Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM Vẽ kĩ thuật ứng dụng chương II – Công nghệ 11, THPT

Chia sẻ: Buctranhdo Buctranhdo | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:50

Thêm vào BST

Báo xấu

38
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu sáng kiến là xây dựng cơ sở lí luận và cơ sở thực tiễn dạy học giáo dục STEM. Vận dụng quy trình thiết kế giáo dục STEM để thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM “Vẽ kĩ thuật ứng dụng” chương II – Công nghệ 11, THPT nhằm nâng cao hiệu quả dạy và học.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM Vẽ kĩ thuật ứng dụng chương II – Công nghệ 11, THPT

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT BẮC YÊN THÀNH SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Đề tài: THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM “VẼ KĨ THUẬT ỨNG DỤNG” CHƯƠNG II – CÔNG NGHỆ 11, THPT Môn: Công nghệ 11 Tác giả: Hoàng Thị Hồng Lĩnh vực: Vật Lý - Công nghệ Yên thành – 2021. Số điện thoại: 0365070152
DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT Viết tắt Cụm từ đầy đủ CN Công nghệ ĐC Đối chứng ĐTB Điểm trung bình GD Giáo dục GV Giáo viên HS Học sinh SGK Sách giáo khoa KHTN Khoa học tự nhiên THPT Trung học phổ thông TN Thực nghiệm 1
MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT 1 MỤC LỤC 2 Phần I: ĐẶT VẤN ĐỀ 4 1. Lí do chọn đề tài 4 2. Mục đích nghiên cứu 5 3. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu 5 4. Phương pháp nghiên cứu 5 5.Những đóng góp mới của đề tài 5 Phần II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 6 Chương 1: Cơ sở lý luận và cơ sở thực tiễn dạy học giáo dục STEM 6 1.1. Khái niệm giáo dục STEM 6 1.2. Mục tiêu của giáo dục STEM 7 1.3. Mối liên hệ tương tác giữa các lĩnh vực trong giáo dục STEM 7 1.4. Quy trình giáo dục STEM 8 1.5. Bản chất của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục 9 STEM 1.6. Đặc điểm của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục 10 STEM 1.7. Thực trạng dạy học giáo dục STEM ở trường THPT 11 Chương 2: Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM “ Vẽ kỹ 15 thuật ứng dụng” chương II – CN 11, THPT 2.1. Nguyên tắc thiết kế chủ đề dạy học STEM 15 2.2. Tiêu chí xây dựng chủ đề/bài học STEM 15 2.3. Quy trình thiết kế chủ đề dạy học STEM trong môn Công nghệ 16 2.4 . Ví dụ minh họa: Thiết kế mô hình nhà 18 2.5. Giáo án thực nghiệm 25 2
Chương 3: Kết quả thực nghiệm 35 Phần III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 38 1.Kết luận 38 2. Kiến nghị 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 PHỤ LỤC 41 3
Phần I. ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lý do chọn đề tài Thực hiện Nghị quyết Hội nghị lần thứ 8, Ban Chấp hành Trung ương khóa XI Nghị quyết số 29 – NQ/TW về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế, toàn ngành giáo dục đang ra sức nổ lực thực hiện nhằm nâng cao chất lượng của nền giáo dục nước nhà. Trong đó mỗi giáo viên đóng một vai trò then chốt cho sự phát triển đó, là một giáo viên THPT tôi vẫn rất trăn trở để tìm giải pháp đổi mới nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển của giáo dục đất nước. Khoa học tự nhiên nói chung, môn Công nghệ nói riêng ngày càng đóng vai trò rất lớn trong nền kinh tế của thời đại công nghệ. Tuy nhiên làm thế nào thu hút các em yêu thích và lựa chọn môn học này lại gặp nhiều khó khăn bởi đặc thù môn Công nghệ vừa mang tính cụ thể, trừu tượng nên đa số các em rất ngại học nếu không có phương pháp dạy học phù hợp. Bên cạnh đó phương pháp dạy học truyền thống còn nặng về kiến thức lí thuyết hàn lâm chưa kích thích các em tham gia nghiên cứu, học tập hiệu quả, khả năng thực hành trải nghiệm lại còn rất yếu. Giáo dục hiện nay hướng tới HS phải có khả năng vận dụng kiến thức đã học để giải quyết những vấn đề trong cuộc sống. Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 ảnh hưởng sâu rộng vào mọi mặt đời sống, xã hội, giáo dục cũng không ngoại lệ. Vì thế đòi hỏi GV phải thay đổi phương pháp, HS phải thay đổi cách học. Do vậy vai trò của GV phải chuyển đổi từ “dạy cái gì”, “điều gì” sang dạy cho HS “phải làm gì”, “làm như thế nào”. Giáo dục STEM là một quan điểm dạy học theo hướng tiếp cận liên ngành từ hai trong các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên. Thông qua cách tiếp cận giáo dục tích hợp trong STEM, học sinh nhận thức được sự giao thoa giữa các ngành khoa học và toán học, thấy được sự cần thiết của các kiến thức khoa học để giải quyết một vấn đề thực tiễn hay tạo nên một sản phẩm. Đồng thời, trong quá trình đó HS được khuyến khích sáng tạo, khơi gợi niềm say mê học tập và giúp các em khám phá tiềm năng của bản thân. Công nghệ là môn khoa học phản ánh hai thành phần là T (Technology), E (Engineering) trong 4 thành phần của STEM, việc tổ chức dạy học kiến thức công nghệ theo định hướng giáo dục STEM chính là một hướng nghiên cứu hiệu quả giúp nội dung học tập gắn với thực tiễn, đặc biệt phần “VẼ KĨ THUẬT ỨNG DỤNG” chương II - Công nghệ 11, rất thuận lợi cho việc dạy học STEM phù hợp với định hướng đổi mới chương trình giáo dục phổ thông mới sau 2015 theo hướng phát triển năng lực ở người học nhằm đáp ứng những đòi hỏi của xã hội hiện đại. Hiện nay giáo viên vẫn còn chưa nhận thức rõ bản chất dạy học STEM cũng như cách thiết kế và tổ chức hoạt động STEM trong môn học nên việc nghiên cứu sâu về hoạt động STEM, cách thức tổ chức học sinh học tập STEM ở các môn học 4
nói chung và công nghệ nói riêng là cần thiết trong bối cảnh Việt Nam đang đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục. Xuất phát từ lí do trên, tôi chọn đề tài : Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM “Vẽ kĩ thuật ứng dụng” chương II – công nghệ 11, THPT. 2. Mục đích nghiên cứu - Xây dựng cơ sở lí luận và cơ sở thực tiễn dạy học giáo dục STEM - Vận dụng quy trình thiết kế giáo dục STEM để thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM “Vẽ kĩ thuật ứng dụng” chương II – Công nghệ 11, THPT nhằm nâng cao hiệu quả dạy và học. 3. Phạm vi nghiên cứu - Phạm vi nghiên cứu: Chương II - môn Công nghệ 11. - Đối tượng nghiên cứu: Học sinh lớp 11A4 4. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu tài liệu về đổi mới phương pháp dạy học, cơ sở lý luận của giáo dục STEM - Phương pháp thu thập và xử lí số liệu: Chú trọng phân tích định tính các kết quả thu được. - Thực nghiệm sư phạm: Tổ chức thực nghiệm sư phạm để xem xét tính khả thi và hiệu quả của đề tài. 5. Những đóng góp mới của đề tài - Góp phần hệ thống hóa kiến thức về giáo dục STEM. - Lựa chọn và vận dung quy trình thiết kế chủ đề giáo dục STEM để thiết kế các chủ đề giáo dục STEM trong dạy học chương II “Vẽ kĩ thuật ứng dụng” – Công nghệ 11, THPT; đặc biệt với chủ đề “Thiết kế mô hình nhà tương lai”. - Xây dựng được các công cụ rèn luyện và đánh giá năng lực cho HS. 5
Phần II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG I. CỞ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA GIÁO DỤC STEM 1.1. Khái niệm giáo dục STEM STEM là thuật ngữ phương pháp giảng dạy, học tập tích hợp nội dung và các kỹ năng khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học. Giáo dục STEM là phương pháp giáo dục tích hợp theo cách tiếp cận liên môn và thông qua thực hành, ứng dụng. Thay vì dạy bốn môn như các đối tượng tách biệt và rời rạc, STEM kết hợp chúng thành một mô hình học tập gắn kết dựa trên các ứng dụng thực tế. Qua đó HS vừa học được kiến thức khoa học, vừa học được cách vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Thuật ngữ STEM được hiểu như một “tổ hợp đa lĩnh vực” bao gồm: khoa học (Science), công nghệ (Technology), kĩ thuật (Engineering) và toán học (Mathematics ). Bốn lĩnh vực này được mô tả như sau: + Khoa học (Science): Là môn học nhằm phát triển khả năng sử dụng kiến thức khoa học (Vật lý, Hóa học, Sinh học và Khoa học trái đất) của HS, không chỉ giúp HS hiểu về thế giới tự nhiên mà có thể vận dụng kiến thức đó để giải quyết các vấn đề khoa học trong cuộc sống hàng ngày. + Kĩ thuật (engineering): Là môn học nhằm phát triển sự hiểu biết ở HS về cách công nghệ đang phát triển thông qua quá trình thiết kế kĩ thuật. Kĩ thuật cung cấp cho HS những cơ hội để tích hợp kiến thức của nhiều môn học, giúp cho những khái niệm liên quan trở nên tường minh trong cuộc sống của họ. Kĩ thuật cũng cung cấp cho HS những kĩ năng để có thể 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. + Công nghệ (technology): Là môn học nhằm phát triển khả năng sử dụng, quản lí, hiểu và đánh giá công nghệ của HS. Nó cung cấp cho HS những cơ hội để hiểu về công nghệ được phát triển như thế nào, cung cấp cho HS những kĩ năng để có thể phân tích được sự ảnh hưởng của công nghệ mới tới cuộc sống hàng ngày cho HS và của cộng đồng,… + Toán học (mathematics): 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. Không chỉ đơn thuần mô tả bốn lĩnh vực STEM, đoạn trích trên còn cho thấy bốn lĩnh vực này không phải hiện diện một cách riêng lẻ mà cần phải được tích hợp, liên kết chặt chẽ với nhau. Giáo dục STEM là một quan niệm dạy học theo tiếp cận liên ngành từ hai trong các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên. Trong đó 6
nội dung học tập được gắn với thực tiễn, phương pháp dạy học theo quan niệm dạy học định hướng hành động. 1.2. Mục tiêu giáo dục STEM - Phát triển các năng lực đặc thù của môn học thuộc về STEM cho HS: Đó là những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các môn học Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Trong đó HS biết liên kết các kiến thức Khoa học, Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Biết sử dụng, quản lí và truy cập Công nghệ. HS biết về quy trình thiết kế và chế tạo các sản phẩm. - Phát triển các năng lực cốt lõi cho HS: Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho HS những cơ hội cũng như thách thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu của thế kỷ 21. Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học, HS sẽ được phát triển tư duy phê phán, khả năng hợp tác để thành công. - Định hướng nghề nghiệp cho HS: Giáo dục STEM sẽ tạo cho HS có những kiến thức, kỹ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như cho nghề nghiệp trong tương lai của HS. Từ đó, góp phần xây dựng lực lượng lao động có năng lực, phẩm chất tốt, đặc biệt là lao động trong lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng và phát triển đất nước. 1.3. Mối liên hệ tương tác giữa các lĩnh vực trong giáo dục STEM Công nghệ Toán (M) (T) sử dụng trong thúc đẩy thúc đẩy sử dụng trong Kỹ thuật (E) Khoa học (S) dẫn đến áp dụng liên quan nghiên cứu liên quan nghiên cứu Sáng chế Cải tạo thế Phát minh, Khám phá, giới phát hiện giải thích thế giới Hình 1.1. Mối liên quan của Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và toán học Hình 1.1 thể hiện mối quan hệ tự nhiên giữa các yếu tố trong STEM, đó là các mối quan hệ “sử dụng”, “thúc đẩy”, “dẫn đến”, “áp dụng”,… Khoa học có được những lợi ích từ sự phát triển của Công nghệ, Kĩ thuật và Công nghệ, Kĩ thuật là áp 7
dụng những thành quả của Khoa học vào đời sống. Toán học rất cần thiết cho cả Khoa học và Công nghệ, Kĩ thuật, tương tự như vậy những tiến bộ của Khoa học, Công nghệ sẽ kích thích những tiến bộ mới trong Toán học… có thể thấy các lĩnh vực đều thúc đẩy nhau phát triển và hướng tới từ sự phát triển của nhau. Trong thực tế những mối liên kết thuộc các lĩnh vực STEM ở trên là những liên kết động và phát triển theo thời gian. Các mối liên kết đó phản ánh những vấn đề cơ bản của cuộc sống là khám phá thế giới và cải tạo thế giới. Do vậy, tiếp cận giáo dục STEM phải là tiếp cận mang tính liên ngành để tạo ra sự kết hợp hài hòa giữa các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học nhằm mang đến cho HS những trải nghiệm thực tế thực sự có ý nghĩa. 