Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Dạy học chuyên đề Vật lí với giáo dục về bảo vệ môi trường theo định hướng giáo dục STEM

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

Thêm vào BST

Báo xấu

5
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu sáng kiến nhằm nghiên cứu, thiết kế, xây dựng và dạy học chuyên đề “Vật lí với giáo dục về bảo vệ môi trường” để tích cực hoá hoạt động học sinh, phát triển năng lực người học theo định hướng giáo dục STEM.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Dạy học chuyên đề Vật lí với giáo dục về bảo vệ môi trường theo định hướng giáo dục STEM

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT NGHI LỘC 3 DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ “VẬT LÍ VỚI GIÁO DỤC VỀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG” THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM (Môn Vật lí) Tác giả : Nguyễn Thị Thùy Linh Hồ Phi Cường Tổ: Khoa học tự nhiên Năm thực hiện: 2022 - 2023 Số điện thoại: 0974722400 Nghệ An, tháng 4/2023 Nghi Lộc, Tháng 3/2023
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ “VẬT LÍ VỚI GIÁO DỤC VỀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG” THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM (Môn Vật lí)
MỤC LỤC PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ ........................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................... 1 2. Mục đích nghiên cứu ............................................................................................. 2 3. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................... 2 4. Nhiệm vụ nghiên cứu ............................................................................................ 2 5. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................... 2 PHẦN II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU..................................................................... 4 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN DẠY HỌC VẬT LÍ THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC CỦA HỌC SINH, DẠY HỌC STEM, HIỂU BIẾT CỦA HỌC SINH VỀ VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG ..................................................... 4 1.1. Dạy học Vật lí theo định hướng phát triển năng lực của học sinh ..................... 4 1.1.1. Khái niệm năng lực ...................................................................................... 4 1.1.2. Các năng lực chuyên biệt của bộ môn Vật lí được cụ thể hoá từ năng lực chung. ..................................................................................................................... 5 1.1.3. Các phương pháp, hình thức dạy học Vật lí theo định hướng phát triển năng lực học sinh. .................................................................................................. 7 1.2. Dạy học STEM ................................................................................................... 7 1.2.1. Khái niệm ..................................................................................................... 7 1.2.2. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM ........................................................... 8 1.2.3. Thiết kế bài học STEM ................................................................................ 9 1.2.3.1. Tiêu chí xây dựng bài học STEM ......................................................... 9 1.2.3.2. Quy trình xây dựng bài học STEM ....................................................... 9 1.2.3.3. Kĩ thuật tổ chức các hoạt động dạy học ................................................ 9 1.3. Thực trạng hiểu biết về môi trường của học sinh trường THPT Nghi Lộc 3 .. 12 1.3.1. Thực trạng .................................................................................................. 12 1.3.2. Nguyên nhân .............................................................................................. 14 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ “VẬT LÍ VỚI GIÁO DỤC BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG” ............................................................................ 14 2.1. Vị trí, vai trò và yêu cầu cần đạt của chuyên đề “Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường” ............................................................................................................. 14 2.1.1. Vị trí, vai trò và yêu cầu cần đạt của chuyên đề “Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường” chương trình Vật lí THPT ............................................................... 14 2.1.2. Yêu cầu cần đạt .......................................................................................... 15 2.2. Thiết kế xây dựng chuyên đề “Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường” theo định hướng giáo dục STEM .................................................................................... 15
