Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Thiết kế và tổ chức dạy học STEM chủ đề Moment lực. Cân bằng của vật rắn nhằm phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:70

Thêm vào BST

Báo xấu

16
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài đã bổ sung các mục tiêu phát triển năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, phát triển năng lực số cho học sinh trong thời đại công nghệ 4.0 hiện nay.

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 STEM chủ đề Moment lực. Cân bằng của vật rắn nhằm phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh

SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO NGHỆ AN ===    === SÁNG KIẾN KHOA HỌC GIÁO DỤC Đề tài: THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “ MOMENT LỰC. CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN” NHẰM PHÁT TRIỂN PHẨM CHẤT, NĂNG LỰC CHO HỌC SINH LĨNH VỰC: VẬT LÍ Tác giả : LÊ THỊ TÌNH Tổ : Tự nhiên Số điện thoại : 0975 745 332 Năm học: 2022 - 2023
Phần 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lý do chọn đề tài Mục tiêu của Chương trình giáo dục phổ thông 2018 là giúp học sinh phát triển toàn diện về đạo đức, trí tuệ, thể chất, thẩm mỹ và các kỹ năng cơ bản, phát triển năng lực cá nhân, tính năng động và sáng tạo. Theo Chương trình giáo dục phổ thông 2018, giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể nhằm trang bị cho học sinh những kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của chúng trong thực tiễn. Giúp học sinh thấy được ý nghĩa và tầm quan trọng của môn học, tạo hứng thú, sự quan tâm, thôi thúc học sinh chủ động học tập và làm việc hiệu quả, góp phần giáo dục hướng nghiệp, tạo cơ hội để học sinh tìm hiểu và xem xét các lĩnh vực nghề nghiệp theo nhiều góc độ để lựa chọn nghề nghiệp phù hợp với bản thân. Vật lí có nhiều ưu thế trong việc thúc đẩy và triển khai giáo dục STEM. Sản phẩm, quá trình công nghệ được tạo ra thông qua giáo dục STEM góp phần phát triển năng lực nghiên cứu theo chu trình khoa học và chu trình kĩ thuật một cách trọn vẹn. Việc dạy học vật lí gắn với quá trình thực hiện bài học STEM tạo cơ hội mở cả về không gian và thời gian, tận dụng được sự hỗ trợ của cộng đồng, của hệ thống Internet, góp phần thúc đẩy, hỗ trợ giáo viên và học sinh đáp ứng được mục tiêu của Chương trình giáo dục phổ thông mới. Tuy nhiên, theo khảo sát tại địa phương, giáo dục STEM vẫn chưa được nhân rộng. Nguyên nhân do tài liệu tham khảo, hướng dẫn còn hạn chế. Đã có nhiều cuốn sách và luận văn đề cập đến dạy học STEM trong bộ môn vật lí nhưng các tài liệu này chủ yếu đề cập đến dạy học theo hình thức trải nghiệm STEM, chưa đi sâu vào hướng dẫn thiết kế tiến trình dạy học STEM trong từng tiết học cụ thể. Nội dung chủ đề “ Moment lực. Cân bằng của vật rắn” có thể tổ chức dạy học theo hình thức STEM, tuy nhiên, theo tôi tìm hiểu, chưa có tài liệu nào hướng dẫn thực hiện dạy học chủ đề này theo hình thức STEM. Từ những lí do trên, tôi mạnh dạn đề xuất sáng kiến với đề tài: “Thiết kế và tổ chức dạy học STEM chủ đề “ Moment lực. Cân bằng của vật rắn” nhằm phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh”. 2. Đóng góp của đề tài - Về lí luận: + Làm sáng tỏ cơ sở lí luận về giáo dục STEM, vai trò của giáo dục STEM trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018. + Đưa ra được quy trình xây dựng bài dạy STEM và các bước thiết kế tiến trình dạy học STEM.
+ Đưa ra được bộ công cụ đánh giá để đánh giá sự phát triển phẩm chất, năng lực của học sinh trong quá trình dạy học STEM. - Về thực tiễn: + Đề tài góp phần đánh giá được thực trạng của việc giáo dục STEM trong dạy học Vật lí ở trường THPT. + Xây dựng được logic hình thành kiến thức và quy trình dạy học STEM chủ đề “Moment lực. Cân bằng của vật rắn” theo cả quy trình khoa học và quy trình kĩ thuật. + Thiết kế được chuỗi các hoạt động học dạy học STEM chủ đề “ Moment lực. Cân bằng của vật rắn”. + Đề tài đã bổ sung các mục tiêu phát triển năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, phát triển năng lực số cho học sinh trong thời đại công nghệ 4.0 hiện nay. + Tổ chức thực nghiệm dạy học STEM chủ đề “ Moment lực. Cân bằng của vật rắn”. + Đề ra một số giải pháp trong việc nâng cao hiệu quả vận dụng giáo dục STEM trong dạy học. + Thông qua nội dung đề tài đóng góp thêm tài liệu tham khảo với các bạn đồng nghiệp giảng dạy bộ môn Vật lí nói chung về đổi mới PPDH nhằm giúp học sinh phát triển toàn diện về đạo đức, trí tuệ, thể chất, thẩm mỹ đáp ứng mục tiêu chương trình giáo dục phổ thông 2018. Với những kết quả đem lại khi thực hiện đề tài này đã cho tôi thấy rằng việc dạy học Vật lí theo định hướng STEM trong giai đoạn hiện nay là rất cấp thiết và khả thi. Bằng trình độ và sự tâm huyết đối với nghề tôi tin rằng mọi GV đều có thể thiết kế và tổ chức dạy học STEM một cách có hiệu quả.