1.4. Quy trình giáo dục STEM Quy trình 5E nhằm mô tả tiến trình dạy học và có thể được sử dụng trong toàn bộ chương trình, cho một chương hay một bài học cụ thể. Quy trình 5E gồm có 5 giai đoạn trong một chuỗi quá trình dạy học là: Engagement (Đặt vấn đề), Exploration (Khám phá), Explanation (giải thích), Elaboration / Extension (mở rộng) và Evaluation (đánh giá) (hình 1.2). Đặt vấn đề Đánh giá Khám phá Mở rộng Giải thích Hình 1.2. Mô hình 5E hướng dẫn tích hợp STEM Engagement (Đặt vấn đề): Mục tiêu của giai đoạn này là để tạo sự chú ý và quan tâm của HS. HS được đặt vào những tình huống, sự kiện hay vấn đề liên quan đến nội dung học tập mang tính thách thức và gợi nhu cầu HS cần giải quyết. Về bản chất, ở đây là tạo các tình huống có vấn đề khiến HS có những suy nghĩ như: Tại sao điều đó lại có thể xảy ra, em cũng đã từng suy nghĩ nhưng không biết lý giải thế nào, em muốn tìm hiểu thêm về vấn đề này… và khi đó HS cảm thấy cần thiết phải giải quyết hay học thêm một vấn đề gì đó. Exploration (Khám phá): Đây là giai đoạn HS trải nghiệm thông qua các hoạt động như thu thập thông tin dữ liệu, quan sát mô hình, thí nghiệm, điều tra,… để giải thích các hiện tượng và phát triển khả năng nhận thức của bản thân. Vai trò của GV trong giai đoạn khám phá là người chỉ dẫn và khởi đầu cho hoạt động. Cung cấp cho HS những kiến thức nền cần thiết; những dụng cụ, nguyên vật liệu phục vụ hoạt động trải nghiệm của HS và điều chỉnh những nhận thức sai lầm mà HS có thể gặp phải trong quá trình khám phá. 8
Đây là giai đoạn HS suy nghĩ, lập kế hoạch và tổ chức những thông tin dữ liệu thu thập được. Giai đoạn này HS có thể thực hiện các thí nghiệm, tiến hành nghiên cứu, thiết kế các quy trình, thiết kế mẫu… Lựa chọn và áp dụng các phương pháp tiếp cận có hệ thống thích hợp để trả lời câu hỏi mang tính phức hợp để điều tra các vấn đề mang tính thời sự và phát triển các giải pháp cho những thách thức và các vấn đề trong thế giới thực. Explanation (giải thích): HS phân tích và diễn giải các dữ liệu. Trao đổi những kiến thức và các giải pháp mang tính khả thi. Sử dụng công nghệ thích hợp để phân tích và thông tin liên lạc. Elaboration / Extension (mở rộng): Giai đoạn này HS có cơ hội được mở rộng và củng cố những hiểu biết của mình về các khái niệm, kiến thức. HS tinh chỉnh các giải pháp, các quy trình. Sửa đổi quy trình thử nghiệm để tìm hiểu thêm. Xác định và phân tích các kết nối đến nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM. Evaluation (đánh giá): Đánh giá được tiến hành thông qua việc HS phải trình bày giải pháp của mình nhằm giải quyết các vấn đề được đặt ra ban đầu. HS được tham gia đánh giá đồng đẳng. HS phải chứng minh sự hiểu biết của mình dựa trên kết quả các nhiệm vụ thực hiện. GV sẽ đánh giá cả kiến thức và kĩ năng của HS, xem xét những minh chứng cho thấy sự hiểu biết của HS. Quy trình trên được xây dựng dựa trên lý thuyết kiến tạo, giúp HS có thể tự xây dựng những hiểu biết của mình thông qua những trải nghiệm và những ý tưởng mới. 1.5. Bản chất của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM - Là một cách tiếp cận liên ngành trong dạy học môn công nghệ nhằm tạo cơ hội cho HS kết nối những kiến thức được học trong môn Công nghệ với các kiến thức cơ sở của các môn học thuộc lĩnh vực STEM với những vấn đề trong thực tiễn cuộc sống. Giúp HS vừa học được kiến thức khoa học, vừa học được cách vận dụng kiến thức đó vào thực tiễn. - Là một cách tiếp cận nhấn mạnh quá trình thiết kế với mục tiêu phát triển các giải pháp giải quyết vấn đề và tư duy. Chẳng hạn trong mỗi bài học chủ đề STEM, HS được đặt trước một tình huống có vấn đề thực tiễn cần giải quyết liên quan đến các kiến thức khoa học. Để giải quyết vấn đề đó, HS phải tìm tòi, nghiên cứu những kiến thức thuộc các môn có liên quan đến vấn đề (qua sách giáo khoa, Internet, học liệu, thiết bị công nghệ,...) và sử dụng chúng để giải quyết vấn đề đặt ra. - Là một phương pháp được sử dụng để tạo môi trường khuyến khích sự khám phá, sáng tạo và giải quyết vấn đề thực tiễn nhằm phát triển các kỹ năng về STEM cho tất cả các HS. Đó là phong cách học tập sáng tạo đặt người học vào vai trò của một nhà phát minh, người học sẽ phải hiểu thực chất của các kiến thức được trang bị; phải biết mở rộng kiến thức; phải biết cách sửa chữa, chế biến lại chúng cho phù hợp với tình huống có vấn đề mà người học đang phải giải quyết. 1.6. Đặc điểm của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM 9