KHẢO SÁT SỰ CẤP THIẾT VÀ TÍNH KHẢ THI CỦA CÁC GIẢI PHÁP ĐỀ XUẤT ...................................................................................................................... 32 1. Mục đích khảo sát ............................................................................................... 32 2. Nội dung và phương pháp khảo sát ..................................................................... 32 3. Đối tượng khảo sát .............................................................................................. 33 4. Kết quả khảo sát về sự cấp thiết và tính khả thi của các giải pháp đã đề xuất ... 33 4.1. Sự cấp thiết của các giải pháp đã đề xuất ........................................................ 33 4.2. Đánh giá về tính khả thi của các biện pháp...................................................... 34 4.3. Đánh giá về tương quan giữa tính cần thiết và tính khả thi của các biện pháp 35 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ........................................................... 38 3.1. Mục đích, nhiệm vụ TNSP ............................................................................... 38 3.2. Nội dung TNSP ................................................................................................ 38 3.3. Hiệu quả do sáng kiến mang lại ....................................................................... 40 PHẦN III. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................... 42 PHỤ LỤC ................................................................................................................ 43
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG ĐỀ TÀI TỪ VIẾT TẮT NGHĨA TIẾNG VIỆT GV Giáo viên HS Học sinh NL Năng lực SGK Sách giáo khoa TN Thực nghiệm VL Vật lí THPT Trung học phổ thông TNSP Thực nghiệm sư phạm
PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lý do chọn đề tài Ô nhiễm môi trường đang là vấn đề cấp bách toàn cầu. Nó đang đe doạ đến nguồn nước, không khí,… ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống con người. Việc giáo dục ý thức và trang bị kiến thức về bảo vệ môi trường cho thế hệ là nhiệm vụ hàng đầu. Ở Việt Nam, vấn đề môi trường và giáo dục bảo vệ môi trường đang được quan tâm. Ngày 17/10/2001, Thủ tướng chính phủ ban hành Quyết định số 1363/QĐ – TTg phê duyệt đề án “Đưa các nội dung giáo dục bảo vệ môi trường vào hệ thống quốc dân”. Thực hiện chủ trương của Đảng và Chính phủ, ngày 31/1/2005 Bộ GD&ĐT đã có chỉ thị về việc tăng cường giáo dục bảo vệ môi trường, trong đó nhiệm vụ trọng tâm là trang bị kiến thức kĩ năng về bảo vệ môi trường bằng nhiều hình thức phù hợp thông qua môn học và hoạt động ngoại khoá. Bên cạnh đó, Nghị quyết 29 – NQ/TW của Đảng về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đạo tạo nêu rõ nhiệm vụ, giải pháp đổi mới giáo dục: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp 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, khuyến khích tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kỹ năng, phát triển năng lực. Chuyển từ học chủ yếu trên lớp sang tổ chức hình thức học tập đa dạng, chú ý các hoạt động xã hội, ngoại khóa, nghiên cứu khoa học. Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông trong dạy và học.” Tuy nhiên, thực tế ở các trường phổ thông hiện nay, hoạt động đổi mới phương pháp dạy học các bộ môn nói chung và môn Vật lí nói riêng chưa mang lại hiệu quả cao, dạy học vẫn nặng nề về truyền thụ kiến thức lí thuyết. Việc áp dụng phương pháp dạy học theo định hướng phát triển năng lực học sinh còn chưa nhiều, chưa triệt để, nhất là dạy cho học sinh tự học, tự tìm tòi khám phá. Hoạt động kiểm tra đánh giá chủ yếu chú ý đến yêu cầu tái hiện kiến thức và đánh giá qua điểm số, ít quan tâm vận dụng kiến thức nhất là sáng tạo trong các tình huống mới lạ, thực tế dẫn đến hệ quả là không rèn luyện tính độc lập, sáng tạo trong quá trình dạy học. Việc tích hợp liên môn vẫn còn mang tính chất cục bộ, chưa đồng loạt và chưa mang lại hiệu quả. Giáo dục STEM là một phương pháp dạy học đang được Bộ và các trường khuyến khích. Giáo dục STEM là một chương trình dạy học dựa trên ý tưởng trang bị cho người học những kiến thức, kĩ năng liên quan đến khoa học, công nghệ, kỹ thuật, toán học theo cách tiếp cận liên môn (interdisciplinary) và người học có thể ứng dụng để giải quyết vấn đề trong đời sống hàng ngày. Những năm gần đây, việc dạy học tích hợp liên môn và kiến thức về môi trường được đề cập nhiều, tích hợp nhiều môn học như sinh, kỹ thuật, công nghiệp, 1