Phần 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI I. Cơ sở lí luận. 1. Một số vấn đề cơ bản về giáo dục STEM. 1.1. Một số khái niệm cơ bản về giáo dục STEM 1.1.1. Thuật ngữ STEM STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học), thường được sử dụng khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học của mỗi quốc gia. Hiện nay, thuật ngữ này được dùng chủ yếu trong hai ngữ cảnh là giáo dục và nghề nghiệp. Trong ngữ cảnh giáo dục, đề cập tới STEM là muốn nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền giáo dục đối với các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học; chú trọng đến dạy học các môn học STEM theo tiếp cận tích hợp liên môn, gắn với thực tiễn, hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực người học. Trong ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM được sử dụng khi đề cập tới ngành nghề thuộc hoặc liên quan đến các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Đây là những ngành nghề có vai trò quyết định tới sức cạnh tranh của một nền kinh tế, đang và sẽ có nhu cầu cao trong xã hội hiện đại. 1.1.2. Giáo dục STEM a. Khái niệm về giáo dục STEM Với những tiếp cận khác nhau, giáo dục STEM được hiểu và triển khai theo những cách khác nhau. - Một là, TƯ TƯỞNG ( chiến lược, định hướng) giáo dục, bên cạnh định hướng giáo dục toàn diện, THÚC ĐẨY giáo dục 4 lĩnh vực: Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học với mục tiêu “định hướng và chuẩn bị nguồn nhân lực đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các ngành nghề liên quan tới các lĩnh vực STEM, nhờ đó, nâng cao sức cạnh tranh của nền kinh tế”. - Hai là, phương pháp TIẾP CẬN LIÊN MÔN (khoa học, công nghệ, kĩ thuật, toán) trong dạy học với mục tiêu: (1) Nâng cao hứng thú học tập các môn học thuộc lĩnh vực STEM; (2) Vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn; (3) Kết nối trường học và cộng đồng; (4) Định hướng hành động, trải nghiệm trong học tập; (5) Hình thành và phát triển năng lực và phẩm chất người học. b. Mục tiêu của giáo dục STEM Giáo dục STEM trong trường phổ thông hướng tới mục tiêu: - Thúc đẩy giáo dục các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học trên tất cả các phương diện về chương trình, đội ngũ giáo viên, cơ sở vật chất và
chính sách; nâng cao nhận thức của nhà trường, xã hội về vai trò, ý nghĩa của các môn học thuộc lĩnh vực STEM trong trường phổ thông. - Thu hút sự quan tâm, nâng cao hứng thú và chất lượng học tập của học sinh về những môn học này. - Kết hợp với hoạt động giáo dục hướng nghiệp và định hướng phân luồng, nâng cao tỉ lệ học sinh có xu hướng lựa chọn nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực STEM, đáp ứng yêu cầu về nguồn nhân lực STEM cho sự nghiệp công nghiệp hóa - hiện đại hóa và phát triển kinh tế xã hội của đất nước. c. Vai trò, ý nghĩa giáo dục STEM trong trường phổ thông 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 Triển khai giáo dục STEM ở nhà trường, bên cạnh duy trì sự quan tâm các môn học thuộc lĩnh vực toán, khoa học, các lĩnh vực công nghệ, kĩ 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 để giáo dục STEM đạt hiệu quả mong muốn. - Nâng cao hứng thú học tập các môn học thuộc lĩnh vực STEM Các hoạt động 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 nghĩa của tri thức với cuộc sống, nhờ đó sẽ nâng cao hứng thú học tập của học sinh đối với các môn học thuộc lĩnh vực STEM và xuất hiện xu hướng lựa chọn nghề nghiệp phù hợp. - Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh Khi triển khai các bài dạy STEM, học sinh được hợp tác với nhau, chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm vụ học; được làm quen với hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học, kĩ thuật. Các hoạt động nêu trên góp phần tích cực vào hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh. Đó là các năng lực chung cốt lõi (tự chủ và tự học, giao tiếp và hợp tác, giải quyết vấn đề và sáng tạo); các năng lực đặc thù như năng lực toán học, năng lực khoa học, năng lực công nghệ và năng lực tin học. - Kết nối trường học với cộng đồng Để đảm bảo triển khai hiệu quả giáo dục STEM, cơ sở giáo dục phổ thông cần kết nối với các cơ sở giáo dục nghề nghiệp, giáo dục đại học, cơ sở nghiên cứu, cơ sở sản xuất tại địa phương nhằm khai thác nguồn lực về con người, cơ sở vật chất, tài chính 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
