Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Thiết kế chủ đề STEM nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức và kỹ năng tự học cho học sinh khi dạy bài: Định nghĩa và ý nghĩa của đạo hàm – Đại số và Giải tích 11

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:60

Thêm vào BST

Báo xấu

31
lượt xem 11
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài "Thiết kế chủ đề STEM nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức và kỹ năng tự học cho học sinh khi dạy bài: “Định nghĩa và ý nghĩa của đạo hàm” – Đại số và Giải tích 11" với mục đích chuyển hóa kiến thức, kỹ năng, thái độ thành năng lực và hơn hết là truyền cảm hứng học tập, phát triển năng lực vận dụng kiến thức và kỹ năng đã học vào thực tiễn trong cuộc sống. Mong muốn góp phần nâng cao chất lượng dạy và học cho học sinh THPT và đó cũng là cách thể hiện nhận thức của chúng tôi về vấn đề đổi mới giáo dục.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Thiết kế chủ đề STEM nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức và kỹ năng tự học cho học sinh khi dạy bài: Định nghĩa và ý nghĩa của đạo hàm – Đại số và Giải tích 11

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT ANH SƠN 2 ---------------------- Tên đề tài: THIẾT KẾ CHỦ ĐỀ GIÁO DỤC STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬN DỤNG KIẾN THỨC VÀ KỸ NĂNG TỰ HỌC CHO HỌC SINH KHI DẠY HỌC BÀI “ĐỊNH NGHĨA VÀ Ý NGHĨA CỦA ĐẠO HÀM” – ĐẠI SỐ VÀ GIẢI TÍCH 11CB Thuộc môn: Toán Nhóm tác giả : Hồ Sỹ Hào Phạm Thị Thanh Hoa Tổ bộ môn: Toán-Tin Năm thực hiện: 2022 Số điện thoại: 0976248107 Anh Sơn, tháng 4 năm 2022
MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ 1 1. Lí do chọn đề tài 1 2. Mục đích nghiên cứu 2 3. Nhiệm vụ nghiên cứu 2 4. Phạm vi nghiên cứu 2 5. Phương pháp nghiên cứu 2 6. Những đóng góp của đề tài 2 PHẦN II. NỘI DUNG ĐỀ TÀI 4 I. Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài 4 1. Năng lực 4 2. Năng lực vận dụng kiến thức và kỹ năng tự học 7 3. Giáo dục STEM 9 4. Khảo sát thực trạng dạy học chủ đề giáo dục STEM ở trường 12 THPT huyện Anh Sơn 5. Đề xuất các giải pháp thiết kế chủ đề STEM phát triển năng lực vận kiến thức và kỹ năng tự học của học sinh khi dạy bài: 15 “Định nghĩa và ý nghĩa của đạo hàm” II. Thiết kế chủ đề STEM nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức và kỹ năng tự học cho học sinh khi dạy học bài “Định 20 nghĩa và ý nghĩa của đạo hàm” – Đại số và Giải tích 11 1. Kế hoạch dạy học định nghĩa và ý nghĩa của đạo hàm theo 20 định hướng giáo dục STEM 2. Tiến trình dạy học 23 3. Những công việc chuẩn bị cho phương án tổ chức dạy học 23 4. Lập kế hoạch thực hiện 24
5. Dự kiến tổ chức các hoạt động 25 6. Hướng dẫn chi tiết các hoạt động 27 7. Một số hình ảnh hoạt động của học sinh khi dạy học định nghĩa và ý nghĩa của đạo hàm theo định hướng giáo dục 33 STEM III. Những kết quả của đề tài 38 Phần III. Kết luận 43 1. Tính mới 43 2. Tính khoa học 43 3. Tính hiệu quả 43 4. Tính ứng dụng thực tiễn 44 Phần IV. Phụ lục 45 Phần V. Tài liệu 57
PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lý do chọn đề tài Tại Nghị quyết Hội nghị lần thứ 8 của Ban Chấp hành Trung ương Đảng (Khoá XI) xác định nội dung đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo với các định hướng như sau: “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”. Để thực hiện những định hướng nêu trên, các trường THPT đã và đang từng bước đổi mới nội dung, phương pháp, hình thức tổ chức dạy học và kiểm tra đánh giá theo định hướng năng lực người học, nhằm nâng cao chất lượng giáo dục, đáp ứng nguồn nhân lực phục vụ sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, đáp ứng yêu cầu hội nhập quốc tế. Đổi mới phương pháp dạy học hướng đến việc giúp người học ‘‘Học để biết, học để làm, học để cùng chung sống và học để tự khẳng định mình’’ Đồng thời, trước xu hướng phát triển của cuộc cách mạng 4.0, ngày 4/7/2017 thủ tướng chính phủ đã ban hành chỉ thị số 16/CT-TTg về tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4. Thủ tướng đã đặt ra giải pháp cho ngành giáo dục như sau: thay đổi mạnh mẽ các chính