Dạy học tích hợp và dạy học định hướng năng lực là cơ sở khoa học của dạy học môn công nghệ theo định hướng giáo dục STEM. Do vậy, các đặc điểm của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM cũng mang những nét bản chất của dạy học tích hợp và dạy học định hướng năng lực. - Tính tích hơp: Công nghệ là môn khoa học phản ánh hai thành phần là T (Technology), E (Engineering) trong 4 thành phần của STEM . Vì vậy nội dung học tập môn Công nghệ mang tính tích hợp kiến thức thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. - Tính thiết kế: Dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM là hoạt động định hướng thực hành và định hướng sản phẩm đã được thỏa thuận giữa GV và HS. Trong đó GV là người gợi mở cho HS vận dụng kiến thức đã học và thực tiễn để giải quyết vấn đề liên quan; HS phải tìm tòi, nghiên cứu những kiến thức đó để tạo ra sản phẩm. Do vậy, tư tưởng thiết kế là một đặc điểm quan trọng khi giáo dục STEM xuất phát từ Công nghệ và Kĩ thuật. - Tính toàn diện: Giáo dục STEM nói chung nhằm hướng tới mọi đối tượng HS không phụ thuộc giới tính, dân tộc, vùng miền bởi mục tiêu của giáo dục STEM là đảm bảo cho tất cả các công dân có năng lực về STEM; tăng cường sự đóng góp của cộng đồng cho các thành tựu về kinh tế, khoa học, kĩ thuật. Bên cạnh đó những vấn đề trong thực tiễn cuộc sống luôn đem đến cho con người những cảm xúc nhất định. Dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM chứa đựng nhiều phong cách học tập khác nhau đem đến cho HS những cơ hội trải nghiệm hành động, trải nghiệm cảm xúc và rèn luyện những kĩ năng cơ bản trong cuộc sống. 1.7. Thực trạng dạy học giáo dục STEM ở trường THPT Mô hình giáo dục tích hợp STEM còn khá mới mẻ đối với giáo dục Việt Nam khi chỉ mới thử nghiệm khoảng vài năm gần đây. Giáo dục STEM du nhập vào Việt Nam bắt nguồn từ các cuộc thi Robot dành cho HS THPT do các công ty tại Việt Nam triển khai cùng với các tổ chức nước ngoài. Từ đó đến nay giáo dục STEM đã bắt đầu có sự lan tỏa với nhiều hình thức khác nhau, nhiều cách thức thực hiện khác nhau, nhiều tổ chức hỗ trợ khác nhau. Hệ thống các công ty tư nhân Việt Nam đã rất nhanh nhạy đưa giáo dục STEM mà chủ yếu là các hoạt động Robot vào giảng dạy tại các trường phổ thông tại một số thành phố lớn như Hà Nội, Hồ Chí Minh, Đà Nẵng bằng hình thức xã hội hóa. Tuy nhiên khu vực nông thôn hiện nay chưa thể tiếp cận với các hoạt động liên quan đến Robot vì chi phí khá đắt đỏ, vậy nên tại các vùng nông thôn đã có một giải pháp khác đưa ra do liên minh các công ty Giáo dục STEM tại Hà Nội như Học viện sáng tạo S3, Kidscode STEM. Từ năm 2012, Bộ Giáo dục và Đào tạo hàng năm đã tổ chức cuộc thi “ vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các tình huống thực tiễn dành cho HS trung học” và cuộc thi “Dạy học theo chủ đề tích hợp dành cho GV trung học”. Đặc biệt cuộc thi “Khoa học Kỹ thuật dành cho HS trung học” do Bộ Giáo dục và Đào tạo tổ chức dành cho HS THPT đã trở thành điểm sáng tích cực trong giáo dục định 10
hướng năng lực… Về cơ bản đây là một hình thức của giáo dục STEM. Các cuộc thi này là ví dụ cho mục tiêu giáo dục nhằm phát triển năng lực cho HS hình thành những kĩ năng học tập và lao động trong thế kỷ 21 của Bộ Giáo dục và Đào tạo và đó cũng là mục tiêu mà giáo dục STEM hướng tới. Tại đơn vị công tác: + Những năm gần đây một số GV cũng đã tiếp cận với phương pháp dạy học theo định hướng giáo dục STEM. Năm học 2019 - 2020 tổ KHTN đã phối hợp với nhà trường tổ chức tham quan trải nghiệm “Tham quan nhà máy sữa, nhà máy nước tinh khiết, trại bò của tập đoàn TH true milk”. Hình 1.3. Hoạt động trải nghiệm nhà máy sữa TH true milk Hoạt động trải nghiệm này giúp HS nâng cao hứng thú môn học, hướng các em đến phương pháp dạy học tích cực và tự chủ, nâng cao kỹ năng trí tuệ, nhất là khả năng vận dụng kiến thức bài học trên lớp vào giải quyết các vấn đề thực tiễn của cuộc sống. + Trong năm học 2020 – 2021: Thực hiện theo công văn số 3089/BGĐT – GDTrH ngày 14/8/2020 của Bộ Giáo dục và Đào tạo về việc triển khai thực hiện giáo dục STEM trong giáo dục. Nhà trường đã triển khai và thực hiện các hoạt động trải nghiệm STEM, hoạt động nghiên cứu khoa học kĩ thuật, tổ chức các bài dạy theo định hướng giáo dục STEM ở một số môn của tổ KHTN như sau:  Thứ nhất: Hoạt động trải nghiệm STEM Hình 1.4. Vườn rau công nghệ cao ở Tân Thành 11
 Thứ hai: Hoạt động nghiên cứu khoa học, kỹ thuật Nhà trường đã tổ chức thi khoa học kỹ thuật cấp trường và chọn ra được 2 sản phẩm dự thi cấp Tỉnh. Theo tôi đây là cuộc thi rất bổ ích, tạo sân chơi tốt, lành mạnh cho các HS giúp các em vận dụng các kiến thức đã học vào giải quyết những vấn đề thực tiễn của cuộc sống; tạo cơ hội cho HS giới thiệu sản phẩm sáng tạo khoa học kỹ thuật của mình với các nhà khoa hoc, nghiên cứu. Đồng thời giúp các em định hướng nghề nghiệp cho tương lai sau này. Hình 1.5. Nghiên cứu chế tạo mô Hình 1.6. Máy làm sạch không khí hình sản xuất phân hữu cơ ứng đa năng dụng công nghệ thông khí cưỡng bức (ASP)  Thứ ba: Các môn thuộc KHTN tổ chức dạy học theo định hướng STEM - Môn công nghệ 10 Hình 1.7. Chủ đề STEM “Bảo quản và chế biến lương thực, thực phẩm” 12
- Môn sinh học khối 11 Hình 1.8. Chủ đề STEM “Trồng rau thủy canh” - Môn Công nghệ 12 . Hình 1.9. Chủ đề STEM “Đèn ngủ tiết kiệm điện tích hợp xạc điện thoại” Qua đó ta thấy ban giám hiệu nhà trường, tổ bộ môn đã đưa và áp dụng dạy học theo định hướng giáo dục STEM vào năm học. Bước ban đầu đã có những kết quả mong đợi thể hiện ở sự chuyển biến về nhận thức, phương pháp dạy học . Một số GV rất nhiệt huyết, tích cực đưa ra nhiều phương pháp dạy học nhằm phát huy tính tích cực, chủ động của HS. Nhưng bên cạnh đó tác giả cũng nhận thấy việc thực hiện giáo dục STEM còn gặp nhiều khó khăn: 13
- Mặc dù việc tiếp cận chương trình GDPT mới đã tạo điều kiện thuận lợi hơn để có thể triển khai giáo dục STEM, tuy nhiên với khung chương trình hiện hành, GV vẫn còn gặp khó khăn trong việc tổ chức các nội dung, chủ đề sao cho vừa đảm bảo được yêu cầu của khung chương trình vừa phải phát huy tính sáng tạo của HS. Vì vậy khi triển khai chương trình GDPT mới cần phải có hướng dẫn về những chủ đề STEM trong các môn, lĩnh vực học tập để tạo thuận lợi cho GV tổ chức dạy và học. - Tâm lý ngại tìm hiểu, ngại tham gia cùng với trình độ GV chưa đáp ứng được yêu cầu. Phần lớn GV chưa có nhận thức đầy đủ về giáo dục STEM và có những suy nghĩ giáo dục STEM cao xa, khó thực hiện. Giáo viên THPT được đào tạo đơn môn, do đó gặp khó khăn khi triển khai dạy học theo hướng liên ngành như giáo dục STEM. Bên cạnh đó, GV còn ngại học hỏi, ngại chia sẻ với động nghiệp, nên chưa có sự phối hợp tốt giữa GV các bộ môn trong dạy học STEM. - Hình thức dạy học truyền thống đã ăn mòn vào tâm thức mỗi GV nên việc thay đổi nhận thức không phải một sớm một chiều. Tư tưởng an phận không chịu tiếp thu cái mới cũng là một rào cản lớn trong việc đưa GD STEM vào trong trường THPT. - Hình thức kiểm tra, đánh giá hiện nay vẫn còn là rào cản. Môn Công nghệ và Tin học là hai môn thành tố của GD STEM nhưng vẫn chưa có vị trí đứng đúng nghĩa. Với tâm lý “học ứng thí”,Công nghệ không phải môn thi nên các em chưa chú trọng môn này. - Các bài học còn rời rạc làm cho HS chưa nhận thấy được sự liên kết giữa các bài học và hiểu được ứng dụng sản phẩm trong thực tiễn nên chưa tạo được hứng thú, động lực học môn Công nghệ. - Học sinh lĩnh hội kiến thức một cách tương đối thụ động và chưa biết vận dụng lý thuyết học trên lớp để thực hiện sản phẩm đơn giản gần gũi với đời sống. - Cơ sở vật chất, trang thiết bị ở trường còn hạn chế. Từ những thực trạng trên kết hợp với những ý kiến của đồng nghiệp. Tôi đã nghiên cứu, thiết kế chủ đề dạy học theo quy trình thiết kế STEM để nâng cao hiệu quả cho dạy học Chương II: VẼ KĨ THUẬT ỨNG DỤNG , môn Công nghệ 11. Trong quá trình thực hiện sáng kiến tôi nhận thấy sáng kiến của mình mang lại hiệu quả cho dạy học môn Công nghệ. Đem lại hứng thú và những năng lực cần thiết cho HS. 14