Hướng nghiệp và phân luồng là một trong những vấn đề rất quan trọng của giáo dục phổ thông. Triển khai tốt hoạt động này, không chỉ giúp học sinh lựa chọn được nghề nghiệp phù hợp với bản thân và gia đình, mà còn giúp định hướng lực lượng lao động cho những ngành nghề xã hội đang có nhu cầu. Với mục tiêu ban đầu của giáo dục STEM là phát triển nguồn nhân lực thuộc các lĩnh vực này, thì giáo dục STEM ở trường phổ thông phải kết nối chặt chẽ với giáo dục hướng nghiệp và 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. Qua đó, học sinh có được lựa chọn nghề nghiệp đúng đắn. 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. 1.2. Giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông 2018 1.2.1. Định hướng giáo dục STEM trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018 Trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018, giáo dục STEM vừa mang nghĩa thúc đẩy giáo dục các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học vừa thể hiện phương pháp tiếp cận liên môn, phát triển năng lực và phẩm chất người học. Cụ thể là: *Theo tiếp cận thúc đẩy giáo dục các lĩnh vực STEM - Chương trình giáo dục phổ thông 2018 có đầy đủ các môn học thuộc lĩnh vực STEM. Đó là môn Toán, các môn Khoa học tự nhiên, môn Công nghệ và môn Tin học. - Chương trình môn Toán chú trọng vận dụng toán học vào thực tiễn, dành thời lượng đáng kể cho các hoạt động trải nghiệm trong môn học. Quan điểm này là cơ sở tổ chức các hoạt động giáo dục STEM trong quá trình dạy học môn Toán. - Vị trí, vai trò của môn Công nghệ và môn Tin học trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018 đã được nâng cao rõ rệt. Điều này không chỉ thể hiện rõ tư tưởng giáo dục STEM mà còn là sự điều chỉnh kịp thời của giáo dục phổ thông trước cuộc Cách mạng công nghiệp 4.0. - Việc hình thành nhóm môn Công nghệ và Nghệ thuật ở giai đoạn giáo dục định hướng nghề nghiệp cùng với quy định lựa chọn 5 môn học trong 3 nhóm, trong đó mỗi nhóm chọn ít nhất một môn sẽ đảm bảo mọi học sinh đều được học các môn học thuộc lĩnh vực STEM. *Theo tiếp cận liên môn trong dạy học các lĩnh vực STEM - Có nhiều chủ đề STEM trong chương trình môn học tích hợp ở giai đoạn giáo dục cơ bản như các môn Tự nhiên và Xã hội, Khoa học, Tin học và Công nghệ (ở tiểu học), môn Khoa học tự nhiên (ở trung học cơ sở).
- Có các chuyên đề học tập về STEM, nghề nghiệp STEM ở lớp 10, 11, 12 trong các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán; các hoạt động trải nghiệm dưới hình thức câu lạc bộ nghiên cứu khoa học, trong đó có các hoạt động nghiên cứu STEM. - Tính mở của Chương trình giáo dục phổ thông 2018 cũng cho phép một số nội dung giáo dục STEM có thể được xây dựng thông qua nội dung giáo dục địa phương, kế hoạch giáo dục nhà trường; qua những chương trình, hoạt động STEM được triển khai, tổ chức thông qua hoạt động xã hội hóa giáo dục. 1.2.2. Định hướng giáo dục STEM trong môn Vật lí cấp trung học phổ thông Thúc đẩy và triển khai giáo dục STEM là một trong những ưu thế của môn Vật lí trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018. Giáo dục môn Vật lí thông qua giáo dục STEM luôn mang tính tích hợp, có ý nghĩa thực tiễn, liên hệ chặt chẽ với toán học và các môn khoa học khác. Đặc điểm này là cơ sở để tăng cường giáo dục STEM ngay trong dạy học môn Vật lí dựa vào các hoạt động nghiên cứu theo quy trình khoa học, quy trình thiết kế kĩ thuật, hoạt động nghiên cứu khoa học kĩ thuật. 2. Cơ sở thiết kế, tổ chức các hoạt động giáo dục STEM. 2.1. Chu trình STEM Khoa học tự nhiên, kĩ thuật và công nghệ có mối liên hệ mật thiết với nhau và cùng sử dụng toán làm công cụ quan trọng. Mối liên hệ này được thể hiện thông qua chu trình STEM (Hình 1.1). Hình 1.1: Chu trình STEM 2.2. Quy trình thiết kế kĩ thuật Thiết kế kĩ thuật là quá trình phát hiện nhu cầu, vấn đề cần giải quyết, cần đổi mới trong thực tiễn; đề xuất giải pháp kĩ thuật, công nghệ đáp ứng nhu cầu, giải quyết vấn đề đặt ra; hiện thực hoá giải pháp kĩ thuật, công nghệ; thử nghiệm và đánh giá mức độ đáp ứng nhu cầu, vấn đề đặt ra.