sách, nội dung, phương pháp giáo dục và dạy nghề nhằm tạo ra nguồn nhân lực có khả năng tiếp cận các xu thế công nghệ sản xuất mới, trong đó cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM), ngoại ngữ, tin học trong chương trình giáo dục phổ thông… nhằm tạo ra nguồn lao động đáp ứng yêu cầu của cuộc cách mạng Công nghiệp lần thứ 4 đưa Việt Nam trở thành quốc gia Công nghiệp hóa, hiện đại hóa và hội nhập quốc tế sâu rộng. Là giáo viên giảng dạy môn Toán bậc THPT nhiều năm, cùng với tinh thần học hỏi, mạnh dạn đổi mới phương pháp dạy học, mong muốn giúp học sinh hình thành và phát triển năng lực, biết vận dụng kiến thức đã học vào giải quyết các vấn đề thực tiễn đồng thời giúp học sinh hứng thú trong vấn đề nghiên cứu khoa học. Chúng tôi đã chọn đề tài : Thiết kế chủ đề STEM nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức và kỹ năng tự học cho học sinh khi dạy bài: “Định nghĩa và ý nghĩa của đạo hàm” – Đại số và Giải tích 11 với mục đích chuyển hóa kiến thức, kỹ năng, thái độ thành năng lực và hơn hết là truyền cảm hứng học tập, phát triển năng lực vận dụng kiến thức và kỹ năng đã học vào thực tiễn trong cuộc sống. Mong muốn góp phần nâng cao chất lượng dạy và học cho học sinh 1
THPT và đó cũng là cách thể hiện nhận thức của chúng tôi về vấn đề đổi mới giáo dục. 2. Mục đích nghiên cứu Thiết kế chủ đề giáo dục STEM trong dạy học bài ‘‘ Định nghĩa và ý nghĩa của đạo hàm’’ – Đại số và giải tích 11CB nhằm nâng cao sự liên hệ giữa môn Toán học và môn Vật Lý về mặt lý thuyết và thực tiễn của người học góp phần thực hiện hiệu quả đổi mới phương pháp dạy học. Phát huy tính tích cực, chủ động, phát triển phẩm chất và năng lực của người học, đồng thời hạn chế sự áp đặt, truyền thụ kiến thức một chiều của người dạy. Nghiên cứu phương pháp tổ chức, hỗ trợ người học tự lực và tích cực lĩnh hội tri thức, khả năng giải quyết vấn đề, khả năng giao tiếp, khả năng làm việc nhóm, phát triển những năng lực chuyên biệt của bộ môn. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu Trên cơ sở mục đích nghiên cứu, đề tài xác định nhiệm vụ đi sâu nghiên cứu làm rõ: - Dạy học theo định hướng phát triển năng lực. - Dạy học STEM - Thiết kế chủ đề giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức và kỹ năng tự học cho học sinh khi dạy học bài ‘‘ Định nghĩa và ý nghĩa của đạo hàm’’ – Đại số và giải tích 11CB. - Tiến hành thực nghiệm, thử nghiệm tại đơn vị công tác và các đơn vị khác. - Khảo nghiệm kết quả thử nghiệm của đề tài thông qua lấy ý kiến của các đồng nghiệp và học sinh. 4. Phạm vi nghiên cứu - Áp dụng đối với học sinh khối 11– ban cơ bản tại đơn vị công tác, trong hai năm học: 2020 - 2021 và 2021 - 2022. - Xây dựng và thiết kế chủ đề giáo dục STEM khi dạy học bài ‘‘ Định nghĩa và ý nghĩa của đạo hàm’’ – Đại số và Giải tích 11CB 5. Phương pháp nghiên cứu Trong đề tài này, chúng tôi tiến hành các phương pháp nghiên cứu sau: Phương pháp nghiên cứu tài liệu; phương pháp chuyên gia; phương pháp quan sát; phương pháp thực nghiệm sư phạm; phương pháp nghiên cứu các sản phẩm hoạt động (thông qua các bài tập, bài kiểm tra của học sinh); phương pháp phân tích, tổng hợp; phương pháp thống kê. 6. Những đóng góp của đề tài Đề tài góp phần định hướng dạy học một số chủ đề Toán THPT theo định hướng phát triển năng lực học sinh tiếp cận với giáo dục STEM. 2
Đề tài làm sáng tỏ việc dạy học phát triển năng lực hợp tác nhóm bằng tổ chức các trò chơi. Đề tài áp dụng dạy học theo định hướng thực tiễn, góp phần kích thích hứng thú học tập môn Toán, môn Vật Lý của học sinh, đưa môn Toán học trở về với thực tiễn đời sống, giúp học sinh có được những trải nghiệm có ý nghĩa. Đề tài đã hình thành và phát triển các năng lực toàn diện, vận dụng linh hoạt kiến thức đã học vào thực tiễn lao động sản xuất tại địa phương, từ đó, hình thành kỹ năng sống, rèn luyện và nâng cao các năng lực (nhất là năng lực giải quyết vấn đề và năng lực nghiên cứu khoa học) và phát triển các phẩm chất cần thiết hiện nay. 3
