Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Thiết kế và tổ chức dạy học theo định hướng STEM chủ đề phương pháp giải một số bài toán toàn mạch - Vật Lí 11

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:65

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu sáng kiến nhằm đưa ra giải pháp xây dựng, lập kế hoạch bài dạy và tiến hành dạy STEM trong bộ môn Vật lí học bậc THPT, tìm những yếu tố ảnh hưởng đến việc khai thác hiệu quả tiết dạy học theo phương pháp STEM 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 theo định hướng STEM chủ đề phương pháp giải một số bài toán toàn mạch - Vật Lí 11

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN ________________________________________________________________________________ SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƢỚNG STEM CHỦ ĐỀ PHƢƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ BÀI TOÁN TOÀN MẠCH - MÔN VẬT LÍ 11 LĨNH VỰC: VẬT LÍ Năm 2023
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƢỜNG THPT LÊ HỒNG PHONG ________________________________________________________________________________ SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƢỚNG STEM CHỦ ĐỀ PHƢƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ BÀI TOÁN TOÀN MẠCH - MÔN VẬT LÍ 11 Lĩnh vực: Vật Lí. Đồng tác giả: Võ Long Biên - Võ Duy Tấn. Đơn vị: Trƣờng THPT Lê Hồng Phong Số ĐT: 0986.790.508 - 0982.857.715 Năm 2023
MỤC LỤC PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ .......................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................... 1 2. Mục đích, nhiệm vụ của đề tài .............................................................................. 2 3. Đối tƣợng, phạm vi, thời gian nghiên cứu ............................................................ 2 3.1. Đối tƣợng............................................................................................................ 2 3.2. Phạm vi nghiên cứu. ........................................................................................... 2 3.3. Kế hoạch thời gian thực hiện. ............................................................................ 2 4. Phƣơng pháp nghiên cứu ....................................................................................... 2 4.1. Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết .................................................................... 2 4.2. Phƣơng pháp nghiên cứu thực tiễn ...................................................................... 2 5. Đóng góp mới của đề tài ....................................................................................... 2 PHẦN II. NỘI DUNG ............................................................................................. 4 I. CỞ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN ...................................................................... 4 1. Cơ sở lí luận .......................................................................................................... 4 1.1. Cơ sở pháp lí ...................................................................................................... 4 1.2.1. Khái niệm về giáo dục STEM ......................................................................... 4 1.2.2.Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM ................................................................ 5 1.2.3. Hình thức tổ chức giáo dục STEM ................................................................. 5 1.2.4. Quy trình xây dựng bài học STEM ................................................................. 7 2. Cơ sở thực tiễn ...................................................................................................... 7 2.1. Thực tiễn dạy học Vật Lí trong chƣơng trình THPT hiện nay........................... 7 2.2. Thực tiễn dạy học STEM trong chƣơng trình trung học phổ thông hiện nay ............................................................................................................................. 9 II. THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƢỚNG STEM CHỦ ĐỀ "PHƢƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ BÀI TOÁN TOÀN MẠCH" - VẬT LÍ 11 ............................................................................................................... 10 1. Tiêu chí xây dựng bài học STEM ....................................................................... 10 2. Tiến trình bài học STEM theo quy trình kĩ thuật ................................................ 11 3. Khung kế hoạch dạy học chủ đề theo định hƣớng STEM .................................. 12 4. Thiết kế bài dạy cụ thể ........................................................................................ 13 4.1 Mục tiêu............................................................................................................. 14 4.2. Chuẩn bị ........................................................................................................... 15 4.3. Kiến thức nền và đề xuât giải pháp .................................................................. 15
4.4. Tổ chức các hoạt động dạy học ........................................................................ 15 4.5. Nhận xét, bổ sung bài học ................................................................................ 22 4.6. Kết luận của GV ............................................................................................... 22 III. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ............................................................................ 22 3.1 Tiến hành thực nghiệm sƣ phạm lớp 11D1 ....................................................... 22 3.2. Tiến hành thực nghiệm sƣ phạm lớp 11C ........................................................ 27 3.3. Nhận xét, so sánh kết quả với lớp đối chứng 11D2 ......................................... 32 IV. KHẢO SÁT SỰ CẤP THIẾT VÀ TÍNH KHẢ THI CỦA CÁC GIẢI PHÁP ĐỀ XUẤT .................................................................................................... 34 1. Mục đích khảo sát ............................................................................................... 35 2. Nội dung và phƣơng pháp khảo sát ..................................................................... 35 2.1. Nội dung khảo sát ............................................................................................. 35 2.2. Phƣơng pháp khảo sát và thang đánh giá ......................................................... 35 PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ............................................................... 39 1. Kết luận ............................................................................................................... 39 2. Đề xuất ................................................................................................................ 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 41 PHỤ LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ GV GV HS Học sinh PL Phụ lục SKKN Sáng kiến kinh nghiệm THPT Trung học phổ thông SGK Sách giáo khoa GDPT Giáo dục phổ thông TKB Thời khóa biểu TB Trung bình HĐ Hoạt động PĐG Phiếu đánh giá. PPDH Phƣơng pháp dạy học. PP Phƣơng pháp. GD & ĐT Giáo dục và đào tạo. STEM Science (Khoa học), Technology(Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật), Mathematics (Toán học).
DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Kết quả khảo sát 5 GV Vật Lí ..................................................................... 8 Bảng 2: Kết quả khảo sát 122 HS ............................................................................. 9 Bảng 3: Kết quả khảo sát 15 GV bất kỳ trong trƣờng .............................................. 9 Bảng 4: Kết quả khảo sát 122 HS ........................................................................... 10 Bảng 5: Kết quả kiểm tra 122 HS. .......................................................................... 33 Bảng 6: Phân loại trình độ học khi sinh ở hai nhóm sau thực hiện chủ đề. ............ 33 Bảng 7: Tổng hợp các đối tƣợng khảo sát............................................................... 36 Bảng 8: Đánh giá sự cấp thiết của các giải pháp đề xuất ........................................ 36
DANH MỤC HÌNH Hình 1: Quy trình xây dựng bài học STEM .............................................................. 7 Hình 2: Khảo sát 5 GV Vật Lí của trƣờng ................................................................ 8 Hình 3: Khảo sát 3 lớp 11C, 11D1, 11D2(3 ảnh). .................................................... 8 Hình 4: Khảo sát 10 GV tự nhiên.............................................................................. 9 Hình 5: Khảo sát 5 GV xã hội ................................................................................... 9 Hình 6.a: HS trình bày bài làm trong ...................................................................... 22 Hình 6.b: HS thảo luận, góp ý kiến bài làm trong phiếu học tập số 1. ................... 22 Hình 6.c: Bảng phân công nhiệm vụ của nhóm 4. .................................................. 23 Hình 6.d: Bài làm phiếu học tập số 1 của nhóm 2. ................................................. 23 Hình 7.a: Một số hoạt động làm việc ở nhà của HS ............................................... 23 Hình 7.b: Bài làm Power point thuyết trình kiến thức nền của HS ........................ 24 Hình 8.a: Đại diện các nhóm trình bày bản thiết kế................................................ 24 Hình 8.b: Bảng đánh giá bản thiết kế của nhóm 3 .................................................. 25 Hình 8.c: Bản ghi lại các nhận xét, góp ý của HS và GV cho bản thiết kế. ........... 25 Hình 9.a: HS chuẩn bị vật liệu và tiến hành làm, tính toán số liệu. ........................ 26 Hình 9.b: HS tính toán số liệu dựa trên mạch điện HS thiết kế, HS tự lấy số liệu về suất điện động, điện trở trong, các điện trở ngoài… ............................................... 26 Hình 9.c: Song song với quá trình làm sản phầm, HS tiến hành làm bài thuyết trình trên Canva, Powerpoint… (PL link). ..................................................................... 26 Hình 10.a: Một số sản phẩm của HS sau thuyết trình ............................................. 27 Hình 10.b: Bản đánh giá của HS cho sản phẩm của từng nhóm.............................27 Hình 10.c: Bản các nhóm đánh giá các thành viên của nhóm mình. ...................... 27 Hình 11.a: HS làm việc nhóm tìm hiểu và trả lời câu hỏi trong phiếu câu hỏi 1 . 28 Hình 11.b: HS thảo luận vấn đề giữa các nhóm .................................................... 28 Hình 11.c: Đại diện các nhóm trình bày. ................................................................ 28 Hình 12.a: HS nghiên cứu kiến thức nền, vẽ bản thiết kế....................................... 29 Hình 12.b: HS nhận nhiệm vụ tính toán số liệu. ..................................................... 29 Hình 12.c: HS thảo luận, làm việc nhóm. ................................................................. 29 Hình 12.d: Bản nháp thiết kế của HS. ..................................................................... 29 Hình 13.a: HS trình bày bản thiết kế ......................................................................... 29 Hình 13.b: Bản trình bày power point của nhóm 4.................................................... 30 Hình 13.c: Bản ghi nhận xét sau khi góp ý............................................................... 30 Hình 14.a: Dụng cụ chuẩn bị của HS theo bản thiết kế .......................................... 30 Hình 14.b: HS căn cứ vào bảng phân công công việc để tiến hành làm sản phẩm ............. 30 Hình 14.c: HS tiến hành làm sản phẩm ................................................................... 31 Hình 15.a: Các nhóm sau khi thuyết trình xong, trình bày sản phẩm đã làm đƣợc. ... 31 Hình 15.b: Cho điểm dựa vào các tiêu chí ............................................................. 32 Hình 15.c: Bản tính số liệu của HS ......................................................................... 32
Hình 16.a: Làm bài kiểm tra ở lớp 11C .................................................................. 32 Hình 16.b: Làm bài kiểm tra ở lớp 11D1 ................................................................ 33 Hình 16.c: Làm bài kiểm tra ở lớp 11D2 ................................................................ 33 Hình 17: Đồ thị biểu diễn mức điểm khảo sát HS. ................................................. 34 Hình 18.a: Kết quả khảo sát tính cấp thiết giải pháp 5. .......................................... 37 Hình 18.b: Kết quả khảo sát tính cấp thiết giải pháp 6. .......................................... 37 Hình 19.a: Kết quả khảo sát tính khả thi giải pháp 8. ............................................. 38 Hình 19.b: Kết quả khảo sát tính khả thi giải pháp 2. ............................................. 38
PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lý do chọn đề tài Thực hiện Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 04/11/2013 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 trƣờng định hƣớng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế, thực hiện Chỉ thị số 16/CT-TTG ngày 04/5/2017 của Thủ tƣớng chính phủ về việc tăng cƣờng năng lực tiếp cận Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4, cần “...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 nhận các xu thế công nghệ sản xuất mới, trong đó cần tập trung vào cuộc 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...”. Giáo dục STEM theo Chƣơng trình giáo dục phổ thông năm 2018 (Bộ Giáo dục và Đào tạo) đƣợc hiểu là “mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp HS áp dụng các kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể”. Nhƣ vậy, giáo dục STEM về bản chất đƣợc hiểu là trang bị cho ngƣời học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Các kiến thức và kỹ năng này phải đƣợc tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp HS không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể thực hành và tạo ra đƣợc những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày. Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho HS những cơ hội, cũng nhƣ thách thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu của thế kỉ 21. Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học, HS sẽ đƣợc phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, năng lực giao tiếp và hợp tác, năng lực tự chủ và tự học. 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 nhƣ cho nghề nghiệp trong tƣơng lai của HS. Từ đó, góp phần xây dựng lực lƣợng 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 nƣớc. Ở trƣờng trung học phổ thông, Vật Lí là môn học thuộc nhóm môn Khoa học tự nhiên, giúp HS tiếp tục phát triển các phẩm chất, năng lực đã đƣợc định hình trong giai đoạn giáo dục cơ bản, củng cố các phẩm chất, kỹ năng cốt lõi, tạo điều kiện để HS bƣớc đầu nhận biết đúng năng lực, sở trƣờng của bản thân, có thái độ tích cực đối với môn học. Việc áp dụng giáo dục STEM, hoạt động trải nghiệm sẽ giúp cho phƣơng pháp dạy học phát huy năng lực làm việc nhóm, tự học, của ngƣời học nói chung và phát huy năng lực thực nghiệm nói riêng, sẽ đƣợc giải quyết một cách dễ dàng hơn. 1