Hình 1.2: Quy trình thiết kế kĩ thuật trong giáo dục STEM 2.3. Phương pháp khoa học Đây là một phương pháp nghiên cứu trong đó những vấn đề khoa học, những số liệu liên quan được thu thập nhằm xây dựng những giả thuyết và những giả thuyết này được thực nghiệm kiểm chứng. Hình 1.3: Phương pháp khoa học trong giáo dục STEM
3. Một số hình thức tổ chức giáo dục STEM 3.1. Dạy học một số môn khoa học theo bài học STEM Tổ chức hoạt động dạy học: tổ chức hoạt động dạy học được thiết kế theo các phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực với từng hoạt động cụ thể. Mỗi hoạt động học được thiết kế rõ ràng về mục đích, nội dung và sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành. Các hoạt động học đó có thể được tổ chức cả ở trong và ngoài lớp học đảm bảo mục tiêu dạy học của phần nội dung kiến thức trong chương trình. Cách thức tổ chức hoạt động dạy học thường chia thành 5 hoạt động, bao gồm: xác định vấn đề; nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp; lựa chọn giải pháp; chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá; chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh. Hoạt động này dành cho mọi đối tượng học sinh. 3.2. Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM: được tổ chức thông qua hình thức câu lạc bộ, ngày hội hoặc các hình thức trải nghiệm thực tế; được tổ chức thực hiện theo sở thích, năng khiếu và lựa chọn của học sinh một cách tự nguyện. Nhà trường có thể tổ chức các không gian trải nghiệm STEM trong nhà trường; giới thiệu thư viện học liệu số, thí nghiệm ảo, mô phỏng, phần mềm học tập để học sinh tìm hiểu, khám phá các thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kỹ thuật trong thực tiễn đời sống. Hoạt động này dành cho những học sinh tự nguyện đăng kí. 3.3. Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật dưới dạng đề tài/dự án nghiên cứu của cá nhân hoặc nhóm, có giáo viên hướng dẫn. Dựa trên tình hình thực tiễn, có thể định kì tổ chức ngày hội STEM hoặc cuộc thi khoa học kĩ thuật tại đơn vị, đồng thời lựa chọn các đề tài/dự án nghiên cứu gửi tham gia Cuộc thi khoa học, kĩ thuật cấp trên. Hoạt động này dành cho những học sinh có năng khiếu. 4. Xây dựng và thực hiện bài dạy STEM 4.1. Quy trình xây dựng bài dạy STEM 4.1.1. Bài học STEM theo quy trình khoa học Bài dạy STEM khoa học được thiết kế dựa trên quy trình khoa học, nhằm hướng tới tìm tòi, khám phá bản chất, quy luật của sự vật, hiện tượng. Bài dạy được xây dựng theo quy trình: Bước 1: Tạo tình huống làm nảy sinh câu hỏi vấn đề (thí nghiệm, kiến thức cũ, kinh nghiệm… lạ thường, mâu thuẫn, bất ngờ…) Bước 2: Xây dựng câu hỏi vấn đề: Là câu hỏi mà có câu trả lời là kết luận Bước 3: Giải quyết vấn đề (Tìm câu trả lời): - Câu trả lời dự đoán (có căn cứ, không chắc chắn) – giả thuyết - Thiết kế phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán. - Thực hiện thí nghiệm theo phương án đã thiết kế. Bước 4: Kết luận: Nội dung kiến thức 4.1.2. Bài học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật Bài dạy STEM kĩ thuật được thiết kế dựa trên quy trình kĩ thuật, nhằm hướng tới phát hiện, đề xuất, giải quyết vấn đề trong thực tiễn trên có sở các nguyên lí khoa học, toán, công nghệ. Bài dạy được xây dựng theo quy trình:
Bước 1: Tạo tình huống làm nảy sinh câu hỏi vấn đề (nhu cầu của con người, yêu cầu của kĩ thuật…) Bước 2: Xây dựng câu hỏi vấn đề: Là câu hỏi mà có câu trả lời là kết luận (Thiết bị có cấu tạo và nguyên tắc hoạt động như thế nào ? Thiết kế, chế tạo thiết bị như thế nào ?) Bước 3: Giải quyết vấn đề (Tìm câu trả lời): - Thiết kế: Vẽ cấu tạo và mô tả nguyên tắc hoạt động. - Chế tạo thiết bị (mô hình thiết bị, đơn giản, rẻ tiền) theo bản thiết kế. - Vận hành: để kiểm tra chức năng của thiết bị. Bước 4: Kết luận: Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của thiết bị/Bản thiết kế thiết bị. 4.2. Thiết kế tiến trình dạy học. Mỗi bài dạy STEM có thể được tổ chức theo 5 hoạt động. Mỗi hoạt động phải được mô tả rõ mục tiêu, nội dung, dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh và cách thức tổ chức hoạt động. Hình 1.4: Tiến trình bài dạy STEM
