MỤC LỤC
Trang
PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ
1. Lí do chọn đề tài
1
2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1
3. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu
2
4. Đóng góp của đề tài
2
PHẦN II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
1. Cơ sở lí luận
1.1. Cơ sở lí luận về giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông đáp ứng với chương
trình GDPT mới
3
1.2. Xây dựng và thực hiện bài học STEM
8
1.3. Các bước phân tích hoạt động học của học sinh
20
1.4. Giáo dục STEM trong dạy học môn Vật lí
21
2. Cở sở thực tiễn của dạy học Vật lý theo định hướng STEM ở một số trường PT
2.1. Thực trạng tổ chức dạy học môn Vật lý theo định hướng STEM ở một số trường
THPT trên địa bàn huyện Thanh Chương.
22
2.2. Nguyên nhân và khó khăn của thực trạng dạy học Vật lý ở trường THPT theo
định hướng STEM
26
3. Xây dựng và thực hiện một số chủ đề dạy học STEM phần các định luật bảo
toàn Vật lí 10 THPT
3.1. Mô tả chủ đề
27
3.2. Mục tiêu
31
3.3. Thiết bị
32
3.4. Tiến trình dạy học
32
4. Kết quả thực nghiệm sư phạm
50
5. Một số kết quả đạt được khi tổ chức dạy học các chủ đề STEM phần các
định luật bảo toàn Vật lí 10 THPT
51
PHẦN III. KẾT LUẬN
1. Kết luận
53
2. Kiến nghị đề xuất
53
Tài liệu tham khảo
54
- 1 -
PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ
1. Lí do chọn đề tài
Giáo dục STEM đang trở thành một xu hướng giáo dục mang tính tất yếu trên
thế giới. Hình thức giáo dục này đóng vai trò là đòn bẩy để thực hiện mục tiêu giáo dục
năng lực cho các công dân tương lai đáp ứng nhu cầu của nền khoa học công nghệ 4.0
trong thế kỉ XXI.
Việt Nam đang chú trọng triển khai giáo dục STEM trong chương trình giáo
dục phổ thông, giúp học sinh hướng tới các hoạt động trải nghiệm và vận dụng kiến
thức để tạo ra sản phẩm hoặc giải quyết các vấn đề thực tế trong cuộc sống. Đặc biệt,
chỉ thị số 16/CT-TTg ngày 04 tháng 5 năm 2017 và quyết định số 522/QĐ-TTg ngày
14 tháng 5 năm 2018 của Thủ tướng Chính phủ đã yêu cầu tăng cường năng lực tiếp
cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư, thúc đẩy triển khai giáo dục về khoa
học, công nghệ, kĩ thuật và toán học trong chương trình giáo dục phổ thông, tổ chức
hoạt động giáo dục tích hợp khoa học - công nghệ - kĩ thuật - toán phù hợp với xu
hướng nghành nghề của từng quốc gia, đáp ứng thị trường lao động, chuẩn bị điều
kiện đào tạo nhân lực đáp ứng yêu cầu của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ IV.
Môn Vật lí là một trong các môn học khoa học có tính đặc thù riêng, trong
môn học Vật lí các kết luận về lí thuyết phải được thực tiễn tự nhiên kiểm chứng. Vì
vậy giáo dục STEM rất thích hợp khi áp dụng trong học tập và giảng dạy môn Vật
lí ở phổ thông trong cả hai quy trình quy trình khoa học (câu hỏi - giả thuyết - kiểm
chứng - kết luận) quy trình kĩ thuật (Xác định vấn đề - Nghiên cứu kiến thức nền -
Đề xuất các giải pháp/thiết kế - Lựa chọn giải pháp/thiết kế - Chế tạo mô hình
(nguyên mẫu) - Thử nghiệm và đánh giá - Chia sẻ và thảo luận - Điều chỉnh thiết kế)
hai quy trình này tiếp nối nhau, khép kín thành chu trình sáng tạo khoa học - kĩ 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.
Với những căn cứ nêu trên và từ thực tế nội dung chương trình môn Vật lí,
cùng với sự tiếp cận giáo dục STEM nhóm Vật lí trường THPT Thanh Chương 1
chọn nội dung chuyên đề “Xây dựng và thực hiện một số chủ đề dạy học STEM
phần các định luật bảo toàn Vật lí 10 THPT” để làm nội dung nghiên cứu và vận
dụng vào giảng dạy chuyên đề các định luật bảo toàn thuộc chương 4 Các định luật
bảo toàn Vật lí 10.
2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng: Học sinh lớp 10 trường THPT Thanh Chương 1
Phạm vi: Thiết kế chế tạo các sản phẩm STEM và tổ chức các hoạt động liên quan
đến chủ đề các định luật bảo toàn Vật lí 10
Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 9/2021 đến tháng 4/2022.
2
3. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu
3.1. Mục đích nghiên cứu:
Việc đưa giáo dục STEM vào trường trung học mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp
với định hướng đổi mới giáo dục phổ thông. Cụ thể là:
– Đảm bảo giáo dục toàn diện
– Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM
– Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh
– Kết nối trường học với cộng đồng
– Hướng nghiệp, phân luồng
3.2. Nhiệm vụ nghiên cứu:
- Phân tích cơ sở lý luận và thực tiễn của giáo dục STEM trong trường phổ thông.
- Điều tra, phân tích thực trạng dạy học Vật lý theo định hướng STEM ở một số
trường THPT trên địa bàn huyện Thanh Chương. Trên cơ sở đó phân tích các nguyên
nhân, khó khăn để đề xuất hướng giải quyết của đề tài.