Xuất phát từ yêu cầu đổi mới dạy học, từ chƣơng trình giáo dục phổ thông mới, từ ý nghĩa thực tiễn của áp dụng phƣơng pháp STEM trong dạy học Vật Lí bậc THPT nên chúng tôi đã chọn đề tài: "Thiết kế và tổ chức dạy học theo định hướng STEM chủ đề phương pháp giải một số bài toán toàn mạch - Vật Lí 11” THPT theo định hƣớng hình thành và phát triển năng lực cho học sinh. 2. Mục đích, nhiệm vụ của đề tài - Ứng dụng việc dạy học STEM trong Vật Lí 11 - phần định luật Ôm toàn mạch. - Đƣa ra giải pháp xây dựng, lập kế hoạch bài dạy và tiến hành dạy STEM trong bộ môn Vật Lí học bậc THPT, tìm những yếu tố ảnh hƣởng đến việc khai thác hiệu quả tiết dạy học theo phƣơng pháp STEM hiện nay. - Thông qua thiết kế và soạn - giảng - vận dụng phƣơng pháp STEM cho chủ đề: Phƣơng pháp giải một số bài toán toàn mạch - Vật Lí 11 bậc THPT để hƣớng tới các mục tiêu bài học, rèn lyện các kĩ năng tiến trình khoa học nhƣ: tự nghiên cứu tài liệu, hoạt động nhóm, thu thập thông tin dữ liệu; xử lý thông tin (so sánh, sắp xếp, phân loại, liên hệ…); suy luận, áp dụng, chủ động tiến hành hoạt động STEM, liên hệ thực tiễn. 3. Đối tƣợng, phạm vi, thời gian nghiên cứu 3.1. Đối tượng - HS khối 11 tại trƣờng THPT Lê Hồng Phong. - Môn Vật Lí 11 - THPT. 3.2. Phạm vi nghiên cứu. - Lớp 11C, 11D1, 11D2 trƣờng THPT Lê Hồng Phong. - Kiến thức bài 8,9, 11chƣơng II - SGK Vật Lí 11 bậc THPT. 3.3. Kế hoạch thời gian thực hiện. Thời gian Nội dung Viết đề cƣơng và triển khai sáng kiến trong giai đoạn Tháng 9/2022 - 12/2022 thử nghiệm, khảo sát và đánh giá kết quả đạt đƣợc. Tháng 1/2023 - 03/2023 Hoàn thiện sáng kiến kinh nghiệm. 4. Phƣơng pháp nghiên cứu 4.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 4.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn 5. Đóng góp mới của đề tài - Đề tài: “Thiết kế và tổ chức dạy học theo định hướng Stem chủ đề phương 2
pháp giải một số bài toán toàn mạch - Vật Lí 11” là sự vận dụng phƣơng pháp STEM trong dạy học một cách linh hoạt, sáng tạo, phù hợp với mục tiêu của chƣơng trình giáo dục phổ thông mới, phát triển các kỹ năng: làm việc nhóm, tự học, vận dụng kiến thức. - Đề tài đóng góp mới về thiết kế hoàn chỉnh kế hoạch bài dạy chủ đề giải toán toàn mạch bằng phương pháp STEM sau khi đã thực nghiệm, hiệu chỉnh. - Đề tài giúp HS tiếp cận - phát huy kỹ năng tự thiết kế, tự lấy số liệu, vận dụng kiến thức để tính toán, và làm mô hình của một số mạch điện kín Vật Lí 11 chƣơng trình hiện hành và có thể áp dụng cho chƣơng trình mới 2018 phần điện một chiều (tƣơng tự nhƣ thực hành với dụng cụ thật). 3
PHẦN II. NỘI DUNG I. CỞ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1. Cơ sở lí luận 1.1. Cơ sở pháp lí - Theo Công văn số 5512/BGDĐT-GDTrH [1] về việc xây dựng và tổ chức thực hiện kế hoạch giáo dục của nhà trƣờng. - Theo Công văn số 3089/ BGDĐT-GDTrH [2] về hƣớng dẫn một số nội dung thực hiện giáo dục STEM và tổ chức, quản lý hoạt động giáo dục STEM trong trƣờng trung học. 1.2.1. Khái niệm về giáo dục STEM * STEM [3] là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học), thƣờng đƣợc sử dụng khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học của mỗi quốc gia. Sự phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học đƣợc mô tả bởi chu trình STEM, trong đó Science là quy trình sáng tạo ra kiến thức khoa học; Engineering là quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ mới nhằm giải quyết các vấn đề; Toán là công cụ đƣợc sử dụng để thu nhận kết quả và chia sẻ kết