4.3. Đánh giá bài dạy STEM 4.3.1. Định hướng về hình thức đánh giá Đánh giá trong dạy học bài dạy STEM có thể sử dụng cả ba hình thức là đánh giá chẩn đoán, đánh giá thường xuyên và đánh giá định kì. Trong đó: - Đánh giá chẩn đoán: cho phép GV xác định điểm mạnh, điểm yếu, kiến thức và kĩ năng cá nhân của HS trước khi thực hiện bài dạy STEM. - Đánh giá quá trình: được thực hiện trong suốt quá trình thực hiện và hoàn tất trước khi kết thúc bài dạy STEM. Mục đích của việc đánh giá này là để GV và HS có thể điều chỉnh việc giảng dạy và học tập kịp thời, giúp HS đạt được mục tiêu học tập đã đặt ra, đồng thời cũng để đánh giá sự tiến bộ của HS. - Đánh giá tổng kết: là một hình thức đánh giá việc học của HS liên quan đến các tiêu chuẩn nội dung tại một thời điểm cụ thể. Trong bài dạy STEM, hình thức đánh giá này có thể được thực hiện khi kết thúc bài học để đánh giá tính hiệu quả của bài dạy. Trong mỗi hình thức đánh giá, GV có thể thực hiện đánh giá của GV hoặc đánh giá của HS (gồm tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng). 4.3.2. Định hướng về phương pháp và công cụ đánh giá Trong các bài dạy STEM, phương pháp và công cụ đánh giá được sử dụng đa dạng tùy vào từng hoạt động cụ thể. Đó là các phương pháp đánh giá viết, hỏi đáp (vấn đáp), quan sát, đánh giá qua sản phẩm học tập, đánh giá qua hồ sơ học tập. Cùng với đó là các công cụ đánh giá như câu hỏi, bài tập, bảng kiểm, thang đo, phiếu đánh giá theo tiêu chí (rubrics), sản phẩm học tập, hồ sơ học tập. 4.3.3. Một số công cụ đánh giá a) Phiếu đánh giá theo tiêu chí (Rubric) Rubric là bảng mô tả chi tiết các tiêu chí mà học sinh cần phải đạt được trong một hoạt động hay trong cả quá trình học tập. Đây là một công cụ đánh giá được sử dụng để đánh giá sản phẩm học tập, năng lực thực hiện hoặc quá trình thực hiện nhiệm vụ học tập của người học. Hình thức trình bày của một Rubrics có dạng:
b) Hồ sơ học tập (portfolio) Hồ sơ học tập là bộ sưu tập có hệ thống các hoạt động học tập của học sinh trong thời gian liên tục. Trong bài dạy STEM, các hoạt động học tập thường được tiến hành theo nhóm. Do vậy, hồ sơ học tập trong bài dạy STEM thường là hồ sơ học tập của nhóm, bao gồm các nội dung: Cơ cấu tổ chức nhóm; các phiếu học tập của các cá nhân, nhóm; biên bản họp nhóm; bản kế hoạch, phân công nhiệm vụ; thông tin giáo viên cung cấp để nhóm tìm hiểu về chủ đề; bản vẽ/bản thiết kế, đề xuất giải pháp; nhật kí chế tạo sản phẩm; sản phẩm bài học; các phiếu đánh giá (tự đánh giá cá nhân, đánh giá đồng đẳng, đánh giá của nhóm); các phiếu tự tổng kết của các cá nhân nhìn lại quá trình thực hiện. Hồ sơ học tập là minh chứng để giáo viên lấy làm căn cứ đánh giá các kĩ năng, thái độ học tập của từng học sinh trong quá trình học tập các hoạt động của bài học. c) Sổ theo dõi của giáo viên Giáo viên có thể lập sổ theo dõi cho từng chủ đề STEM để việc đánh giá học sinh được chính xác và có cơ sở. Sổ này được sử dụng trong suốt quá trình thực hiện chủ đề, để đánh giá hoạt động học sinh trong nhóm và cá nhân. Ngoài đánh giá chung cả nhóm theo các phiếu đánh giá đã đề cập ở phần trên, giáo viên có thể sử dụng bảng sau để ghi chú biểu hiện của học sinh trong các hoạt động. Lưu ý: để tiết kiệm thời gian, giáo viên chỉ cần lưu ý những học sinh có biểu hiện đặc biệt như: không chú ý làm việc nhóm, khi phỏng vấn không trả lời được, không hiểu sản phẩm của nhóm mình, học sinh tích cực, học sinh có những ý tưởng sáng tạo, …. Những học sinh còn lại sẽ được đánh giá “bình thường”.
Cách tính kết quả chung của nhóm cũng cần có sự thống nhất trước. Ví dụ: Lưu ý: Phần nào học sinh hoặc giáo viên không tham gia chấm thì để 0% II. Cơ sở thực tiễn 1. Thực trạng dạy học vận dụng giáo dục STEM ở một số trường THPT trên địa bàn. Thực tế triển khai cho thấy, giáo dục STEM được tổ chức trong nhà trường thường tập trung qua các hình thức: dạy học tích hợp theo định hướng giáo dục STEM, sinh hoạt câu lạc bộ STEM, các cuộc thi, các hoạt động trải nghiệm sáng tạo, phối hợp tổ chức các hoạt động STEM giữa nhà trường và các cơ sở dạy nghề, ngày hội STEM…. Qua đây cho thấy, giáo dục STEM đã có được những kết quả bước đầu, tạo tiền đề thuận lợi cho bước triển khai tiếp theo mang tính đại trà và hiệu quả khi thực hiện chương trình GDPT mới.Tuy nhiên, theo điều tra ở một số trường phổ thông trên địa bàn huyện Quỳnh Lưu, Hoàng Mai, thực tế triển khai vẫn còn gặp nhiều khó khăn, bất cập. Để tiến hành tìm hiểu về thực trạng dạy học STEM trong dạy học Vật lý ở trường THPT tôi đã tiến hành khảo sát bằng phiếu điều tra đối với GV và HS với mục đích thu thập thông tin, phân tích khó khăn, thuận lợi của thực trạng dạy học STEM môn Vật lý ở trường phổ thông. Đối tượng khảo sát: 23 GV dạy vật lí các trường THPT trên địa bàn huyện Quỳnh Lưu, Thị xã Hoàng Mai và 200 HS trường THPT Quỳnh Lưu 1. Thời gian khảo sát: Từ tháng 10/2023 đến tháng 12/2023. Sau đây là bảng kết quả điều tra: Kết quả khảo sát GV về thực trạng triển khai giáo dục STEM hiện nay TT Nội dung khảo sát Kết quả Thầy/cô đánh giá thế nào Không về mức độ cần thiết của Cần thiết cần thiết Rất cần Ít cần việc áp dụng phương 1 thiết thiết pháp dạy học STEM trong môn Vật lí? 17/23 6/23 0/23 0/23 (45,8%) (54,2%) 0% 0%