kỹ thuật nông nghiệp, vật lí,... nhưng chưa mang lại hiệu quả cao. Chính vì vậy, việc xây dựng một chuyên đề giáo dục học sinh vai trò vật lí với môi trường cũng như giáo dục bảo vệ môi trường cần thiết trong quá trình dạy học. Trong chương trình giáo dục phổ thông mới, “Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường” là một trong ba chuyên đề dạy học lớp 10 nhằm hình thành kiến thức về môi trường, ý thức bảo vệ môi trường cũng như kĩ năng tự học cho học sinh khi bắt đầu bước sang giai đoạn giáo dục định hướng nghề nghiệp. Đây là một nội dung mới mà ở chương trình cũ chỉ ở mức độ tích hợp, mở rộng. Từ những lí do nêu trên, tôi lựa chọn nghiên cứu đề tài: DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ “VẬT LÍ VỚI GIÁO DỤC VỀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG” THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng và dạy học chuyên đề “Vật lí với giáo dục về bảo vệ môi trường” để tích cực hoá hoạt động học sinh, phát triển năng lực người học theo định hướng giáo dục STEM. 3. Phạm vi nghiên cứu 3.1. Đối tượng: Tiến trình dạy và học chuyên đề “Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường” theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực học sinh. 3.2. Phạm vi nghiên cứu: Quá trình dạy và học chuyên đề Vật lí 10 tại trường THPT Nghi Lộc 3 4. Nhiệm vụ nghiên cứu 4.1. Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc phát triển năng lực học sinh nói chung và năng lực Vật lí nói riêng. 4.2. Điều tra thực tiễn sự hiểu biết học sinh về môi trường tại trường THPT Nghi Lộc 3. 4.3. Xây dựng được mục tiêu dạy học và xây dựng được nội dung dạy học chuyên đề “Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường”. 4.4. Thực nghiệm sư phạm. 4.5. Đánh giá hiệu quả của dạy học theo định hướng STEM về khả năng định hướng phát triển phẩm chất, năng lực của học sinh. 5. Phương pháp nghiên cứu 5.1. Phương pháp nghiên cứu lí luận Phân tích, lựa chọn nội dung từ tài liệu tham khảo, xây dựng cơ sở lí luận đề tài. 5.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn 5.2.1. Phương pháp điều tra 2
Điều tra hoạt động dạy học của GV và HS về giáo dục bảo vệ môi trường 5.2.2. Phương pháp sử dụng công nghệ thông tin Sử dụng công nghệ thông tin để thu thập số liệu, thống kê, báo cáo sản phẩm. 5.2.3. Phương pháp thực nghiệm. Khảo sát thực nghiệm trước và sau khi dạy học chuyên đề “Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường” 5.2.4. Phương pháp thống kê toán học. Sử dụng công cụ toán học xử lí các số liệu điều tra và kết quả thực nghiệm. 6. Đóng góp của đề tài 6.1. Về lý luận - Hệ thống hóa cơ sở lý luận về bài dạy STEM, cơ sở lí luận dạy học vật lí theo định hướng phát triển năng lực của học sinh. - Đề xuất được một số biện pháp phát triển phẩm chất và năng lực cho học sinh trong dạy học chuyên đề “Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường” theo định hướng giáo dục STEM. 6.2. Về thực tiễn - Xây dựng được tiến trình dạy học theo lý thuyết bài dạy STEM một số bài trong chuyên đề “Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường” theo định hướng giáo dục STEM. - Tổ chức dạy học các bài dạy STEM theo tiến trình đã xây dựng nhằm đưa hoạt động STEM vào trong tiết dạy vật lý 10 THPT. Qua bài dạy STEM giúp học sinh chủ động nghiên cứu SGK, lựa chọn giải pháp giải quyết vấn đề, thực hành thiết kế, chế tạo, thử nghiệm và chia sẻ, đánh giá, thảo luận và hoàn thiện sản phẩm dưới sự hướng dẫn của giáo viên. 3