quả đó với những ngƣời khác. “Science” trong chu trình STEM đƣợc mô tả bởi một mũi tên từ “Technology” sang “Knowledge” thể hiện quy trình sáng tạo khoa học. Đứng trƣớc thực tiễn với "Công nghệ" hiện tại, các nhà khoa học, với năng lực tƣ duy phản biện, luôn đặt ra những câu hỏi/vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện công nghệ, đó là các câu hỏi/vấn đề khoa học. Trả lời các câu hỏi khoa học hoặc giải quyết các vấn đề khoa học sẽ phát minh ra các "Kiến thức" khoa học. Ngƣợc lại, “Engineering” trong chu trình STEM đƣợc mô tả bởi một mũi tên từ “Knowledge” sang “Technology” thể hiện quy trình kĩ thuật. Các kĩ sƣ sử dụng "Kiến thức" khoa học để thiết kế, sáng tạo ra công nghệ mới. Nhƣ vậy, trong chu trình STEM, "Science" đƣợc hiểu không chỉ là "Kiến thức" thuộc các môn khoa học (nhƣ Vật lí, Hoá học, Sinh học) mà bao hàm "Quy trình khoa học" để phát minh ra kiến thức khoa học mới. Tƣơng tự nhƣ vậy, "Engineering" trong chu STEM không chỉ là "Kiến thức" thuộc lĩnh vực "Kĩ thuật" mà bao hàm"Quy trình kĩ thuật" để sáng tạo ra "Công nghệ" mới. Hai quy trình nói trên tiếp nối nhau, khép kín thành chu trình sáng tạo khoa học - kĩ thuật theo mô hình "xoáy ốc" mà cứ sau mỗi chu trình thì lƣợng kiến thức khoa học tăng lên và cùng với nó là công nghệ phát triển ở trình độ cao hơn. Phỏng theo chu trình STEM, giáo dục STEM đặt HS trƣớc những vấn đề thực tiễn ("công nghệ" hiện tại) cần giải quyết, đòi hỏi HS phải tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức khoa học và vận dụng kiến thức để thiết kế và thực hiện giải pháp giải 4
quyết vấn đề ("công nghệ" mới). Nhƣ vậy, mỗi bài học STEM sẽ đề cập và giao cho HS giải quyết một vấn đề tƣơng đối trọn vẹn, đòi hỏi HS phải huy động kiến thức đã có và tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức mới để sử dụng. Quá trình đó đòi hỏi HS phải thực hiện theo "Quy trình khoa học" (để chiếm lĩnh kiến thức mới) và "Quy trình kĩ thuật" để sử dụng kiến thức đó vào việc thiết kế và thực hiện giải pháp ("công nghệ" mới) để giải quyết vấn đề. Đây chính là sự tiếp cận liên môn trong giáo dục STEM, dù cho kiến thức mới mà HS cần phải học để sử dụng trong một bài học STEM cụ thể có thể chỉ thuộc một môn học. 1.2.2. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM Việc đƣa giáo dục STEM vào trƣờng trung học mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hƣớng đổi mới giáo dục phổ thông. Cụ thể là: - Đảm bảo giáo dục toàn diện: Triển khai giáo dục STEM ở nhà trƣờng, bên cạnh các môn học đang đƣợc quan tâm nhƣ Toán, Khoa học, các lĩnh vực Công nghệ, Kỹ thuật cũng sẽ đƣợc quan tâm, đầu tƣ trên tất cả các phƣơng diện về đội ngũ GV, chƣơng trình, cơ sở vật chất. - Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM: Các dự án học tập trong giáo dục STEM hƣớng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn, HS đƣợc hoạt động, trải nghiệm và thấy đƣợc 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, HS hợp tác với nhau, chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm vụ học; đƣợc làm quen hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học. Các hoạt động nêu trên góp phần tích cực vào hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh. - Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu quả giáo dục STEM, cơ sở giáo dục phổ thông thƣờng kết nối với các cơ sở giáo dục nghề nghiệp, đại học tại địa phƣơng nhằm khai thác nguồn lực về con ngƣời, cơ sở vật chất triển khai hoạt động giáo dục STEM. Bên cạnh đó, giáo dục STEM phổ thông cũng hƣớng tới giải quyết các vấn đề có tính đặc thù của địa phƣơng. - Hướng nghiệp, phân luồng: Tổ chức tốt giáo dục STEM ở trƣờng trung học, HS sẽ đƣợc trải nghiệm trong các lĩnh vực STEM, đánh giá đƣợc sự phù hợp, năng khiếu, sở thích của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM. Thực hiện tốt giáo dục STEM ở trƣờng trung học cũng là cách thức thu hút HS 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 tƣ. 1.2.3. Hình thức tổ chức giáo dục STEM Nhƣ đã nói ở trên giáo dục STEM là một phƣơng thức giáo dục nhằm trang bị cho HS những kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của chúng trong thực tiễn, qua đó phát triển cho HS năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề cùng với 5