Thầy/cô có thường xuyên Thường Thỉnh Hiếm Chưa bao tổ chức, các hoạt động xuyên thoảng khi giờ 2 giáo dục STEM cho HS 5/23 6/23 5/23 7/23 không? (21,7%) (26,1%) (21,7%) (30,5%) Giáo viên gặp phải những Cần nhiều Cơ sở khó khăn nào trong việc Khó xây thời gian, vật chất 3 triển khai hoạt động giáo công sức không dựng nội HS không dục STEM trong nhà dung chủ và kinh đáp ứng hợp tác trường? đề STEM phí. yêu cầu. 5/23 9/23 6/23 3/23 (21,7%) (39,2%) (26,1%) (13,0%) Mức độ khó khăn khi thiết Rất khó Ít khó kế chủ đề STEM khăn khăn Khó khăn Không 4 khó khăn 8/23 6/23 6/23 3/23 (34,8%) (26,1%) (26,1%) (13,0%) Điều kiện vật chất nhà Tương đối Không trường khi sử dụng để tổ Rất tốt tốt Tạm ổn đảm bảo 5 chức dạy học chủ đề 5/23 7/23 8/23 3/23 STEM. (21,7%) (30,5%) (34,8%) (13,0%) Thái độ của học sinh (HS) Tất cả HS Một số Không có trong quá trình học tập chủ đều nhiệt Đa số HS HS nhiệt HS nào 6 đề môn Vật Lí theo định nhiệt tình tình hào nhiệt tình tình hào hướng giáo dục STEM. hứng hào hứng hứng hào hứng 4/23 14/23 5/23 0/23 (17,4%) (60,9%) (21,7%) (0%)
Kết quả khảo sát HS về thực trạng triển khai giáo dục STEM hiện nay TT Nội dung khảo sát Kết quả Thầy/cô em được học Thường Chưa bao 1 có thường xuyên dạy Rất thường xuyên Ít thường giờ học theo định hướng xuyên xuyên giáo dục STEM không? 50/200 70/200 80/200 0/200 (25,0%) (35,0%) 40% 0% Khi em được học Rất hứng Hứng Ít hứng Không 2 chủ đề (bài dạy) theo thú thú thú hứng thú định hướng giáo dục STEM, em có hứng 73/200 100/200 27/200 0/200 thú như thế nào? (36,5%) (50,0%) 13,5% 0% Em đã được học môn Vật Thỉnh Chưa bao 3 lý theo định hướng giáo Thường Mới một thoảng giờ xuyên lần dục STEM chưa? 45/200 96/200 40/200 19/200 (22,5%) (48,0%) 20,0% 9,5% Mức độ khó khăn khi Rất khó Ít khó em trải nghiệm học tập khăn Khó khăn khăn Không 4 khó khăn các chủ đề STEM? 5/200 48/200 117/200 30/200 (2,5%) (24,0%) 58,5% 15,0% Sau khi trải nghiệm học Tương đối Không tập các chủ đề STEM, em Rất phát phát triển Ít phát phát triển 5 đánh giá như thế nào về triển triển về mức độ của bản thân về năng lực giải quyết 42/200 143/200 15/200 0/200 các vấn đề thực tiễn? (21,0%) (71,5%) 7,5% 0% Như vậy thông qua khảo sát GV và HS chúng tôi nhận thấy nhìn chung cả GV và HS đều thấy được tầm quan trọng và sự cần thiết của dạy học môn Vật lí theo định hướng STEM, tuy nhiên vấn đề vẫn là triển khai, tổ chức dạy học theo định hướng STEM như thế nào cho hiệu quả và phù hợp với điều kiện dạy học ở trường phổ thông. Mặc dù một số GV đã thực hiện, nhưng vẫn còn lúng túng, hạn chế. Nhiều GV cho biết, trong dạy học Vật lý chỉ tập trung truyền thụ kiến thức mà chưa chú trọng, chủ động trang bị cho HS kiến thức môn Vật lí cũng như các
môn KHTN, Công nghệ và Toán theo định hướng STEM. Đối với các em HS, việc đưa STEM vào dạy học là rất cần thiết bởi những hiệu quả mà nó mang lại trong giáo dục là to lớn. Một mặt thực hiện được những mục tiêu của GDPT đó là phát triển các năng lực cốt lõi của HS và năng lực đặc thù của môn học, mặt khác nó tác động tích cực đến thái độ, tâm lý người dạy bởi sự hứng thú, niềm đam mê, yêu thích khoa học của các em. 2. Kết luận Tổ chức tốt giáo dục STEM ở trường phổ thông nói chung và trong môn vật lí nói riêng học sinh sẽ được 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. Khi triển khai các bài dạy STEM, học sinh được hợp tác với nhau, chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm vụ học; được làm quen với hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học, kĩ thuật. Các hoạt động nêu trên góp phần tích cực vào hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh, nâng cao hứng thú học tập của học sinh đối với các môn học thuộc lĩnh vực STEM và xuất hiện xu hướng lựa chọn nghề nghiệp phù hợp. 