PHẦN II: NỘI DUNG I. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1. Năng lực. 1.1. Khái niệm năng lực: Năng lực là khả năng vận dụng kiến thức, kinh nghiệm kĩ năng, thái độ và hứng thú để hành động một cách phù hợp và có hiệu quả trong các tình huống đa dạng của cuộc sống Chương trình giáo dục định hướng phát triển năng lực còn gọi là dạy học định hướng kết quả đầu ra, ngày nay đã trở thành xu hướng giáo dục quốc tế. 1.2. Mô hình thành phần năng lực giáo dục theo UNESCO Các thành phần năng lực Các trụ cột giáo dục của UNESO Năng lực chuyên môn Học để biết Năng lực phương pháp Học để làm Năng lực xã hội Học để cùng chung sống Năng lực cá thể Học để tự khẳng định Dạy học định hướng phát triển năng lực không chỉ chú ý tích cực hóa HS 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, đồng thời gắn hoạt động trí tuệ với hoạt động thực tiễn. Tăng cường việc học tập theo 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 các chủ đề học tập phức hợp nhằm phát triển năng lực giải quyết các vấn đề phức hợp. 1.3. Những loại năng lực cần chú trọng rèn luyện cho HS trong quá trình dạy học 1.3.1. Nhóm năng lực chung, gồm: * Năng lực tự học - Xác định được nhiệm vụ học tập, đặt ra mục tiêu học tập 4
- Lập kế hoạch học tập. - Nhận ra và điều chỉnh lại sai sót của bản thân, điều chỉnh * Năng lực giải quyết vấn đề - Phân tích được tình huống trong học tập. - Xác định và biết tìm hiểu thông tin liên quan, đề xuất giải pháp để giải quyết vấn đề. - Thực hiện giải quyết vấn đề * Năng lực sáng tạo - Đặt câu hỏi khác nhau về một hiện tượng. - Hình thành ý tưởng dựa trên thông tin đã cho - Suy nghĩ khái quát và hình thành tiền trình thực hiện - Hứng thú, tự do trong suy nghĩ, chủ động nêu ý kiến. * Năng lực tự quản lý - Nhận ra được các yếu tố tác động đến hành động của bản thân trong học tập và trong giao tiếp hàng ngày; kiềm chế được cảm xúc của bản thân trong các tình huống ngoài ý muốn. - Ý thức được quyền lợi và nghĩa vụ của mình - Tự đánh giá, tự điều chỉnh những hành động của bản thân - Đánh giá được hình thể của bản thân so với chuẩn về: chiều cao, cân nặng,…. * Năng lực giao tiếp - Bước đầu đặt ra mục tiêu giao tiếp và hiểu được vai trò quan trong của việc trước khi giao tiếp. - Khiêm tốn, lăng nghe tích cực trong giao tiếp; nhận ra được bối cảnh giao tiếp, đặc điểm, thái độ của đối tượng giao tiếp. - Diễn đạt được ý tưởng một cách tự tin. * Năng lực hợp tác - Chủ động đề xuất mục đích hợp tác khi được giao nhiệm vụ được giao - Biết trách nhiệm, vai trò cảu mình trong nhóm với công việc cụ thể - Nhận biết được đặc điểm khả năng của từng thành viên, giao việc cho từng người - Chủ động và gương mẫu hoàn thành việc được giao - Biết dựa vào mục đích đặt ra để tổng kết hoạt động chung của nhóm, nêu mặt được, mặt thiếu sót của cá nhân và của cả nhóm. 5
* Năng lực sử dung công nghệ thông tin và truyền thông - Sử dụng đúng cách, thành thạo các phần mềm ứng dụng… - Xác định được thông tin cần thiết để thực hiện nhiệm vụ học tập… * Năng lực sử dụng ngôn ngữ - Nghe hiểu nội dung chính hay nội dung chi tiêt các bài đối thoại… - Phát âm đúng nhịp điệu và ngữ điệu… * Năng lực tính toán - Sử dụng được các phép tính (cộng , trừ…) - Sử dụng các thuật ngữ…. - Hiểu và biểu diễn được các mối quan hệ.. - Sử dụng được các dụng cụ…. 1.3.2. Nhóm năng lực đặc thù trong môn Toán học *Năng lực tư duy và lập luận toán học - Thực hiện được các thao tác tư duy như: so sánh, phân tích, tổng hợp, đặc biệt hoá, khái quát hoá, tương tự; quy nạp, diễn dịch. - Chỉ ra được chứng cứ, lí lẽ và biết lập luận hợp lí trước khi kết luận. - Giải thích hoặc điều chỉnh được cách thức giải quyết vấn đề về phương diện toán học. * Năng lực mô hình hoá toán học - Xác định được mô hình toán học (gồm công thức, phương trình, bảng biểu, đồ thị,...) cho tình huống xuất hiện trong bài toán thực tiễn. - Giải quyết được những vấn đề toán học trong mô hình được thiết lập. - Thể hiện và đánh giá được lời giải trong ngữ cảnh thực tế và cải tiến được mô hình nếu cách giải quyết không phù hợp. * Năng lực giải quyết vấn đề toán học - Nhận biết, phát hiện được vấn đề cần giải quyết trong môn Toán. - Lựa chọn, đề xuất được cách thức, giải pháp giải quyết vấn đề. - Sử dụng được các kiến thức, kĩ năng toán học tương thích (bao gồm các công cụ và thuật toán) để giải quyết vấn đề đặt ra. - Đánh giá được giải pháp đề ra và khái quát hoá được cho vấn đề tương tự. * Năng lực giao tiếp toán học - Nghe hiểu, đọc hiểu và ghi chép được các thông tin toán học cần thiết được trình bày dưới dạng văn bản toán học hay do người khác nói hoặc viết ra. 6