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM “VẼ KĨ THUẬT ỨNG DỤNG” CHƯƠNG II – CÔNG NGHỆ 11, THPT 2.1. Nguyên tắc thiết kế chủ đề dạy học STEM trong môn Công nghệ Thiết kế các hoạt động dạy học thông qua các chủ đề giáo dục STEM phải đảm bảo các nguyên tắc sau: - Đảm bảo mục tiêu dạy học: HS vừa tự chiếm lĩnh được tri thức, phát triển được năng lực, rèn luyện kỹ năng thông qua các hoạt động trải nghiệm gắn liền với kiến thức thực tiễn. - Đảm bảo tính khoa học: Đảm bảo tính logic về mặt kiến thức, tính phù hợp về trình độ và chú trọng theo định hướng phát triển năng lực tư duy khoa học; Giúp HS chiếm lĩnh hệ thống tri thức phổ thông, cơ bản, hiện đại về các lĩnh vực khoa học; từ đó HS tiếp xúc, hình thành và phát triển một số các phương pháp nghiên cứu khoa học. - Đảm bảo tính sư phạm: phải thể hiện được tính thống nhất giữa vai trò chủ thể tích cực, tự giác học tập của HS với vai trò tổ chức, hướng dẫn của GV. Trong từng giai đoạn học tập dựa vào trải nghiệm GV luôn phải xác định nhiệm vụ của mình, tổ chức và quản lý HS để thực hiện tốt mục tiêu, kế hoạch đã đề ra. - Đảm bảo tính thực tiễn: phải gắn liền với thực tiễn cuộc sống và HS được học trong thực tiễn và bằng thực tiễn; tạo cơ hội cho HS tiếp xúc trực tiếp với môi trường thực tiễn, được tự thao tác, thực hành, qua đó HS có điều kiện thảo luận, chia sẽ kinh nghiệm, học tập lẫn nhau, cùng nhau phát hiện kiến thức, hình thành khái niệm chính xác nhất, từ đó có thái độ và hành vi đúng đắn với môi trường xung quanh. - Đảm bảo tính đa dạng, phong phú: Cần tạo ra nhiều loại hoạt động phù hợp với từng môi trường tổ chức đảm bảo cho HS được trải nghiệm, phải kích thích được sự tự học, khả năng tìm tòi, khám phá và khơi ngợi niềm yêu thích ở HS. - Đảm bảo mối liên hệ chặt chẽ giữa nhà trường, gia đình và xã hội: là nền tảng góp phần thành công cho các chủ đề giáo dục STEM, qua đó các lực lượng bên cạnh nhà trường cũng có cái nhìn thiết thực hơn về hoạt động giáo dục. 2.2. Tiêu chí xây dựng chủ đề/ bài học STEM Để thực hiện được mục tiêu phát triển năng lực cho HS, mỗi bài học STEM cần phải được xây dựng theo 6 tiêu chí sau: 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. 15
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 học 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 1 phần cần thiết trong học tập. 2.3. Quy trình thiết kế chủ đề dạy học STEM trong môn công nghệ Theo tài liệu hội thảo “Định hướng giáo dục STEM trong trường trung học” của bộ giáo dục và đào tạo, quy trình xây dựng bài học STEM gồm 4 bước sau: - Bước 1: Lựa chọn chủ đề bài học - 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 dạy học Dựa trên sự nghiên cứu của bản thân và được sự góp ý của đồng nghiệp, tôi đề xuất quy trình thiết kế bài học STEM “Thiết kế mô hình nhà tương lai” gồm 6 bước sau: Lựa chọn chủ đề giáo dục STEM Xác định mục tiêu của chủ đề giáo dục STEM Xác định các nội dung cụ thể cần sử dụng để giải quyết vấn đề trong chủ đề giáo dục STEM Xác định các vấn đề cần giải quyết trong chủ đề giáo dục STEM Thiết kế tiêu chí và bộ công cụ kiểm tra, đánh giá học sinh Thiết kế hoạt động học tập 16
Cụ thể các bước như sau: - Xác định mục tiêu của phần/ chương trong môn Công nghệ. - Xác định các mạch nội dung cơ bản. Bước 1: Lựa chọn chủ đề giáo - Lựa chọn các nội dung có thể gắn với các sản dục STEM phẩm ứng dụng thực tiễn. - Phân tích các môn thuộc lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề. - Đặt tên cho chủ đề giáo dục STEM. 1. Kiến thức: Nêu cụ thể nội dung kiến thức học sinh cần học của phần/ chương theo yêu cầu cần đạt của nội dung giáo dục/chủ đề tương ứng trong chương trình môn học/hoạt động giáo dục. 2. Về năng lực: Nêu cụ thể yêu cầu học sinh làm được gì (biểu hiện cụ thể của năng lực Bước 2: Xác định mục tiêu của chung và năng lực đặc thù môn học cần phát chủ đề giáo dục STEM triển) trong hoạt động học để chiếm lĩnh và vận dụng kiến thức theo yêu cầu cần đạt của chương trình môn học/hoạt động giáo dục. 3. Về phẩm chất: Nêu cụ thể yêu cầu về hành vi, thái