PHẦN II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN DẠY HỌC VẬT LÍ THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC CỦA HỌC SINH, DẠY HỌC STEM, HIỂU BIẾT CỦA HỌC SINH VỀ VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG 1.1. Dạy học Vật lí theo định hướng phát triển năng lực của học sinh 1.1.1. Khái niệm năng lực Năng lực là thuộc tính cá nhân được hình thành phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình rèn luyện, cho phép con người thực hiện thành công một loại hoạt động nhất định đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể Như vậy năng lực có thể được hiểu: - Thứ nhất là: chỉ một khả năng, điều kiện tự nhiên có sẵn để thực hiện hoạt động nào đó. - Thứ hai là: Là một phẩm chất tâm sinh lí tạo cho con người có khả năng để hoàn thành một hoạt động nào đó có chất lượng cao. Trong chương trình dạy học định hướng phát triển năng lực, khái niệm năng lực được sử dụng như sau: - Năng lực liên quan đến bình diện mục tiêu dạy học: mục tiêu dạy học được mô tả thông qua các năng lực cần hình thành. - Trong môn học những nội dung và hoạt động cơ bản được liên kết với nhau nhằm hình thành các năng lực. - Năng lực là sự kết nối tri thức, hiểu biết, khả năng, mong muốn,… - Mục tiêu là hình thành năng lực định hướng cho việc chọn lựa, đánh giá mức độ quan trọng và cấu trúc hoá các nội dung và hoạt động và hành động dạy học về mặt phương pháp. - Năng lực mô tả việc giải quyết những đòi hỏi về nội dung trong các tình huống cụ thể, … hiểu và vận dụng được các phép tính cơ bản. Năng lực có thể chia làm hai loại: + Năng lực chung (general competence): là năng lực cơ bản, thiết yếu để con người có thể sống và làm việc bình thường trong xã hội. Năng lực chung được hình thành và phát triển do nhiều môn học, liên quan đến nhiều môn học. Vì thế có nước gọi là năng lực xuyên chương trình. Hội đồng Châu Âu gọi là năng lực chính (key competence). Mỗi năng lực chung đều phải có đồng thời 3 đặc điểm a. Góp phần tạo nên kết quả có giá trị cho xã hội và cộng đồng b. Giúp cho các cá nhân đáp ứng được những đòi hỏi của một bối cảnh rộng lớn và phức tạp 4
c. Chúng có thể không quan trọng với các chuyên gia, nhưng rất quan trọng với tất cả mọi người. + Năng lực cụ thể, chuyên biệt (specific competence): là năng lực riêng được hình thành và phát triển trong một lĩnh vực nào đó. Chương trình giáo dục của Quesbec gọi năng lực môn học cụ thể để phân biệt với năng lực chung. Năng lực sáng tạo là năng lực chung, đòi hỏi quán triệt thực hiện ở tất cả môn học và hoạt động giáo dục; Năng lực đọc diễn cảm là năng lực riêng, ở Việt Nam năng lực đọc diễn cảm do môn tiếng Việt và môn Ngữ văn đảm nhận. Trong cuộc sống rất cần năng lực sáng tạo, không sáng tạo, thì không thể phát triển, thậm chí khó tồn tại. 1.1.2. Các năng lực chuyên biệt của bộ môn Vật lí được cụ thể hoá từ năng lực chung. Thông qua việc dạy học phải phát triển cho học sinh năng lực chung: năng lực tự học, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực sáng tạo, năng lực giao tiếp, hợp tác, năng lực ngôn ngữ, năng lực tính toán. Các năng lực chung cùng với năng lực chuyên môn tạo thành nền tảng chung cho công việc giáo dục và dạy học. Từ các cách hiểu trên, chúng ta có thể nhận thấy năng lực của học sinh phổ thông chính là khả năng vận dụng kết hợp kiến thức, kĩ năng và thái độ để thực hiện các nhiệm vụ tốt học tập, giải quyết có hiệu quả những vấn đề có thực trong cuộc sống. STT Năng lực chung Biểu hiện năng lực trong môn Vật lí Nhóm năng lực làm chủ và phát triển bản thân - Lập được kế hoạch tự học và điều chỉnh, thực hiện kế hoạch có hiệu quả - Tìm kiếm thông tin về nguyên tắc cấu tạo, hoạt động của các ứng dụng kĩ thuật - Đánh giá được mức độ chính xác nguồn thông tin 1 Năng lực tự học - Đặt được câu hỏi về hiện tượng sự vật quanh ta - Tóm tắt được nội dung vật lí trọng tâm của văn bản. - Tóm tắt thông tin bằng sơ đồ tư duy, bản đồ khái niệm, bảng biểu, sơ đồ khối - Tự đặt câu hỏi và thiết kế, tiến hành được phương án thí nghiệm để trả lời cho các câu hỏi đó. Năng lực giải - Đặc biệt quan trọng là năng lực thực nghiệm quyết vấn đề (Đặc Đặt được những câu hỏi về hiện tượng tự nhiên: Hiện 2 biệt quan trọng là tượng… diễn ra như nào? Điều kiện diễn ra hiện NL giải quyết vấn tượng là gì? Các đại lượng trong hiện tượng tự nhiên đề bằng con đường có mối quan hệ với nhau như thế nào? Các dụng cụ có thực nghiệm hay nguyên tắc cấu tạo và hoạt động như thế nào? 5