- Đề xuất giải pháp thực hiện đề tài nghiên cứu: Xây dựng các chủ đề dạy học STEM
phần các định luật bảo toàn Vật lý 10 và tiến hành thực nghiệm tổ chức dạy học một
số chủ đề tại trường THPT Thanh Chương 1.
- Trên cơ sở các chủ đề đã thực nghiệm, lựa chọn và giới thiệu cách tổ chức hoạt động
cụ thể một số chủ đề dạy học STEM phần các định luật bảo toàn Vật lý 10 theo các
phương pháp, hình thức dạy tích cực nhằm định hướng phát triển các năng lực HS.
4. Đóng góp mới của đề tài
- Điều tra được thực trạng dạy học Vật lý theo định hướng STEM ở một số trường
THPT trên địa bàn huyện Thanh Chương, phân tích các nguyên nhân, khó khăn, đưa
ra hướng khắc phục, giải pháp để nâng cao chất lượng dạy học các môn học STEM,
áp dụng thực nghiệm có hiệu quả tại trường THPT Thanh Chương 1.
- Xây dựng hệ thống các chủ đề dạy học STEM phần các định luật bảo toàn phục
vụ giảng dạy một số bài học trong chương trình SGK Vật lý 10 nhằm phát triển năng
lực cho HS.
- Tổ chức dạy học một số chủ đề STEM phần các định luật bảo toàn Vật lý 10 tại
trường phổ thông phù hợp với điều kiện dạy học của nhà trường và thu được những
kết quả thiết thực nhằm nâng cao chất lượng dạy học bộ môn Vật lý và các môn học
STEM, đưa giáo dục STEM vào trường học, góp phần vào phong trào thi đua đổi
mới sáng tạo trong dạy học đáp ứng với yêu cầu chương trình GDPT tổng thể.
3
PHẦN NỘI DUNG
1. Cơ sở lí luận
1.1. Cơ sở lý luận về giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông đáp ứng với
chương trình GDPT mới
1.1.1. Khái niệm về giáo dục STEM
STEM là viết tắt của từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ),
Engineering (Kĩ thuật), Mathematics (Toán học). Giáo dục STEM về bản chất được
hiểu trang bị cho người học những kiến thức và kĩ năng cần thiết liên quan đến các
lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học. Các kiến thức và kĩ năng này
phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp HS không chỉ hiểu về nguyên
lí mà còn có thể thực hành và tạo ra các sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày.
Hình 1: Chu trình STEM (theo https://www.knowatom.com)
Đối với giáo dục STEM, các kiến thức khoa học, toán học, công nghệ và kĩ
thuật không chỉ được dạy học theo hướng trang bị kiến thức thông thường mà được
vận dụng nhằm giải quyết các tình huống thực tiễn trong cuộc sống. Việc làm này
đem lại hai tác dụng lớn. Một là giúp cho trải nghiệm học tập của HS trở nên thú vị
hơn, tạo động lực thúc đẩy các em hứng thú với việc học tập và nghiên cứu khoa
học, công nghệ ngay từ nhỏ. Hai là gắn kết nhà trường với địa phương, cộng đồng
cũng như các tổ chức thông qua những vấn đề mang tính toàn cầu (ô nhiễm không
khí, hiệu ứng nhà kính…). Sự gắn kết đa dạng các thành phần giáo dục, tạo thành
một hệ sinh thái giáo dục, sẽ là một trong những chìa khóa giúp nuôi dưỡng và đào
tạo những thế hệ công dân toàn cầu có kiến thức và kỹ năng, đặc biệt là tư duy sáng
tạo trong thời đại mới.
Engineers: Solve
problems
(Kỹ sư: Giải quyết vấn
đề)
Scientists: answer questions
(Nhà khoa học: Trả lời câu
hỏi)
Science
Engineering
Technology Math Knowledge
the STEM cycle
4
1.1.2. Dạy học các môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM
Mỗi bài học STEM trong chương trình giáo dục phổ thông đề cập đến một vấn
đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi học sinh phải học và sử dụng kiến thức thuộc các môn
học trong chương trình để sử dụng vào giải quyết vấn đề đó. Tiến trình mỗi bài học
STEM được thực hiện phỏng theo quy trình kĩ thuật (Hình 2), trong đó việc "Nghiên
cứu kiến thức nền" (background research) trong tiến trình dạy học mỗi bài học
STEM chính là việc học để chiếm lĩnh nội dung kiến thức trong chương trình giáo
dục phổ thông tương ứng với vấn đề cần giải quyết trong bài học, trong đó học sinh
là người chủ động nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu bổ trợ, tiến hành các thí nghiệm
theo chương trình học (nếu có) dưới sự hướng dẫn của giáo viên; vận dụng kiến thức
đã học để đề xuất, lựa chọn giải pháp giải quyết vấn đề; thực hành thiết kế, chế tạo,
thử nghiệm mẫu; chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh thiết kế. Thông qua quá trình học tập
đó, học sinh được rèn luyện nhiều kĩ năng để phát triển phẩm chất, năng lực.
Hình 2: Tiến trình bài học STEM
Tiến trình bài học STEM tuân theo quy trình kĩ thuật nêu trên nhưng các "bước"
trong quy trình không được thực hiện một cách tuyến tính (hết bước nọ mới sang
bước kia) mà có những bước được thực hiện song hành, tương hỗ lẫn nhau. Cụ thể
là việc "Nghiên cứu kiến thức nền" được thực hiện đồng thời với "Đề xuất giải pháp";
"Chế tạo mô hình" được thực hiện đồng thời với "Thử nghiệm và đánh giá", trong