển tư duy, sáng tạo của HS đặc biệt trong lĩnh vực Khoa học kỹ thuật. Vật lí là một môn khoa học thực nghiệm, các kiến thức Vật lí có mặt xung quanh cuộc sống, kỹ thuật, sản xuất. Những kiến thức Quang hình học – Vật lí 11 có nhiều ứng dụng phổ biến trong khoa học, công nghệ nhưng tại trường THPT, kiến thức này vẫn còn được dạy theo phương thức dạy học truyền thống, chưa chú trọng nhiều đến phát triển năng lực của HS. Do đó việc dạy học Vật lí nói chung và kiến thức Quang hình học – Vật lí 11 nói riêng theo định hướng STEM rất thuận lợi để phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của HS. Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu: “Tổ chức dạy học một số kiến thức Quang hình học – Vật lí 11 theo định hướng giáo dục STEM”. 2. Mục đích nghiên cứu Tổ chức dạy học một số kiến thức Quang hình học – Vật lí 11 theo định hướng
3 giáo dục STEM nhằm phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh. 3. Giả thuyết khoa học Nếu thiết kế và tổ chức dạy học một số kiến thức Quang hình học – Vật lí 11 theo định hướng giáo dục STEM thì sẽ phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh. 4. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Cơ sở lí thuyết và thực tiễn giáo dục STEM trong trường trung học, một số kiến thức Quang hình học – Vật lí 11 theo định hướng giáo dục STEM. - Phạm vi nghiên cứu: Hoạt động dạy học một số kiến thức Quang hình học – Vật lí 11. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu - Hệ thống hóa được cơ sở lí luận về dạy học một số kiến thức Quang hình học – Vật lí 11 theo định hướng giáo dục STEM. - Phân tích nội dung một số kiến thức Quang hình học – Vật lí 11 theo định hướng giáo dục STEM. Đề xuất và xây dựng tiến trình dạy học chủ đề STEM. - Đề xuất và xây dựng một số chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM của một số kiến thức chương Quang hình học – Vật lí 11. - Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá giả thuyết khoa học. - Xây dựng bộ công cụ đánh giá HS theo chủ đề STEM. 6. Phương pháp nghiên cứu 6.1. Phương pháp nghiên cứu lí luận - Nghiên cứu các tài liệu, luận văn, bài báo về dạy học theo định hướng STEM. - Nghiên cứu chương trình, nội dung sách giáo khoa, sách giáo viên để tìm hiểu một số kiến thức Quang hình học – Vật lí 11 và xác định mục tiêu dạy học cụ thể. 6.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Phương pháp quan sát: quan sát thái độ, sự hứng thú của HS, quan sát cách
4 làm việc nhóm của HS. - Phương pháp phỏng vấn, điều tra bằng bảng câu hỏi: hỏi HS về những khó khăn gặp phải trong quá trình học một số kiến thức Quang hình học – Vật lí 11 theo định hướng STEM để kịp thời giúp đỡ HS. 6.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm Kiểm tra tính hiệu quả khi thực hiện dạy học một số kiến thức Quang hình học – Vật lí 11 theo định hướng STEM, so sánh kết quả thực nghiệm sư phạm ở các nhóm đối tượng khác nhau để biết được sự phù hợp của bài học đối với từng đối tượng khác nhau. 6.4. Phương pháp thống kê Toán học Dùng phương pháp thống kê Toán học để xử lý kết quả điều tra, khảo sát. 7. Đóng góp của đề tài  Hệ thống hóa được cơ sở lí luận về dạy học theo định hướng giáo dục STEM.  Đề xuất được 3 chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM của một số kiến thức chương Quang hình học – Vật lí 11.  Xây dựng được 3 tiến trình dạy học theo định hướng giáo dục STEM của một số kiến thức chương Quang hình học – Vật lí 11.  Thực nghiệm sư phạm các chủ đề dạy học đã xây dựng. Kết quả nghiên cứu của luận văn làm tài liệu tham khảo, nghiên cứu về giáo dục STEM và vận dụng vào dạy học một số kiến thức Quang hình học – Vật lí 11 tại trường THPT. 8. Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và mục lục thì nội dung của luận văn được cấu trúc thành 3 chương: Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn về giáo dục STEM trong trường trung học phổ thông Chương 2: Tổ chức dạy học một số kiến thức Quang hình học – Vật lí 11 theo định hướng giáo dục STEM Chương 3: Thực nghiệm sư phạm
5 Chương 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ GIÁO DỤC STEM TRONG TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 1.1. Lí thuyết về giáo dục STEM trong trường THPT 1.1.1. Thuật ngữ STEM STEM là thuật ngữ lấy chữ cái đầu tiên trong tiếng Anh các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Mathematics (Toán học), thường được sử dụng khi nói về các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học của mỗi quốc gia. Science (Khoa học): gồm các kiến thức về Vật lí, Hóa học, Sinh học và Khoa học Trái đất nhằm giúp HS hiểu về thế giới tự nhiên và vận dụng kiến thức đó để giải quyết các vấn đề Khoa học trong cuộc sống hằng ngày. Technology (Công nghệ): phát triển khả năng sử dụng, quản lí, hiểu và đánh giá công nghệ của HS, tạo cơ hội để HS hiểu về công nghệ được phát triển như thế nào, ảnh hưởng của công nghệ mới tới cuộc sống. Engineering (Kỹ thuật): phát triển sự hiểu biết ở HS về cách công nghệ đang phát triển thông qua quá trình thiết kế kỹ thuật, tạo cơ hội để tích hợp kiến thức của nhiều môn học, giúp cho những khái niệm liên quan trở nên dễ hiểu. Kỹ thuật cũng cung cấp cho HS những kỹ năng để 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): 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. Theo Bộ Giáo dục và Đào tạo, (2019), sự phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học được mô tả bởi chu trình STEM. 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 vấn đề; Mathematics là công cụ được sử dụng để thu nhận kết quả và chia sẻ kết quả đó với người khác.