những năng lực khác tƣơng ứng, đáp ứng đƣợc yêu cầu của sự phát triển kinh tế - xã hội. Các hình thức - mức độ áp dụng giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông nhƣ sau: a, Dạy học các môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM. Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trƣờng. Theo cách này, các bài học, hoạt động giáo dục STEM đƣợc triển khai ngay trong quá trình dạy học các môn học STEM theo tiếp cận liên môn. Các chủ đề, bài học, hoạt động STEM bám sát chƣơng trình của các môn học thành phần. Hình thức giáo dục STEM này không làm phát sinh thêm thời gian học tập. b, Tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM Trong hoạt động trải nghiệm STEM, HS đƣợc khám phá các thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kỹ thuật trong thực tiễn đời sống. Qua đó, nhận biết đƣợc ý nghĩa của Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học đối với đời sống con ngƣời, nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM. Đây cũng là cách thức để thu hút sự quan tâm của xã hội tới giáo dục STEM. Để tổ chức thành công các hoạt động trải nghiệm STEM, cần có sự tham gia, hợp tác của các bên liên quan nhƣ trƣờng trung học, cơ sở giáo dục nghề nghiệp, các trƣờng đại học, doanh nghiệp. Trải nghiệm STEM còn có thể đƣợc thực hiện thông qua sự hợp tác giữa trƣờng trung học với các cơ sở giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp. Theo cách này, sẽ kết hợp đƣợc thực tiễn phổ thông với ƣu thế về cơ sở vật chất của giáo dục đại học và giáo dục nghề nghiệp. Các trƣờng trung học có thể triển khai giáo dục STEM thông qua hình thức câu lạc bộ. Tham gia câu lạc bộ STEM, HS đƣợc học tập nâng cao trình độ, triển khai các dự án nghiên cứu, tìm hiểu các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM. Đây là hoạt động theo sở thích, năng khiếu của học sinh. c, Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật Giáo dục STEM có thể đƣợc triển khai thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học và tổ chức các cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật. Hoạt động này không mang tính đại trà mà dành cho những HS có năng lực, sở thích và hứng thú với các hoạt động tìm tòi, khám phá khoa học, kỹ thuật giải quyết các vấn đề thực tiễn. Tổ chức tốt hoạt động câu lạc bộ STEM cũng là tiền đề phát triển hoạt động sáng tạo khoa học kỹ thuật và triển khai các dự án nghiên cứu trong khuôn khổ cuộc thi khoa học kỹ thuật dành cho HS trung học. Bên cạnh đó, tham gia câu lạc bộ STEM và nghiên cứu khoa học, kĩ thuật là cơ hội để HS thấy đƣợc sự phù hợp về năng lực, sở thích, giá trị của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM. 6
1.2.4. Quy trình xây dựng bài học STEM Hình 1: Quy trình xây dựng bài học STEM Mỗi bài học STEM trong chƣơng trình giáo dục phổ thông đề cập đến một vấn đề tƣơng đối trọn vẹn, đòi hỏi HS phải học và sử dụng kiến thức thuộc các môn học trong chƣơng trình để sử dụng vào giải quyết vấn đề đó. Tiến trình mỗi bài học STEM đƣợc thực hiện phỏng theo quy trình kĩ thuật nhƣ Hình 1, trong đó việc "Nghiên cứu kiến thức nền" (background research) trong tiến trình dạy học mỗi bài học STEM chính là việc học để chiếm lĩnh nội dung kiến thức trong chƣơng trình giáo dục phổ thông tƣơng ứng với vấn đề cần giải quyết trong bài học, trong đó HS là ngƣời chủ động nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu bổ trợ, tiến hành các thí nghiệm theo chƣơng trình học (nếu có) dƣới sự hƣớng dẫn của GV; vận dụng kiến thức đã học để đề xuất, lựa chọn giải pháp giải quyết vấn đề; thực hành thiết kế, chế tạo, thử nghiệm mẫu; chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh thiết kế. Thông qua quá trình học tập đó, HS đƣợc rèn luyện nhiều kĩ năng để phát triển phẩm chất, năng lực. 2. Cơ sở thực tiễn 2.1. Thực tiễn dạy học Vật Lí trong chương trình THPT hiện nay Để tìm hiểu thực trạng dạy và học Vật Lí chúng tôi tiến hành khảo sát thăm dò ý kiến ở 5 GV Vật Lí trong trƣờng và 39 HS lớp 11D1, 42 HS 11D2, 41 HS 11C trong trƣờng. Kết quả nhƣ sau: * Đối với GV: Chúng tôi tiến hành khảo sát 5 GV Vật Lí trong trƣờng theo phiếu khảo sát 1 (PL bảng 01) 7
Hình 2: Khảo sát 5 GV Vật Lí của trường Bảng 1: Kết quả khảo sát 5 GV Vật Lí Mức độ sử dụng TT Phƣơng pháp dạy học Rất thường Thường Thỉnh Chưa xuyên xuyên thoảng bao giờ 1 Thuyết trình 0 2 3 0 2 Giải quyết vấn đề 1 3 1 0 3 Lý thuyết - thực hành 2 2 1 0 4 Dự án 0 0 0 5 5 STEM 0 0 1 4 Từ kết quả khảo sát, chúng tôi nhận thấy, hầu hết các GV Vật Lí trong trƣờng không dạy theo dự án hay PP STEM, mà thƣờng xuyên sử dụng PP thuyết trình hoặc giải quyết vấn đề và Lý thuyết kết hợp thực hành. * Đối với học sinh: chúng tôi dùng phiếu khảo sát 2 (PL bảng 02) có 10 mục thì sử dụng mục 1, 8, 9, 10 trong phiếu khảo sát để khảo sát 39 HS lớp 11D1, 42 HS 11D2, 41 HS 11C trong trƣờng về môn Vật Lí. Hình 3: Khảo sát 3 lớp 11C, 11D1, 11D2(3 ảnh). 8
Bảng 2: Kết quả khảo sát 122 HS TT Nội dung khảo sát Có Không 1 Em có thich học Vật Lí không? 41 81 8 Em có thích học chỉ đơn thuần Lý thuyết không? 37 85 9 Em có thích học thực hành không? 68 54 10 Em có thích học Lý thuyết - thực hành không 91 31 Từ kết quả khảo sát HS chúng tôi nhận thấy xu hƣớng HS không đam mê về Vật Lí nhiều, và không thích học chỉ đơn thuần Lí thuyết, và thích nhiều ở hình thức vừa học vừa thực hành. 2.2. Thực tiễn dạy học STEM trong chương trình trung học phổ thông hiện nay Để khảo sát tình hình thực tiễn dạy học STEM trong trƣờng, chúng tôi khảo sát cả GV và HS nhƣ sau: * Đối với GV: chúng tôi khảo sát 15 GV trong trƣờng theo phiếu khảo sát 3 (PL bảng 03) Hình 4: Khảo sát 10 GV tự nhiên Hình 5: Khảo sát 5 GV xã hội Bảng 3: Kết quả khảo sát 15 GV bất kỳ trong trƣờng Nội dung khảo sát Có Không TT Tổng (%) Tổng (%) Thầy/cô đã áp dụng PP STEM khi dạy lớp 10 1 0 0 15 100 không? Thầy/cô đã áp dụng PP STEM khi dạy 11 2 1 6,67 14 93,3 không? Thầy/cô đã áp dụng PP STEM khi dạy 12 3 1 6,67 14 93,3 không? 4 Thầy/cô có thích PP STEM không? 5 33,3 10 66,7 5 Thầy/cô thấy PP STEM có hiệu quả không? 5 33,3 10 66,7 Thầy/cô có áp dụng PP STEM trong năm học 6 2 13,3 13 87,7 2022 -2023 không? Từ kết quả khảo sát chúng tôi thấy: Hiện tại, ở các môn, xu hƣớng sử dụng 9
phƣơng pháp STEM còn rất hạn chế, và một số GV không thích triển khai dạy học STEM. * Đối với HS: chúng tôi dùng phiếu khảo sát 2 (PL bảng 02) có 10 mục thì sử dụng mục 2,3,4,5,6,7 trong phiếu khảo sát để khảo sát 39 HS lớp 11D1, 42 HS 11D2, 41 HS 11C trong trƣờng về STEM (Ảnh quá trình khảo sát ở Hình 3 - trang 12 của đề tài) Bảng 4: Kết quả khảo sát 122 HS Có Không TT Nội dung khảo sát Tổng % Tổng % 2 Em đã đƣợc học STEM ở môn Toán? 0 0 122 100 3 Em đã đƣợc học STEM ở môn Vật Lí? 0 0 122 100 4 Em đã đƣợc học STEM ở môn Hóa học? 0 0 122 100 5 Em đã đƣợc học STEM ở môn Tin học? 39 31,1 83 68,9 6 Em đã đƣợc học STEM ở môn Sinh học? 82 67,2 40 33,8 7 Em đã đƣợc học STEM ở môn Công Nghệ? 12 9,8 110 90,2 Từ kết quả trên, chúng tôi nhận thấy: Một số môn học ở trƣờng THPT Lê Hồng Phong chƣa đƣợc tiếp cận PP STEM và một số em còn nhầm lẫn giữa học STEM với thực hành của môn đó. II. THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƢỚNG STEM CHỦ ĐỀ "PHƢƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ BÀI TOÁN TOÀN MẠCH" - VẬT LÍ 11 1. Tiêu chí xây dựng bài học STEM Mỗi bài học STEM đƣợc thực hiện ở nhiều tiết học và đƣợc đánh giá thông qua các tiêu chí [4] Nội dung 1: Kế hoạch và tài liệu dạy học gồm 4 tiêu chí. * Mức độ phù hợp của chuỗi hoạt động học với mục tiêu, nội dung và phƣơng pháp dạy học đƣợc sử dụng. * Mức độ rõ ràng của mục tiêu, nội dung, kĩ thuật tổ chức và sản phẩm cần đạt đƣợc của mỗi nhiệm vụ học tập. * Mức độ phù hợp của thiết bị dạy học và học liệu đƣợc sử dụng để tổ chức các hoạt động học của học sinh. * Mức độ hợp lí của phƣơng án kiểm tra, đánh giá trong quá trình tổ chức hoạt động học của học sinh. 10
Nội dung 2: Tổ chức gồm 3 tiêu chí. * Mức độ sinh động, hấp dẫn HS của phƣơng pháp và hình thức chuyển giao nhiệm vụ học tập. * Khả năng theo dõi, quan sát, phát hiện kịp thời những khó khăn của học sinh. * Mức độ phù hợp, hiệu quả của các biện pháp hỗ trợ và khuyến khích HS hợp tác, giúp đỡ nhau khi thực hiện nhiệm vụ học tập. Nội dung 3: Hoạt động của HS gồm 4 tiêu chí. * Khả năng tiếp nhận và sẵn sàng thực hiện nhiệm vụ học tập của tất cả HS trong lớp. * Mức độ tích cực, chủ động, sáng tạo, hợp tác của HS trong việc thực hiện các nhiệm vụ học tập. * Mức độ tham gia tích cực của HS trong trình bày, trao đổi, thảo luận về kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập. * Mức độ đúng đắn, chính xác, phù hợp của các kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh. 2. Tiến trình bài học STEM theo quy trình kĩ thuật Bƣớc 1. Xác định vấn đề cho chủ đề. Xem trong thực tế có những vấn đề thực tiễn gì cần giải quyết và để giải quyết vấn đề thực tiễn đó thì cần những kiến thức môn học nào từ đó xây dựng chủ đề. Và chủ đề phải đảm bảo 4 yếu tố nhƣ sau: Thứ nhất: Phải giải quyết đƣợc vấn đề thực tiễn. Thứ hai: Phải có các kiến thức thuộc lĩnh vực STEM. Thứ ba: Phải phát huy đƣợc kỹ năng làm việc nhóm. Thứ tƣ: Phải định hƣớng thực hành và định hƣớng sản phẩm. Bƣớc 2. Các kiến thức để giải quyết vấn đề Khoa học (Vật lí; Hóa học; Sinh học…) + Công nghệ + Kỷ thuật + Toán học = STEM Bƣớc 3. Đề xuất các giải pháp/bản thiết kế. Căn cứ vào tiêu chí sản phẩm, HS đề xuất các giả thuyết hoặc giải pháp giải quyết vấn đề. Nên khuyến khích HS thảo luận theo nhóm đề xuất các ý tƣởng khác nhau sau đó thống nhất lựa chọn giải pháp khả thi nhất. Bƣớc 4. Lựa chọn giải pháp/bản thiết kế. Trình bày, giải thích, bảo vệ giải pháp/thiết kế để lựa chọn và tiếp tục hoàn thiện bản thiết kế trƣớc khi tiến hành chế tạo, thử nghiệm. 11
Bƣớc 5. Chế tạo mô hình. HS thực hành chế tạo, lắp ráp và thử nghiệm đánh giá. Trong quá trình này, HS cũng có thể phải điều chỉnh thiết kế ban đầu để đảm bảo mẫu chế tạo là khả thi Bƣớc 6. Thử nghiệm và đánh giá. HS lựa chọn dụng cụ thí nghiệm và tiến hành theo phƣơng án đã thiết kế/chế tạo thiết bị; phân tích số liệu thí nghiệm; rút ra kết luận. Đánh giá gồm có hai phần đó là đánh giá năng lực HS và đánh giá hiệu quả của chủ đề. Bƣớc 7. Chia sẽ và thảo luận. HS tổ chức trình bày sản phẩm học tập đã hoàn thành; trao đổi, thảo luận, đánh giá để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện. Bƣớc 8. Điều chỉnh thiết kế/hoàn thiện thiết kế. Các nhóm khắc phục các nhƣợc điểm của nhóm để hoàn thiện sản phẩm; Các nhóm HS dựa trên các góp ý của các bạn và thầy cô để đƣa ra kế hoạch hoàn thiện sản phẩm cho nhóm. 3. Khung kế hoạch dạy học chủ đề theo định hƣớng STEM 1. Tên chủ đề: (Số tiết: …Lớp…) 2. Mô tả chủ đề 3. Mục tiêu a. Kiến thức: b.Kĩ năng: c. Phẩm chất: d. Năng lực: 4. Thiết bị 5. TIến trình dạy học Hoạt động 1. Xác định vấn đề a. Mục đích của hoạt động b. Nội dung hoạt động c. Sản phẩm học tập của học sinh d. Cách thức tổ chức Hoạt động 2. Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp a. Mục đích của hoạt động 12