- Trình bày, diễn đạt (nói hoặc viết) được các nội dung, ý tưởng, giải pháp toán học trong sự tương tác với người khác (với yêu cầu thích hợp về sự đầy đủ, chính xác). - Sử dụng được hiệu quả ngôn ngữ toán học (chữ số, chữ cái, kí hiệu, biểu đồ, đồ thị, các liên kết logic,...) kết hợp với ngôn ngữ thông thường hoặc động tác hình thể khi trình bày, giải thích và đánh giá các ý tưởng toán học trong sự tương tác (thảo luận, tranh luận) với người khác. - Thể hiện được sự tự tin khi trình bày, diễn đạt, nêu câu hỏi, thảo luận, tranh luận các nội dung, ý tưởng liên quan đến toán học. * Năng lực sử dụng công cụ, phương tiện học toán. - Nhận biết được tên gọi, tác dụng, quy cách sử dụng, cách thức bảo quản các đồ dùng, phương tiện trực quan thông thường, phương tiện khoa học công nghệ (đặc biệt là phương tiện sử dụng công nghệ thông tin), phục vụ cho việc học Toán. - Sử dụng được các công cụ, phương tiện học toán, đặc biệt là phương tiện khoa học công nghệ để tìm tòi, khám phá và giải quyết vấn đề toán học (phù hợp với đặc điểm nhận thức lứa tuổi). - Nhận biết được các ưu điểm, hạn chế của những công cụ, phương tiện hỗ trợ để có cách sử dụng hợp lí. 2. Năng lực vận dụng kiến thức và kỹ năng tự học 2.1. Năng lực vận dụng kiến thức 2.1.1. Khái niệm về năng lực vận dụng kiến thức ‘‘Năng lực vận dụng kiến thức toán học vào thực tiễn là khả năng hệ thống hóa và phân loại kiến thức, hiểu rõ đặc điểm, nội dung thuộc tính của loại kiến thức đó để lựa chọn kiến thức phù hợp với mỗi hiện tượng, tình huống cụ thể xảy ra trong cuộc sống, tự nhiên và xã hội’’. 2.1.2. Các thành tố của năng lực vận dụng kiến thức Cũng như các loại năng lực khác, NLVDKT được cấu thành bởi: - Hệ thống kiến thức mà người học có được. - Khả năng quan sát, phân tích tình huống. - Khả năng tìm ra giải pháp để giải quyết tình huống. - Xây dựng kế hoạch để giải quyết tình huống. - Thực hiện kế hoạch, rút kinh nghiệm. 2.1.3. Các biểu hiện của năng lực vận dụng kiến thức Theo chúng tôi, NLVDKT của HS THPT với các biểu hiện như sau: 7
- Nêu đúng các kiến thức về tình huống cần giải quyết. - Phân tích được tình huống; phát hiện được vấn đề đặt ra của tình huống. - Lập kế hoạch để giải quyết tình huống đặt ra. - Xác định được và biết tìm hiểu các thông tin liên quan đến tình huống. - Đưa ra được giải pháp giải quyết tình huống. - Đặt ra các tình huống mới, trao đổi với bạn bè, thầy cô và tiến hành giải quyết tình huống đó. - Bước đầu nghiên cứu khoa học. 2.1.4. Một số biện pháp phát triển năng lực vận dụng kiến thức cho học sinh - Trước hết, giáo viên cần trang bị cho học sinh của mình nền tảng kiến thức cơ bản một cách vững chắc. Đưa ra các tình huống để học sinh vận dụng kiến thức theo các cấp độ từ dễ đến khó, tăng cường các tình huống gắn liền với bối cảnh cụ thể (thực tiễn đời sống, thí nghiệm thực hành), tăng cường câu hỏi mở, câu hỏi yêu cầu học sinh sử dụng kiến thức nhiều bài, nhiều lĩnh vực, câu hỏi tích hợp. - Tạo điều kiện cho HS tự đưa ra các tình huống cần giải quyết cho các bạn cùng nhóm, lớp. - Khuyến khích học sinh lập nhóm, cùng tìm hiểu, nghiên cứu một số vấn đề mang tính thực tế, cấp thiết: lập kế hoạch, thực nghiệm, báo cáo kết quả (dù thành công hay thất bại). 2.2. Kỹ năng tự học 2.2.1. Khái niệm kỹ năng tự học Kỹ năng tự học là quá trình tự trau dồi kiến thức không chỉ từ sách vở mà còn từ các trải nghiệm trong cuộc sống. 2.2.2 Phương pháp rèn luyện kỹ năng tự học hiệu quả - Có kế hoạch và mục tiêu học tập rõ ràng: Có kế hoạch thì phải có mục tiêu, đó là động lực để học tập tốt hơn. Người học cần phải biết mình học vì cái gì, từ đó mới có hướng đi đứng đắn. - Có phương pháp học tập: Để có kiến thức hay và bổ ích người học phải có phương pháp hay, khoa học, phù hợp với bản thân. - Kỷ luật khi học: Đó là cách tốt nhất để rèn luyện kỹ năng tự học. - Chủ động tìm kiếm tài liệu: Người học không nên chỉ tiếp thu kiến thức từ một nguồn như giáo viên cung cấp, sách vở…mà cần tìm kiếm tài liệu từ nhiều nguồn khác nhau như sách, báo, các trang mạng, các thí nghiệm, trải nghiệm thực tế… 8