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 cùng với tâm lý ngại tìm hiểu, ngại sáng tạo của một số nên phần lớn GV chưa có nhận thức đầy đủ về giáo dục STEM và có những hướng suy nghĩ giáo dục STEM cao xa, khó thực hiện. Trên cơ sở phân tích các nguyên nhân, khó khăn đã đề cập ở trên, chúng tôi thấy muốn tổ chức dạy học STEM có hiệu quả, thành công việc đầu tiên GV phải dành nhiều thời gian đọc, nghiên cứu, tìm hiểu về các tài liệu chuyên sâu STEM. Từ đó, căn cứ vào điều kiều kiện dạy học cụ thể ở mỗi nhà trường thống nhất xây dựng các chủ đề STEM của mỗi phân môn, tổ chức các hoạt động dạy học phù hợp. Không nhất thiết đặt nặng vấn đề tạo ra các sản phẩm STEM phức tạp, có tính kĩ thuật cao mà điều quan trọng trong dạy học là tạo cho HS một thói quen thường xuyên ứng dụng các kiến thức lý thuyết, các nguyên lý đã học vào thực tiễn để quá trình học là một quá trình kiến tạo, phát triển năng lực. Trong quá trình dạy học nên khuyến khích các em sử dụng các nguồn nguyên vật liệu sẵn có, quen thuộc, rẻ tiền, có thể tận dụng những phế phẩm để tạo ra những sản phẩm thân thiện với môi trường, giáo dục ý thức trách nhiệm các em với cộng đồng, môi trường tự nhiên. Các sản phẩm STEM có thể không mới đối với nhân loại nhưng lại có tính mới đối với HS nên kích thích được sự tò mò, hứng thú trong quá trình học của HS. Nhìn nhận vấn đề như vậy GV có thể dễ dàng, thoải mái hơn trong tiếp cận dạy học các bộ môn KHTN theo phương thức STEM. Trong đề tài này, với mục đích đưa giáo dục STEM vào trường học để nâng cao chất lượng dạy học bộ môn, tôi xin trình bày giải pháp thực hiện dưới đây.
Chương 2: THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM NHẰM PHÁT TRIỂN PHẨM CHẤT VÀ NĂNG LỰC HỌC SINH. Chủ đề : MOMENT LỰC. CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN. CHẾ TẠO CÂN ĐÒN. Thời lượng dạy học: 02 tiết Hình thức dạy học: Giao nhiệm vụ học tập ở nhà + Báo cáo, học tập tại lớp. YÊU CẦU CẦN ĐẠT - Nêu được khái niệm moment lực, moment ngẫu lực; Nêu được tác dụng của ngẫu lực lên một vật chỉ làm quay vật. - Phát biểu và vận dụng được quy tắc moment cho một số trường hợp đơn giản trong thực tế. - Thảo luận để rút ra được điều kiện để vật cân bằng: lực tổng hợp tác dụng lên vật bằng không và tổng moment lực tác dụng lên vật (đối với một điểm bất kì) bằng không. I. MỤC TIÊU DẠY HỌC a. Năng lực Vật lí  Nhận thức kiến thức vật lí [1.1.1]. Nêu được khái niệm moment lực, moment ngẫu lực; [1.1.2]. Nêu được tác dụng của ngẫu lực lên một vật chỉ làm quay vật. [1.2.1]. Viết được công thức tính moment lực, moment của ngẫu lực. [1.2.2]. Phát biểu được điều kiện cân bằng tổng quát của vật rắn. [1.2.3]. Viết được các phương trình điều kiện để vật cân bằng: lực tổng hợp tác dụng lên vật bằng không và tổng các moment lực tác dụng lên vật (đối với một điểm bất kì) bằng không. [1.3]. Lập luận suy ra được hệ quả logic của biểu thức moment. [1.4]. Phân tích được một số tình huống thực tiễn để nhận thức được tác dụng làm quay của lực phụ thuộc vào độ lớn của lực tác dụng và khoảng cách từ giá của lực tới trục quay.  Tìm tòi và khám phá thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí [2.1]. Phát hiện được tác dụng làm quay của lực qua việc tiến hành thí nghiệm theo hướng dẫn. [2.2.1]. Từ thí nghiệm, nhận ra được tác dụng làm quay một vật phụ thuộc vào độ lớn của lực tác dụng và cánh tay đòn của lực.
[2.2.2]. Từ thí nghiệm, nhận ra được tác dụng của ngẫu lực lên một vật chỉ làm quay vật. [2.4.1]. Tiến hành được các thí nghiệm khảo sát điều kiện cân bằng của vật rắn có trục quay cố định. [2.4.2]. Phân tích được hiện tượng và rút ra các kết luận sau thí nghiệm. [2.5]. Trình bày được kết quả học tập trước nhóm, trước cả lớp.  Luyện tập, vận dụng kiến thức, kỹ năng đã học [3.1.1]. Lấy được ví dụ thực tế nêu lên ý nghĩa của đại lượng moment lực. [3.1.2]. Lấy được ví dụ chứng tỏ tác dụng của ngẫu lực lên một vật chỉ làm quay vật. [3.1.3]. Vận dụng được quy tắc moment cho một số trường hợp đơn giản trong thực tế. [3.2]. Giải thích được tại sao trong thực tế các vật có trục quay cố định thì trọng tâm luôn đi qua trục quay. [3.3]. Chế tạo được cân đòn. b. Năng lực tự học [b.1]. Thực hiện được thí nghiệm thông qua việc đọc trước phiếu hướng dẫn trên phiếu học tập. [b.2.1]. Phát hiện được tác dụng làm quay của lực qua việc tiến hành thí nghiệm theo hướng dẫn. [b.2.2]. Nhận ra được tác dụng của ngẫu lực lên một vật chỉ làm quay vật. [b.3]. Chế tạo được cân đòn dựa trên sự quan sát mô hình cho trước và vận dụng điều kiện cân bằng tổng quát của vật rắn. c. Năng lực giao tiếp và hợp tác: Biết cách làm việc nhóm để thực hiện được các nhiệm vụ học tập ở lớp và ở nhà do giáo viên giao thông qua phiếu học tập hợp tác được với bạn bè và thầy/cô thông qua không gian thực, không gian số như messeger, zalo, facebook, ... d. Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo [1.3], [3.3]. e. Năng lực số - Vận hành được các thiết bị KTS: [NLS 1.1]. Sử dụng được các thiết bị số như: máy tính, ti vi, máy chiếu, điện thoại. [NLS 1.2]. Sử dụng phầm mềm để học tập, kiểm tra đánh giá.