còn gọi là NL thực - Đưa ra được cách thức tìm ra câu trả lời cho các câu nghiệm) hỏi đã đặt ra. - Tiến hành thực hiện các cách thức tìm câu trả lời bằng suy luận lí thuyết hoặc khảo sát thực nghiệm. - Khái quát hóa rút ra kết luận từ kết quả thu được - Đánh giá độ tin cậy và kết quả thu được - Thiết kế được phương án thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết (hoặc dự đoán) - Lựa chọn được phương án thí nghiệm tối ưu 3 Năng lực sáng tạo - Giải được bài tập sáng tạo - Lựa chọn được cách thức giải quyết vấn đề một cách tối ưu 4 Năng lực tự quản lí Không có tính đặc thù Nhóm năng lực về quan hệ xã hội - Sử dụng được ngôn ngữ vật lí để mô tả hiện tượng - Lập được bảng và mô tả bảng số liệu thực nghiệm - Vẽ được đồ thị từ bảng số liệu cho trước 5 Năng lực giao tiếp - Vẽ được sơ đồ thí nghiệm - Mô tả được sơ đồ thí nghiệm - Đưa ra các lập luận lôgic, biện chứng - Tiến hành thí nghiệm theo nhóm 6 Năng lực hợp tác - Tiến hành thí nghiệm theo các khu vực khác nhau Nhóm năng lực công cụ (Các năng lực này sẽ được hình thành trong quá trình hình thành các năng lực ở trên) Năng lực sử dụng - Sử dụng một số phần mềm chuyên dụng (maple, công nghệ thông coachs…) để mô hình hóa quá trình vật lí 7 tin và truyền thông - Sử dụng phần mềm mô phỏng để mô tả đối tượng (ICT) vật lí - Sử dụng ngôn ngữ khoa học để diễn tả quy luật vật Năng lực sử dụng lí 8 ngôn ngữ - Sử dụng bảng biểu, đồ thị để diễn tả quy luật vật lí - Đọc hiểu được đồ thị, bảng biểu 6
- Mô hình hóa quy luật vật lí bằng các công thức toán học 9 Năng lực tính toán - Sử dụng toán học để suy luận từ kiến thức đã biết ra hệ quả hoặc ra kiến thức mới. 1.1.3. Các phương pháp, hình thức dạy học Vật lí theo định hướng phát triển năng lực học sinh. Phương pháp dạy học theo quan điểm phát triển năng lực không chỉ chú ý tích cực hoá học sinh về hoạt động trí tuệ mà còn chú ý rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề gắn với những tình huống của cuộc sống và nghề nghiệp, đồng thời gắn hoạt động trí tuệ với hoạt động thực hành, thực tiễn. Tăng cường việc học tập trong nhóm, đổi mới quan hệ GV – HS theo hướng cộng tác có ý nghĩa quan trọng nhằm phát triển năng lực xã hội. Bên cạnh việc học tập những tri thức và kỹ năng riêng lẻ của các môn học chuyên môn cần bổ sung các chủ đề học tập phức hợp nhằm phát triển năng lực giải quyết các vấn đề phức hợp. Trong dạy học vật lí, các phương pháp dạy học thường được sử dụng và có vai trò quan trọng trong việc phát triển năng lực chung và năng lực chuyên biệt vật lí có thể nêu ra ở đây là các phương pháp như: dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề, dạy học dựa trên tìm tòi khám phá,… Còn các hình thức dạy học có vai trò trong việc phát triển năng lực đang được áp dụng có thể nêu ra ở đây là: dạy học phân hóa, dạy học dự án, dạy học theo trạm, góc, dạy học theo tình huống, dạy học webquest, … 1.2. Dạy học STEM 1.2.1. Khái niệm STEM là từ viết tắt của một hình thức giáo dục mới hướng đến kinh tế tri thức với sự kết hợp của 04 lĩnh vực gồm: Khoa học (Science), Công nghệ (Technology), Kỹ thuật (Engineering) và Toán học (Math). Mô hình giáo dục này nhằm mục đích mang đến cho học viên bộ kỹ năng và kiến thức kết hợp ở 4 lĩnh vực trên để đào tạo ra thế hệ đón đầu xu hướng cách mạng công nghiệp 4.0, thực tế hóa những kiến thức khô khan để hướng đến sát hơn với cái đích cuối cùng là khả năng hành động và giải quyết vấn đề thông qua áp dụng kiến thức, tạo ra môi trường giáo dục gần gũi, có tính ứng dụng cao. Giáo dục theo mô hình STEM không đồng nghĩa với việc đào tạo học sinh trở thành những nhà toán học hay kỹ sư mà là phát triển các kỹ năng cần có cho học sinh để học sinh có thể làm việc và phát triển trong thế giới công nghiệp hiện đại ngày nay. Mô hình STEM phải đảm bảo tích hợp, lồng ghép hài hòa giữa 04 nhóm kỹ năng: Kỹ năng khoa học, kỹ năng công nghệ, kỹ năng kỹ thuật và kỹ năng toán học. - Kỹ năng khoa học: là khả năng liên kết các khái niệm, nguyên lý, định luật và các cơ sở lý thuyết của giáo dục khoa học để thực hành và sử dụng kiến thức này để giải quyết các vấn đề trong thực tế. 7
- Kỹ năng công nghệ: là khả năng sử dụng, quản lý, hiểu biết và truy cập được công nghệ. - Kỹ năng kỹ thuật: là khả năng giải quyết vấn đề thực tiễn diễn ra trong cuộc sống bằng cách thiết kế các đối tượng, hệ thống và xây dựng các quy trình sản xuất để tạo ra đối tượng. - Kỹ năng toán học: là khả năng nhìn nhận và nắm bắt được vai trò của toán học trong mọi khía cạnh tồn tại trên thế giới, áp dụng các khái niệm và kĩ năng toán học vào cuộc sống hàng ngày. Mục tiêu của giáo dục STEM là kết hợp lồng ghép cả bốn nhóm kỹ năng trong các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học với học, nhằm phát triển các năng lực giải quyết vấn đề, tư duy sáng tạo , phân tích, phản biện,... Nội dung kiến thức trong giáo dục STEM không khác nhiều với chương trình giáo dục thông thường nhưng nó khuyến khích học sinh tìm ra giải pháp thực tế cho mỗi vấn đề mà học sinh gặp phải. Các em được tham gia nhiều vào hoạt động thảo luận, chẳng hạn như tìm giải pháp về tình trạng ô nhiễm môi trường, sử dụng năng lượng tiết kiệm và hợp lí,...Việc đặt giáo dục STEM gắn liền với bối cảnh xã hội và môi trường sẽ giúp học sinh khám phá những vấn đề trong thực tiễn, từ đó tìm cách giải quyết các vấn đề. Điều này rất cần thiết trong bối cảnh hiện nay, và ảnh hưởng trực tiếp đến hành động của chính các em đối với môi trường và xã hội. 1.2.2. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM Việc đưa giáo dục STEM vào trường phổ thông 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: Khi triển khai giáo dục STEM ở nhà trường, cùng với các môn như Khoa học, Kĩ thuật, Công nghệ hay Toán học thì các yếu tố như cơ sở vật chất, chương trình dạy học cũng cần được quan tâm, đầu tư một cách kĩ lưỡng, bài bản. - Nâng cao hứng thú học tập môn STEM: Các dự án học tập trong giáo dục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn, HS hoạt động nhiều hơn, được trải nghiệm và thấy được ý nghĩa của tri thức trong cuộc sống, nhờ đó các em sẽ hứng thú học tập môn học. - Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh: Khi triển khai các dự án học tập STEM, học sinh hợp tác với nhau, chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm vụ học, được làm quen hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học. Các hoạt động nêu trên góp phần tích cực vào hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh. - Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo tính hiệu quả khi triển khai giáo dục STEM, các trường thường kết nối với các cơ sở, trung tâm giáo dục hay các cơ sở ở địa phương nhằm khai thác nguồn lực về con người, cơ sở vật chất để triển khai 8
các hoạt động giáo dục STEM. Bên cạnh đó, giáo dục STEM phổ thông cũng hướng tới giải quyết các vấn đề có tính đặc thù của địa phương - Hướng nghiệp, phân luồng: Tổ chức tốt giáo dục STEM ở trường phổ thông, học sinh sẽ được trải nghiệm trong các lĩnh vực STEM, đánh giá được sự phù hợp, năng khiếu, sở thích của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM. Thực hiện tốt giáo dục STEM ở trường phổ thông cũng là cách thức thu hút học sinh theo học, lựa chọn các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM, các ngành nghề có nhu cầu cao về nguồn nhân lực trong cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư. - Thích ứng với cuộc Cách mạng công nghiệp 4.0: Với sự phát triển của khoa học kĩ thuật thì nhu cầu việc làm liên quan đến STEM ngày càng lớn, đòi hỏi ngành Giáo dục phải có sự thay đổi để đáp ứng nhu cầu của xã hội. 1.2.3. Thiết kế bài học STEM 1.2.3.1. Tiêu chí xây dựng bài học STEM - Tiêu chí 1: Chủ đề bài học STEM tập trung vào các vấn đề thực tiễn. - Tiêu chí 2: Cấu trúc bài học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật. - Tiêu chí 3: Phương pháp dạy học bài học STEM đưa học sinh vào hoạt động tìm tòi và khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm và sản phẩm. - Tiêu chí 4: Hình thức tổ chức bài học STEM lôi cuốn học sinh vào hoạt động nhóm kiến tạo. - Tiêu chí 5: Nội dung bài học áp dụng chủ yếu từ khoa học và toán mà học sinh đã và đang học. 1.2.3.2. Quy trình xây dựng bài học STEM - Bước 1: Lựa chọn chủ đề bài học Vấn đề STEM trong dạy học Vật lí thường là vấn đề ứng dụng mang tính kĩ thuật, gắn với hoạt động thiết kế, chế tạo sản phẩm kĩ thuật. Hơn nữa, để tăng sự hứng thú của HS, vấn đề STEM cần gắn với thực tiễn, phục vụ cuộc sống hằng ngày và hoạt động vui chơi, giải trí của HS. - Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết - Bước 3: Xây dựng tiêu chí của thiết bị/giải pháp giải quyết vấn đề. - Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học. 1.2.3.3. Kĩ thuật tổ chức các hoạt động dạy học Khi thiết kế mỗi hoạt động học để tổ chức cho học sinh thực hiện, cần đảm bảo các tiêu chí sau: - Mục tiêu: mô tả rõ yêu cầu cần đạt và sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành khi thực hiện hoạt động. 9