- Tự kiểm tra kiến thức đã học: Một trong những kỹ năng quan trọng giúp học tập hiệu quả cao hơn chính là tự kiểm tra kiến thức của mình như: tự làm bài kiểm tra, liệt kê các nội dung chính, vẽ biểu đồ, bản đồ tư duy. - Học cách ghi nhớ: Tìm ra cách giúp bản thân ghi nhớ nhanh nhất. - Chọn lọc thông tin kiến thức: Kỹ năng quan trọng giúp người học không bị nhấn chìm trong lượng kiến thức mênh mông. - Hiểu sâu và thường xuyên ôn lại: Việc hiểu sâu kiến thức giúp người học luôn nhớ và biết cách áp dụng. Ngoài ra thường xuyên ôn lại giúp người học không bị quên kiến thức. 3. Giáo dục STEM 3.1. Khái niệm giáo dục STEM STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ tiếng Anh: Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học). Giáo dục STEM trang bị cho người học những kiến thức và kĩ năng liên quan đến các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Các kiến thức và kĩ năng này được lồng ghép, tích hợp và bổ trợ cho nhau giúp HS phát triển năng lực giải quyết vấn đề, tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày. Theo UNESCO: “Giáo dục STEM là chìa khóa hướng đến sáng tạo và sự tăng trưởng kinh tế trong thế giới kết nối mạng, nơi mà con người được bao quanh bởi công nghệ và sáng tạo”. 3.2. Mục tiêu của giáo dục STEM - Thứ nhất, đưa trải nghiệm sáng tạo vào trong quá trình học tập. Học sinh được học trên cơ sở dự án, được giao nhiệm vụ theo từng dự án, từ đó phát huy tối đa khả năng tư duy sáng tạo và ứng dụng các kiến thức khoa học vào cuộc sống. Bên cạnh kiến thức khoa học, học sinh cũng được thấm dần các thói quen tư duy, nhìn nhận và đánh giá hiện tượng, sự kiện một cách logic. - Thứ hai, đem lại sự hứng thú trong học tập. Nhiệm vụ giao cho học sinh phải đủ hấp dẫn để kích thích trí sáng tạo và tò mò. Để đạt được điều này, ngoài thiết kế bài giảng thì người giáo viên STEM cũng đóng vai trò vô cùng quan trọng, giúp duy trì sự hứng thú học tập của học sinh trong quá trình học tập. Vì vậy, cách thức truyền tải kiến thức và hướng dẫn học sinh trên lớp của giáo viên phải được đào tạo thật bài bản. - Thứ ba, ở trong cách đánh giá năng lực học sinh. Thay vì những bài thi quyết định kết quả học tập của một cá nhân, giáo dục STEM đánh giá sự tiến bộ của nhóm theo một quá trình. Trong đó, học sinh được cọ xát, tranh luận, bảo vệ ý kiến của bản thân cũng như tạo thói quen hợp tác với các thành viên trong nhóm. 9
3.3. Định hướng giáo dục STEM trong Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 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:Triển khai giáo dục STEM ở nhà trường, bên cạnh các môn học đang được quan tâm như Toán, Khoa học, các lĩnh vực Công nghệ, Kỹ thuật cũng sẽ được quan tâm, đầu tư trên tất cả các phương diện về đội ngũ giáo viên, chương trình, cơ sở vật chất. – Nâng cao hứng thú học tập các môn học 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, học sinh được hoạt động, trải nghiệm và thấy được ý nghĩa của tri thức với cuộc sống, nhờ đó sẽ nâng cao hứng thú học tập của học sinh. – 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. – Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu quả giáo dục STEM, cơ sở giáo dục phổ thông thường kết nối với các cơ sở giáo dục nghề nghiệp, đại học tại địa phương nhằm khai thác nguồn lực về con người, cơ sở vật chất triển khai 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 trung học, 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. 3.4. Các kỹ năng trong giáo dục STEM Giáo dục STEM không phải là để học sinh trở thành những nhà toán học, nhà khoa học, kỹ sư hay những kỹ thuật viên mà là phát triển cho học sinh các kỹ năng có thể được sử dụng để làm việc và phát triển trong thế giới công nghệ hiện đại ngày nay. Kỹ năng STEM được hiểu là sự tích hợp, lồng ghép hài hòa từ bốn nhóm kỹ năng là: 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. - Kỹ năng công nghệ: Là khả năng sử dụng, quản lý, hiểu biết, và truy cập được công nghệ. Công nghệ là từ những vật dụng hằng ngày đơn giản nhất như quạt mo, bút chì đến những hệ thống sử dụng phức tạp như mạng internet, mạng lưới điện quốc gia, vệ tinh… Tất cả những thay đổi của thế giới tự nhiên mà phục vụ nhu cầu của con người thì được coi là công nghệ. 10