6 Hình 1.1. Chu trình STEM (theo https://www.knowatom.com) “Science” trong chu trình STEM được mô tả bởi một mũi tên từ “Technology” sang “Knowledge” thể hiện quy trình sáng tạo khoa học. Đứng trước thực tiễn với "Công nghệ" hiện tại, các nhà khoa học, với năng lực tư duy phản biện, luôn đặt ra những câu hỏi, vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện công nghệ, đó là các câu hỏi/vấn đề khoa học. Trả lời các câu hỏi khoa học hoặc giải quyết các vấn đề khoa học sẽ phát minh ra các "Kiến thức" khoa học. Ngược lại, “Engineering” trong chu trình STEM được mô tả bởi một mũi tên từ “Knowledge” sang “Technology” thể hiện quy trình kỹ thuật. Các kĩ sư sử dụng "Kiến thức" khoa học để thiết kế, sáng tạo ra công nghệ mới. Như vậy, trong chu trình STEM, "Science" được hiểu không chỉ là "Kiến thức" thuộc các môn khoa học (như Vật lí, Hoá học, Sinh học) mà bao hàm "Quy trình khoa học" để phát minh ra kiến thức khoa học mới. Tương tự như vậy, "Engineering" trong chu trình STEM không chỉ là "Kiến thức" thuộc lĩnh vực "Kỹ thuật" mà bao hàm "Quy trình kỹ thuật" để sáng tạo ra "Công nghệ" mới. Hai quy trình nói trên tiếp nối nhau, khép kín thành chu trình sáng tạo khoa học – kỹ thuật theo mô hình "xoáy ốc" mà cứ sau mỗi chu trình thì lượng kiến thức khoa học tăng lên và cùng với nó là công nghệ phát triển ở trình độ cao hơn. Theo (Nguyễn Thanh Nga (Chủ biên), Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, Hoàng Phước Muội, 2017), thuật ngữ STEM được dùng trong hai ngữ cảnh khác nhau đó là ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp.
7  Đối với ngữ cảnh giáo dục, STEM nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền giáo dục đối với các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học. Quan tâm đến việc tích hợp các môn học trên gắn với thực tiễn để nâng cao năng lực cho người học. Giáo dục STEM có thể được hiểu và diễn giải ở nhiều cấp độ như: chính sách STEM, chương trình STEM, nhà trường STEM, môn học STEM, bài học STEM, hoạt động STEM.  Đối với ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM được hiểu là nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học. Tùy từng ngữ cảnh khác nhau mà STEM được hiểu như là các môn học hay các lĩnh vực. Trong phạm vi đề tài, chúng tôi quan tâm đến ngữ cảnh giáo dục của thuật ngữ STEM. 1.1.2. Giáo dục STEM Theo (Nguyễn Thanh Nga và các cộng sự, 2017), có ba cách hiểu chính về giáo dục STEM như sau: - Quan tâm đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Đây cũng là quan niệm về giáo dục STEM của Bộ giáo dục Mĩ, giáo dục STEM là một chương trình nhằm cung cấp hỗ trợ, tăng cường, giáo dục Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học ở tiểu học và trung học cho đến các bậc sau đại học. Đây là nghĩa rộng khi nói về giáo dục STEM. - Tích hợp của bốn lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Kiến thức hàn lâm được kết hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông qua việc HS được áp dụng những kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học vào trong những bối cảnh cụ thể nhằm tạo nên một kết nối giữa nhà trường, cộng đồng và các doanh nghiệp. - Tích hợp từ hai lĩnh vực về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học trở lên. Giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận, khám phá trong giảng dạy và học tập giữa hai hay nhiều hơn các môn học STEM, hoặc giữa một chủ đề STEM và một hoặc nhiều môn học khác trong nhà trường. Theo (Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2019), giáo dục STEM ở nước ta lấy chu trình