- Nội dung: mô tả rõ nội dung và cách thức thực hiện hoạt động (học sinh phải làm gì? Làm như thế nào? Làm ra sản phẩm gì?) - Sản phẩm: mô tả dự kiến sản phẩm mà học sinh có thể hoàn thành, những khó khăn, sai lầm học sinh có thể mắc phải. - Đánh giá: phương án đánh giá các sản phẩm dự kiến của học sinh (tập trung làm rõ nguyên nhân, sai lầm, chưa hoàn thiện của sản phẩm), chỉnh sửa, hoàn thiện sản phẩm để học sinh ghi nhận, sử dụng. Với những tiêu chí trên, cần tổ chức hoạt động học của học sinh trong các bài học STEM như sau: Hoạt động 1: Phát hiện vấn đề - Mục tiêu: Cần xác định rõ mục tiêu của hoạt động này là tìm hiểu, thu thập thông tin, xác định được vấn đề cần giải quyết hoặc đòi hỏi của thực tiễn theo nhiệm vụ được giao; xác định rõ tiêu chí của sản phẩm phải hoàn thành. - Nội dung: Với mục tiêu nói trên, nội dung của hoạt động này chủ yếu là tìm tòi, khám phá tình huống/hiện tượng/quá trình trong thực tiễn. Cùng một nội dung, tùy vào điều kiện, có thể tổ chức cho học sinh hoạt động ở trên lớp hoặc ngoài thực tiễn. Để thực hiện hoạt động này có hiệu quả, yêu cầu học sinh hoạt động cá nhân hết sức quan trọng, sau đó mới tổ chức để học sinh trình bày, thảo luận về những gì mình thu thập được kèm theo ý kiến của cá nhân học sinh về những thông tin đó (trong nhóm, trong lớp). - Sản phẩm: Yêu cầu về sản phẩm (của hoạt động này) mà học sinh phải hoàn thành là những thông tin mà học sinh thu thập được từ việc tìm hiểu thực tiễn, ý kiến của cá nhân học sinh về hiện tượng/quá trình/tình huống thực tiễn hoặc quy trình, thiết bị công nghệ được giao tìm hiểu. Những thông tin và ý kiến cá nhân này có thể sai hoặc không hoàn thiện ở các mức độ khác nhau. Giáo viên có thể và cần phải dự đoán được các mức độ hoàn thành của sản phẩm này để định trước phương án xử lí phù hợp. - Đánh giá: Trên cơ sở các sản phẩm của cá nhân và nhóm học sinh, giáo viên đánh giá, nhận xét, giúp học sinh nêu được các câu hỏi/vấn đề cần tiếp tục giải quyết, xác định được các tiêu chí cho giải pháp (sản phẩm khoa học hoặc sản phẩm kĩ thuật) cần thực hiện để giải quyết vấn đề đặt ra. Từ đó định hướng cho hoạt động tiếp theo của học sinh. Hoạt động 2: Hoạt động nghiên cứu kiến thức nền - Mục tiêu: Mục tiêu của hoạt động này là trang bị cho học sinh kiến thức, kĩ năng theo yêu cầu cần đạt của chương trình giáo dục phổ thông. - Nội dung: Về bản chất, nội dung của hoạt động này là học kiến thức mới của chương trình các môn học cần sử dụng để xây dựng và thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề đặt ra. Các nhà trường, giáo viên sử dụng khung thời gian dành cho việc thực 10
hiện nội dung này của chương trình để tổ chức hoạt động học của học sinh theo phương pháp, kĩ thuật dạy học tích cực, tăng cường hướng dẫn học sinh tự lực nghiên cứu sách giáo khoa và tài liệu bổ trợ để tiếp nhận và vận dụng kiến thức (ngoài thời gian trên lớp), dành nhiều thời gian trên lớp để tổ chức cho học sinh báo cáo, thảo luận, làm thực hành, thí nghiệm để nắm vững kiến thức và phát triển các kĩ năng. - Sản phẩm: Sản phẩm mà mỗi học sinh phải hoàn thành khi nghiên cứu sách giáo khoa và tài liệu bổ trợ là những kiến thức cơ bản (số liệu, dữ liệu, khái niệm, định nghĩa, định luật...), lời giải cho những câu hỏi, bài tập mà giáo viên yêu cầu, kết quả thí nghiệm, thực hành theo yêu cầu của chương trình, nội dung đã thống nhất của nhóm; nhận xét, kết luận của giáo viên về kiến thức, kĩ năng cần nắm vững đề sử dụng. - Đánh giá: Căn cứ vào sản phẩm học tập của học sinh và các nhóm học sinh, giáo viên tổ chức cho học sinh báo cáo, thảo luận; đồng thời nhận xét, đánh giá, "chốt" kiến thức, kĩ năng để học sinh ghi nhận và sử dụng. Hoạt động 3: Hoạt động giải quyết vấn đề - Mục tiêu: Đề xuất và thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề; hoàn thành sản phẩm theo nhiệm vụ đặt ra. - Nội dung: Học sinh được tổ chức hoạt động giải quyết vấn đề theo các bước của quy trình nghiên cứu khoa học, kĩ thuật. - Sản phẩm: Có nhiều sản phẩm trung gian trong quá trình thực hiện hoạt động của học sinh. Giáo viên cần dự kiến các mức độ có thể của giả thuyết khoa học/giải pháp giải quyết vấn đề; phương án thí nghiệm/thiết kế mẫu thử nghiệm để chuẩn bị cho việc định hướng học sinh thực hiện có hiệu quả. - Đánh giá: Theo từng bước trong quy trình hoạt động, giáo viên cần tổ chức cho học sinh/nhóm học sinh trao đổi, thảo luận để lựa chọn hướng đi phù hợp. Sản phẩm cuối cùng được học sinh/nhóm học sinh trình bày để giáo viên đánh giá, nhận xét, góp ý hoàn thiện. 11
1.3. Thực trạng hiểu biết về môi trường của học sinh trường THPT Nghi Lộc 3 1.3.1. Thực trạng Để làm rõ thực trạng, tôi đã tiến hành phát phiếu khảo sát với học sinh khối 10: 10A, 10A1, 10A2, 10B, 10B1, 10B2, với tổng số lượng phiếu khảo sát thu được: 208 phiếu qua Google Form 12