- 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. Hiểu một cách đơn giản, học sinh được trang bị kỹ năng kỹ thuật là có khả năng sản xuất ra đối tượng và hiểu được quy trình để làm ra nó. Học sinh phải có khả năng phân tích, tổng hợp và kết hợp để biết cách làm thế nào cân bằng các yếu tố liên quan (như khoa học, nghệ thuật, công nghệ, kỹ thuật) để có được một giải pháp tốt nhất trong thiết kế và xây dựng quy trình. Ngoài ra, học sinh còn có khả năng nhìn nhận ra nhu cầu và phản ứng của xã hội trong những vấn đề liên quan đến kỹ thuật. - 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. Học sinh có kỹ năng toán học sẽ có khả năng thể hiện các ý tưởng một cách chính xác, áp dụng các khái niệm và kĩ năng toán học vào cuộc sống hằng ngày. 3.5. Xây dựng và thực hiện bài học STEM 3.5.1. Tiêu chí xây dựng bài học STEM Tiêu chí 1: Chủ đề bài học STEM tập trung vào các vấn đề của 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 STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa học và toán mà học sinh đã và đang học Tiêu chí 6: Tiến trình bài học STEM tính đến có nhiều đáp án đúng và coi sự thất bại như là một phần cần thiết trong học tập 3.5.2. Quy trình xây dựng bài học STEM Bước 1: Lựa chọn chủ đề bài học Căn cứ vào nội dung kiến thức trong chương trình môn học và các hiện tượng,quá trình gắn với các kiến thức đó trong tự nhiên; quy trình hoặc thiết bị công nghệ có sử dụng của kiến thức đó trong thực tiễn...để lựa chọn chủ đề của bài học Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết Sau khi chọn chủ đề của bài học, cần xác định vấn đề cần giải quyết để giao cho học sinh thực hiện sao cho khi giải quyết vấn đề đó, học sinh phải học được những kiến thức, kĩ năng cần dạy trong chương trình môn học đã được lựa chọn (đối với STEM kiến tạo) hoặc vận dụng những kiến thức, kỹ năng đã biết (đối với STEM vận dụng) để xây dựng bài học. 11
Bước 3: Xây dựng tiêu chí của thiết bị/giải pháp giải quyết vấn đề Sau khi đã xác định vấn đề cần giải quyết/sản phẩm cần chế tạo, cần xác định rõ tiêu chí của giải pháp/sản phẩm. Những tiêu chí này là căn cứ quan trọng để đề xuất giả thuyết khoa học/giải pháp giải quyết vấn đề/thiết kếmẫu sản phẩm. Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học. 3.6. Đánh giá trong tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM - Hình thức đánh giá : Đánh giá bằng nhận xét, đánh bằng động viên, đánh giá bằng xếp loại. - Kĩ thuật đánh giá: đánh giá quan sát hoạt động, đánh giá qua hồ sơ hoạt động, đánh giá qua sản phẩm hoạt động, đánh giá qua thảo luận, phỏng vấn sâu, học sinh tự đánh giá. - Công cụ đánh giá của giáo viên bao gồm: Phiếu quan sát học sinh, bảng kiểm, nhật kí, câu hỏi, bài tập tình huống... - Công cụ tự đánh giá của học sinh bao gồm: Phiếu tự đánh giá, bản thu hoạch cá nhân,... - Công cụ đánh giá của cha mẹ học sinh bao gồm: Phiếu đánh giá 4. Khảo sát thực trạng dạy học chủ đề giáo dục STEM ở trường THPT huyện Anh Sơn 4.1. Mục đích khảo sát Để có những thông tin cơ sở tiến hành thực hiện đề tài tôi tiến hành tìm hiểu, đánh giá thực trạng việc dạy và học môn Toán ở các trường THPT huyện Anh Sơn, tỉnh Nghệ An theo định hướng dạy học chủ đề giáo dục STEM cho HS. 4.2. Đối tượng khảo sát Chúng tôi khảo sát bằng phiếu điều tra đối với 10 giáo viên (GV) dạy môn Toán ở các trường THPT Anh Sơn 1, THPT Anh Sơn 2, THPT Anh Sơn 3 và 100 HS trường THPT Anh Sơn 2 4.3. Nội dung khảo sát 4.3.1. Đối với HS Với câu hỏi: Các em có hứng thú như thế nào với hoạt động học có tìm hiểu kiến thức bài học thông qua phiếu học tập, tham quan tìm hiểu thực tế, tìm hiểu trên mạng? Kết quả điều tra cho thấy trong quá trình học các em rất hào hứng (Biểu đồ 1) Biểu đồ 1. Thống kê về hứng thú của HS khi được tham gia các hoạt động trải nghiệm thực tiễn trong bộ môn Toán 12
4.3.2. Đối với GV + Với câu hỏi: Thầy cô có hiểu biết như thế nào về áp dụng giáo dục STEM trong dạy học Toán? Kết quả thu được cho thấy hầu hết GV có biết đến nhưng cũng chưa thật đầy đủ Biểu đồ 2. Thống kê về hiểu biết của GV về giáo dục STEM + Với câu hỏi: Thầy cô đã sử dụng các hình thức, phương pháp dạy học theo bảng sau đây ở mức độ nào? Các hình thức, phương pháp dạy học Thường Thỉnh Không xuyên thoảng dùng Biên soạn, cung cấp tài liệu cho HS tự học ở nhà Hướng dẫn HS cách tìm tài liệu Yêu cầu HS nghiên cứu bài học ở nhà Truyền tải nội dung bài học bằng video Trao đổi thông tin với học sinh ngoài lớp học Tìm hiểu và chuẩn bị các phương tiện trực quan có thể để hỗ trợ cho bài dạy Kết quả thu được cho thấy hầu hết giáo viên đều luôn cố gắng để bài dạy của mình truyền đạt đến HS là tốt nhất, nhưng mới dừng lại ở mức nhận thức là biết và hiểu, ở mức cao hơn là vận dụng hầu như chưa đạt (Biểu đồ 3) 13
Biểu đồ 3: Thống kê sử dụng các hình thức và phương pháp dạy học + Với câu hỏi: Theo Thầy Cô khi dạy bài “Định nghĩa và ý nghĩa của đạo hàm”– Đại số và Giải tích 11 theo tổ chức dạy học STEM có cần thiết không? Kết quả thu được cho thấy hầu hết GV cho rằng việc tổ chức dạy học theo hình thức giáo dục STEM là cần thiết (Biểu đồ 4) Biểu đồ 4. Thống kê về sự cần thiết của tổ chức dạy học STEM chủ đề “Định nghĩa và ý nghĩa của đạo hàm” + Với câu hỏi: Thầy Cô đã cho học sinh biết làm sản phẩm: Mô hình, thí nghiệm liên quan đến định nghĩa và ý nghĩa Vật lý của đạo hàm và tổ chức dạy học STEM như thế nào? Thì kết quả thu được 100% GV chưa bao giờ thực hiện. Để tìm hiểu về nguyên nhân dẫn tới tình trạng GV chưa thực hiện, chúng tôi thu được kết quả có nhiều nguyên nhân dẫn đến tình trạng này như năng lực bản thân chưa biết cách thiết kế tổ chức hoạt động dạy học theo định hướng giáo dục 14
STEM, một số cho rằng không đủ thời gian không đủ phương tiện để thực hiện, trường học chưa có phòng học STEM riêng, sĩ số mỗi lớp học quá đông …nên hoạt động dạy học theo giáo dục STEM còn khó khăn, mặt khác quá trình đánh giá thi cử ở Việt Nam còn ít quan tâm đến hoạt động STEM nên GV chưa dành thời gian quan tâm đúng mực (Biểu đồ 5) Biểu đồ 5. Thống kê về những nguyên nhân khó khăn của việc tổ chức dạy học STEM trong dạy học bộ môn Vật lí. Từ kết quả khảo sát cho thấy * Đối với HS: Học sinh chưa thực sự hiểu về bản chất của giáo dục STEM cũng như ý nghĩa mà các chủ đề STEM mang lại. Chính vì vậy, HS có thái độ thờ ơ, không hứng thú khi nhắc tới khái niệm tích hợp trong bộ môn Toán. Vì vậy, GV cần nghiên cứu và đầu tư nhiều hơn cho tiết dạy và có công cụ đánh giá năng lực phù hợp đảm bảo tính công bằng và không gây quá nhiều áp lực cho HS, mang lại nhiều hứng thú cho môn học. * Đối với GV: - GV vẫn thường xuyên sử dụng nhiều các PPDH truyền thống như thuyết trình, đàm thoại gợi mở. Trong khi đó các PPDH hiện đại như: PPDH theo góc, PPDH dự án, PPDH bàn tay nặn bột…giáo viên ít sử dụng hơn. Đây chính là những cơ sở quan trọng cho việc đề xuất và thiết kế chủ đề giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho HS đối với bộ môn Toán. 5. Đề xuất các giải pháp thiết kế chủ STEM phát triển năng lực vận dụng kiến thức và kỹ năng tự học của học sinh khi dạy bài: “ Định nghĩa và ý nghĩa của đạo hàm” Từ kết quả khảo sát và phân tích thực trạng việc thiết kế chủ đề giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức trong dạy học đối với bộ Toán học THPT, tôi thấy: Nhận thức của GV về mức độ thực hiện và mức độ hiệu 15