độ (biểu hiện cụ thể của phẩm chất cần phát triển gắn với nội dung bài dạy) của HS trong quá trình thực hiện các nhiệm vụ học tập và vận dụng kiến thức vào cuộc sống. Bước 3: Xác định các nội dung Tìm hiểu xem trong môn Toán học, Vật lý , cụ thể cần sử dụng để giải Hóa học, Sinh học, Công nghệ,… có những quyết vấn đề trong chủ đề giáo nội dung nào liên quan. dục STEM - Xác định các vấn đề cần giải quyết trong chủ Bước 4: Xác định các vấn đề đề giáo dục STEM. cần giải quyết trong chủ đề - Xây dựng các nội dung cụ thể cần sử dụng để giáo dục STEM giải quyết vấn đề. - Tương ứng mỗi vấn đề trên đặt ra các câu hỏi định hướng liên quan. Bước 5: Thiết kế tiêu chí và bộ - Thiết kế phiếu đánh giá sản phẩm: Xây dựng công cụ kiểm tra, đánh giá học các chỉ tiêu đánh giá → Phân phối điểm hợp lý sinh cho từng chỉ tiêu → Thiết lập phiếu đánh giá. 17
- Thiết kế phiếu đánh giá hoạt động nhóm: Xây dựng các chỉ tiêu đánh giá → Phân phối điểm hợp lý cho từng chỉ tiêu → Hoàn thành phiếu đánh giá. - Xác định điều kiện tổ chức hoạt động: không gian (lớp học, ở nhà,…); thời gian tổ chức hoạt Bước 6: Thiết kế hoạt động học động. tập - Xác định phương tiện tổ chức hoạt động. - Xác định các bước thực hiện hoạt động: Nêu rõ các thao tác tiến hành hoạt động. 2.4. Ví dụ minh họa Bước 1: Lựa chọn chủ đề  Xác định mục tiêu của phần “VẼ KĨ THUẬT ỨNG DỤNG” chương II – Công nghệ 11. - Nêu được các giai đoạn chính của công việc thiết kế. - Trình bày được vai trò của bản vẽ kỹ thuật trong thiết kế. - Tìm hiểu quá trình thiết kế một sản phẩm đơn giản được sản xuất ở địa phương. - Nêu được các nội dung chính của bản vẽ chi tiết, bản vẽ lắp. - Mô tả được cách lập bản vẽ chi tiết. - Chế tạo được sản phẩm cơ khí đơn giản trong thực tế. - Nêu khái quát về bản vẽ xây dựng. - Trình bày được các loại hình biểu diễn cơ bản trong bản vẽ nhà. - Đọc được bản vẽ của một ngôi nhà đơn giản. - Phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn, năng lực tự học, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, năng lực hợp tác và giao tiếp.  Các mạch nội dung cơ bản chương II gồm: Thiết kế và bản vẽ kỹ thuật → Bản vẽ cơ khí → Bản vẽ xây dựng.  Các nội dung chương II gắn với vấn đề thực tiễn → Sản phẩm ứng dụng → chủ đề STEM. TT Nội dung Vấn đề thực tiễn Sản phẩm Chủ đề ứng dụng STEM Để việc học có hiệu quả, HS thường cần rất nhiều các dụng cụ học tập như: sách, vở, tài liệu, bút, thước,.. Thiết kế và Thiết kế hộp Nếu tất cả các đồ dùng này Hộp đựng đồ 1 bản vẽ kỹ đựng đồ dùng được bày trên bàn học thì dùng học tập thuật học tập vừa mất mĩ quan vừa ảnh hưởng đến hiệu quả học tập. Do đó, cần thiết kế một chiếc hộp để đựng đồ dùng 18
học tập. Trong sinh hoạt hằng ngày, đôi khi chúng ta cần cắt một số vật liệu như: vỏ chai nhựa, giấy foam, xốp,… để sử dụng, làm mô hình hay trang trí. Tuy nhiên, các vật liệu này được cắt bằng kéo hay dao thường có đường bị Thiết kế, chế lệch và xấu. Trong khi đó, 2 Bản vẽ cơ khí Máy cắt xốp tạo máy cắt máy cắt xốp giải quyết được xốp những nhược điểm trên. Vì vậy nghiên cứu máy cắt xốp không chỉ mang tính thực tế mà HS còn lĩnh hội nhiều kiến thức về cách lập, cách đọc bản vẽ chi tiết,… và rèn luyện các kỹ năng gia công cơ bản. Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học, kĩ thuật, đời sống vật chất và tinh thần của con người được nâng cao. Nhu cầu đó thể hiện nhà cửa để ở, cầu đường cho giao thông, thủy lợi cho nông nghiệp. Để làm những công trình ấy Thiết kế mô Bản vẽ xây không thể thiếu bản vẽ xây 3 Mô hình nhà hình nhà dựng dựng. Bản vẽ nhà là bản vẽ tương lai được dùng nhiều nhất trong bản vẽ xây dựng dùng để thiết kế và thi công ngôi nhà. Trong chủ đề này HS sẽ thiết kế và chế tạo được mô hình nhà tương lai từ các vật liệu tái chế thân thiện với môi trường như: ống hút, que tăm,… Các bước tiếp theo tôi sẽ minh họa các bước cụ thể trong chủ đề “Thiết kế mô hình nhà tương lai”. Vấn đề thực tiễn của chủ đề: Dự án “Thiết kế mô hình nhà tương lai” là một ý tưởng dạy học theo định hướng giáo dục STEM cho đối tượng HS lớp 11. Bằng 19