Hỏi về tầm quan trọng của môi trường và sự cần thiết bảo vệ môi trường ta thu được kết quả sau: Từ kết quả ta thấy, phần lớn các em đã nhận thức được tầm quan trọng của môi trường và sự cần thiết để bảo vệ môi trường, tuy nhiên vẫn còn một số nhỏ không quan tâm và không coi trọng môi trường. Khi hỏi về nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường, ta thấy Các em chọn phần lớn nguyên nhân do ý thức kém (40.4%), giao thông (10.6%), sinh hoạt người dân (10.1%) và các phần trăm còn lại do chăn nuôi, sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp,… Khi được hỏi về các hoạt động bảo vệ môi trường ở địa phương, các bạn đa số đều quan tâm và chỉ ra nhiều cách tiếp cận, được quan tâm nhất là rác thải (41.7%), lần lượt là ô nhiễm không khí, tiếng ồn (33.5%),… 13
Và khi hỏi Vật lí có liên quan đến ô nhiễm môi trường không thì càng ngạc nhiên với số liệu sau Có 4.8% lựa chọn Vật lí không liên quan đến vấn đề môi trường. Như vậy kiến thức về môi trường của học sinh còn hạn hẹp. 1.3.2. Nguyên nhân Trong quá trình dạy học, giáo viên gần như không hoặc rất ít tích hợp kiến thức môn học để liên hệ với kiến thức môi trường. Các phong trào, hoạt động tuyên truyền về tầm quan trọng của môi trường trong nhà trường, các địa phương không được quan tâm, rất ít và gần như không có. Vì vậy các em không có động cơ để tìm hiểu cũng như không có hoạt động bảo vệ môi trường. Những kiến thức mà các em có được là tivi, phương tiện thông tin, ngoài đời sống nhưng chỉ dừng lại mức độ nghe thấy, nhìn chứ các em không đi sâu vào tìm hiểu nguyên nhân. Chính vì vậy, kiến thức về môi trường của các em rất hạn chế và phong trào về bảo vệ môi trường gần như không có. Xuất phát từ thực tiễn như trên và đặc thù môn Vật lí, tôi nghiên cứu đề tài nhằm thiết kế xây dựng được các biện pháp dạy học chuyên đề “Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường” theo định hướng giáo dục STEM giúp nâng cao hiệu quả học tập bộ môn và phát huy tính tích cực của học sinh. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ “VẬT LÍ VỚI GIÁO DỤC BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG” 2.1. Vị trí, vai trò và yêu cầu cần đạt của chuyên đề “Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường” 2.1.1. Vị trí, vai trò và yêu cầu cần đạt của chuyên đề “Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường” chương trình Vật lí THPT Chuyên đề “Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường” là chuyên đề thứ ba trong ba 14
chuyên đề VL lớp 10, chương trình giáo dục phổ thông mới. Về kiến thức, chuyên đề “Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường” trình bày về khái niệm môi trường, ô nhiễm môi trường, các nguyên nhân gây ô nhiễm, năng lượng hoá thạch và năng lượng tái tạo và các giải pháp để giảm ô nhiễm môi trường. Việc dạy học chuyên đề “Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường” có vai trò hết sức quan trọng trong việc hình thành ý thức và trách nhiệm cho học sinh cũng như con người trong việc bảo vệ và xây dựng môi trường sống lành mạnh. Sau chuyên đề, học sinh sẽ được trang bị những kiến thức về môi trường để từ đó các em sẽ hình thành thói quen ứng xử trước các vấn đề môi trường. Việc ô nhiễm môi trường là do con người gây ra nên việc dạy các em ý thức, trách nhiệm bảo vệ môi trường là biện pháp tối ưu để khắc phục tình trạng ô nhiễm trong hiện tại và tương lai. 2.1.2. Yêu cầu cần đạt Sự cần thiết phải bảo vệ môi trường – Thảo luận, đề xuất, chọn phương án và thực hiện được nhiệm vụ học tập tìm hiểu: + Sự cần thiết bảo vệ môi trường trong chiến lược phát triển của các quốc gia. + Vai trò của cá nhân và cộng đồng trong bảo vệ môi trường. Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường – Thảo luận, đề xuất, chọn phương án và thực hiện được Nhiệm vụ học tập tìm hiểu: + Tác động của việc sử dụng năng lượng hiện nay đối với môi trường, kinh tế và khí hậu Việt Nam. + Sơ lược về các chất ô nhiễm trong nhiên liệu hoá thạch, mưa axit, năng lượng hạt nhân, sự suy giảm tầng ozon, sự biến đổi khí hậu. – Thảo luận, đề xuất, chọn phương án và thực hiện được Nhiệm vụ học tập tìm hiểu: + Phân loại năng lượng hoá thạch và năng lượng tái tạo. + Vai trò của năng lượng tái tạo. + Một số công nghệ cơ bản để thu được năng lượng tái tạo. 2.2. Thiết kế xây dựng chuyên đề “Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường” theo định hướng giáo dục STEM 2.2.1. Mục tiêu dạy học 2.2.1.1. Kiến thức, kĩ năng, thái độ a. Kiến thức [1] Nhận thức kiến thức Vật lí [1.1] Nêu được khái niệm môi trường, ô nhiễm môi trường [1.2] Trình bày được đặc điểm của chất ô nhiễm trong nhiên liệu hoá thạch, mưa axit, năng lượng hạt nhân, sự suy giảm tầng ozon, sự biến đổi khí hậu. 15