quả của dạy học theo giáo dục STEM có những ưu điểm nhất định. Tuy nhiên, đa số GV còn lúng túng việc chọn chủ đề, các mạch kiến thức, tổ chức dạy học trải nghiệm gắn với giáo dục STEM hay tích hợp các bài dạy chưa được GV lồng ghép, các chủ đề STEM mới dừng lại ở mức độ cho HS quan sát. Đây là những cơ sở thực tiễn cho việc đề xuất các biện pháp để thiết kế chủ đề giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức và kỹ năng tự học của học sinh trong dạy học đối với bộ môn Toán học THPT đạt hiệu quả hơn. 5.1. Động cơ hóa hoạt động học tập của học sinh Động cơ học tập là hệ thống những yếu tố thúc đẩy HS tích cực học tập. Động cơ hóa hoạt động học tập của HS có vai trò tích cực đối với hiệu quả hoạt động học tập của HS. Trong quá trình dạy học người GV làm cho bộ não của HS luôn đặt trong tình trạng ham muốn hiểu biết, làm cho HS muốn tự mình tìm ra giải pháp để giải quyết vấn đề. Để làm được điều này GV cần phải làm cho HS ý thức được là họ cần phải học, thấy được rằng mình thực sự đang thiếu tri thức mới, cảm nhận được sự thiếu hụt sẽ là một yếu tố kích thích HS tìm kiếm một sự cân đối mới, thỏa mãn nhu cầu tri thức của mình. Đặt học sinh vào vai trò chủ thể, tham gia giải quyết những mâu thuẫn nhận thức sẽ tạo cho học sinh một thói quen, lòng ham thích hoạt động trí óc có chiều sâu, tự giác tích cực. Có thể giới thiệu các tấm gương học tập trong trường mà HS biết để tạo động lực cho HS. Ví dụ: Tại trường THPT Anh Sơn 2 để tạo động cơ cho HS hứng thú NCKH, sử dụng kiến thức đã học chế tạo các sản phẩm hữu ích cho đời sống, chúng tôi viết những bài tuyên truyền về những học sinh đã thành công trong các cuộc thi KHKT, sáng tạo thanh thiếu niên nhi đồng cũng như tên tuổi, sản phẩm của các nhà nghiên cứu nổi tiếng, các cuộc thi về lĩnh vực trong nước và quốc tế và đăng trên trang Web của trường . 16
5.2. Hướng dẫn HS xây dựng kế hoạch học tập GV cần hướng dẫn cho HS cách xây dựng kế hoạch học tập từ ban đầu. Ngay từ tiết học đầu tiên của môn học, GV không cần phải dạy ngay mà cần giới thiệu sơ lược về chương trình, nội dung và phương pháp học một cách khái quát nhất để HS hiểu và từ đó, tự xây dựng cho mình kế hoạch học tập phù hợp. GV phải làm cho HS hiểu rõ: mọi kế hoạch phải được xây dựng dựa trên mục tiêu và HS hoàn toàn có thể phấn đấu thực hiện được từng mục tiêu nếu có kế hoạch thời gian được xây dựng chi tiết. Chẳng hạn, trong quá trình giảng dạy mỗi chương, GV sẽ cung cấp nội dung và thời gian học và kiểm tra để HS nắm rõ. Đồng thời, GV có thể cho HS đánh dấu vào trong sách bài nào học ngày nào, đến tiết nào sẽ kiểm tra. Muốn HS tự xây dựng kế hoạch học tập thì GV phải là người cung cấp đầy đủ kế hoạch dạy và học của bộ môn. 5.3. Hướng dẫn HS chọn lọc tư liệu, tình huống liên quan đến nội dung bài học qua các kênh thông tin đại chúng hoặc qua thực tế đời sống phù hợp với môn học. Hướng tới nguyên tắc thay vì hướng tới tin tức Vấn đề tự học ở HS là một vấn đề không hề đơn giản. Muốn hoạt động học tập đạt kết quả cao, đòi hỏi HS phải tự giác, không ngừng tìm tòi học hỏi. Ngoài ra, sự định hướng của người thầy đóng vai trò quyết định thúc đẩy sự thành công trong việc chiếm lĩnh tri thức của người học. Ngày nay, các điều kiện thông tin rất thuận lợi, HS rất thông minh, nhanh nhạy, nếu chúng ta biết tận dụng, khai thác sẽ là nguồn tư liệu phong phú và quý giá phục vụ cho quá trình dạy học. Vì vậy, tùy vào bài học cụ thể, mà GV khuyến khích, giao cho HS thu thập tài liệu, tình huống liên quan đến nội dung bài học. Giới thiệu cho HS những cuốn sách hay, những tài liệu bổ ích, địa chỉ một số trang Web liên quan đến môn học và khuyến khích các em tự tìm kiếm, tự phân tích và tổng hợp kiến thức. Những tư liệu mà các em tìm được sẽ là những minh chứng sống động được sử dụng trong giờ học sẽ làm cho giờ học trở nên thực tế hơn. Hơn nữa, các em sẽ phấn khởi, tự tin khi kiến thức mà mình đề xuất được thầy cô ứng dụng vào bài học, được các bạn trong lớp phân tích, mổ xẻ trở thành những kiến thức sống động. Đây chính là một biện pháp hiệu quả làm nâng cao năng lực tự học của HS. Ví dụ: Tại trường THPT Anh sơn 2 để giúp HS biết vận dụng các điều đã học vào giải quyết các vấn đề trong cuộc sống, đồng thời giải đáp những băn khoăn, hỗ trợ cho HS tự tin khi làm sản phẩm chúng tôi tổ chức các buổi Workshop kết nối với các HS và cựu HS của trường đã thành công trong lĩnh vực NCKH tự phong là “các nhà khoa học trẻ của Anh Sơn” để tổ chức buổi hội thảo qua các phòng học zoom. Kết quả thu được với sự tham gia ngày càng đông của HS nhiều câu hỏi được đặt ra và giải đáp thỏa đáng, cung cấp cho HS trang tìm kiếm để chế tạo sản phẩm hữu ích 17