+ Sử dụng được phần mềm padlet.com để học tập. + Sử dụng được phần mềm Microsoft Powerpoint thiết kế, trình chiếu. + Sử dụng được phần mềm quizizz.com và azota.vn trong kiểm tra đánh giá học sinh. + Sử dụng được các phần mềm zoom, zalo, facebook,… - Năng lực giao tiếp KTS: [NLS 3.1; 3.2; 3.4; 3.5]. Sử dụng được các phần mềm để tương tác, chia sẻ, trao đổi, thảo luận kết quả và thống nhất nội dung báo cáo: Sử dụng zalo, facebook như một kênh chia sẻ việc của nhóm và giao tiếp với GV. - Tạo lập sản phẩm số: [NLS 4.1]. HS sử dụng phần mềm Microsoft Word, Powerpoint, để thiết kế trình bày kết quả học tập, sử dụng phần mềm Microsoft Excel để vẽ đồ thị, xử lí số liệu. - An toàn kĩ thuật số: [NLS 5.1]. Bảo vệ được thiết bị. [NLS 5.2]. Bảo vệ được dữ liệu cá nhân và quyền riêng tư. - Giải quyết vấn đề: [NLS 6.1]. Giải quyết các vấn đề kĩ thuật liên quan đến sử dụng các phần mềm để thực hiện kiểm tra đánh giá qua thiết bị điện thoại, máy tính qua trang quizizz.com, padlet.com. Sử dụng phần mềm padlet.com, Shub.edu.vn và azota.vn để làm bài tập. f. Phẩm chất [f.1.1]. Khách quan, trung thực và rèn luyện được tác phong tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác, khoa học trong quá trình làm thí nghiệm. [f.1.2]. Trung thực trong việc ghi chép các số liệu đo đạc, giải thích và điều chỉnh thiết kế, sản phẩm chế tạo. [f.2]. Có tinh thần nhân ái, hợp tác, trách nhiệm trong hoạt động nhóm. II. THIẾT BỊ, HỌC LIỆU - Bộ thí nghiệm moment lực. - Các phần mềm quizizz.com , Shub claassroom, padlet.com, Microsoff Word, Microsoft Excel, Microsoft Powerpoint. GV nhập các nội dung phiếu học tập, câu hỏi vào phần mềm. - Ti vi (Máy chiếu), laptob cá nhân của HS. - Phiếu học tập. Phiếu đánh giá. Câu hỏi.
III. CHUẨN BỊ - GV và HS: Cài đặt, nghiên cứu phần mềm padlet.com, Microsoft Powerpoint và Microsoft Excel, Quizizz.com, Shub.edu.vn, azota.vn 1. Giáo viên. + Rà soát các năng lực và các năng lực số của học sinh cần đạt trong bài. + Thiết bị thí nghiệm: Bộ thí nghiệm moment lực. + Xây dựng các Phiếu học tập, Phiếu đánh giá. + Xây dựng bài kiểm tra trên Shub.edu.vn, azota.vn 2. Học sinh. + Thực hiện các TN cân vật bằng cân đòn (TN HĐ khởi động) ở nhà; Hoàn thành theo nhóm ở nhà các nhiệm vụ trên PHT. + Chuẩn bị các nội dung trên PHT được giao trước ở nhà, bản báo cáo trên Microsoft Powerpoint. + Chuẩn bị bản thiết kế, các nguyên vật liệu để chế tạo cân đòn. IV. THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Bài học được xây dựng theo quy trình STEM khoa học và STEM kĩ thuật. 1. Xác định logic hình thành kiến thức. 1.1. STEM bài học theo quy trình khoa học Bước 1. Tình huống làm nảy sinh câu hỏi vấn đề: Cân của một vật bằng cân đòn. Bước 2. Xác định và phát biểu vấn đề cần nghiên cứu: + Tác dụng làm quay của lực đối với trục quay phụ thuộc vào yếu tố nào? + Điều kiện để cân quay theo chiều kim đồng hồ, cân quay theo chiều ngược chiều kim đồng hồ? Tìm điều kiện cân bằng của cân? + “Vạch số 0” của cân có ý nghĩa gì? Bước 3. Giải quyết vấn đề (Tìm câu trả lời): - Câu trả lời dự đoán – giả thuyết + Tác dụng làm quay của lực phụ thuộc vào độ lớn của lực và khoảng cách từ giá của lực tới trục quay (cánh tay đòn của lực). + Điều kiện cân bằng của cân: Tỉ số khoảng cách từ vị trí quả cân đến “vạch số 0” của cân và khối lượng vật cân là một hằng số. - Thiết kế phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán.